大蒜主要活性成分及藥理作用研究進(jìn)展

馬麗娜，李峰杰，陳 堅(jiān)，李貽奎

（1.北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京 100029；2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院李連達(dá)院士研究室，北京 100091；3.新疆埃樂(lè)欣藥業(yè)有限公司，新疆烏魯木齊 830054）

大蒜俗稱(chēng)蒜、大蒜頭，別名胡蒜（《古今注》）、獨(dú)蒜（《醫(yī)普濟(jì)方》）等，為廣義百合科植物大蒜（Allium sativum L.）的鱗莖。大蒜是藥食兩用的植物，已有數(shù)千年的應(yīng)用歷史?！侗静菥V目》中記載：大蒜“通五臟，達(dá)諸竅，去寒濕，辟邪惡，消癰腫”，“止霍亂，除邪祟，解瘟疫，去蠱毒、惡瘡、蛇蟲(chóng)、溪毒”。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者致力于大蒜的研究，證實(shí)大蒜具有多方面的生物活性，如防治心血管疾病、抗腫瘤及抗病原微生物等，長(zhǎng)期食用可起到防病保健作用。鑒于此，本文就大蒜的主要活性成分及藥理作用作如下綜述。

1 大蒜中的主要活性成分

大蒜含有多種化學(xué)成分，主要包括含硫有機(jī)化合物和皂苷類(lèi)，而含硫有機(jī)化合物是其重要的活性物質(zhì)，主要包括蒜氨酸和大蒜辣素。蒜氨酸（alliin）化學(xué)名為S-烯丙基半胱氨酸亞砜（S-allylcysteine sulfoxide），是大蒜鱗莖中最重要的含硫化合物，也是大蒜中含量最高的含硫氨基酸，其含量因品種和環(huán)境而異。蒜酶（allinase），又稱(chēng)蒜氨酸裂解酶，是5’-磷酸吡哆醛依賴(lài)酶，亞單位有448個(gè)氨基酸，分子質(zhì)量約51 500 u［1］，蒜酶對(duì)溫度敏感，有水存在且溫度高于35℃時(shí)，酶活力即開(kāi)始下降。大蒜辣素（Allicin），化學(xué)名為二丙烯基硫代亞磺酸酯（diallyl thiosulfinate），在完整的大蒜中不存在大蒜辣素，而是在被切開(kāi)或碾碎后，細(xì)胞內(nèi)含有的蒜氨酸與蒜酶相遇，發(fā)生催化裂解反應(yīng)而產(chǎn)生（Fig 1）。

大蒜辣素性質(zhì)不穩(wěn)定，可進(jìn)一步分解生成較穩(wěn)定的二烯丙基二硫化物（DADS）、二烯丙基硫化物（DAS）、阿霍烯（ajoene）及少量的三硫二丙烯（DATS，即大蒜素）等［2］（Fig 2）。為保證大蒜活性成分的穩(wěn)定性，近代常采用低溫萃取、微波滅活、層析分離、超濾純化、噴霧干燥的方法制備大蒜高效新制劑。

2 大蒜主要活性成分的藥理作用

Fig 2 Allicin decomposes into a series of sulfur-containing compounds［3］

2.1 對(duì)心血管疾病的防治作用

2.1.1 抗心肌缺血作用 目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于蒜氨酸、蒜酶、大蒜辣素抗心肌缺血、心肌梗死作用的研究較少，僅有少量國(guó)外學(xué)者對(duì)蒜氨酸抗心肌缺血作用進(jìn)行了研究。Sangeetha等［4-8］就蒜氨酸（0.04、0.08 mg·g-1）對(duì)異丙腎上腺素誘導(dǎo)引起的大鼠心肌損傷藥理作用及其機(jī)制進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)組織病理學(xué)、血清 CK、CK-MB、膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、游離脂肪酸水平，以及心肌組織中異檸檬酸脫氫酶（ICDH）、琥珀酸脫氫酶（SDH）、α-酮戊二酸脫氫酶（α-KGDH）、NADH脫氫酶、細(xì)胞色素C氧化酶、Na+，K+-ATP酶、Ca2+，Mg2+-ATP酶活性等指標(biāo)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)蒜氨酸可以通過(guò)改善心肌細(xì)胞線粒體功能及抗氧化作用，有效減輕異丙腎上腺素誘導(dǎo)引起的大鼠心肌損傷。

