川芎生物堿的物質基礎及藥理作用研究進展

蒲忠慧 代敏 彭成 熊亮

摘 要 目的：了解川芎生物堿的物質基礎及藥理作用研究進展，為進一步開發(fā)利用川芎植物資源提供參考。方法：以“川芎”“生物堿”“物質基礎”“藥理作用”“Ligusticum chuanxiong”“Alkaloids”“Material basis”“Pharmacological activity”等為關鍵詞，在中國知網、中國專利網、PubMed、Web of Science等數據庫中組合查詢2008-2019年發(fā)表的相關文獻，對川芎生物堿的物質基礎和藥理作用等的研究進展進行歸納與總結。結果與結論：共檢索到相關文獻72篇，其中有效文獻50篇。物質基礎研究表明，目前從川芎中共分離得到20個生物堿單體;其中川芎嗪被認為是川芎的特征性生物堿，可作為評價川芎生物堿含量的指標性成分，其含量高低與川芎來源、追肥情況及提取工藝等密切相關?，F代藥理研究表明，川芎生物堿具有腦保護作用（包括抑制腦缺血再灌注損傷、抗偏頭痛、保護神經）、抑制血栓形成和血小板聚集、抗心肌缺血及抑制子宮平滑肌收縮等作用。目前，川芎生物堿的藥理研究與臨床運用之間還存在一定差距;川芎嗪在川芎中的含量高低存在爭議，尚待進一步明確。故建立完善的質量評價標準、深入研究川芎生物堿的物質基礎，可為川芎的開發(fā)利用提供更多依據。川芎生物堿為川芎的重要有效部位，在血液系統和腦損傷保護方面作用顯著，故可作為今后的重點研究方向。

關鍵詞 川芎;生物堿;物質基礎;藥理作用

川芎始載于《神農本草經》，系傘形科藁本屬植物川芎（Ligusticum chuanxiong Hort.）的干燥根莖，為川產道地藥材，主產于我國四川彭州、彭山、都江堰、新都等地[1-3]。其性溫、味辛，歸肝、膽、心包經，具有活血行氣、行氣開郁、祛風止痛之功效[1]。相關研究表明，川芎主要含苯酞及其二聚體[4-5]、生物堿[6-7]、酚酸[8-9]、多糖[10]、神經酰胺和腦苷脂[11]等多種類型的化學成分。苯酞為川芎揮發(fā)油的主要成分，已有較多研究證實其在治療心腦血管疾病和痛經等方面療效確切，且已有相關上市藥物（如川芎苯酞軟膠囊）[12-15]，但苯酞最大的缺點是極性小、受熱不穩(wěn)定[16]。川芎傳統入藥以水煎劑為主，而苯酞受熱不穩(wěn)定，由此可見在川芎中除揮發(fā)油外，其非揮發(fā)性成分也在發(fā)揮著重要的作用。生物堿作為川芎非揮發(fā)性成分之一，也是許多中藥材的有效成分，具有顯著而特殊的生物活性[17-18]。但目前對川芎生物堿的研究較少，物質基礎方面僅對川芎嗪進行了研究。為此，筆者以“川芎”“生物堿”“物質基礎”“藥理作用”“Ligusticum chuanxiong”“Alkaloids”“Material basis”“Pharmacological activity”等為關鍵詞，在中國知網、中國專利網、PubMed、Web of Science等數據庫中組合查詢2008-2019年發(fā)表的相關文獻。結果，共檢索到相關文獻72篇，其中有效文獻50篇?，F對川芎生物堿的研究進展作一綜述，旨在為其進一步研究與開發(fā)提供參考。

1 川芎生物堿的物質基礎

1.1 川芎生物堿類化學成分

截止目前，國內外學者從川芎中共分離得到20個生物堿化合物[19-20]，包括川芎堿A（Liguadenosine A，1）、川芎堿B（Liguadenosine B，2）、腺苷（Adenosine，3）、2′-O-甲基腺苷（2′-O-methyladenosine，4）、肌苷（Inosine，5）、尿苷（Uridine，6）、2′-O-甲基尿苷（2′-O-methyluridine，7）、5-甲基尿苷（5-methyluridine，8）、1-乙酰基-β-咔啉（1-acetyl-β-carboline，9）、川芎哚（Perlolyrine，10）、黑麥草堿（Pelolyrine，11）、1-β-丙烯酸乙酯基-7-醛基-β-咔啉（1-β-ethylacrylate-7-aldehydo-β-carboline，12）、川芎嗪（Tetramethylpyrazine，13）、L-纈氨酸-L-纈氨酸酐（L-valine-L-valine anhydride，14）、L-異丁基-L-纈氨酸酐（L-isobutyl-L-valine anhydride，15）、L-異亮氨酰-L-纈氨酸酐（L-isoleucinc-L-valine anhydride，16）、尿嘧啶（Uracil，17）、腺嘌呤（Adenine，18）、膽堿（Choline，19）、三甲胺（Trimethylamine，20），各化合物結構見圖1。其中，川芎嗪被認為是川芎的特征性生物堿，部分學者認為其為川芎的主要有效成分，可作為評價川芎藥材質量的指標性成分[20];但另一部分學者認為川芎中川芎嗪的含量很少[21]。

