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黄精化学成分、药理作用研究进展及质量标志物预测分析

2024-03-07袁怡菁王秋红

中医药信息 2024年2期
关键词:生品黄精炮制

袁怡菁,王秋红,2✉

(1. 黑龙江中医药大学,教育部北药基础与应用研究重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150040;2. 广东药科大学,广东 广州 510006)

黄精始见于魏晋陶弘景《名医别录》[1],载其:“黄精今处处有。”李时珍称其为神仙之芝草,得天地之精粹,故为“黄精”[2]。黄精是百合科黄精属的多年生草本植物,广泛分布于东北、华北、华中和西南等地。2020 版《中华人民共和国药典》规定滇黄精、黄精或多花黄精的干燥根茎皆为中药黄精的来源,具有补中益气、养阴润肺、健脾养胃、养阴明目等功效[3]。黄精生品口尝有麻舌感,对咽喉有刺激性,蒸制后可去除麻味,补脾润肺功效增强;酒黄精可引药上行,使其滋而不腻。黄精的炮制方法,最早记载于《雷公炮炙论》为蒸制法[4],据统计,历代本草著作中记载的黄精炮制方法包括蒸制法、酒蒸法、黑豆制法、蔓荆子制法、九蒸九晒法等。尽管历版《中华人民共和国药典》均收录了黄精的炮制方法,大部分地区也沿用传统的酒浸、蒸等方法,但因各地所用黄精植物来源不同、炮制方法不完全相同,而致黄精饮片质量难以控制、临床均一性差。九蒸九晒因耗时较长、工艺较繁琐,多简化为多次蒸、晒至黑色,并未严格规定次数。笔者在总结黄精化学成分、药理作用基础上,从传统药性药效、化学与生物学的测定与转化及炮制机理的研究等角度,结合质量标志物(quality marker,Q-Marker)理论[5],预测并分析黄精可能的Q-Marker,为该饮片的规范炮制和临床的合理应用提供科学依据。

1 化学成分

1.1 多糖类成分

黄精多糖为黄精主要活性物质之一,是黄精的质量指标物质。黄精多糖的单糖组成包括葡萄糖、半乳糖、木糖、甘露糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸等[6-9]。LIU等[10]以水提取分离鉴定出两种中性半乳甘露聚糖PSW-1a 和PSW-1b-2。刘柳等[11]分离出中性多糖PSW1B-b、酸性多糖PSW2A-1、PSW3A-1 和糖蛋白PSW4A、PSW5B 共5 种半乳糖聚糖。李舒婕等[12]明确黄精多糖分子量为1 410 Da。经炮制后,黄精多糖含量减少,苯酚-硫酸法测定黄精生品多糖含量为12.850%~26.204%,水蒸与酒蒸炮制所得黄精多糖含量差异较小为4.840%~17.137%,数据差异主要由于所用原料黄精品种及产地不同[13]。九蒸九制黄精在炮制过程中多糖含量呈现先升高再下降,在第四次蒸制时多糖含量达到峰值,从第五次开始下降,但炮制前后多糖含量均符合《中华人民共和国药典》要求[14]。炮制后黄精多糖在单糖组成及比例上也有较大差异,生品多为酸性多糖,单糖组成占比较大的为鼠李糖、果糖,炮制后半乳糖、葡萄糖含量升高[15-20],在酒制黄精中还可检测出核糖[21]。多项研究表明炮制过程中持续高温导致糖苷键断裂,多糖结构被破坏,大分子分解为易于人体吸收的小分子寡糖或单糖,同时存在异构化反应。随着炮制时间增长,糖类还会与氨基酸发生美拉德反应生成新的成分DDMP 和5-HMF,美拉德反应过程见图1。

图1 美拉德反应过程

1.2 皂苷类成分

皂苷是黄精另一种重要活性成分,是黄精中被鉴定出数量最多的化学成分。黄精中甾体皂苷类成分主要为薯蓣皂苷元与糖缩合而成。目前已从黄精中分离出79种皂苷类成分,其中甾体皂苷67种,三萜皂苷12种[22]。具体结构及名称见表1及图2、3、4[23-29]。在炮制过程中总皂苷含量呈增加趋势[30]。研究表明多花黄精清蒸和酒蒸后甾体皂苷成分差异不大,薯蓣皂苷含量下降[31],人参皂苷Rb1含量升高[32],蜜制黄精薯蓣皂苷含量极低,基本检测不到[33],说明在不同方法炮制过程中皂苷类成分会相互转化[34]。王倩[35]利用水合反应釜模拟炮制过程发现薯蓣皂苷转化为延龄草苷和薯蓣皂苷元。