2.1.2 降血脂作用 有研究證實(shí)，大蒜活性成分還具有降血脂的作用。趙立等［9］發(fā)現(xiàn)，蒜氨酸+蒜氨酸酶具有良好的降低高血脂小鼠丙二醛（MDA）、TC、LDL-C水平，提高超氧化物歧化酶（SOD）活性和HDL-C水平的作用，并與給藥劑量呈正相關(guān)性，且高劑量組（0.2 mg·g-1）降低TC有效率及提高SOD活力接近于陽(yáng)性對(duì)照藥血脂康（0.04 mg·g-1）。其降血脂機(jī)制可能與阻斷脂質(zhì)過(guò)氧化、抑制膽固醇合成途徑中的3-羥基-3-甲戊二酸單酰輔酶A還原酶（HMGCoA還原酶）活性具有密切的關(guān)系。有學(xué)者報(bào)道［10］，大蒜辣素（0.08 mg·g-1）能明顯降低原發(fā)性高血壓大鼠血壓水平和血漿中的甘油三酯水平。同時(shí)，在臨床觀察中，大蒜辣素的分解產(chǎn)物DADS能抑制高脂血癥大鼠膽固醇的合成，降低血脂、膽固醇水平［11］，有助于預(yù)防和治療高血壓、高脂血癥、高膽固醇血癥，從而可進(jìn)一步預(yù)防和治療由此類(lèi)病癥誘發(fā)的冠心病等。

2.1.3 抗氧化、清除自由基作用 心血管疾病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，具有多因素相互影響的發(fā)病特點(diǎn)，其中內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙與冠心病、高脂血癥及早期動(dòng)脈粥樣硬化密切相關(guān)。Hui等［12］用蒜氨酸（10 mg·L-1）預(yù)處理人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞30 min，觀察其對(duì)TNF-α刺激內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)蒜氨酸具有很強(qiáng)的抗氧化作用，能明顯降低單核細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的黏附性，抑制TNF-α引起的血管細(xì)胞黏附分子VCAM-1中mRNA和蛋白表達(dá)量的增高；抑制細(xì)胞超氧陰離子產(chǎn)物的增加和NADH氧化酶亞基NOX4上調(diào)；同時(shí)抑制激活的JNK、EKR1／2、IKBα的活性及細(xì)胞線粒體膜電位的衰減，表明蒜氨酸對(duì)TNF-α介導(dǎo)的炎癥損傷和心血管疾病有良好的控制作用。另有研究報(bào)道，蒜酶、蒜氨酸及其混合物在一定濃度下，能明顯清除·O-2和·OH，并能抑制脂質(zhì)過(guò)氧化，且兩者混合物的清除能力更強(qiáng)，提示蒜酶和蒜氨酸混合產(chǎn)生的大蒜辣素具有較強(qiáng)的清除氧自由基的作用［13］，是良好的體外抗氧化劑。

Nrf2是細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子，主要參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)［14］。Li等［15］通過(guò)在體實(shí)驗(yàn)證實(shí)，大蒜辣素（0.18 mg·g-1）能通過(guò)增強(qiáng)Nrf2抗氧化應(yīng)激信號(hào)通路，有效改善大鼠心血管功能障礙，誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥厚和纖維化。Louis等［16］發(fā)現(xiàn)，大蒜提取物成分（檢測(cè)大蒜辣素、蒜氨酸濃度）能抑制去甲腎上腺素誘導(dǎo)的大鼠心肌細(xì)胞肥厚和凋亡，具有抗氧化應(yīng)激的作用，其機(jī)制可能與產(chǎn)生NO和H2S有關(guān)。綜上所述，大蒜活性成分具有較強(qiáng)的抗氧化、清除自由基作用，能有效延緩心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)程。

2.2 抗腫瘤作用 許多體外實(shí)驗(yàn)表明，大蒜提取物活性成分具有抗多種腫瘤的作用。秦永德等［17］報(bào)道以蒜氨酸+蒜氨酸酶2∶1配比經(jīng)雙蒸水充分混合，37℃水浴反應(yīng)生成的大蒜辣素在13h內(nèi)基本穩(wěn)定，據(jù)此對(duì)呈濃度梯度（5、30、50、80、100和150 mg·L-1）大蒜辣素的體外抗腫瘤作用及機(jī)制進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蒜氨酸+蒜酶可通過(guò)不同機(jī)制誘導(dǎo)MGC-803和HeLa腫瘤細(xì)胞的凋亡，且對(duì)MGC-803細(xì)胞S期的阻滯更明顯。大蒜辣素還能抑制胃癌細(xì)胞SGC-7901端粒酶活性，而DADS可抑制其遷移與侵襲能力，誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡［18-19］。Chu等［20］報(bào)道，大蒜辣素能夠通過(guò)自體吞噬或凋亡的形式誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞死亡。此外，大蒜辣素（10 mg·L-1）還能增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)Nrf2信號(hào)通路誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞的凋亡［21］。上述研究結(jié)果表明，大蒜活性成分能通過(guò)不同作用機(jī)制抑制消化系統(tǒng)腫瘤的產(chǎn)生和生長(zhǎng)。

2.3 抗病原微生物的作用 大蒜活性成分還具有明顯的抗菌、抗病毒生物活性。目前，臨床上有許多大蒜制劑，被廣泛用作防腐和抗菌藥，一些醫(yī)院還采用水蒸氣蒸餾法制備大蒜精油及注射液，用于真菌感染的治療。此外，大蒜還能對(duì)多種病毒具有抑制作用，如流感病毒B、牛痘病毒、口角炎泡狀病毒和人類(lèi)鼻病毒等。最新研究報(bào)道，大蒜辣素還能在體外抑制巴貝西蟲(chóng)的生長(zhǎng)繁殖［22］，為巴貝西蟲(chóng)病的臨床治療提供了新的思路。