1.2 不同來源及追肥方法對川芎中總生物堿含量的影響

川芎多為人工栽培，主要分布于我國四川、云南和貴州一帶，其中四川為其主產區(qū)，此外在日本亦有分布。不同產地、品種的川芎藥材質量各異，其生物堿含量亦有明顯不同。洪遠林[22]采用高效液相色譜-二極管陣列檢測器-質譜聯用法（HPLC-DAD-MS）測定并比較了13批中國川芎和6批日本川芎中川芎嗪和總生物堿的含量，其結果詳見表1。由表1可知，若以川芎嗪計，二者藥材中川芎嗪的含量均很低，大部分川芎藥材中川芎嗪含量低于檢測限，可見川芎嗪可能不是中國川芎和日本川芎的主要活性成分。若以總生物堿的含量為指標，中國川芎總生物堿含量為0.128%～1.049%，且不同產區(qū)含量差異較大，其中都江堰的川芎藥材生物堿最高，平均為0.806%，眉山次之，平均為0.658%;日本川芎總生物堿含量為0.279%～0.439%。張毅等[23]的研究表明，春季追施硝酸鈣可在一定程度上改善川芎的品質，提高總生物堿的含量;但單施碳酸銨和鉀肥及磷鉀配施則可在一定程度上降低川芎中總生物堿的含量。范巧佳等[24]報道，硝態(tài)氮、酰胺態(tài)氮、硝態(tài)氮與銨態(tài)氮配施均可明顯提高川芎生物堿的含量。由此可知，川芎生物堿的含量與川芎來源及追肥方法等密切相關。

1.3 不同提取工藝對川芎生物堿含量的影響

目前，提取總生物堿的方法主要有酸水浸提法、陽離子樹脂交換法、醇類溶劑提取法和親脂性有機溶劑萃取法等[25]。不同提取方法制備的總生物堿含量不同：本課題組曾采用80%乙醇100 ℃回流提取川芎總生物堿，提取時間為2.5 h，該工藝條件下川芎總生物堿平均含量為2.745 mg/g[26];進一步采用AB-8大孔吸附樹脂富集純化，純化后的川芎生物堿含量為137.28 mg/g[27]。馬麗娜等[28]采用乙醇回流提取川芎總生物堿，對其提取工藝進行星點設計-響應面法優(yōu)化，確定了最佳提取工藝為用8倍量90%乙醇提取2次，提取2 h，該工藝條件下川芎總生物堿的含量為0.693 mg/g。王曙賓等[29]采用雷氏鹽比色法測定川芎季銨型總生物堿的含量為0.265%。朱美曉等[21]采用HPLC法測定川芎中川芎嗪的含量，結果多數川芎藥材中均未能檢出川芎嗪，其含量均低于檢測限（0.10 μg/g）。綜上可知，川芎嗪在川芎中的含量高低尚待通過大量樣本進一步明確。因此，建立權威的質量評價標準、深入研究川芎生物堿的物質基礎，是對川芎嗪及川芎總生物堿進一步開發(fā)利用的重要環(huán)節(jié)。

2 川芎生物堿的藥理作用

現代藥理研究表明，川芎生物堿具有腦保護作用[包括抑制腦缺血再灌注（I/R）損傷、抗偏頭痛、保護神經]、抑制血栓形成和血小板聚集、抗心肌缺血及抑制子宮平滑肌收縮等作用。

