防風的化學成分及藥理作用研究進展

曹思思 ，史 磊 ，孫佳琳 ，孟祥才

(1. 黑龍江中醫(yī)藥大學 藥學院，黑龍江 哈爾濱 150040 ；2.黑龍江中醫(yī)藥大學 圖書館，黑龍江 哈爾濱 150040；3. 哈爾濱職業(yè)技術學院 醫(yī)學院，黑龍江 哈爾濱 150081；4. 黑龍江民族職業(yè)學院 生物產業(yè)學院，黑龍江 哈爾濱 150066)

防風為傘形科植物防風Saposhnikovia divaricata （Turcz.） Schischk.未抽花莖植株的干燥根，味辛、微甘，性溫，歸肝、膀胱、脾經，具有祛風、解表、勝濕、止痙之功效[1]。防風藥用歷史悠久，始載于《神農本草經》列為上品，主治外感風寒、頭痛目眩、周身疼痛、骨節(jié)疼痛、風寒濕痹等證[2]。研究發(fā)現(xiàn)防風有色原酮、多糖、揮發(fā)油、香豆素等化學成分，并通過研究證實具有解熱、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗腫瘤等藥理活性[3-7]。近年來，隨著代謝組學、腸道菌群、網絡藥理學等研究方法的應用，防風化學成分的分離鑒定和藥理活性機制等研究均取得了一定進展。因此，本研究在大量文獻調研基礎上對防風化學成分和藥理作用研究進展進行綜述，以期為防風的合理利用和深度研究提供參考。

1 化學成分

1.1 色原酮類

色原酮類化合物是防風主要化學成分之一，是其發(fā)揮解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎作用的主要活性成分，防風中常見色原酮類化合物結構見圖1。2020 年版《中國藥典》將防風中色原酮化合物升麻素苷（Prim-O-glucosyl-cimifugin）和5-O- 甲基維斯阿米 醇 苷（4’-O-β-glucosyl-5-O-methylvisamminol）的含量規(guī)定為防風藥材質量的衡量標準[1]。1965年，日本學者新田木也[8]首次從防風根莖中分離出香柑內酯 （bergapten）、亥茅酚（hamaudol）和5-O-甲基維斯阿米醇苷（4’-O-β-glucosyl-5-Omethylvisamminol）。CHEN L X 等[9]應 用HPLC-ESIQ-TOF-MS/MS 技術建立防風化學成分的定性分析方法，共鑒定出45 個化合物，其中13 個為色原酮類化合物。BATSUKH Z 等[10]采用LC-IT-TOF-MS 技術對蒙古不同地區(qū)的43 個植物樣品、8 個防風樣品和2 個來自中國的植物樣品進行了代謝組學分析，共鑒定出13 個色原酮化合物，采用正交偏最小二乘判別分析法（OPLS-DA）對上述樣本的LC-MS 數據進行了分析，結果表明，這兩個類群具有明顯的可區(qū)分性。FAN X Y 等[11]以雄性SD 大鼠體內代謝產物為研究對象，通過大鼠腸道細菌培養(yǎng)模型進行體外研究，采用UPLC-TOF-MS 鑒定出26 種代謝物和7 種體外代謝產物，并根據各代謝產物的相對含量探討防風中主要色原酮5-O-methylvisammioside 體內外代謝途徑。李陽等[12]從防風乙醇回流提取物的乙酸乙酯部位分離得到3'（R）-（+）-亥茅酚、升麻素（cimifugin），并首次發(fā)現(xiàn)5,7-二羥基-2-甲基色原酮（noreugenin）。劉亞娟等[13]基于UPLC-Q-TOF/MS 技術對防風醇提物進行分析，鑒定出色原酮化合物divaricatacid、3’-O-2-丁酰亥茅酚、undulatoside A、3’-O-propionylhamaudol、3S-2,2-dimethyl-3,5-dihydroxy-8hydroxymethyl-3,4-dihydro-2H,6Hbenoz[1, 2-b: 5, 4-b’]dipyran-6-one、2-（4-Methoxy-7-methyl-5-oxo-2,3-dihydro-5H-furo[3,2-g]chromen-2-yl）-2-propanyl bet-D-allopyranoside、11-hydroxy-sec-O-β-D-glucosyl-hammaudol，首次發(fā)現(xiàn)（2Z）-4-[5,7-Dihydroxy-2-（hydroxymethyl）-4-oxo-4H-chromen-6-yl]-2-methyl-2-buten-1-ylbeta-D-glucopyranoside。

