黄芪中有效成分药理活性的研究进展_张蔷

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[关键词] 黄芪; 多糖; 三萜; 黄酮
黄芪作为传统中药材,具有扶正补气之功效。现代药学 研究表明,黄 芪 含 有 多 种 活 性 成 分,包 括 黄 芪 多 糖、黄 芪 皂 苷、黄芪黄酮类 成 分 等。近 几 年,国 内 外 围 绕 这 些 成 分 报 道 了大量的实验数据,本文以黄芪的活性成分、药理作用为研 究对象,对近年来试验结果进行汇总,以期为临床应用及产 品开发提供依据。 1 黄芪多糖
除对缺血模型有保护作用外,黄芪甲苷心肌有保护性作 用,如缓解大鼠 的 心 衰[40]。 对 抗 抑 制 压 力 过 载 型 心 肌 肥 厚 大鼠的肾素-血管紧张素过度激活,逆转左室肥厚[41]。另外,
黄芪甲 苷 可 调 节 高 半 胱 氨 酸 诱 导 的 急 性 期 内 皮 功 能 异
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常[42]; 对代谢综合症及内皮功能障碍[43]、衰退型疾病[44] 等 都有保护作用。从基因水平上分析,发现黄芪甲苷对促血管 生成、心肌发育、增强心肌功能等基因有上调作用[45]。 2. 2. 2 抗病毒方面 在抗病毒方面,有报道称黄芪甲苷具 有抗乙型肝炎病 毒 的 活 性[46],在 人 肺 腺 癌 细 胞 中 可 抑 制 腺 病毒的复制和诱导细胞凋亡[47]。通过上调干扰素-γ 发挥抗 柯萨奇 B3 病毒的作用[48]。同时可通过抑制 TGF-β1 信号通 路[49],诱发心肌细胞的凋亡[50],缓解由该病毒引发的心肌炎 患者心肌细胞成纤维化进程。 2. 2. 3 降糖方面 降糖方面,在对 3T3-L1 脂肪细胞研究中, 黄芪皂苷 IV 可通过诱导 TNF-α 分泌,降低脂解作用,改善胰 岛的耐受作用[51]。此外,它可以作用于肝糖调节酶,从而发挥 降糖作用[52]。对肝星胶质细胞以及猪血诱导的肝纤维化等 都有保护作用[53]。 2. 2. 4 免疫调节方面 免疫方面,黄芪甲苷对 T,B 淋巴细 胞增 殖、腹 腔 巨 噬 细 胞 功 能 等 都 有 影 响[54]。 通 过 抑 制 NF-κB 活性以及黏附分子的表达发挥抗炎作用[55]。 2. 3 其他皂苷单体
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cyclocephaloside II
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黄芪皂苷具有多种药理活性,主要包括免疫调节、抗肿 瘤、降血糖、抗病毒、多脏器保护等作用。在对多脏器保护作 用研究中,发 现 黄 芪 总 苷 可 保 护 冲 击 波 诱 发 的 肾 氧 化 损 伤[23]; 通过清除氧自由基、抑制 Kupffer 肝细胞内 TNF-α 和 TGF-β 的产生,缓解肝纤维化进程[24]; 通过减少心肌细胞钙 离子外流,增强自由基的迁移,降低脂质过氧化物的产生[25] 等途径防治心肌的损伤。以上抗氧化机制使之同样具有延 缓衰老等作用[26]。
[参考文献]
[1 ] 陈艳蕊,毛欣月,金文闻,等 . 黄芪多糖结构及其单糖组成 的气相色谱-质谱研究[J]. 现代生物医学进展,2011 ( S1) : 4632.
