天麻有效成分分析及其抗心血管疾病藥理作用研究進展

盧 丹,王媛媛,張宏方

(陜西中醫(yī)藥大學醫(yī)學技術學院,陜西 咸陽 712046)

天麻是一種蘭科多年生草本植物,又名赤箭、神草、離母、定風草等,在我國屬于一種較名貴的中藥材。2020版《中國藥典:一部》[1]對天麻的描述為:性味甘、平,歸肝經(jīng),具有息風止痙、平抑肝陽、祛風通絡的功效,用于小兒驚風、癲癇抽搐、破傷風、頭痛眩暈、手足不遂、肢體麻木、風濕痹痛等癥。隨著對天麻藥理作用和應用價值的深入研究發(fā)現(xiàn),天麻不僅對帕金森病、抑郁癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有很好的治療作用,其主要活性成分對心血管也具有一定的保護作用,這為天麻的臨床應用提供了新的方向。天麻中含有多種活性成分,目前已被分離鑒定的包括酚類及其苷類、有機酸及其脂類、多糖類和甾醇類等[2]。酚類物質在天麻中種類、含量最多,主要包括天麻素、香蘭莢醇、香蘭莢醛、天麻苷元、對羥基苯甲醛等,通常被認為是天麻發(fā)揮藥理作用的主要成分,其強抗氧化性在治療血管疾病方面?zhèn)涫荜P注[3]。其中天麻素也稱為天麻苷,是天麻中含量最高的有效單體成分,其化學名為4-羥基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷,是天麻質量控制評價的主要指標。巴利森苷類化合物是天麻素及其衍生物在不同羧基位點與檸檬酸縮合形成的脂類,目前從天麻中分離鑒定的巴利森苷類化合物有36種[4-5],藥理學研究則主要針對巴利森苷A、巴利森苷B、巴利森苷C和巴利森苷E等化合物進行觀察。隨著中藥分離鑒定技術的快速發(fā)展,研究者在天麻中分離出多種新的活性成分,均具有良好的藥理學價值。本文綜述了近十年來天麻中有效成分的含量分析及其抗心血管疾病的研究進展,以期為天麻有效成分的質量控制以及天麻制劑的臨床應用提供參考。

1 有效成分含量分析

1.1常用分析方法 傳統(tǒng)的天麻質量控制主要采用高效液相色譜(HPLC)法測定其活性成分含量。隨著中藥指紋圖譜、超高效液相色譜(UPLC)、核磁、質譜等新儀器、新方法的應用,天麻中更多的有效成分被分離純化出來。研究發(fā)現(xiàn),天麻中巴利森苷類化合物的含量遠高于天麻素[6-7]。藥理學實驗表明,巴利森苷類成分具有較強的生理活性和多種藥理作用[8],由于其在體內可通過代謝成天麻素發(fā)揮藥理效應,以巴利森苷形式給藥可明顯延緩天麻素吸收半衰期、消除半衰期和達峰時間,改善天麻素生物利用度低等問題[9]。2020版 《中國藥典》[11]首次將巴利森苷A、巴利森苷B、巴利森苷C、巴利森苷E和原有的天麻素、天麻苷元共同作為評價天麻質量的指標,以期為更全面地反映天麻質量提供依據(jù)。

