百蕊草的開發(fā)利用研究進展

陳培玉，陳曉清，吳超,2，孟艷，曹劍鋒,2*

(1. 貴州師范學院藥用植物生物技術(shù)研究所，貴州 貴陽 550018；2. 貴州省生物資源開發(fā)利用重點實驗室，貴州 貴陽 550018)

檀香科(Santalaceae)植物約30屬，400種，分布于全世界的熱帶和溫帶地區(qū)。我國產(chǎn)8屬、35種、6變種，各省區(qū)皆產(chǎn)，其中有百蕊草屬(ThesiumL.)1屬、14種、1變種，南北大部分省區(qū)均有分布。百蕊草屬下級分為鱗葉組(Sect.PsilotoidiaHendry.)和百蕊草組(Sect.ThesiumReichb)。百蕊草組約46種，分布于歐洲、亞洲和大洋洲；我國包括百蕊草(ThesiumchinenseTurcz)在內(nèi)有13種[1]。

百蕊草，又名百乳草、九仙草、九龍草、山柏枝、地石榴、細須草、一棵松、積藥草、珍珠草、打食草、石菜子、松毛參、小草及白風草等。其干燥全草入藥，性辛，味微苦澀，具清熱解毒、補腎澀精、止咳化痰等作用。百蕊草是一種廣譜的抗菌中草藥，臨床上用于治療急性乳腺炎、肺炎、肺膿瘍、扁桃體炎、上呼吸道感染、遺精、感冒、中暑等病癥?，F(xiàn)代藥理學研究發(fā)現(xiàn)，百蕊草具較強抗菌消炎作用，被譽為“植物抗生素”[2]。本文就百蕊草的生物學特征、化學成分、提取工藝、藥理作用以及臨床應用等方面的研究工作進行綜述，為其研究開發(fā)提供一定的參考作用。

1 百蕊草生物學研究

1.1 百蕊草植物學特征

百蕊草為多年生、半寄生草本。株高15～40 cm，直根系，主根呈圓錐形，根上具吸器，先端凹缺，夾附在寄主植物根上而生長。莖纖細淡綠色，具棱，單生或分枝，直徑約2 mm?；ド?qū)ι鷨稳~，線形，長2～5 cm，寬約2～5 mm?；ㄆ?～5月，白色，雄蕊五枚，與花被裂片對生。果期約6～8月，堅果闊橢圓狀或近球形，果直徑2～2.5 mm[1]。

1.2 百蕊草的生物生理研究

百蕊草在我國南北均有分布[1]，因百蕊草喜光照，喜溫暖濕潤氣候，故多分布于池塘坡地、田埂路邊及山體緩坡。其群落主要為草本群落或有稀疏小灌木的草本群落，群落內(nèi)光照充足，土壤濕潤，含水量充足。宋玲珊等采用定點標記法觀察百蕊草物候期，在連續(xù)3年的觀察中未發(fā)現(xiàn)可存活2年以上百蕊草植株，推斷出百蕊草在長江流域?qū)儆诙晟参?；?年為實生苗，生長周期較長，出苗較早的實生苗在夏季倒苗死亡，而出苗較晚的實生苗可順利越夏并在秋冬季分化出根頸芽，冬季休眠。第2年為宿根苗，由根頸芽發(fā)育成簇生狀，生長周期較短[3]。

百蕊草屬于半寄生植物，自身可通過光合作用實現(xiàn)營養(yǎng)自給，但也通過吸器從寄主體內(nèi)奪取水分和養(yǎng)分，寄主可以顯著促進百蕊草生長發(fā)育[4]。百蕊草寄主種類廣泛，但對寄主具有一定的選擇性。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，包括酢漿草科、傘形科、紫草科、百合科、十字花科等24科的70種植物為其寄主[5]。寄主不僅影響百蕊草的生長發(fā)育，而且還會造成營養(yǎng)成分和藥用活性成分含量的顯著差異。對百蕊草寄生生理研究發(fā)現(xiàn)，5-二叔丁基-1，4-苯醌(DMBQ)具有1，4-對苯醌核心結(jié)構(gòu)，能夠誘導百蕊草根系產(chǎn)生吸器[6]。Ichihashi等人采用轉(zhuǎn)錄組結(jié)合代謝組學的方法研究了百蕊草寄生生理和機制，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)極長鏈脂肪酸(Veny-long-chain fatty alid, VLCFA)生物合成基因、生長素生物合成信號相關(guān)基因和毛狀根發(fā)育基因在吸器中有較高的豐度?；蚬脖磉_分析確定了VLCFAs和生長素信號響應了百蕊草的毛狀根發(fā)育，GC-TOF-MS分析也表明多種類型的脂肪酸，包括25碳長鏈飽和脂肪酸在吸器中積累。該結(jié)果為進一步揭示百蕊草寄生機制提供了基礎(chǔ)[7]。