1.2 香豆素類

香豆素類化合物大量存在于傘形科植物中，防風中香豆素以呋喃香豆素類（furanocoumarins）、二氫呋喃香豆素類（Dihydrofuranocoumarin）和簡單香豆素類（simple coumarins）為主，其基本骨架結構見圖2。CHEN L X 等[9]采用HPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS 技術從防風中分離并鑒定出28 個香豆素類化合物。王思淼等[14]采用UPLC-Q-TOF/MS 技術對1、2、3 年生防風中補骨脂素等含量差異較大的13 種香豆素類成分進行分析，觀察其含量變化，為不同年限生長防風中香豆素類成分測定提供新方法。BATSUKH Z等[10]從防風中分離得到香豆素類化合物5-羥基-8-甲氧基補骨脂素（5-hydroxy-8-methoxypsoralen）。URBAGAROVA B M 等[15]從布里亞特和蒙古采集的防風中分離和鑒定出7 個香豆素類化合物，東莨菪素（scopoletin）、白芍總苷（bergapten）、異歐前胡素（isoimperatorin）、馬梅素（marmesin）、（+）-德 古 實 醇[（+）-decursinol]、（－）- 前 胡 蘆 素B[（－）-praeruptorin B]、氧化前胡素（oxypeucedanin hydrate）。李陽等[12]從防風提取物的乙酸乙酯部位分離得到傘形花內酯（andumbelliferone）。任曉蕾等[16]應用UPLC-Q-TOF/MS技術檢測到王草酚（osthenol）、秦皮啶（fraxidin）、異秦皮啶（isofraxidin）。此外，異歐前胡素（isoimperation）、（3’S）-羥基-石防風素[（3’S）-hydroxydeltoin]在防風香豆素類化學成分研究中也已被報道[3]。防風中香柑內酯（bergapten）、補骨脂素（psoralen）等17 種香豆素類化合物結構及骨架類型見表1。

圖2 防風中香豆素類化合物基本骨架結構Fig. 2 Basic skeleton structure of coumarins from Saposhnikovia divaricata

表1 防風中香豆素類化合物化學結構及分類Tab. 1 Chemical structure and classification of coumarins from Saposhnikovia divaricata

續(xù)表1

1.3 多糖類

80 年代末，日本學者就從防風中分離得到三種均一多糖Saponikovan A、B、C，并研究了多糖的單糖摩爾比。DONG C X 等[17]采用離子交換和凝膠滲透色譜相結合的方法，從防風水提物中分離出兩種純化的天然多糖SDNP-1 和SDNP-2，表觀分子量分別 為67.9×103和5.2×103，SDNP-1 和SDNP-2 由阿拉伯糖和半乳糖組成，摩爾比約為1 ∶1。鞏麗虹等[18]通過水提醇超聲提取法得到防風多糖（USPS），采用乙酸酐法制備乙?；里L多糖（ASPS），并通過ASPS 對·OH、DPPH·進行抗氧化活性研究。GAO Y Y 等[19]采用水提醇沉法提取防風多糖化合物，利用UPLC-MS/MS 進行定性分析，結果表明防風多糖由半乳糖醛酸、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、巖藻糖、核糖、阿拉伯糖等8 種單糖組成，相對摩爾比分別為4.42%、7.86%、23.69%、12.06%、3.10%、0.45%、0.71%和47.70%。MENG Y 等[20]從防風中提取分離得到4 種多糖，通過高效陰離子交換色譜串聯(lián)脈沖安培（HPAEC-PAD）、核磁共振（NMR）、排阻色譜與多角度激光散射聯(lián)用（SEC-MALLS）等分析手段鑒定4 種多糖，分別為帶有少量O-3/6 位支鏈的α-1,4-葡聚糖、阿拉伯半乳聚糖、果膠阿拉伯半乳聚糖。