3 目前國(guó)內(nèi)大蒜研究中存在的問(wèn)題

3.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不同 中國(guó)藥典1975年版（一部）收載大蒜作為中藥材，2010版（一部）重新載入大蒜，將大蒜素（Alltride，C6H10S3，三硫二丙烯）作為大蒜藥材的指標(biāo)成分。美國(guó)及歐盟藥典也將大蒜及其制劑收載，但是美國(guó)藥典收載的大蒜及相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)均以蒜氨酸及大蒜辣素為質(zhì)控指標(biāo)，歐盟藥典收載的大蒜凍干粉及制劑以大蒜辣素為檢測(cè)指標(biāo)［23-25］。

3.2 研究對(duì)象及范圍不同 大蒜素被中國(guó)藥典劃為抗菌藥范疇，目前國(guó)內(nèi)學(xué)者主要以大蒜素為研究對(duì)象，側(cè)重于對(duì)其抗病原微生物、抗炎及抗腫瘤作用的研究，而對(duì)其在心血管藥理作用方面的研究較少；國(guó)外學(xué)者主要針對(duì)大蒜提取物的天然活性成分蒜氨酸、蒜酶及大蒜辣素進(jìn)行研究，并從整體及細(xì)胞分子水平上證實(shí)了其在降血脂、保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞及心肌細(xì)胞、抗氧化、抗腫瘤、抗病原微生物等多方面的藥理作用。

3.3 大蒜與大蒜素的誤區(qū) 從化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、生物活性等方面來(lái)看，蒜氨酸、蒜酶、大蒜辣素和大蒜素是不同的化合物。蒜氨酸是大蒜中最原始的、最重要的含硫化合物；大蒜辣素是鮮蒜被碾碎后，蒜氨酸與蒜酶發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，鮮蒜中不存在大蒜辣素，只存在于新鮮的蒜汁中；大蒜素是大蒜辣素在介質(zhì)中的進(jìn)一步分解產(chǎn)物，含量很低，目前市面所售的大蒜素和大蒜素制劑都不是大蒜的天然成分，而是化學(xué)合成品，與大蒜沒(méi)有關(guān)系。而國(guó)內(nèi)已批準(zhǔn)的藥用大蒜素，也是采用化學(xué)合成法制備得到，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定大蒜素為三硫二丙烯，故其合成工藝以三硫二丙烯為目標(biāo)化合物。

由于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大蒜素的規(guī)定，導(dǎo)致現(xiàn)在國(guó)內(nèi)許多研究人員對(duì)大蒜活性成分的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)，誤以為大蒜素是大蒜中的天然有效成分，針對(duì)大蒜素開(kāi)展了大量的研究工作。實(shí)際上，研究藥用大蒜素與研究大蒜藥材的活性成分并沒(méi)有直接的關(guān)系，這也導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)對(duì)大蒜真正活性成分研究的缺失，嚴(yán)重落后于國(guó)外同行。

4 大蒜活性成分提取工藝的進(jìn)展和展望

大蒜具有悠久的應(yīng)用歷史，被譽(yù)為天然的“藥用植物黃金”。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)大蒜活性成分及作用機(jī)制研究的不斷深入，其防治心血管疾病、抗腫瘤、抗病原微生物等多方面的作用受到了廣泛的關(guān)注和認(rèn)可，因此研發(fā)新的大蒜制劑和臨床藥物成為許多藥學(xué)工作者關(guān)注的熱點(diǎn)。

目前，我國(guó)是大蒜種植面積和產(chǎn)量最大的國(guó)家，具有豐富、優(yōu)質(zhì)的原料資源，且提取工藝先進(jìn)。陳堅(jiān)等［26-27］通過(guò)多年對(duì)大蒜的生長(zhǎng)環(huán)境、資源、生藥學(xué)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、化學(xué)成分等方面的系統(tǒng)研究，成功地從新疆大蒜中提取出了蒜氨酸、蒜酶，并在一定條件下，使得蒜氨酸+蒜酶裂解得到大蒜辣素。目前蒜氨酸和蒜酶的提取技術(shù)已經(jīng)達(dá)到中試生產(chǎn)規(guī)模，其中蒜氨酸對(duì)照品符合我國(guó)對(duì)照品申報(bào)指導(dǎo)原則規(guī)定的含量，提取的蒜酶活力不低于1 000 IU；且蒜酶催化蒜氨酸得到大蒜辣素的轉(zhuǎn)化率為90%～95%。同時(shí)，還建立了鮮蒜中蒜氨酸的薄層鑒別方法［28-29］和HPLC含量測(cè)定方法［30］。在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)大蒜活性成分藥理作用的研究，將為進(jìn)一步研發(fā)以蒜氨酸、蒜酶、大蒜辣素為主要原料的臨床新藥提供理論指導(dǎo)。

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