1. 3 百蕊草的栽培繁育

由于百蕊草植株弱小，資源比較分散，產(chǎn)量較低，所以人工繁殖栽培顯得非常重要。百蕊草的栽培主要采用種子繁殖的方式。研究表明，百蕊草種子浸提液可顯著抑制小麥和白菜種子的萌發(fā)及幼苗生長，且抑制物的活性隨質(zhì)量濃度的增大而增強，證明百蕊草種子中存在活性較強的內(nèi)源抑制物[8]。用500 mg·L-1的赤霉素(Gibberellins, GA3)溶液浸種24 h后低溫層積處理150～180 d，可有效破除百蕊草種子休眠[9]。管悅琴等人研究了百蕊草家種或異地引種及采用大棚種植百蕊草的技術(shù)方法[10]，但是由于百蕊草需寄生附著在其它活體植物根上生長，給人工栽培帶來難度，栽培種植產(chǎn)量不高，產(chǎn)量有限，每畝僅3～5 kg。有關(guān)百蕊草植物細胞及組織培養(yǎng)的擴大技術(shù)研究也有較多報道，吳峰等人用外植體的接種誘導的方式進行百蕊草愈傷組織離體培養(yǎng)得到優(yōu)化的人工培養(yǎng)條件[11]。羅查梅等人通過研究外植體消毒時間、不同濃度激素配比對芽苗誘導、增殖、壯苗的影響，為提高外植體誘導率和瓶苗增殖率提供理論依據(jù)[12]。袁藝等人曾以山奈酚的含量為鑒定指標，測定發(fā)現(xiàn)百蕊草野生苗和組培苗中山奈酚含量相差不明顯[13]。羅曼等人嘗試了發(fā)酵法生產(chǎn)百蕊草素的方法[14]，但對百蕊草人工培養(yǎng)的研究還處于起步階段，人工培養(yǎng)的百蕊草與天然產(chǎn)的百蕊草在有效成分及含量上存在差異，是否會改變抗菌、消炎等活性仍有待于深入研究。

2 百蕊草化學成分研究

百蕊草中含有黃酮、有機酸、生物堿、多糖、甾醇和酚類等多種化學成分。百蕊草中黃酮類化合物含量豐富，主要為山柰酚、山奈酚為母核的黃酮苷類化合物、槲皮素、異鼠李素及其糖苷等(如表1所示)[15-18]。生產(chǎn)上常常以總黃酮和山柰酚作為百蕊草內(nèi)在品質(zhì)的評判指標。羅夫來等人[29]測得百蕊草總黃酮含量在3.21%～3.77%，平均為3.38%。山柰酚含量在0.9～1.1 mg·g-1。不同居群百蕊草主要化學成分相似，但含量存在差異或顯著差異；除多糖外，隨著生長期的延長，百蕊草各化學成分含量呈下降趨勢；隨儲存時間的延長，百蕊草中總黃酮、山柰酚、甘露醇、多糖及浸出物等成分含量呈下降趨勢。宋玲珊等人[19]研究發(fā)現(xiàn)百蕊草分枝數(shù)量對其藥材品質(zhì)影響較大，從外在品質(zhì)考慮，百蕊草分枝數(shù)量越多其產(chǎn)量越高，且種子數(shù)量也越多，但其有效成分的量卻越低。

另外，從百蕊草中分離出來一種有毒的晶體丁二烯內(nèi)酯，含量極微，證實對綿羊有毒性。這是首次從檀香科植物中分離出強心苷。該毒素似乎沒有累積效應，綿羊的中毒癥狀和病理類似于急性強心苷中毒的預期癥狀[20]。

表1 百蕊草中黃酮類成分

3 百蕊草的礦物質(zhì)研究

羅夫來等人運用ICP法分析百蕊草藥材礦質(zhì)元素含量發(fā)現(xiàn)，百蕊草含有17 種以上礦物質(zhì)元素，鋅、銅、鎂、磷、鉀、鋁、鐵、鉻、鈉、鈷、鉛、錳、硼和鈣是百蕊草的特征元素。特別是Zn、Ba、K、Fe、Mg、A1、Mn、Na等元素的含量較豐富，其中K、Mg兩種金屬元素的含量高達10000 μg·g-1以上；Ba、Na、Fe、A1四種元素的含量在1000～10000 μg·g-1之間；Mn和Zn兩種金屬元素的量在100～2000 μg·g-1之間；并且發(fā)現(xiàn)K、Na、Zn的含量與百蕊草藥材中百蕊素I的含量具有相關(guān)性[21]。

