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广山楂的化学成分、药理作用与质量控制研究进展

2020-02-18郝二伟杜正彩谢金玲秦健峰侯小涛邓家刚

中成药 2020年1期
关键词:黄酮类药效山楂

赵 帅,郝二伟,杜正彩,谢金玲,韦 玮,秦健峰,侯小涛,邓家刚

(广西中医药大学药学院,广西中药药效研究重点实验室,广西农作物废弃物功能成分研究协同创新中心,广西中医药大学广西中医药科学实验中心,广西 南宁 530200)

广山楂为蔷薇科植物台湾林檎Malus doumeri(Bois.)Chev 或光萼林檎Malus leiocalyxS Z Huang 的干燥成熟果实[1-2],是广西道地药材之一。广山楂的果实[3]、叶[4-5]皆可入药,其果实性温,味甘、酸、涩,归脾、胃、肝经,具有消食健胃、行气散瘀的功效,用于肉食积滞、胃脘胀满、泻痢腹痛、瘀血经闭、产后瘀阻心腹刺痛、疝气疼痛、高脂血症;其叶性平,味微苦、微甘,能够开胃消滞和祛湿,多用于食积、暑湿厌食等[6],相关药材标准先后收入2011 年版《广西壮族自治区壮药质量标准(第二卷)》[6],1990 年版《广西中药材标准》[7]。目前,关于广山楂研究的报道主要集中在台湾林檎,而对光萼林檎的研究几乎没有报道,除了化学成分、药理作用、质量控制外,还涉及栽培管理[8]、品种特性[9]、及病虫害防治[10]、利用其果或叶进行产品研发[11]等方面。本文对广山楂化学成分与传统功效、新型用途进行分析,同时基于药材传统功效与现代药效物质基础之间的关系,为筛选和聚焦其专属性或药效成分、确立质量控制提供理论基础。通过对近年来广山楂的化学成分、药理作用研究进展进行综述,以及对其质量现状进行分析,初步探讨了药材现代药理作用与其化学成分之间的关系,旨在为其开发利用提供有益的参考。

1 化学成分

1.1 黄酮类 广山楂黄酮含有量是山楂的2 倍多[26],主要有黄酮类、黄酮苷类、二氢查耳酮类,并含少量橙酮类,见表1、图1。

表1 广山楂中黄酮类化合物

图1 广山楂中黄酮类成分母核结构

1.2 脂肪酸类 主要有苹果酸、柠檬酸等。见表2。

1.3 三萜类 如乌苏烷型的熊果酸,齐墩果烷型的齐墩果酸等,见表3。

表2 广山楂中脂肪酸类化合物

表3 广山楂中三萜类化合物

1.4 酚及酚酸类 包括阿魏酸、咖啡酸等。见表4。

表4 广山楂中酚及酚酸类化合物

1.5 微量元素及维生素 广山楂果中富含Fe、P、Ca、Zn[27,30,34]、K[27,30]、Se[32]等无机元素,此外还含少量维生素,包括维生素B1、B2、C[27,33-34]、B6[33]、E[4,27,34]等。

1.6 氨基酸 广山楂作为药食同源的植物,其含有丰富的氨基酸,目前从果实中检测到的有17 种[33],从广山楂酒中检测到17 种游离氨基酸、16 种水解氨基酸;其中包含人体必需的8 种氨基酸,具有较高的营养价值和保健作用[35]。

1.7 其他 此外,广山楂中还含有茋类化合物银松素[15],联苯类成分山楂叶苷A[24]、皂苷[29]、β 型吡喃糖苷构型的多糖[36]、鞣质[1]、红色素[37]以及肉桂酸等[14]。见图2。

2 药理和毒性

2.1 基于传统功效的药理活性

2.1.1 消食健胃 消食健胃是广山楂的主要功效之一,这一传统功效与消化系统的胃肠功能密切相关。欧贤红等[38]研究发现广山楂水提物通过增加胃液的分泌量、总酸度和总酸排出量,以及增加胃蛋白酶的活性和胃蛋白酶排出量;增加正常小鼠小肠的张力、频率、活力,使肠管兴奋,从而达到助消化的作用。以上药理作用及其机制研究均与广山楂消食健胃传统功效相关。

2.1.2 行气散瘀 行气散瘀是广山楂的另一传统功效,与循环系统功能有关。林启云等[39]研究广山楂总黄酮提取物对局部微循环障碍的小鼠模型的影响,发现广山楂总黄酮提取物能改善去甲肾上腺素造成肠系膜微血管循环障碍;同时还观察到广山楂黄酮类乙醇提取物有降低猫血压的作用,并且可协同加强戊巴比妥钠中枢抑制作用,以利于降压。对离体蛙心有一定程度的强心作用。