2.1 腦保護作用

2.1.1 抑制腦I/R損傷 血液中丙二醛（MDA）含量的變化可直接或間接地反映腦組織中氧自由基含量的變化以及腦組織中脂質過氧化程度和腦細胞損傷程度;超氧化物歧化酶（SOD）是生物體內清除自由基的主要酶系，其活性的高低反映了生物體自身清除氧自由基的能力[30]。有學者采用改良的Longa法（大鼠全腦缺血3 h再灌注2 h）復制大鼠腦I/R模型，觀察預防給予川芎生物堿對大鼠腦I/R損傷的影響。結果表明，川芎生物堿可降低大鼠血清中MDA含量，提高SOD活性[31-32]。劉絮等[18]研究也表明，使用川芎生物堿后，各組大鼠腦組織中的MDA含量顯著降低，SOD活性顯著升高，而且與模型組比較，川芎生物堿組大鼠腦組織的含水量、腦梗死容積及面積、神經功能損傷評分均顯著降低（P<0.05），由此說明川芎生物堿一方面能通過清除因I/R引發(fā)大鼠腦組織中自由基的增加來減輕I/R后大鼠腦組織的病理改變，另一方面可通過減輕模型大鼠腦水腫，改善神經功能，增強腦組織對I/R損傷的耐受性來保護腦組織。另有研究發(fā)現，川芎嗪可能通過上調密封蛋白5（Claudin-5）的表達減輕腦組織水腫;可恢復大鼠腦組織中Na+-K+-ATP酶緩解能量代謝障礙、降低興奮性氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸）毒性;可分別上調B細胞淋巴瘤2（Bcl-2）蛋白和下調Bax蛋白表達，使Bal-2/Bax上升，促進Bax-Bcl-2異源二聚體形成，進而抑制神經元的凋亡;還可通過抗腫瘤壞死因子α（TNF-α）、白細胞介素6（IL-6）、IL-8、IL-10等炎癥細胞因子損傷來減輕腦I/R損傷。由此可知，川芎生物堿對腦I/R損傷有一定的保護作用。

2.1.2 抗偏頭痛 川芎總生物堿具有抗偏頭痛活性。本課題組曾采用硝酸甘油和利血平分別復制大鼠和小鼠兩種偏頭痛模型，發(fā)現川芎總生物堿具有防治偏頭痛的作用，其可能主要通過上調5-羥色胺1B（5-HT1B）受體發(fā)揮抗偏頭痛的作用[35]。其代表成分川芎嗪可作用于鈣通道拮抗Ca2+內流，產生負性肌力、負性變時的作用，進而治療偏頭痛[36]。董晗[37]及王柳青[38]的研究顯示，使用川芎嗪可使偏頭痛患者的大腦動脈平均血流速度明顯降低。王波等[39]研究表明，使用川芎嗪治療的偏頭痛患者的全血黏度及血漿黏度均較治療前及對照組有明顯改善，且治愈率和有效率也顯著高于對照組（P<0.05）。白方會等[40]觀察了腹腔注射川芎嗪對偏頭痛模型大鼠的治療效果和作用機制，結果表明腹腔注射川芎嗪對偏頭痛模型大鼠具有一定的療效，其藥效機制可能與抑制三叉神經頸髓復合體（TCC）中瞬時受體電位香草酸亞型1（TRPV1）的表達有關。

2.1.3 神經保護作用 有學者采用PC12神經細胞氧糖剝奪模型，從細胞和分子水平上探討川芎嗪的神經保護作用及機制[41-44]。結果顯示，川芎嗪對氧糖剝奪的PC12神經細胞損傷具有一定的保護作用，且具有劑量依賴性。一方面，川芎嗪可通過降低細胞過氧化氫的產生來減少氧自由基含量，提高PC12神經細胞抗超氧陰離子能力;另一方面，川芎嗪可上調Trx-1、Trx-2、TrxR-1和TrxR-2基因轉錄，增加硫氧還蛋白1（Trx-1）的表達，延遲或阻止無嘌呤/無嘧啶核酸內切酶/氧化還原因子1（APE/Ref-1）蛋白的下調，從而減輕對氧糖剝奪的PC12神經細胞的損傷。

2.2 抑制血栓形成和血小板聚集

川芎作為常用的活血化瘀藥，其核苷類生物堿具有抑制由腺苷二磷酸（ADP）誘導的血小板聚集的作用[19];其特征性生物堿川芎嗪對ADP、凝血酶和膠原誘導的血小板聚集均有不同程度的抑制作用，且對ADP和凝血酶誘導的血小板聚集抑制作用更為顯著[45]。饒麗華等[46]研究發(fā)現，體內或體外給予SD大鼠川芎嗪均表現出明顯的抑制血小板聚集作用，且具有時間和劑量依賴性。另有研究表明，川芎嗪可通過調節(jié)前列環(huán)素（PGI2）和血栓素A2（TXA2）的平衡來影響血栓形成，對ADP誘導的血小板聚集具有較好的抑制活性[47]。此外，川芎嗪還可增加紅細胞及血小板表面電荷，使紅細胞和血小板電泳率加快，從而使纖維蛋白原和血液黏度降低，進而改善血液流變性[48]。