表1 黄精中皂苷类化合物

图2 黄精甾体皂苷元的结构骨架

图3 黄精甾体皂苷类的糖基类型

图4 黄精三萜皂苷类结构

1.3 黄酮类成分

目前黄精中鉴定出的黄酮类成分大都属于高异黄酮,该物质在自然界中较为少见,研究表明在炮制过程中黄酮类含量和种类均发生变化,酒制后总黄酮含量增加2.2 倍[36]。梁泽华等[37]通过UPLC-Q-TOFMS分析黄精炮制前后黄酮类成分,发现在高温炮制后牡荆素-2″-O-木糖苷因糖基脱落生成牡荆素。任洪民等[34]分析酒制后多花黄精8-羟基色原酮、5,7-二羟基-3-(4'-羟基苄基)-四氢苯并吡喃-4-酮、disporopsin、甲基麦冬黄烷酮B 含量下降。张意[38]发现黄精炮制后产生了生品中未发现的新物质,经鉴定为4',5,7-三羟基-6,8-二甲基高异黄酮。黄酮类结构见表2、图5[39-43]。

表2 黄精中黄酮类化合物

图5 黄精黄酮类化合物结构

1.4 其他类成分

黄精中含有多种氨基酸和矿物质,陈淼芬等[44]研究发现黄精炮制前后氨基酸种类未发生变化,含量有升有降,其中必需氨基酸显著升高。樊淑淼[45]通过HPLC 法测定炮制后天冬氨酸、精氨酸、缬氨酸、谷氨酸等含量增加,证明炮制后黄精更有营养价值。酒制后人体必需微量元素及常量元素铁、锌、钙、钾等含量均升高[46]。田先娇等[47]发现滇黄精蒸制后蒽醌含量下降;有研究同样发现多花黄精酒制后结合型蒽醌水解,游离型蒽醌可溶于酒导致含量下降。

2 药理作用

黄精具有抗氧化抗衰老、降血糖、免疫调节、抗骨质疏松等作用[48-50],在经过蒸制或加酒、黑豆汁、蜜等辅料炮制后会发挥不同的药理作用,酒制引药上行、温补肝肾,蜜制缓和药性、缓下润燥,黑豆汁制滋补肝肾、养血祛风。

2.1 抗衰老、抗氧化

黄精具有良好的抗氧化作用,这可能与其多糖等活性成分有关,经过炮制过程后,黄精的抗氧化、抗衰老作用明显增强。沈灵等[51]通过测定D-半乳糖诱导的小鼠衰老模型的组织SOD、GSH-Px、MDA 水平,发现酒黄精改善衰老小鼠的脾脏指数和生理指标优于生黄精,即炮制后黄精抗衰老能力更强。刘政祥等[52]分析不同炮制方法的九华黄精提取物,发现其多糖类成分可显著提升小鼠的总抗氧化活性,且一蒸一晒九华黄精多糖含量最高抗氧化活性最强。蔡春燕等[53]以VC 为对照,通过DPPH 法、ABTS 法、PTIO 法、FRAP 法测得不同炮制阶段的酒制黄精抗氧化活性均高于生品,且随炮制次数增加抗氧化作用增强。

2.2 抗糖尿病

研究表明黄精多糖可通过调节肠道菌群、改善血脂、调节糖代谢等,达到降血糖抗糖尿病的作用[25,54]。多酚类和黄酮类物质可促进胰岛素的合成分泌,进而调节血糖水平,起到抗糖尿病的作用[55-56]。石双慧等[57]通过测定高脂饲料联合STZ诱导糖尿病模型小鼠的TC、TG、HDL-C、LDL-C含量,发现糖尿病小鼠经生黄精、酒黄精给药后TC、TG、LDL-C含量均降低,HDL-C含量升高,酒黄精对血脂的改善作用与给药剂量呈正相关且优于生黄精。α-葡萄糖苷酶是糖尿病患者饭后血糖升高的主要原因之一,抑制α-葡萄糖苷酶可以有效抑制糖尿病患者血糖升高且可有效预防糖尿病并发症,滕欢欢[20]研究发现,黄精蒸制品乙酸乙酯提取部位的α-葡萄糖苷酶抑制作用显著强于生品黄精。