2015年Li等[10]應用超高效液相色譜-電噴霧質譜聯(lián)用技術(UPLC/QTOF-MS/MS)從天麻中分離鑒定出64種新的化合物,其中包括巴利森苷H～W等16種潛在酚類物質,并應用NMR法確定了巴利森苷J和巴利森苷K的結構。王信等[11]首次應用一測多評法分析天麻中巴利森苷A、巴利森苷B、巴利森苷C、巴利森苷E以及對羥基苯甲醇的含量,避免了巴利森苷類成分對照品不穩(wěn)定、價格高等因素的影響。其建立的方法與外標法相比,并沒有顯著性差異。李云等[12]應用HPLC-ESI-TOF/MS聯(lián)用技術分析了15種烏天麻和紅天麻中的化學成分,并首次測定了天麻中4,4-二羥基二芐基醚的含量。結果發(fā)現(xiàn),同一品種天麻中,巴利森苷類成分含量較高,而天麻腺苷和4,4’-二羥基二芐基醚含量均較低。天麻中含有多種核苷和堿基類成分,亦具有一定的生理活性和藥理作用。肖遠燦等[13]應用反相液相色譜法(RP-HPLC)同時測定了西藏栽培天麻中8種核苷和堿基類成分。結果表明,7個天麻樣品中腺苷、鳥苷、尿苷和胞嘧啶的含量均較高,而胞苷、尿嘧啶、腺嘌呤和胸腺嘧啶含量較低。

近紅外漫反射光譜技術(NIR)具有快速、高效、綠色環(huán)保等優(yōu)點,目前廣泛應用于中藥產地溯源及生產質量控制等方面。彭璐等[14]采集了不同產地不同等級天麻的NIR光譜,同時采用HPLC法測定其中6種有效成分的含量,結合NIR光譜和有效成分含量對天麻中6種有效成分建立定量校正模型。與HPLC法相比,該法能快速準確的預測不同產地不同等級天麻中有效成分的含量,有效提高了檢測效率。

天麻中有效成分的分析首先需要選擇恰當?shù)臉悠非疤幚矸椒▽ζ溆行С煞诌M行提取。目前,主要的提取方法有熱浸提取、超聲波提取和固相萃取(SPE)等。葛進等[15]探究了熱浸提取與超聲波提取對昭通天麻中天麻素和對羥基苯甲醇提取效率的影響,發(fā)現(xiàn)兩種方法測定天麻中的天麻素和對羥基苯甲醇含量均具有較好的重復性,但熱浸提取下天麻素和對羥基苯甲醇的提取率顯著高于超聲波提取。為提高目標化合物的提取效率,張明明等[16]以天麻素為模板,設計合成了一種親水性天麻素分子印跡聚合物(MIPs),將其作為固相萃取填料,制備MIP-SPE柱,建立了天麻素的MIP-SPE-HPLC聯(lián)用技術分析方法。該前處理方法具有良好的選擇性和吸附性,可以快速富集天麻中的痕量組分,實現(xiàn)高靈敏度檢測。

1.2不同產地天麻中有效成分分析 天麻遍布全國13個省,主產于四川、貴州、云南、陜西等地,其品質明顯受產地影響。不同產地的天麻隨栽培土壤、氣候環(huán)境的變化,其有效成分含量均有較大差異。