图2 广山楂中银松素、山楂叶苷、肉桂酸结构

2.2 药理活性

2.2.1 降脂 广山楂黄酮类提取物显著降低高脂血症小鼠血脂中TC、TG 水平,有良好的调节血脂代谢作用[40]。

2.2.2 促进睡眠 林启云等[39]采用模型研究广山楂促进睡眠的作用,结果表明,广山楂总黄酮乙醇提取物,对戊巴比妥钠促进动物睡眠有一定的协同促进作用,能显著延长小鼠戊巴比妥睡眠持续时间。

2.2.3 调节免疫 李忠海等[41]采用小鼠免疫器官重量法、小鼠常压耐缺氧实验、小鼠游泳实验、小鼠耐高温、耐低温实验和小鼠碳粒廓清法实验研究发现,广山楂叶的水提取物和乙醇提取物能明显提高小鼠的免疫功能。

2.2.4 保肝 潘芸等[42-45]利用广山楂抗小鼠急性肝损伤实验中发现,广山楂总黄酮提取物对四氯化碳、D-半乳糖胺(致急性肝损伤小鼠具有预防作用,总黄酮是其主要的保肝成分[42];对扑热息痛、硫代乙酰胺所致急性肝损伤小鼠有较好的保护作用[43]。此外,采用实验性酒精肝损伤大鼠模型,发现广山楂总黄酮物质对实验性酒精所致的大鼠肝损伤具有明显的保护作用[44];对四氯化碳引起的慢性肝损伤大鼠的肝损伤有保护作用,其机理在于通过清除自由基,抑制肝脏细胞脂质过氧化反应,稳定肝细胞膜[45]。

2.2.5 抗氧化 Ling 等[13-14]发现广山楂提取物中,绿原酸和根皮素糖苷具有较强细胞抗氧化活性。Lin 等[15]发现广山楂中2 种酚类化合物3-羟基根皮素和儿茶酚具有出很强的羟基自由基清除能力。Leu 等[16]发现广山楂叶中的化合物具有较强的抗氧化活性和一定的清除自由基的能力,其中3-羟基根皮苷、3-羟基根皮素和槲皮素的清除自由基能力最强,3-羟基根皮苷和3-羟基根皮素对黄嘌呤氧化酶有明显的抑制作用。Zhao 等[17]发现广山楂叶中30 个化合物具有极强的抗氧化作用。广山楂黄酮类乙醇提取物能有效地降低高脂血症小鼠血清中超氧化物歧化酶和T-AOC 的含有量,其对机体有抗氧化和增强抗氧化酶的活力的作用[40]。何忠伟等[46]通过测定酶活性试验得出富硒广山楂提取物比未富硒广山楂具有更强的抗氧化能力,硒能延缓广山楂果实的成熟衰老,改善其品质。钟海雁等[47]发现广山楂叶提取物能够有效清除(-OH)自由基,并能抑制动物肝脏匀浆脂质过氧化。不同季节的广山楂叶提取物对(-OH)、O2·和DPPH 均有一定的清除作用,其中对DPPH自由基的效果最佳[48]。

2.2.6 抗肿瘤 Wen 等[13-14]研究得出广山楂叶三萜酸类化合物能显著抑制人肝癌细胞(HepG2)、人乳腺癌细胞(MCF-7 和MDA-MB-231)和人宫颈癌细胞(Siha)的增殖。其中熊果酸是广山楂叶提取物抑制乳腺癌细胞MDAMB-231 增殖的主要活性成分,其机理在于激活p38MAPK和JNK 通路抑制乳腺癌细胞MDA-MB-231 增殖。

2.2.7 抑菌 Shen 等[23]发现广山楂叶乙酸乙酯部位具有一定的抑菌作用。黄卫文等[29]报道广山楂叶提取液所含的有机酸、单宁、皂苷在小鼠体内具有明显的抑菌作用。李容等[37]研究发现广山楂红色素物质对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大肠杆菌、伤寒杆菌均有一定的抑制作用。李玉霞等[49-50]研究表明,浙江、江西广山楂叶片浸提液,对黑曲霉、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌均有很好的抑制作用;其中浙江的效果最佳。另外,广山楂叶浸出物抑制金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、大肠杆菌、黑曲霉、黄曲霉、青霉、红酵母等多种微生物的生长效果明显[51]。

2.2.8 保护皮肤 研究发现广山楂叶中的黄酮类化合物是延缓皮肤衰老的主要活性成分,其中3-羟基根皮素和儿茶酚还表现出明显的抑制胞内酪氨酸酶活性,这2 个化合物通过间接影响细胞存活率和毒性作用来减少黑色素的形成[15]。此外,根皮素和3-羟基根皮素能够有效抑制弹性蛋白酶活性;根皮素、3-羟基根皮素和槲皮素能够显著抑制基质金属蛋白酶-1 表达[16]。

