山藥活性成分藥理作用研究進(jìn)展

楊 雁，孫羽靈，2，孫建梅，唐宗湘*

（1.南京中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)院·整合醫(yī)學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210023；2.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院藥品科，江蘇 南京 210002）

山藥屬于薯蕷科薯蕷屬（Dioscorea oppositaThunb.）植物，其塊莖中含有豐富的營養(yǎng)成分，如粘多糖、薯蕷皂苷、礦物質(zhì)等。山藥具有補(bǔ)脾養(yǎng)胃、生津益肺、補(bǔ)腎澀精的功效，用于脾虛食少、久瀉不止、肺虛喘咳、腎虛遺精、帶下、尿頻、虛熱清渴等癥，在傳統(tǒng)中藥方劑中使用較為廣泛［1］。《本草綱目》記載，山藥“益腎氣、健脾胃、止瀉痢、化痰延，潤皮毛”?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》中記載，山藥“補(bǔ)中、益氣力、長肌肉”。傳統(tǒng)中藥中的經(jīng)典名方六味地黃丸，四妙丸，參苓白術(shù)散等方劑中均含有山藥。

山藥中含有豐富的皂苷，能防止冠心病和脂肪肝的發(fā)生，由有止咳、祛痰、脫敏，修復(fù)病變組織等作用。山藥粘液中的多糖可刺激和調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)，能使被抑制的細(xì)胞免疫功能部分或全部恢復(fù)。山藥中的多巴胺能擴(kuò)張血管，改善血液循環(huán)，淀粉酶能促進(jìn)食物中淀粉的分解，增強(qiáng)機(jī)體的消化與吸收功能，是身體虛弱、食欲不振、消化不良、糖尿病等多種疾病患者的營養(yǎng)補(bǔ)品。此外，山藥中的微量元素對(duì)防治糖尿病及其并發(fā)癥發(fā)生有積極的意義［2］。

1 山藥中的抗炎成分

山藥作為藥食兩用的經(jīng)濟(jì)作物，富含多種營養(yǎng)成分，包括皂苷類、多糖類、微生物、淀粉、蛋白、礦物元素、尿囊素等。不同種類的成分在免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、保護(hù)心肌細(xì)胞、腎臟功能等方面發(fā)揮著重要作用。

1.1 山藥多糖

多糖是山藥活性的主要成分，具有抗炎、調(diào)節(jié)免疫、降血糖血脂、抗腫瘤、抗氧化、抑菌等多種生物學(xué)功能［3］。鐵棍山藥中提取的多糖成分可以有效清除體外的自由基，延緩共軛二烯的形成，抑制低密度脂蛋白的氧化進(jìn)程［4］。硫酸酯化的山藥多糖的抗氧化活性優(yōu)于天然山藥多糖［5］。鐵棍山藥多糖能夠減輕酒精導(dǎo)致的肝細(xì)胞損傷，有較好的解酒保肝的功效［6］。山藥多糖廣泛應(yīng)用于食品、藥品及保健品，主要集中在抗氧化劑、免疫調(diào)節(jié)劑、保鮮劑、乳化劑及腸道微生態(tài)調(diào)節(jié)劑等多個(gè)領(lǐng)域。

1.2 皂苷類

山藥中的皂苷含量較為豐富，薯蕷皂苷具有降尿酸、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、腎臟保護(hù)等多種生理功能。山藥中的皂苷提取方法主要是紫外-可見分光光度法，超聲提取，酶法等，熱回流提取法可以顯著提高山藥皮中皂苷的含量［7］。王彥平等利用酶法（纖維素酶和果膠酶）提取山藥皮中的薯蕷皂苷，在體外抗氧化實(shí)驗(yàn)中，能夠降低1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（2，2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）自由基和羥基自由基的功能，表現(xiàn)出明顯的抗氧化能力［8］。此外，黃山藥總皂苷可以通過升高沉默信息調(diào)節(jié)因子（Silent mating type information regulation 2 homolog-3，SIRT3）和調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激作用，對(duì)晚期糖基化產(chǎn)物誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞老化起到保護(hù)作用［9］。