有研究者應用UPLC-MS/MS分析了37份來自8個產地的3種變型的天麻的有效成分,其中來自安徽、四川和貴州產區(qū)的天麻中天麻素、對羥基苯甲醇、對羥基苯甲醛、巴利森苷A-C、巴利森苷E和腺苷總含量較高,而四川產區(qū)天麻中的巴利森苷類總含量最高[17]。田孟華等[18]采集了多個全國主產地天麻,利用差異性、相關性、主成分、因子載荷分析,對不同產地天麻中有效成分的差異特征及影響因素進行探析,并篩選相關標志物。結果顯示,不同產地樣品中有效成分及總天麻素的含量存在顯著性差異,提取的特征成分可有效識別產地和變型差異。尤其是巴利森苷E和巴利森苷A,可作為區(qū)分烏天麻與其他天麻變型的差異標志物;而天麻腺苷、對羥基苯甲醇可作為綠天麻的分類模式物質。王慶等[19]考察了西南地區(qū)不同產區(qū)的天麻中多糖、游離氨基酸、總多酚、天麻素以及對羥基苯甲醇的含量。其分別采用Folin-Ciocaileu比色法測定總多酚含量,HPLC法測定天麻中天麻素、對羥基苯甲醇含量,苯酚-濃硫酸法測定天麻多糖含量,茚三酮顯色法測定游離氨基酸含量,并利用主成分分析法對天麻藥材質量進行評價。結果顯示,不同產區(qū)天麻中有效成分的含量差異較大,變異系數(shù)以天麻多糖含量最小,而對羥基苯甲醇含量最高。羅紫屹等[20]釆用X Select?HSS C18色譜柱定量分析了不同產地及變型的24批天麻樣品中6種多酚類成分。同樣發(fā)現(xiàn),不同產區(qū)的天麻樣品中,多酚類成分的含量差異較大。陳琛等[3]進一步考察了不同產地紅天麻中多酚含量、組成及其抗氧化活性,研究發(fā)現(xiàn),天麻中的主要多酚組分為藥草素、表兒茶素、咖啡酸、肉桂酸、對羥基苯甲酸。體外抗氧化結果顯示,4個產地紅天麻均有一定的抗氧化活性,相同質量濃度結合酚的抗氧化活性高于游離酚。李平等[21]通過建立不同產區(qū)天麻的UPLC指紋圖譜,確定了巴利森苷A、巴利森苷B和巴利森苷C為不同地區(qū)的28個天麻樣品中的共有成分。天麻多糖具有清除自由基、降血壓、增強免疫力等藥理作用。吳國真等[22]以氨基色譜柱為分離柱,采用HPLC-蒸發(fā)光散射檢測器(ELSD)對天麻中天麻素及三種天麻多糖(果糖、葡萄糖和蔗糖)含量進行分析。結果表明,貴州產地的天麻樣品中目標成分含量最高,質量分布均勻。

由于天麻成分復雜且大多未知,功效成分也非單一組分,整體表征的分析方法對天麻的質量控制發(fā)揮了重要的作用。方宣啟等[23]將非線性化學指紋圖譜技術與HPLC分析方法相結合,對不同產地天麻中天麻素及其整體活性成分進行定性定量分析。一方面,利用非線性化學指紋圖譜顯著的直觀差異及系統(tǒng)相似度模式識別,實現(xiàn)對不同產地天麻的鑒別評價;另一方面,測定了不同產地天麻中活性物質相對整體含量。非線性指紋圖譜法與HPLC指紋圖譜分類結果一致,均能實現(xiàn)天麻產地的溯源以及活性成分含量的比較,從而反映天麻品質差異。

1.3不同炮制方法對天麻中有效成分的影響 天麻炮制歷史悠久,不同炮制方法對天麻中功效成分含量影響較大?，F(xiàn)代天麻炮制主要選擇蒸煮法,通過殺滅活性酶,有效保留天麻中天麻素及天麻苷的含量。