2.3 免疫调节

黄精作为常用的补益药,现代研究表明其具有良好的免疫调节作用,可显著提高机体免疫力。肖晓燕等[58]通过观察环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠在黄精生品及酒制品给药后的体质量、免疫脏器指数、血液理化指标,发现黄精酒制后小鼠体质量、免疫脏器指数、血细胞数量均增加,可显著增强小鼠免疫力。魏婷等[59]通过生品黄精、酒制黄精对雌性大鼠灌胃后,计算其脾指数、免疫球蛋白M含量,发现炮制黄精组免疫球蛋白M显著升高。目前研究认为调节免疫的活性物质主要为多糖和黄酮类[60-61],但炮制后多糖含量下降,推测其转化为寡糖和单糖更利于吸收和药效的发挥。

2.4 抗骨质疏松

骨质疏松是一种以单位内骨量减少的骨代谢障碍疾病,程妍等[62]基于OPG/RANKL 信号通路研究表明,黄精多糖可使骨重建阈值降低,提高OPG 和降低RANKL 蛋白表达,抑制小鼠骨髓巨噬细胞向破骨细胞分化,减少骨量丢失,增加大鼠骨量,起到抗骨质疏松的作用。另外,黄精可通过调节miRNA-1224 及ERK/GSK-3β/β-Catenin 信号通路和相关酶促进成骨细胞分化抗骨质疏松[63-64]。黄精酒制后矿物质含量增加,特别是钾、铁含量升高,抗骨质疏松作用增强[65]。

3 Q-Marker的预测分析

中药质量标志物(Q-Marker)为刘昌孝院士提出,笔者从传统药性、炮制前后化学成分变化、化学成分可测性3个方面对黄精Q-Marker的内涵及方法进行论述。

3.1 基于传统药性的Q-Marker预测分析

中药药性是有关中药的性质、性能及运用规律的理论。黄精味甘、平。甘味的基本功效为能补、能缓、能和,《素问》指出“甘缓”“甘能补能缓”《本草从新》记载“甘者能补能和能缓”[66]。甘味中药的甘味主要来源为糖类、苷类、氨基酸和蛋白质等[67]。现代研究表明黄精主要药理作用物质为多糖,酒黄精中氨基酸类与单糖成分显著升高,尤其是脯氨酸、精氨酸、天冬氨酸等必需氨基酸、D-葡萄糖、D-果糖等单糖含量明显增加,推测其为制黄精补益作用增强的原因。

2020版《中华人民共和国药典》中收录的甘味药以入肝、肺、肾、胃经为主。蜜制入肺,《汤液本草》记载“以蜜……去膈上痰”,《医学入门》中有“入肺药蜜制”[68],在临床上润肺止咳用黄精多为蜜制。肺病主要有肺部产生炎症所致,黄精多糖及皂苷类成分抗炎、抗氧化作用可有效改善肺部疾病,研究表明蜜之后多糖类和薯蓣皂苷类成分增加,且蜜制入肺更有针对性发挥药效。

根据以上分析,黄精多糖、葡萄糖、果糖、氨基酸类、薯蓣皂苷类成分应是其主要药性物质,应作为黄精的Q-Marker的重要参考。

3.2 基于炮制前后化学成分变化的Q-Marker 预测分析

黄精作为补益药,具有调节免疫力、降血糖、抗炎、抗肿瘤等作用,在临床上有广泛的应用。但生品黄精有一定的不良反应,不宜直接服用,古籍中有关其毒性的记载为“麻味”,《食疗本草》言:“蒸之若生,则刺人咽喉。”即生黄精对咽喉和皮肤有一定的刺激作用。为缓解其刺激性,古人创造了蒸制、加酒、黑豆汁蒸、炖等多种炮制方法。《千金翼方》记载:“食之如蜜,可停。”《本草蒙筌》称熟黄精“因味甘甜,又名米。”由此可知,炮制后黄精由麻味转变为甜味刺激性减弱,所以黄精入药多以炮制品。唐美玲[36]发现,生黄精提取物有显著的IEC-6 细胞增殖抑制作用,并推测其刺激性成分主要为总酚,通过UPLC-MS/MS 测得生黄精43 种酚类成分,炮制后18 个成分含量下降或消失,IEC-6 细胞实验证明随着蒸制次数的增加黄精的细胞毒性逐渐减弱,炮制可有效降低黄精毒性。林雨等[65]研究发现,炮制后黄精中5-HMF 成分增加,多糖、人参皂苷Rb1 含量下降,熟黄精可有效改善生黄精的致炎性,熟黄精较生黄精红细胞溶血率更低。