1.4 揮發(fā)油類

防風根和果實中富含豐富的揮發(fā)油[21]，其揮發(fā)油成分以脂肪族類和萜類化合物為主。黃雪瑩等[22]利用氣相色譜-質譜聯(lián)用（GC-MS）和頂空固相微萃取（HS-SPME）技術，分析防風、羌活及防風、羌活藥對中揮發(fā)性成分，并以面積歸一法測定各成分含量，測出71 個防風揮發(fā)油，占揮發(fā)性成分總面積的88.52%。張丹等[23]采用GC 色譜技術分析不同產地和品種的33 批防風藥材中揮發(fā)油成分，依據《中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)2004A 版》對色譜分析結果進行分析，建立防風藥材及其偽品中揮發(fā)油成分的氣相指紋圖譜。楊麗芳等[24]通過GC-MS 聯(lián)合交互移動窗口因子法（AMWFA）分析防風、白術單味藥及藥對揮發(fā)油成分，以總體積積分法對分析結果進行定量分析，從防風中分析出鐮葉芹醇（C17H24O）、辛醛（C8H16O）、D-檸檬烯（C10H16）等12 種揮發(fā)油成分。李陽等[12]在防風甲醇提取物的乙酸乙酯部位分離得到十七烷（6Z,9Z）-heptadecadiene，在二氯甲烷部位分離得到2-丁氧基乙基亞油酸（2-butoxyethyllinoleate）。

1.5 其它成分

除色原酮、香豆素等常見化學成分外，防風中還含有單亞油酸甘油酯（glycerol monolinoleate）、單油酸甘油酯（glycerol monooleate）等甘油酯類化合物。國內有報道研究將防風乙醇提取物分離純化，得到新化合物防風嘧啶（fangfengalpyrimidine），并在傘形科植物中首次分離出克利米可辛A（clemiscosin A）以及β-谷甾醇（β-sitosterol）、胡蘿卜苷（daucosterol）。防風中還含有大量微量元素，楊文寧等[25]應用超高效液相色譜-四級桿/靜電場軌道阱高分辨質譜（UPLC-Q-Orbitrap HRMS）技術從防風經典方劑防風通圣丸中共鑒定出酚酸類3 個、苯肽類4 個、蒽醌類2 個、木脂素類3 個、環(huán)稀醚萜類5 個、生物堿類1 個。李文慧等[26]對防風葉中微量元素進行檢測，發(fā)現(xiàn)防風葉中含有大量鉀、鈣、鎂、磷和維生素A等，具有一定的藥用價值。陳彩華[27]從廣防風的地上部分中分離得到含氮有機物、降倍半萜、降倍半萜苷、二萜、三萜、多酚類、簡單苯衍生物苷類、酚酸和核苷酸等33 個化合物，其中包含1 個三萜類新化合物2α,3α,19α-trihydroxyurs-12,20（30）-dien-28-oic acid。

2 藥理作用

2.1 解熱作用

防風是傳統(tǒng)的辛溫解表藥，在防風不同部位入藥研究時發(fā)現(xiàn)，防風根莖和根的藥理作用相似，且根莖的療效略次于根[28]。劉羽等[29]通過大鼠和家兔發(fā)熱試驗觀察防風合劑的解熱作用，結果顯示防風合劑高、中劑量組對大鼠和家兔的解熱作用顯著，且差異有統(tǒng)計學意義。國內有報道，經40 ℃高溫處理3 d后的防風與普通防風相比，有效成分的AUC0-24h增加了50.6%，升麻素、升麻苷、5-O-甲基維斯阿米醇苷三種色原酮成分解熱作用顯著增強[30]。YANG J M 等[31]建立發(fā)熱動物模型進行熱板實驗，比較防風中色原酮衍生物西米呋金、鄰葡萄糖基西米銅綠素（PGCN）和4'-O-β-D-葡萄糖基-5-O-甲基維塞米醇（GML）解熱作用，研究發(fā)現(xiàn)西米銅綠素具有明顯的解熱作用，而PGCN 的作用相對較低，GML 較弱。姜華等[32]比較防風中升麻素、升麻苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷三種色原酮單體化合物的活性，研究發(fā)現(xiàn)三個成分的藥理活性存在較大差異，升麻素為發(fā)揮防風解熱作用的主要成分。