周碧乾等[24]應用4種傳統(tǒng)加工方法(發(fā)汗、酒制、煮制和蒸制)處理天麻,經(jīng)HPLC分析發(fā)現(xiàn),巴利森苷類成分含量只在蒸制處理時最高?？赡苡捎诎l(fā)汗處理加快了巴利森苷類化合物轉化為天麻素;酒制法中的乙醇會滅活巴利森苷類化合物相應的水解酶,降低其含量;煮制法使得少量的巴利森苷類成分溶解于水,導致其含量下降。王信等[25]選擇清蒸處理天麻,考察巴利森苷總含量及巴利森苷B、巴利森苷C和巴利森苷E含量變化情況。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)蒸制后,巴利森苷總含量保持穩(wěn)定,而天麻素和巴利森苷B含量顯著增加,可能由于巴利森苷A和巴利森苷E在水解酶的作用下,發(fā)生了不完全水解,轉化為天麻素、檸檬酸和巴利森苷B,增加了天麻素和巴利森苷B含量。寧子琬等[26]采用HPLC法分析了經(jīng)蒸煮處理的天麻中5種有效成分的含量。結果發(fā)現(xiàn),天麻中天麻素、巴利森苷、腺苷、對羥基苯甲醛等成分的含量經(jīng)蒸制后均高于煮制加工。這可能與煮制過程中,天麻素易被水解酶分解有關。以上研究均提示天麻使用蒸制工藝顯著優(yōu)于煮制工藝。郜玉鋼等[27]考察了天麻產地加工過程中,煮制熟化時間與干燥溫度加工對6種藥效成分含量的影響,結果顯示,煮制熟化時間與干燥溫度對天麻6種藥效成分影響顯著。煮制熟化時間越長,天麻中天麻素、巴利森苷E、巴利森苷B、巴利森苷A及其總含量越高,可能與煮制過程破壞了天麻中這些藥效成分降解酶的活性,起到了“殺酶保苷”的作用有關。而干燥溫度越高,對基苯甲醇、巴利森苷E、巴利森苷B、巴利森苷A及其總含量越低,可能由于隨著干燥溫度的升高,藥效成分發(fā)生了分解,導致含量降低。另外,煮制熟化時間越長、干燥溫度越高,天麻中天麻素含量越高,推測可能由于天麻中淀粉等多糖降解成還原糖,與對基苯甲醇作用生成天麻素,導致天麻素含量增加。

天麻炮制采用傳統(tǒng)加輔料的研究較少,祝洪艷等[28]比較了古代炮制法(蒺藜法、姜制法、酒制法)和現(xiàn)代蒸制法處理天麻后,其中有效成分的含量變化情況。發(fā)現(xiàn)經(jīng)蒺藜制天麻炮制法處理的天麻中天麻素和天麻多糖含量明顯升高,推斷可能與其具有協(xié)同增效作用有關。蒸汽閃爆技術加工中藥材,可使物料保持形狀基本不變的同時,質地變得酥松多孔,可顯著提高中藥材中活性物質的提取率。其特別適用于天麻等具有緊實質硬結構,而不便于提取處理的藥材。儲瑞等[29]建立了天麻生品、飲片以及閃爆加工處理后的天麻指紋圖譜,并考察了7種活性成分的含量變化,評估了不同加工方式對其活性成分含量變化的影響。結果顯示,經(jīng)傳統(tǒng)炮制或者蒸汽閃爆加工后,天麻中天麻素及巴利森苷類活性成分含量明顯增加,藥用價值更高。該研究將蒸汽閃爆技術首次應用于天麻的加工處理,其操作簡單,耗時少,是一種新型的中藥材加工方式。

2 對心血管疾病的藥理作用

過去對天麻的研究主要集中在天麻素對神經(jīng)系統(tǒng)的作用,隨著對其研究越來越深入,發(fā)現(xiàn)天麻素及其他活性成分對心血管疾病亦具有一定的藥理作用。為了拓展天麻的臨床價值,將從抗心肌缺血再灌注損傷、降血壓、抗血栓及血小板聚集、降低血脂等方面綜述天麻有效成分對心血管疾病的藥理作用機制。