2.3 毒性研究 尹利君等[52]研究发现,给以正常雄性大鼠高于临床剂量133 倍的广山楂叶黄酮类提取物连续灌胃30 d,未见雄性大鼠死亡,表明临床推荐剂量是安全的。潘芸等[53]通过对广山楂总黄酮提取物急性毒性实验发现,实验小鼠给药前后无明显差异死亡,表明广山楂总黄酮提取液无毒性作用。金雪萍等[54]以广山楂叶5 组不同提取液对小白鼠进行急性毒性试验和最大安全耐受量实验,得出广山楂叶其最大安全耐受量倍数为132,除其酸水溶解的生物碱具有毒性,其他组安全无毒。

3 质量控制

中药的质量控制研究对其临床应用的安全性与有效性具有重要意义。目前对广山楂质量研究的报道,涉及广山楂的定性、定量及有害物质检查等方面,采用了多种光谱和色谱技术。

3.1 HPLC 法 HPLC 法在中药的质量控制中已经被广泛使用,是中药定性和定量研究的一种常用方法。对广山楂的定量分析,主要是采用HPLC 法对广山楂叶中的黄酮类化合物进行测定,如建立HPLC 法同时测定广山楂叶中3-羟基根皮苷、根皮苷、4′,6′-二羟基二氢查尔酮-2′-葡萄糖苷、根皮酚、白杨素的含有量[18];采用HPLC 法分别对不同产地广山楂药材中总黄酮及其指标性成分芦丁进行含有量测定,结果表明,不同产地广山楂中总黄酮和芦丁的含有量差别明显,以贺州含有量最高[21,55];还有研究建立了HPLC-DAD 法对广山楂叶中所含黄酮类成分表儿茶素的含有量测定,之后运用HPLC-MS/MS 技术对不同产地广山楂叶进行定量研究,结果表明产地的不同对广山楂的含有量影响较大[24]。除此以外,也有研究采用HPLC 法测定广山楂中4 种水溶性维生素、17 种氨基酸的含有量[33],采用HPLC-MS 方法测定广山楂中的有机酸,发现不同产地的广山楂有机酸含有量有一定差异。以上研究都为广山楂的质量标准制定和提高提供了实验依据[25]。

UPLC 法借助于HPLC 法的理论及原理,涵盖了小颗粒填料、非常低系统体积及快速检测手段等全新技术,增加了分析的通量、灵敏度及色谱峰容量。尤其对中药研究领域的发展是一个极大的促进[56]。近来有研究者采用UPLC建立了广山楂中山楂酸和熊果酸含有量定量方法,用于对广山楂的品质监测[27-28]。

中药指纹图谱是基于对中药物质群整体作用的认识,借助光谱和色谱等技术获得中药化学成分的光谱或色谱图,是实现鉴别中药真实性、评价质量一致性和产品稳定性的可行模式,具有信息量大、特征性强、整体性和模糊性等特点[57]。应用于构建中药指纹图谱的现代分析技术主要有HPLC、UPLC、薄层色谱(TLC)、气相色谱(GC)、高效毛细管电泳(HPCE)等。目前的报道主要是应用UPLC 和HPLC 指纹图谱技术对不同产地广山楂药材的质量差异进行评定,如徐宝欣等[12]利用UPLC 建立了6 批广山楂叶药材的指纹图谱,共检测出23 个共有峰,6 批药材相似度均大于0.9,能客观评价广山楂叶药材的差异,对药材质量的区别提供了依据。杨明宇等[24]对不同产地的8 批广山楂叶药材建立UPLC 指纹图谱,标定出20 个共有峰,8 批药材相似度均大于0.923,同时测定了绿原酸等5 种成分的含有量,并根据指纹图谱总结了各个产地广山楂药材的质量区别。

3.2 TLC 薄层色谱法因其操作方便、设备简单、显色容易等特点,常被用于中药的定性鉴别。广山楂的广山楂及其叶的TLC 鉴别主要采用草酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸和熊果酸等作为指标成分,为广山楂及叶的质量评价提供了一定的科学依据[20,26]。

3.3 GC GC 法具有高效快速、高选择性、高灵敏度、样品用量少、方法稳定性好、检测器种类多等特点,适用于挥发性成分的研究。刘婧等[60]运用气相色谱仪对广山楂样品中有机氯农药五氯硝基苯、滴滴涕、六六六等残留量进行分析,为药材质量控制提供安全保障。

3.4 紫外分光光度法(UV)紫外分光光度法是根据物质对不同波长的紫外线吸收程度不同而对物质组成进行分析的方法。该方法具有灵敏度较高等特点,常用于物质的定量分析。广山楂的UV 分析方面的研究包括以芦丁为对照品,对果实、果皮及叶中的总黄酮和总有机酸进行定量分析,对广山楂果实及叶中熊果酸进行含有量测定,结果发现,广山楂果皮中熊果酸,含有量均高于广山楂果实及叶[20,26];采用紫外分光光度计分析广山楂超氧化物歧化酶、三萜类、黄酮类、有机酸等成分,并对其水分、总糖、氨基酸、维生素、无机元素含有量等进行评价[27]。