2.2 鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛作用

防風在傳統(tǒng)中藥臨床治療中即有鎮(zhèn)痛功效的記載?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，防風的鎮(zhèn)痛作用與其有效成分中色原酮、香豆素、聚乙炔和1-?；视偷扔嘘P[30]。劉羽等[29]通過小鼠醋酸扭體試驗和熱板試驗研究發(fā)現(xiàn)，防風解熱合劑在中、高給藥劑量均可顯著提高小鼠痛閾值。姜華等[32]在研究防風色原酮藥理作用時發(fā)現(xiàn)，升麻素在靜脈注射15 min 后表現(xiàn)出明顯鎮(zhèn)痛作用，升麻苷在靜脈注射60 min 后表現(xiàn)出一定鎮(zhèn)痛作用但強度不及升麻素。鄭春松等從《中藥原植物化學成分手冊》和有關文獻中篩選防風化學成分構建防風化學成分數據集，以誘導型一氧化氮合酶（i NOS）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、磷酸二酯酶4A（PDE-4A）等為止痛靶點，應用分子對接技術識別防風止痛功效物質基礎，篩選出防風止痛藥效物質49 個，主要為香豆素類、黃酮類、有機酸、苷類等[33-34]。胡旭光等[35]通過痛瀉藥方原方與痛瀉藥方倍防風方干預幼年母子分離復合急性水應激腹瀉型腸易激綜合征（D-IBS）大鼠模型，觀察痛瀉要方的止痛止瀉作用，研究結果顯示防風在方中發(fā)揮了重要作用。防風的鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜作用是香豆素、色原酮、揮發(fā)油、聚乙炔等多成分協(xié)同作用的結果，其中以色原酮藥理作用最強，作用機制主要為肝代謝酶、中樞神經系統(tǒng)等[28]。

2.3 抗菌、抗炎作用

防風具有明顯的抗炎和抗菌作用[36-37]。ZHOU J等[38]研究防風化學成分升麻苷 （Prim-O-glucosylcimifugin，POG）藥理活性時發(fā)現(xiàn)，POG 通過抑制JAK2/STAT3信號轉導抑制iNOS 和COX-2 的表達，對RAW 264.7巨噬細胞具有抗炎作用。KAMINO T 等[39]通過監(jiān)測大鼠肝細胞內產生的炎癥介質一氧化氮（NO）水平來研究防風和北沙參提取物的抗炎作用，防風和北沙參提取物的乙酸乙酯部位均抑制大鼠肝細胞NO 的生成，結果表明二氫吡喃色酮和香豆素是防風和北沙參抗炎作用的主要成分。防風內生真菌具有抗菌作用，楊秀芳等[40]采用最小抑菌濃度法測定防風內生真菌DL02 次生代謝產物抗真菌、抗細菌活性，結果顯示化合物4 對綠膿桿菌有較強的抑制作用，最小抑菌濃度MIC 為31.3μg/mL。屈映等[41]采用網絡藥理學研究荊芥、防風治療潰瘍性結腸炎的作用靶點,探討其抗炎機制時發(fā)現(xiàn)，荊芥、防風治療潰瘍性結腸炎機制可能與TLRs 信號通路中細胞因子受體結合、有效成分干預TNF 信號通路、抑制腸道炎癥因子IL-1 及IL-6 的分泌、降低NF-κB 轉錄等因素相關。屈子睿等[42]從防風中分離得到32 株活性內生真菌，選取抑菌活性較強的DL02 菌株為研究對象，研究發(fā)現(xiàn)菌株DL02 也可作為一種生物抑菌工具，保護宿主不受細菌和病原真菌侵染。