2.1抗心肌缺血再灌注損傷 天麻可通過清除氧自由基、抑制細胞內鈣離子超載以及減少炎癥反應等途徑保護心肌缺血再灌注損傷(IRI)。天麻素可降低大鼠在IRI過程中心律失常的發(fā)生率,減小心肌梗死的面積[30]。同時,還可降低大鼠血清中丙二醛(MDA)、天冬氨酸氨基轉移酶(AST)、乳酸脫氫酶(LDH)水平,提高超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的活性。天麻素抗IRI的機制可能是通過減少心肌細胞中活性氧(ROS)的產生、降低Caspase-3的表達、上調14-3-3η蛋白水平,從而減輕心肌細胞的凋亡有關[31]。研究表明,天麻素可激活多個信號通路發(fā)揮抗心肌缺血再灌注損傷作用。張玲等[32]模擬IRI模型,將天麻素干預H9C2心肌細胞后,發(fā)現(xiàn)天麻素能激活Akt/P38MAPK信號通路,抑制血清剝奪/再灌注誘導的細胞凋亡。天麻素還可作用于磷酸腺苷蛋白激酶(AMPK)-mTOR信號通路,清除功能紊亂的線粒體,減少心肌細胞的凋亡,發(fā)揮抗心肌細胞缺血再灌注損傷作用[31]。此外,天麻素通過作用于磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)信號通路,促進其中mTOR信號的表達,降低細胞自噬水平,從而發(fā)揮心肌保護作用[33]。天麻素還能抑制核苷酸結合寡聚化結構域樣受體家族pyrin結構域蛋白3(NLRP3)與Caspase-1通路,阻斷心肌內皮細胞的凋亡,減少體內外白細胞介素-1β(IL-1β)的產生,進而減小心肌梗死面積,對心肌缺血損傷產生保護作用[34]。在大鼠缺血再灌注過程中,經(jīng)天麻素預處理大鼠的抗炎性因子IL-10的水平升高,而促炎性因子IL-6、IL-1β和腫瘤壞死因子(TNF)-α的水平均降低,表明天麻素可通過減輕炎癥反應發(fā)揮心肌保護作用[30]。Li等[35]證實天麻素還可調控肌內質網(wǎng)Ca2+-ATP酶的表達,調節(jié)磷酸鈣的含量,從而抑制鈣離子內流,減少細胞內鈣超載,抵抗心肌缺血再灌注引起的損傷和炎癥。

由于巴利森苷類化合物在來源上與天麻素有著密切的關系,Wang等[36]研究巴利森苷A、B、J、K、X對缺氧/復氧環(huán)境更替建立的心肌細胞H9C2的潛在保護作用。結果顯示,與天麻素相比,巴利森苷J和巴利森苷B具有顯著的抗H9C2細胞凋亡作用,其通過下調胞漿中裂解的Caspase-3、細胞色素C和凋亡基因的水平實現(xiàn)心肌保護作用。進一步機制研究發(fā)現(xiàn),巴利森苷J能通過抑制JNK-1磷酸化、增加14-3-3蛋白與Bcl-2相關X蛋白結合等途徑,對心肌細胞發(fā)揮保護作用,預測巴利森苷J在開發(fā)心肌保護新藥方面具有良好的應用前景。

2.2降血壓 臨床實踐證實天麻素可以有效降低高血壓患者血壓[37]。張勤等[38]將天麻注射液應用于63例老年難治性高血壓患者,研究證明天麻素注射液可以通過調節(jié)血管活性物質的濃度,降低血漿內皮素(ET)水平,升高一氧化氮(NO)在患者血漿中的濃度,從而降低老年難治性高血圧患者的血壓。