1.3 山藥蛋白

山藥中含有豐富的蛋白質(zhì)，主要是黏液蛋白，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，是山藥化學(xué)和藥理學(xué)研究的熱點(diǎn)。山藥黏蛋白具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗衰老、預(yù)防心血管疾病等重要作用。山藥黏蛋白的提取方法多樣，包括堿溶法、水提醇沉等，此外酶解絮凝法也可以有效提高黏蛋白的得率［10，11］。山藥蛋白肽可以通過激活免疫系統(tǒng)中的免疫活性物質(zhì)，及調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞、免疫器官的功能，增強(qiáng)機(jī)體的免疫能力［12］。除此之外，山藥中的糖蛋白在免疫調(diào)節(jié)、抗氧化等方面也發(fā)揮著重要的作用。

1.4 維生素

維生素是人體內(nèi)的一類維持和調(diào)節(jié)正常代謝的重要物質(zhì)，許多維生素是輔酶的重要組成部分。維生素C 可以起到預(yù)防和治療壞血病的作用，山藥含有豐富的維生素C。不同來源的山藥維生素C 的含量差別較大。其中細(xì)毛山藥維生素C 的含量為0.07%，而鐵棍山藥維生素C 的含量為0.05%，雞皮山藥中維生素C 的含量最低為0.03%［13］。陳陽等統(tǒng)計(jì)了不同地區(qū)山藥塊莖中維生素C 含量分布在75～174 mg/kg 不等［14］。除維生素C 外，山藥中也含有豐富的維生素B 類（維生素B1，維生素B2）及維生素E。維生素B 類物質(zhì)在維持機(jī)體的正常新陳代謝及神經(jīng)系統(tǒng)生理功能方面發(fā)揮重要作用。維生素E 亦稱為生育酚，是體內(nèi)重要的抗氧化劑。山藥作為藥食同源的作物，可以提供多種維生素，減少維生素缺乏引起的相關(guān)疾病發(fā)生。

1.5 氨基酸

不同產(chǎn)地的山藥成分類型基本一致，含有豐富的蛋白質(zhì)、淀粉、多糖和18種氨基酸（包括人體必需的8 種氨基酸）。陳燕等分析了淮山藥中各種氨基酸的組成，其中人體必需氨基酸總量為1.91%，占總氨基酸含量的25.32%［15］。鐵棍山藥中氨基酸含量較多，為0.456%，顯著高于還原糖和維生素C 的含量［13］。不同山藥品種間氨基酸含量差異較大。張麗梅等比較了7 個(gè)山藥品種的氨基酸含量及組成，總氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在2.86%～6.64%［16］。山藥中氨基酸含量豐富，種類繁多，不同產(chǎn)地山藥基本包含人體必需的8種氨基酸。

1.6 其他成分

山藥作為藥食同源的植物，也含有豐富的脂肪酸，據(jù)統(tǒng)計(jì)山藥中共含有27種脂肪酸，其中包含9種不飽和脂肪酸，主要為油酸、亞油酸、亞麻酸［17］。此外，山藥中也含有多種鈣、鐵、鋅、硒等微量元素，保證人體的營養(yǎng)吸收、生長發(fā)育及增強(qiáng)人體免疫力。