2.4 抗腫瘤作用

防風中多糖類成分具有抗腫瘤作用。DING J X等[43]在小鼠MDA-mb231 異種移植模型中，研究了 防 風 多 糖 對U937、MCF-7 和MDA-MB-231 細胞生長和腫瘤生長的影響，結果顯示防風多糖能促進U937 生長，并能間接抑制荷MDA-MB-231 來源SCID 小鼠的腫瘤生長，體外對MCF-7 和MDAMB-231 無明顯抑制作用，由此推測防風多糖可能是一種潛在的乳腺癌抗癌藥物。MATUSIEWICZ M 等[44]采用UHPLC-MS 防風根汁和提取物進行分析，發(fā)現(xiàn)防風根汁中西米呋星β-D-吡喃葡萄糖苷、西米呋喃苷、4'-O-吡喃葡萄糖基-5-O-甲基維沙米諾、歐前胡素等成分對Caco-2 細胞活力、膜完整性和細胞死亡類型的影響，對結腸癌細胞生長發(fā)育有一定抑制作用。URBAGAROVA B M 等[15]從布里亞特和蒙古采集的防風中分離鑒定出14 個色酮類和香豆素類化合物，并研究其對MEL-8、U-937、DU-145、MDAMB-231 和BT-474 細胞株的體外抗癌活性，為防風香豆素和色酮化合物開發(fā)成為抗癌藥物提供思路。

2.5 對免疫系統(tǒng)的作用

防風能夠增強免疫系統(tǒng)功能。SUN H 等[45]通過玉屏風多糖對斷奶獺兔的藥理作用研究防風經典方劑的免疫調節(jié)作用，結果表明，玉屏風多糖具有顯著的免疫增強作用，改善腸道菌群穩(wěn)態(tài)，維持腸道屏障的完整性和功能性。耿玉梅等[46]觀察免疫因子的水平變化探討防風多糖對卵蛋白致大鼠過敏性鼻炎（AR）的治療作用和機制，研究發(fā)現(xiàn)防風多糖通過下調AR 大鼠血清中IL-4、IL-5 水平，升高IL-12、IFN-γ 水平來調節(jié)Th1/Th2 淋巴細胞亞群平衡和機體免疫應答。YOKOSUKA A 等[47]從防風根和根莖的甲醇提取物中分離得到6 個色素衍生物，通過活性研究發(fā)現(xiàn)色素衍生物對HL-60 細胞具有殺傷作用，其中3'-O-angeloylhamaudol 具有最強的細胞毒性，可誘導HL-60 細胞凋亡。DONG C X 等[17]通過生物活性試驗發(fā)現(xiàn)，防風多糖中阿拉伯糖和半乳糖對RAW264.7 巨噬細胞的黑色素瘤細胞培養(yǎng)上清液具有明顯的抗免疫抑制作用，分子量和主鏈可能是其抗免疫抑制作用的關鍵因素。

2.6 抗凝血作用

防風具有抗凝血作用，其正丁醇萃取物能顯著抑制家兔血小板的粘附功能，抑制頸動-靜脈旁路中形成的血栓，亦可抑制體外血栓，使?jié)裱ㄩL度縮短，濕重、干重減輕。防風還具有活血化瘀作用，韓晶晶[48]研究發(fā)現(xiàn)防風正丁醇萃取物能顯著降低全血高切黏度，低切黏度，血漿黏度，纖維蛋白原含量，血球壓積以及全血還原黏度，主要通過影響紅細胞和纖維蛋白原含量及功能來發(fā)揮活血化瘀作用。初麗娟[49]利用醋酸炎癥小鼠模型研究防風有效部位對小鼠纖維蛋白原含量和血液動力學的影響，實驗結果顯示中劑量防風可提升纖維蛋白原含量，顯著降低紅細胞壓積率，大劑量防風可延長凝血酶原時間，有效降低血漿黏度。