4 百蕊草提取工藝及指紋圖譜的研究

4.1 提取工藝

百蕊草藥材的浸出物含量在23.2%～38.9%范圍內(nèi)，水溶性浸出物遠大于醇溶性浸出物，說明百蕊草藥材水溶性成分較醇溶性含量高[22]。百蕊草有效成分的研究主要集中在對黃酮類、醇類、多糖類化合物的研究。儲曉琴等人優(yōu)化了百蕊草的醇提工藝：8倍量80%乙醇，提取3次，每次1 h。以總黃酮的轉(zhuǎn)移率和純度為指標，采用動態(tài)吸附法優(yōu)化總黃酮的最佳純化條件為：樣品濃度2.4 mg·mL-1，洗脫液濃度為70%乙醇，流速為1 BV·h-1，純化后總黃酮轉(zhuǎn)移率為94.44%，總黃酮純度為12.45%，是粗提的4倍(2.91%)[23-24]。雒江菡等人通過單因素和正交實驗確定了百蕊草總黃酮的最佳提取工藝為：提取溫度70℃、料液比1∶40(g∶mL)、乙醇體積分數(shù)80%、提取時間4 h，在此條件下，總黃酮提取率為5.33%[25]。李奎等在單因素實驗的基礎(chǔ)上，通過響應面實驗設(shè)計對堿液提取百蕊草多糖的工藝進行了優(yōu)化，最佳工藝條件為料液比1∶33(g∶mL)，提取溫度95℃，提取時間2 h，氫氧化鈉濃度0.74 mol·L-1，此條件下百蕊草多糖的得率高達20.86%[26]。

4.2 指紋圖譜

湯超等人研究建立了百蕊草的8個共有峰的HPLC指紋圖譜模式圖。通過HPLC方法檢測了不同產(chǎn)地、不同采收季節(jié)、不同海拔高度和不同生長年限的百蕊草的化學成分。結(jié)果表明，以上不同條件下樣品的指紋圖譜主要峰群的整體面貌基本一致，化學成分穩(wěn)定，但主要成分含量略有差異。4月份采收的樣品主要成分含量較高，海拔500米百蕊草主要成分含量略高于海拔700米百蕊草含量，一年生百蕊草主要成分含量較優(yōu)于兩年生百蕊草[27]。韓玲玲等人的研究表明，山奈酚的含量可以作為控制百蕊草藥材質(zhì)量的主要指標之一[28]。

5 百蕊草的藥理作用及臨床應用研究

5.1 抗菌作用

王兆權(quán)等人采用混合法對百蕊草的提取物做體外試驗表明，百蕊草對金黃色葡萄球菌等球菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌、綠膿桿菌、變形桿菌等桿菌均有抑制生長作用，同時對眾多西藥抗生素非常棘手的“白色念珠菌”等真菌也較為敏感[29]。宣偉東等研究指出百蕊草的抗菌作用可以有效防治阿霉素(Adriamyan, ADR)腎病大鼠的感染，從而改善動物的生存狀態(tài)[30]。劉永松研究發(fā)現(xiàn)百蕊草對G+和G-細菌均有抑制作用，且對G+菌作用強于G-細菌；百蕊草的有效成分——百蕊草素能夠明顯抑制金黃色葡萄球菌對葡萄糖和蛋白質(zhì)的代謝，其可能通過改變細菌的代謝機制起到抑菌作用[31]。袁藝報道百蕊草野生苗與組培苗提取物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和蘇云金桿菌均有抑制作用，對幾種炎癥均有明顯抑制作用，且二者作用具等效性[12]。Liu等人研究了百蕊草中乙炔酸類抗口服病原菌作用，從乙醇提取物中分離出兩種新的乙炔酸和七種已知的乙炔酸。實驗結(jié)果表明其中的十八碳-反13烯-9，11-二炔酸具有較強的抗菌活性，為治療肺炎支原體的理想藥物[32]。

5.2 抗炎鎮(zhèn)痛作用

楊軍等人以小鼠為模型進行試驗證實，百蕊草素可顯著抑制N-甲苯所致小鼠耳廓腫脹、棉球所致的肉芽腫；對濃氨水所致的小鼠咳嗽有顯著的止咳作用，并可延長小鼠的咳嗽時間間隔及引發(fā)咳嗽的潛伏期[33]。丁秀年等人采用小鼠扭體、熱板、甩尾等疼痛模型，在其試驗中百蕊草素可延長小鼠熱板痛反應潛伏期，能減少小鼠的扭體次數(shù)、延長小鼠的甩尾潛伏期，說明百蕊草有明顯的鎮(zhèn)痛作用[34]。