2 山藥的藥理學(xué)機(jī)制

2.1 抗炎作用

炎癥反應(yīng)是機(jī)體受到傷害性刺激時(shí)產(chǎn)生的一種自我防護(hù)機(jī)制。炎癥反應(yīng)尤其是慢性炎癥反應(yīng)嚴(yán)重影響患者的健康與生活，如臨床上常見的慢性腎炎、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、腸炎等。山藥作為藥食兩用的作物，可以有效的緩解炎癥反應(yīng)。李哲等對(duì)山藥多糖的功能研究顯示，關(guān)節(jié)腔注射山藥多糖可明顯降低兔膝關(guān)節(jié)液中的炎性因子白細(xì)胞介素6（Interleukin-6，IL-6）、白細(xì)胞介素1β（Interleukin-1β，IL-1β）和腫瘤壞死因子（Tumor necrosis factor，TNF-α）的表達(dá)，并能有效抑制關(guān)節(jié)軟骨中基質(zhì)金屬蛋白酶-13（Matrix metalloproteinase-13，MMP-13）表達(dá)，抑制關(guān)節(jié)軟骨膠原的降解，促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長因子-β1（Transforming growth factor-β1，TGF-β1）和II 型膠原蛋白（Collagen II，Col-Ⅱ）的合成，有效緩解膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎［18］。最新研究顯示山藥中的化合物6，7-二羥基-2，4-二甲氧基菲（6，7-dihydroxy-2，4-dimethoxyphenanthrene）可以通過降低結(jié)腸中炎性因子TNF-α、干擾素γ（Interferonγ，IFN-γ）、IL-10（Interleukin-10）及IL-23（Interleurin-23）的含量，抑制核因子-κB/環(huán)氧化酶-2（NF-κB/COX-2）信號(hào)通路，從而緩解葡聚糖硫酸鈉（Dextran sulfate sodium，DSS）誘發(fā)的小鼠腸炎［19］。也有文獻(xiàn)報(bào)道薯蕷6，7-二羥基-2，4-二甲氧基菲可以通過抑制BV2 小膠質(zhì)細(xì)胞p38 MAPK/NF-κB 信號(hào)通路發(fā)揮抗炎作用［20］。此外，山藥糖蛋白在治療急性肺炎、結(jié)腸炎等炎性疾病中也有明顯的效果［21，22］。山藥中的薯蕷皂苷可以通過抑制THP-1 巨噬細(xì)胞中核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域（Nucleotide-binding oligomerization domain，NOD）樣受體蛋白3（Nod-like receptor protein 3，NALP3）炎性小體和半胱天冬酶1 的激活，減輕尿酸鈉晶體誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)［23］。山藥的不同組分，通過不同的炎性細(xì)胞、細(xì)胞因子及信號(hào)通路，降低細(xì)胞的炎性反應(yīng)，從而緩解機(jī)體的慢性炎癥反應(yīng)，如圖1所示。

圖1 山藥活性成分抗炎作用模式圖Fig.1 Anti-inflammatory action pattern of active ingredients of Chinese yam

2.2 抗氧化應(yīng)激

劇烈炎癥反應(yīng)和退行性疾病可導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生過量的活性氧（Reactive oxygen species，ROS），擾亂機(jī)體氧化和抗氧化直接的穩(wěn)態(tài)平衡，從而引起機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)，如糖尿病、慢性腎病、動(dòng)脈粥樣硬化及各種炎性疾病。目前有研究證明，山藥提取物具有明顯的抗氧化應(yīng)激效果，在治療慢性腎病、糖尿病、心功能不全綜合征等方面發(fā)揮重要的作用。Yu 等研究發(fā)現(xiàn)山藥冷浸提取物通過增強(qiáng)Nrf2/HO-1信號(hào)通路激活機(jī)體的抗氧化應(yīng)激系統(tǒng)，緩解氧化應(yīng)激引起的睪丸功能下降［24］。