黄精炮制后化学成分含量发生显著变化,并产生生品中未检测到的物质。唐美玲[36]通过HPLC 及UPLC-MS/MS 分析黄精炮制前后酚类成分变化,结果发现其共有的奎宁酸、紫丁香苷等18 种成分减少,没食子酸、儿茶素、甘草苷等酚类成分增加。张意[38]利用羟丙基葡聚糖凝胶、反相 ODS 色谱,结合中压制备色谱和高效液相等技术对多花黄精生品及酒制品化学成分分离鉴定,分析黄精酒制后差异性化学物质为4',5,7-三羟基-6,8-二甲基高异黄烷酮。曾林燕等[69]利用LC-MS法确定黄精炮制过程中产生了2种化学成分的结构,确定其为5-羟甲基麦芽酚和5-羟甲基糠醛。

根据以上分析,黄精多糖、5-HMF、4',5,7-三羟基-6,8-二甲基高异黄烷酮、5-羟甲基麦芽酚为炮制前后差异性成分,可作为黄精的Q-Marker的参考。

3.3 基于化学成分可测性的Q-Marker预测分析

化学成分的可测性是指质量标志物可用仪器和方法定性或定量分析得到准确的数据,在中药质量检测中起到重要的作用。

目前黄精多糖与皂苷类成分是其活性成分主要研究对象。詹慧慧通过HPLC-ELSD 测定了黄精及其炮制品总多糖、游离糖含量,利用HPLC-PDA 建立黄精中指纹图谱与单糖组成测定方法,发现炮制后黄精多糖含量及单糖组成均发生变化[19]。殷海霞等[70]建立可同时测定黄精生品及炮制品中5-羟甲基糠醛、5-羟基麦芽酚及黄精碱A 3 个成分含量的高效液相色谱法,对酒黄精成分进行定性定量分析,可用于黄精药材的质量控制。戴万生等[71]通过对2020 版《中华人民共和国药典》中薄层色谱法进行优化,对滇黄精不同炮制品中皂苷类成分进行薄层分析,不同炮制品分离效果很好,可作为黄精皂苷成分快速、便捷的定性鉴定方法。张丹等[72]利用红外光谱法测定黄精不同炮制品的红外指纹图,得位于1 050.69 cm-1的四氢呋喃环的伸缩振动峰可作为葡萄糖的判定依据,是一种简便、准确的黄精炮制品质量的检测方法。

通过化学成分可测性筛选发现,多糖、黄酮类、酚类和皂苷类是黄精化学成分可测性Q-Marker 的重要选择。

4 结语

黄精作为常用的补益药,多为炮制品入药,本文基于现有的黄精化学成分及药理作用研究进展,以Q-Marker 的理论为指导对黄精Q-Marker 进行预测,从传统药性、炮制前后化学成分变化、化学成分可测性3 个维度综合评估,建议将黄精多糖、甾体皂苷类、氨基酸类、酚类、黄酮类作为黄精Q-Marker 的参考。

目前,黄精常用的炮制方法为清蒸、酒蒸、蜜制法,酒制升提、蜜制入肺不同炮制方法化学成分含量差异很大,临床使用中应根据不同适应证选用不同炮制品。为了推进黄精炮制工艺的优化和推广,应加强对黄精的炮制工艺的深入研究,探索更符合中药理论和实践的炮制方法和条件,①加大对制黄精中活性成分的影响机制的研究,明确不同炮制方法下药效学变化的原因和规律;②结合现代科技手段在炮制过程中的应用,提高炮制工艺的效率和质量;③进一步完善和建立黄精炮制工艺的标准化体系,确保其在实践中的可操作性和可推广性。

由于各地黄精炮制方法仍存在差异,炮制过程中所用黄精原植物、所用辅料种类、原料辅料比例、炮制时间、炮制程度等数据参数难以量化统一,导致市场上流通的该饮片质量良莠不齐。此外,不同炮制方法所得炮制品饮片名称存在相同的情况,在临床应用中难以区分,有可能会造成用药混淆。因此,需要确保炮制过程的标准化和规范化,以保证药物的安全性和有效性。

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