除以上活性外,黄芪皂苷类成分特别是黄芪皂苷 V 可阻
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碍( 羧甲基) 赖氨酸、戊糖苷等的形成,抑制糖尿病患者视网 膜病变、神经病变等的发展进程,最终对糖尿病并发症有预 防作用[64]。 3 黄芪黄酮
图 2 黄芪黄酮类典型成分 Fig. 2 Typical structures of Astragalus flavonoids
4 结语 总之,黄芪药用历史悠久,古有“补药之长”之称,为历代
中医最常用的中药之一。近年来,国内外学者对黄芪的化学 组成、药理活性进行了较为广泛的研究。经过大量的药理实 验及临床报道,黄芪呈现出极具开发价值的药用资源,在免疫调 节、抗肿瘤、抗病毒、糖尿病、延缓衰老等方面具有重要地位。
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黄芪中有效成分药理活性的研究进展
张蔷1,2 ,高文远1* ,满淑丽1
( 1. 天津大学 药物科学与技术学院,天津 300072; 2. 天津医科大学总医院 老年病研究所,天津 300072)
[摘要] 黄芪药用历史悠久,古有“补药之长”之称,为历代中医最常用的中药之一。近年来,国内外学者对黄芪的化学 组成、药理活性进行了较为广泛的研究。成分分析表明,黄芪以多糖、三萜、黄酮等成分为主; 药理实验及临床报道表明,黄芪 在免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、糖尿病、延缓衰老等方面具有重要作用。因此,对黄芪的各个有效成分的活性总结具有临床指 示性意义。该文通过文献综述,总结了黄芪不同活性成分的药理活性及作用机制,为该药临床研究提供理论依据,进而为其 开发利用提供依据。
在对脑海马神经元保护作用研究中发现,黄芪总苷具有抑 制胸腺细胞、海马神经元内钙离子浓度的升高和凋亡作用[27], 同时抑制脑内 APP 及其 mRNA、β-分泌酶 mRNA 的表达,促进 α-分泌酶mRNA 的表达[28],最终发挥对记忆损伤保护的作用。 2. 2 黄芪甲苷
黄芪皂苷中活性研究较系统的为黄芪甲苷( 黄芪皂苷 IV) ,其在黄芪中含量最高,对缺血造成的心、脑损伤具有保 护性作用,同时具有抗病毒、降血糖、免疫调节等活性,很多 活性已被应用于临床。 2. 2. 1 缺 血 保 护 性 作 用 目 前 明 确 黄 芪 甲 苷 在 心 肌 损 伤[29]、低氧-复氧造心肌损伤[30]、缺血大鼠[31]等模型中,可 缓解肌浆网,并影响肌浆网内 Ca-ATP 酶,从而调节钙的转运 过程,影响心脏功能。通过上调超氧歧化酶-1 的水平[32]、干预 PI3-K / Akt 通路,刺激血管生成和提高缺氧诱导因子 α1 的积 累[33],最终对心肌缺血[34]、脑缺血模型[35],甚至是原位肝移植 模型造成的缺血再灌注损伤[36]等都具有保护作用。同时对脑 缺血再灌注导致的血脑屏障渗透性增加病变也有改善作用[37]。 在对脑损伤引发的神经损伤也有一定的保护作用[38]。有报道, 川芎嗪与黄芪甲苷联合应用在大鼠缺血/ 再灌注脑损伤模型中, 可通过降低 IL-1β 和 caspase-3 基因的表达,保护脑神经[39]。
图 1 黄芪皂苷的母核 Fig. 1 Structure of astragaloside
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表 1 黄芪皂苷部分列举 Table 1 List of astragalosides
化合物
黄芪多糖作为一类生物大分子成分,其结构与活性研究 较为广泛。目前认为黄芪多糖的单糖种类主要包括 L-鼠李 糖、L-阿拉伯糖、D-木 糖、L-木 糖、D-核 糖、L-核 糖、D-半 乳 糖、 D-葡萄糖和 D-甘露糖等[1]。
多糖发挥着极 其 重 要 的 生 物 功 能,目 前 报 道,其 具 有 免 疫调节、抗肿瘤、抗动脉粥样硬化[2]、降血糖[3]、抗病毒[4]、治 疗代谢性紊乱[5]、迟发 性 神 经 退 行 性 疾 病 及 抗 衰 老[6] 等,同 时已广泛应用于兽医临床,提高动物的抗病能力[7]。