2.7 抗過敏作用

防風具有抗過敏作用。吳賢波等[50]用胰蛋白酶刺激P815 細胞的方法建立肥大細胞脫顆粒模型，研究結果表明防風醇提物可阻斷肥大細胞脫顆粒、抑制PAR-2 表達，使相關細胞因子分泌選擇性減少，從而抑制肥大細胞的“瀑布效應”，發(fā)揮抗過敏作用。JIA Q Q 等[51]建 立MRGPRX2-CMC-HPLC-IT/TOF/MS 聯(lián)用系統(tǒng)對防風中抗過敏成分進行篩選和鑒定，探討防風抗過敏成分的作用機制。防風對致敏豚鼠離體氣管、回腸平滑肌過敏性收縮以及2，4-二硝基氯苯所致的遲發(fā)型超敏反應均具有明顯抑制作用。闕昌田等[52]研究發(fā)現(xiàn)荊芥-防風藥對的正丁醇萃取物和乙酸乙酯萃取物均具有一定抗過敏作用，通過兩組萃取物化學成分對比分析發(fā)現(xiàn)，其抗過敏作用的藥效物質為香豆素類和黃酮類，其中升麻苷為兩種萃取物中的主要成分。姜華等[32]通過升麻苷、升麻素對小鼠二甲苯致敏模型的抗過敏研究發(fā)現(xiàn)，升麻素作用強度為升麻苷的2 倍，在機體內升麻苷可能是主要通過升麻素而發(fā)揮作用的。防風對卵白蛋白所致的過敏性休克也有一定保護作用。

2.8 其它作用

防風還可提高切除卵巢后骨質疏松大鼠的骨密度，李高峰等[53]通過防風多糖干預切除大鼠雙側卵巢構建骨質疏松模型，檢測大鼠腫瘤壞死因子-α、骨鈣素、骨密度及白細胞介素-6 水平，研究發(fā)現(xiàn)防風多糖可使切除卵巢后骨質疏松大鼠骨密度提高，其作用機制可能與調節(jié)白細胞介素-6 水平、腫瘤壞死因子-α 有關。齊紹云等[54]研究發(fā)現(xiàn)防風可使感染后腸易激綜合征（PI-IBS）大鼠排稀便次數減少，內臟痛覺高敏感性壓力閾值升高，同時使糞便絲氨酸蛋白酶活性顯著降低，增加大鼠結腸粘膜緊密連接ZO-1 蛋白的表達，并抑制PAR-2mRNA 基因的表達，從而調節(jié)PI-IBS 大鼠腸道菌群。YANG J M 等[55]通過藥理研究發(fā)現(xiàn)防風多糖能顯著提高升麻素（cimifugin）含量，這可能與防風多糖通過將cimifugin 轉化為相對穩(wěn)定的prime-O-glucosylcimifugin和保護其空間結構而對cimifugin 的抗降解作用有關，由此推測防風多糖通過抑制腸道色素分解提高療效。防風水提物和醇提物均能顯著降低小鼠血清ALT、AST 活性，降低肝勻漿MDA 含量，提高SOD活性，表現(xiàn)出良好的保肝作用，其作用機制可能與抗脂質過氧化有關[56]。JIA P 等[57]利用UPLC-Q-TOFMS 快速分析人肝微粒體中升麻苷（PGCN）和升麻素（CN）代謝譜。在人肝微粒體培養(yǎng)過程中，共鑒定出5 種PGCN Ⅰ期代謝產物、7 種Ⅰ期代謝產物和2種Ⅱ期代謝產物，有助于探討PGCN 和CN 的代謝機制，為進一步的藥效學實驗提供參考和依據。有臨床文獻報道，防風-荊芥藥對在治療銀屑病、急性蕁麻疹、老年皮膚瘙癢癥、濕疹等皮膚病時療效上佳，這與現(xiàn)代藥理研究荊芥、防風有抗炎、抗病原微生物作用相一致[58]。

3 結論

防風藥用歷史悠久，臨床應用廣泛，療效確切，是我國常用中藥材之一。目前對防風的研究無論從化學成分，還是藥理作用等方面均取得了一定進展。研究表明防風不同極性部位均具有抗流感病毒活性，已成為開發(fā)抗流感病毒作用創(chuàng)新藥物的研究熱點，但對其不同極性部位與藥理活性間的譜效關系研究較少，未來應將HPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS、QTOFMS、細胞膜色譜、受體動力學等技術大量應用于防風活性成分的分析、篩選和鑒定方面，提高不同產地防風中活性成分的識別，進一步探討有效成分體內行為的追蹤、評價和作用機制；同時，研究防風經典方劑中的藥效物質進行拆分分析，并在此基礎上擴展防風化學成分、藥理活性，從而研制出質量可控、作用顯著、機制明確、臨床用藥安全的創(chuàng)新藥物，以期加快中藥現(xiàn)代化進程。