2.3 降血糖、降血脂作用

高血糖、高血脂、高血壓，俗稱“三高癥”，嚴(yán)重影響人類的健康。血脂、血壓、血糖長期升高會(huì)導(dǎo)致心、腦，腎等靶器官受損，進(jìn)而誘發(fā)嚴(yán)重并發(fā)癥、腦出血、腦梗死、心梗等疾病?，F(xiàn)代生活節(jié)奏快，年輕人壓力大，不愛運(yùn)動(dòng)、對(duì)健康關(guān)注度低，因此高血糖、高血脂及高血壓患病開始表現(xiàn)出明顯的年輕化趨勢。傳統(tǒng)中藥在降血糖、降血脂血壓中發(fā)揮重要的作用。研究顯示，山藥中的多糖、糖蛋白具有較好的降血糖、血脂效果。Li 等發(fā)現(xiàn)山藥水提多糖可以顯著降低地塞米松誘導(dǎo)的糖尿病模型小鼠的血糖含量［25］。Go 等采用鏈脲佐菌素（Streptozocin，STZ）建立大鼠糖尿病模型，研究山藥粉末及山藥水提物對(duì)糖尿病大鼠體內(nèi)葡萄糖、胰島素、胰高血糖素樣肽（GLP-1）、C 肽、糖化血紅蛋白及脂質(zhì)代謝和氧化應(yīng)激的影響。結(jié)果證實(shí)，山藥提取物通過調(diào)節(jié)抗氧化活性，脂質(zhì)分布，GLP-1釋放促進(jìn)β細(xì)胞分泌胰島素，從而維持正常血糖水平［26］。Yu 等研究發(fā)現(xiàn)，山藥多糖可以顯著降低糖尿病模型鼠的血糖水平，增加葡萄糖的耐受性，也可以降低高血脂模型大鼠的總膽固醇，甘油三酯及低密度脂蛋白的含量［27］。此外，山藥淀粉、皂苷提取物等也可以降低模型動(dòng)物總膽固醇和低密度脂蛋白的含量，從而有效降低血脂水平［28-29］。

2.4 抗腫瘤

山藥中的活性成分也具有抗腫瘤活性。孫雯雯等研究發(fā)現(xiàn)，山藥水提物聯(lián)合樹突狀細(xì)胞-細(xì)胞因子誘導(dǎo)的殺傷細(xì)胞（Dendritic cell-cytokine induced killer cell，DC-CIK）療法可以有效抑制磷酸酰肌醇3-激酶（Phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/絲氨酸-蘇氨酸激酶AKT 通路中關(guān)鍵基因PI3KR1、Wnt/β-catenin 通路中關(guān)鍵基因Wnt1 和Notch 通路中關(guān)鍵基因Notch1 的mRNA 表達(dá)，從而抑制結(jié)腸癌HT29 細(xì)胞干細(xì)胞荷瘤細(xì)胞增殖，起到抗腫瘤的效果［34］。肝癌是常見的惡性腫瘤，是全球?qū)е滤劳龅牡诙蟀┌Y。Meng等人研究發(fā)現(xiàn)，山藥中的薯蕷皂苷通過誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)和線粒體凋亡從而殺死肝癌模型小鼠病灶部位的癌細(xì)胞，是一種有效的抗癌劑［35］。

表1 山藥活性成分的抗炎作用機(jī)制Tab.1 Anti-inflammatory mechanism of active ingredients in Chinese yam

除薯蕷皂苷外，山藥多糖可以顯著抑制肝癌細(xì)胞及腎上腺髓質(zhì)嗜鉻瘤的增殖活性，具有顯著的抗腫瘤作用［38］。趙國華等發(fā)現(xiàn)，山藥多糖（Rhizoma dioscoreae polysaccharides-I，RDPS-I）對(duì)Lewis 肺癌有顯著地抑制作用［39］。Liu 等對(duì)山藥果皮和果肉部分的抗腫瘤效果做了比較，結(jié)果證明，果皮部分對(duì)ROS的清除作用均優(yōu)于果肉部分，其中山藥果皮水提物效果最佳［40］。此外，在兩種小鼠腫瘤模型——艾氏腹水瘤（Ehrlich's ascites carcinoma，EAC）和肝癌H22荷瘤上，山藥果皮的抗腫瘤能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于山藥果肉，山藥果皮對(duì)腫瘤的抑制率近似于山藥果肉的兩倍。因此，在抗腫瘤方面山藥皮反而有著更大的優(yōu)勢。