除黄芪甲苷具有较好的药理活性外,其余齐墩果烷型和 环菠萝烷型皂苷多具有调节淋巴细胞增殖的作用[56-57],其中 Macrophyllosaponin B 和黄芪皂苷 VII,两种黄芪皂苷类成分 可通过体液免 疫、细 胞 免 疫 等 发 挥 免 疫 调 节 活 性[58]。 黄 芪 皂苷 I,II,III 对不同癌细胞显示了不同的细胞毒作 用[59]。 在对结肠癌实验中,黄芪总皂苷可通过抑制 p21,抑制细胞周 期依赖性激酶活性等,增加细胞周期 S 期、G2 / M 期阻滞,抑 制癌细 胞 的 增 殖,也 可 通 过 诱 导 细 胞 凋 亡[60],转 录 激 活 NSAID 活化基因[61]等,发挥抗肿瘤作用,对骨髓瘤也有很好 的抑制作用[62]。在抗肿瘤、免疫调节方面,黄芪皂苷可活化 诱生 IL-2 细胞因子,特别是黄芪皂苷 VII,而 IL-2 主要由活 化的 T 细胞产生,具有免疫、抗肿瘤作用,因此推测这一机制 可能也是三萜类皂苷具有免疫、抗肿瘤活性的原因之一[63]。
黄芪总黄酮是黄芪的又一活性部位,主要包括毛蕊异黄 酮、芒柄花素( 图 2 ) 及其糖苷等成分,具有免疫调节、抗损 伤、抗突变、抗肿 瘤、抑 制 动 脉 粥 样 硬 化 等 活 性。 如,有 学 者 发现甘肃黄芪黄酮类化合物可剂量依赖性抑制 AngII 诱导的 内皮细胞凋亡,其机制可能与降低 Fas 相关[65]。在抗肿瘤方 面,黄芪 总 黄 酮 及 毛 蕊 异 黄 酮 等 都 具 有 抑 制 人 红 白 血 病 K562 细胞增殖的作用,可将细胞停滞在 G0 / G1 期,同时降低 细胞内 Cyclin D1 mRNA 水平[66]。
目前,从膜荚黄芪和蒙古黄芪及其同属近缘植物中分离 出 40 多种三萜皂苷类化合物,主要有黄芪皂苷、异黄芪皂 苷、乙酰基黄芪皂苷、大豆皂苷四大类( 图 1,表 1) 。
[稿件编号] 20120710001 [基金项目] 天津市自然科学基金项目( 10JCYBJC25800) ; 天津医科 大学基金资助项目( 2009KY17) ; [通信作者] * 高文远,E-mail: pharmgao@ tju. edu. cn
的产生,因此对肠炎患者有一定的治疗作用[12]。 另一方面,黄芪多糖也可应用于抗肿瘤方面,如黄芪多糖
与云芝糖肽组方后可明显降低阿霉素在抗肿瘤过程中引发的免 疫耐受现象[13]; 此外,黄芪多糖与长春瑞滨、顺铂等联合静脉注 射可改善晚期非小细胞肺癌患者的生存质量和生存期[14]。
黄芪多糖的免疫调节作用,促使其另一主要药理活性为 降血糖作用,有报道称,黄芪多糖可通过增加肌细胞内半乳 凝素-1 的表达[15],增加胰腺 β-细胞总质量[16],治疗 I 型糖尿 病[17]。此外,富含糖类或多糖丰富的黄芪可缓解 II 型糖尿 病大鼠的胰岛素耐受及脂肪肝等症状[18]。黄芪多糖的降糖 机制多数还是与其对骨骼肌的影响有关,它降低蛋白酪氨酸 磷酸 酶 1B 的 表 达[19],调 节 骨 骼 肌 内 PKB / GLUT4 信 号 通 路[20],进而增加机 体 对 胰 岛 素 的 敏 感 性。 这 种 降 血 糖 作 用 的同时,黄芪多糖还可以通过影响肾皮质内 NF-κB,IκB 的 mRNA 表达,改善早期糖尿病肾病变症状[21]。另外,它可以 减少肝内质网应激并维持糖稳态发挥降血糖作用[22]。 2 黄芪皂苷 2. 1 黄芪总皂苷
其中黄芪多糖的免疫调节作用报道最多,被认为与黄芪 的免疫调节作用直接相关,是其最重要的作用之一。起初认 为它只可激活 B 细胞和巨噬细胞的增生,对 T 细胞无明显作 用[8]。近年来,我国学者利用微波提取、膜过滤、阴离子交换 树脂及凝胶色谱等分离鉴定了一多糖成分 MAPS-5,药理实 验表明,其仅具有诱导 T 细 胞 增 生,而 对 B 细 胞 无 明 显 作 用[9]。在对巨噬细胞的活性试验中,黄芪多糖可以显著提高 巨噬细胞产生 GM-CSF,TNF-α,NO 等细胞因子,增加 NF-κB 蛋白水平[10-11] 。由此可 见,黄 芪 多 糖 作 为 生 物 大 分 子 成 分 , 发挥着不同的免疫调节活性,这些免疫调节作用使之一方面 可以用于炎症治疗,如它可抑制脂多糖引发的 TNF-α 和 IL-8
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