現(xiàn)代藥理研究表明,天麻中的酚類物質可通過改善ET與血管緊張素,降低血管阻力,擴張微血管和小動脈,達到降低和持續(xù)性平穩(wěn)血壓的目的。Chen等[39]研究表明,大鼠血管平滑肌細胞經(jīng)天麻素處理后,蛋白激酶A(PKA)被激活,ATP敏感性鉀通道(KATP)開放,進而引起血管舒張,達到降壓效果。Xie等[40]發(fā)現(xiàn),天麻素可作為動脈平滑肌肌質網(wǎng)上肌醇1,4,5-三磷酸受體的抑制劑,引起血管舒張,發(fā)揮降壓療效。Liu等[41]發(fā)現(xiàn)天麻素腹腔注射大鼠,能顯著降低SHR的收縮壓,下調血清中的血管緊張素Ⅱ(Ang Ⅱ)和醛固酮(ALD)水平,上調心肌組織中過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)的合成。說明天麻素可以作用于腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS),干預調節(jié)PPARγ。Dai等[42]研究發(fā)現(xiàn),天麻乙酸乙酯提取物可抑制血管內皮細胞Ca2+內流和細胞內Ca2+釋放,引起血管舒張。此外,還能顯著增加血管內皮細胞中NO的產生以及一氧化氮合酶的活性,這可能與天麻酚類物質調節(jié)血管張力改善高血壓的過程有關。此外,Zhu等[43]探討天麻粗多糖和純多糖對血管緊張素轉化酶(ACE)水平的影響,結果顯示天麻多糖對ACE抑制率較高,可能與其促進NO生成,抑制ACE活性、ET和AngⅡ釋放有關,表明天麻多糖可能也具有潛在的降血壓作用。隨著代謝組學技術的發(fā)展,王煥軍等[44]應用代謝組學技術分析自發(fā)性高血壓大鼠經(jīng)天麻干預前后血清內源性代謝物的變化。其通過機體代謝通路和代謝網(wǎng)絡分析,建立了天麻干預的整體代謝網(wǎng)絡,發(fā)現(xiàn)天麻可下調亞油酸代謝、花生四烯酸代謝、甘油磷脂代謝,抑制血管內皮細胞(EC)內炎癥因子的產生,從而發(fā)揮降血壓作用。

2.3抗血栓與抗血小板聚集 天麻中的有效成分天麻素、對羥基苯甲醛、對羥基苯甲醇可以干擾纖維蛋白分子之間的點狀相互作用,降低血液黏稠度,具有一定的抗血小板聚集作用。對羥基苯甲醛還可提高大鼠血漿cAMP的水平,抑制ADP誘導的血小板P2Y12受體的表達,發(fā)揮對抗磷酸腺苷引起的血小板聚集作用[45]。天麻乙酸乙酯提取物則能顯著刺激纖溶酶活性,降低血液黏稠度,達到抗血栓的目的[46]。郭營營等[47]研究發(fā)現(xiàn)對羥基苯甲醇可通過抑制細胞內外Ca2+的釋放和內流,發(fā)揮抗血小板聚集作用。

2.4降血脂 在改善脂質代謝方面研究表明,天麻中的酸性多糖提取物對高血脂癥大鼠血清中的總膽固醇、三酰甘油和低密度脂蛋白(LDL)水平具有顯著的降低作用,而對高密度脂蛋白(HDL)則無明顯影響。而天麻中的粗多糖和酸性多糖提取物均能顯著降低高脂飲食SD大鼠血清中的總膽固醇和LDL水平,進而抑制動脈粥樣硬化[48]。于濱等[49]研究了天麻細粉和天麻素對高脂金黃地鼠的降血脂作用。結果表明,天麻細粉、天麻素均能降低總膽固醇、三酰甘油和LDL含量,并使LDL與HDL比值及動脈硬化指數(shù)明顯下降。此外,天麻素還可以降低冠狀動脈粥樣硬化模型大鼠血清中炎癥因子IL-6和TNF-α的水平,減少血管內壁斑塊形成,從而延緩動脈粥樣硬化的功效。通過觀察天麻對雄性大鼠高脂模型三酰甘油的作用,發(fā)現(xiàn)天麻對三酰甘油的作用較膽固醇更強,提示其分子機制可能與三酰甘油代謝有關[49]。

3 小 結

伴隨著我國人口老齡化日趨加劇,人民生活和飲食習慣發(fā)生了明顯改變,心血管疾病的發(fā)生率和病死率顯著增加,提高心血管疾病防治水平是我國迫切需要解決的重大醫(yī)療和社會問題。天麻在心血管系統(tǒng)中具有廣泛的體內及體外生物學活性,然而天麻中有效成分對心血管疾病的藥理作用機制仍需進一步的探索闡明。本文綜述了天麻中活性成分的含量分析及其抗心血管疾病的藥理作用研究進展,旨在拓展天麻及其制劑的臨床應用價值,為天麻的質量控制及心血管疾病的臨床治療提供新思路。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。