3.5 原子吸收分光光度法(AAS)原子吸收分光光度法简称原子吸收法,是利用被测元素基态原子蒸气对其共振辐射线的吸收特性进行元素定量分析的方法。具有灵敏度高、精密度好、应用范围广、干扰少、快速简便、易于自动化等特点。何彩梅等[32]以富硒广山楂果实为原料,测定其中铅、镉、铬等重金属元素及营养成分,结果表明,硒不仅能降低大果山楂果实中重金属的含有量,还能改善其品质。王超英等[58]采用原子吸收分光光度法测定广山楂等10 种大宗药材20 批样品的铅、镉、砷、汞、铜含有量进行检测。

4 药效物质基础

目前,广山楂的化学成分和药理作用研究都取得了一定进展,现代药理研究基于中医传统功效来开展,但也基于西方医学理论拓展了广山楂的新的功效,并发现了其中的一些活性成分。根据从研究文献所获得的信息,课题组对广山楂的药理作用及其物质基础进行了总结、分析,见表5。结果表明,广山楂黄酮类成分的助消化、降血脂等作用与广山楂的传统功效消食健胃和行气散瘀一致;此外,广山楂黄酮类成分可促进睡眠,具有催眠作用;同时可以调节免疫;其中黄酮类成分根皮素糖苷具有抗氧化作用;其酚类物质绿原酸成分也具有清除自由基的作用;三萜酸类物质具有抗肿瘤作用;广山楂中的红色素和其叶的浸提物具有抑菌作用。根据现有报道,可判断广山楂中的黄酮类、三萜酸类、酚类成分是其主要有效成分。

5 展望

广山楂药用历史悠久,在广西作为山楂的习用品已有80 多年历史[7],也被用作一些复方制剂的主要组成成分,如复方山楂颗粒[61]、肥儿宝颗粒[62]、厌食康颗粒[63-64]等,其多方面的药用食用价值具有广阔的开发利用前景。此外,杨海玲等[65]对广山楂的质量控制进行了综述,主要从其化学成分、工艺研究、质量控制等方面进行归纳总结。

表5 广山楂的药效物质基础分析

本文在对广山楂化学成分和药理作用研究现状综述的基础上,重点对广山楂化学成分与传统功效以及化学成分与新的药效用途这2 方面进行分析,首先,从化学成分与传统功效的角度看,传统功效是对中药有效性的概括,也是临床用药的依据。广山楂黄酮类成分的助消化、保护肠黏膜等作用与广山楂的传统功效消食健胃一致;降压、调节局部微循环等作用与广山楂的传统功效和行气散瘀一致;由此得出,黄酮类成分是广山楂传统功效的主要药效物质基础。其次,从化学成分与新的药效用途角度看,广山楂黄酮类成分可促进睡眠,具有催眠作用;同时可以调节免疫;广山楂中酚酸类物质绿原酸和黄酮类物质根皮素糖苷具有抗氧化作用;广山楂三萜酸类物质熊果酸具有抗肿瘤作用;广山楂中的红色素和其叶的浸提物具有抑菌作用。这些表明广山楂黄酮类和三萜类等成分是抗衰老和抗肿瘤的主要药效物质基础,其抑菌主要成分有待进一步研究。

此外,本文通过对广山楂药效成分进行系统整理,通过广山楂主要化学成分对相应疾病的药理作用进行分析,主要是针对文献中报道的广山楂中生物活性成分进行总结。如,广山楂黄酮类物质具有保肝、降脂、调节免疫、改善体内微循环等功效;熊果酸具有抗肿瘤作用等等,通过基于传统功效与初步药效物质基础的联系,推测其专属性药效成分;为广山楂质量控制的发展提供理论依据,以期为其深入的研究提供方向。

综上可见,尽管对广山楂的化学成分和药理作用以及质量控制研究取得了一些进展,但研究尚有不足。如,药效物质基础不明,药理作用及其机制研究不够深入,质量控制研究不够系统,等等,使得其开发利用受到限制。因此,亟待继续深入开展相关药理活性及关键药效物质辨识研究,建立科学、合理的质量评价方法,指导广山楂资源的临床应用和合理开发,推进广山楂产业的健康发展。本文在对广山楂化学成分与传统功效和现代药理作用进行综述的基础上,对广山楂的药效物质基础进行了初步分析,以期为广山楂的质量控制和开发应用提供研究思路。作为一种广西资源丰富的传统中药,对于广山楂的研究还存在着上升拓展的空间,亟待更进一步的开发和探索。

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