2.5 免疫調(diào)節(jié)

免疫調(diào)節(jié)是機(jī)體維持正常內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要防御機(jī)制。大量研究表明，山藥活性物質(zhì)具有顯著的免疫調(diào)節(jié)功能。山藥活性物質(zhì)發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能的主要機(jī)制如圖2所示。硫酸酯化山藥多糖（Sulfated Chinese yam polysaccharide，S-CYP）能夠增加環(huán)磷酰胺（Cyclophosphamide，Cy）誘導(dǎo)的免疫抑制小鼠體重和胸腺指數(shù)增加，并能恢復(fù)Cy引起的脾腫大。S-CYP 可以增加脾淋巴細(xì)胞的增殖，并有效地與ConA 協(xié)同誘導(dǎo)脾淋巴細(xì)胞分化為T淋巴細(xì)胞，從而增強(qiáng)脾淋巴細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)活性。同時(shí)，S-CYP可以使CD3+CD4+和CD3+CD8+T 淋巴細(xì)胞數(shù)量升高，CD4+/CD8+比值恢復(fù)。S-CYP 也顯著增加血清中脾淋巴細(xì)胞細(xì)胞因子（IL-1β 和TNFα）和免疫球蛋白（IgG 和IgM）分泌的水平［32］。此外，山藥蛋白肽含有豐富的疏水性氨基酸和堿性氨基酸，能夠顯著改善脾臟的病理學(xué)變化，提高淋巴細(xì)胞的增殖能力，提升細(xì)胞因子（如IFN-γ、IL-1α、IL-6）、IgG、IgM 分泌的水平［41］。山藥作為免疫調(diào)節(jié)劑在功能性食品和保健品行業(yè)具有巨大潛力。

圖2 山藥的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制Fig.2 Immune regulation mechanism of Chinese yam

此外，山藥中活性成分腺苷和熊果苷可以發(fā)揮雌激素樣作用。腺苷的主要作用是增加雌激素受體ERα 和ERβ 的表達(dá)，而熊果苷主要通過增加雌激素受體ERβ 和GPR30 的表達(dá)發(fā)揮作用［42］。研究報(bào)道稱，山藥冷浸提取物可以保護(hù)睪丸功能，山藥蛋白也可以通過調(diào)節(jié)Nrf2 信號(hào)通路有效改善睪丸功能障礙［24，36］。山藥作為天然的消炎劑和抗氧化劑，平時(shí)多加以食用不僅有效預(yù)防炎癥，也有利于抗氧化、抗衰老，保腎護(hù)肝，為美容養(yǎng)顏之佳品。

3 總結(jié)與展望

山藥塊莖中含有豐富的淀粉、多糖、蛋白質(zhì)、脂肪酸、皂苷、粘液質(zhì)、多種氨基酸、維生素等，是有益健康、藥食兩用之佳品。山藥具有止瀉利潤、益腎健脾等功效，對(duì)慢性腎病、糖尿病、冠心病、動(dòng)脈粥樣硬化等具有良好的預(yù)防作用。山藥中的氨基酸、維生素、脂肪酸等化合物可以補(bǔ)充人體必需的成分，保證機(jī)體的正常新陳代謝及生長發(fā)育。山藥中的多糖、蛋白、皂苷類物質(zhì)具有降血糖血脂、抗炎抗氧化、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等藥理作用，在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)和現(xiàn)代臨床廣泛應(yīng)用。目前，山藥藥理活性主要以山藥水煎劑或活性物質(zhì)的粗提物作為研究材料，其作用機(jī)制尚不清楚。因此，對(duì)山藥活性成分或者活性部位進(jìn)行分離純化并做結(jié)構(gòu)鑒定，研究單體組分活性作用、構(gòu)效關(guān)系，有助于山藥的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用。