Kim等人的研究表明，阿福豆苷(afzelin)預處理顯著抑制了顆粒物處理的HaCaT細胞中p38MAPK和AP-1組分的磷酸化，表明afzelin的抗炎作用可能是由p38MAPK和AP-1信號傳導介導的[35]。Zahida等人研究了百蕊草不同提取物和其中主要成分山奈酚及其山奈酚-3-O-葡萄糖苷的抗炎和抗過敏作用。乙酸乙酯提取物和兩個主要成份的抗炎和抗過敏活性與劑量呈正相關(guān)性，而氯仿提取物沒有此活性[36]。Chung等人證實百蕊草中山奈酚-3-O-鼠李糖苷(K-3-rh)可顯著降低支氣管肺泡灌洗液中升高的炎癥細胞數(shù)量；也顯著地抑制增加Th2細胞因子(IL-4、IL-5和IL-13)和TNF-α蛋白質(zhì)，通過抑制Akt磷酸化水平，有效抑制小鼠模型中的嗜酸性細胞過敏性哮喘[37]。Suna等人研究證實百蕊草素I(山奈酚-3-O-鼠李糖葡萄糖苷)在體內(nèi)外均有較強的抗炎作用，通過抑制MAPK和NF-κB通路發(fā)揮抗炎作用[38]。

5.3 百蕊草的臨床應用研究

百蕊草藥用始載于《圖經(jīng)本草》，具有清熱解毒、通順氣脈、調(diào)氣等功效，其味平緩、微苦、澀、寒。近年來的研究表明，百蕊草具有廣譜抗菌作用，全草入藥能抗菌消炎、清熱解毒、補腎澀精[3]。該草多用于治療急性乳腺炎、感冒發(fā)熱、扁桃體炎、各種肺炎以及呼吸道感染等癥，其療效確切、起效迅速、安全無毒、口感舒適且易被吸收。目前開發(fā)利用的百蕊草制劑有百蕊草片、百蕊草膠囊等。應利安等人報道了應用該草治愈57例急性化膿性中耳炎后[39]，蘇兵等人對百蕊草片的療效進行了研究，對就診的呼吸系統(tǒng)感染疾病患者76例，均不使用任何西藥和抗菌素類藥物治療，僅使用百蕊草品治療，觀察治療效果。結(jié)果呼吸系統(tǒng)感染疾病患者顯效27例(35.53%)，有效49例(64.47%)，無效1例(1.32%)，總有效率為98.68%。百蕊草片對呼吸系統(tǒng)感染疾病具有明顯的醫(yī)治效果[40]。陳汝興用百蕊草治療呼吸系統(tǒng)感染18例，一律不加西藥及抗菌素，以每日3次，每次4片，7 d為一個療程，總有效率大于94.4%[41]。顧明達經(jīng)過觀察證明百蕊草顆粒對上呼吸道感染以及大葉性肺炎、急性扁桃體炎、急性乳腺炎等多種炎癥疾病療效顯著且無毒副作用[42]。

6 展望

百蕊草作為一種天然廣譜抗菌中草藥，已有百蕊草片、百蕊草膠囊等制劑應用于臨床治療多種炎癥疾病，療效顯著，市場潛力較大。但是由于百蕊草資源儲量較少，目前雖已初步建立組培快繁體系和人工種植技術(shù)，但由于百蕊草需寄生附著在其它活體植物根上生長，給人工栽培帶來難度，栽培種植產(chǎn)量不高，產(chǎn)量有限，無法滿足大規(guī)模繁殖需求，仍然使其遠遠不能滿足市場需要，因而應該繼續(xù)深入結(jié)合植化分析及藥效評價研究開展擴大藥源方面研究。另外，對于百蕊草中活性成分的生物合成、轉(zhuǎn)運和調(diào)控的過程及分子機制也知之甚少，這也是阻礙該植物活性產(chǎn)物開發(fā)的重要瓶頸，所以需要進一步加強對百蕊草遺傳學特征、有效成分形成和積累與轉(zhuǎn)化的生理機制、優(yōu)異基因資源的發(fā)掘等方面的應用性研究，為藥材質(zhì)量的控制以及優(yōu)良種質(zhì)的選育提供資料，為百蕊草資源可持續(xù)利用提供科學依據(jù)。