2.3 抗心肌缺血

心肌缺血是因心臟的血液灌注減少導致心臟的供氧減少，心肌能量代謝紊亂，無法支持心臟正常工作的一種病理狀態(tài)。川芎生物堿能通過抑制心肌細胞凋亡以減少心肌缺血損傷，起到保護心肌的作用[17]。崔新穎等[49]研究表明，川芎生物堿在相當于臨床日用量35、17.5、8.75倍劑量下可顯著對抗異丙腎上腺素所致的Wistar大鼠心肌缺血性損傷，對心肌具有保護作用。

2.4 抑制子宮平滑肌收縮

劉娟等[50]研究表明，川芎總生物堿在0.025～0.1 mg/mL范圍內對大鼠離體子宮平滑肌收縮的抑制率可達30%～60%，0.2 mg/mL川芎總生物堿對子宮平滑肌的抑制作用較強，經洛氏液沖洗3次后子宮平滑肌仍無法恢復活力，此項研究初步證實了川芎的活血調經作用。

3 結語

目前，川芎生物堿的藥理研究與臨床運用之間還存在一定差距，川芎嗪在川芎中的含量高低尚存在爭議，有待今后研究進一步明確。故建立完善的質量評價標準、對川芎生物堿的物質基礎，可為川芎的開發(fā)利用提供更多依據。川芎善治各種痛癥，如頭痛、風濕痹痛、血瘀氣滯所致痛癥等，活血行氣功效明顯?，F代藥理研究表明，川芎生物堿為川芎的重要有效部位，在血液系統和腦損傷保護方面作用顯著，故可作為今后的重點研究方向。

參考文獻

[ 1 ] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：一部[S]. 2015年版.北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2015：40-41.

[ 2 ] 蔣桂華.川芎苓種標準化及種質保存技術的研究[D].成都：成都中醫(yī)藥大學，2012.

[ 3 ] 孫立磊，王帥，包永睿，等.多波長覆蓋融合指紋圖譜評價不同產地川芎藥材差異性[J].中國實驗方劑學雜志，2016，22（5）：75-79.

[ 4 ] 韓煒.川芎的化學成分與藥理作用研究進展[J].中國現代中藥，2017，19（9）：1341-1349.

[ 5 ] WEI W，XU W，YANG XW. Two new phthalide dimers from the rhizomes of Ligusticum chuanxiong[J]. J Asian Nat Prod Res，2017，19（7）：704-711.

[ 6 ] LI W，TANG Y，CHEN Y，et al. Advances in the chemical analysis and biological activities of chuanxiong[J]. Molecules，2012，17（9）：10614-10651.

[ 7 ] 朱承科，胡夏逢，周誠，等. Box-Behnken效應面法優(yōu)化川芎中川芎嗪的提取工藝[J].中藥材，2016，39（9）：2078- 2080.

[ 8 ] 蒲忠慧，蒙春旺，周彥希，等.川芎化學成分研究[J].中藥材，2016，39（11）：2531-2533.

[ 9 ] 郝淑娟，張振學，田洋，等.川芎化學成分研究[J].中國現代中藥，2010，12（3）：22-25.

[10] YUAN JF，ZHANG ZQ，FAN ZC，et al. Antioxidant effects and cytotoxicity of three purified polysaccharides from Ligusticum chuanxiong Hort[J]. Carbohyd Polym，2012，74（4）：822-827.

[11] YANG NY，REN DC，DUAN JA，et al. Ceramides and cerebrosides from Ligusticum chuanxiong Hort[J]. Helv Chim Acta，2010，92（2）：291-297.

[12] PENG C，XIE XF，WAND L，et al. Pharmacodynamic action and mechanism of volatile oil from rhizoma Ligustici chuanxiong Hort on treating headache[J]. Phytomedicine，2009，16（1）：25-34.

[13] FENG Z，LU Y，WU X，et al. Ligustilide alleviates brain damage and improves cognitive function in rats of chronic cerebral hypoperfusion[J]. J Ethnopharmacol，2012，144（2）：313-321.

[14] 盛艷梅，孟憲麗，李春雨，等.川芎揮發(fā)油對大鼠大腦皮層神經細胞體外存活及腦缺血再灌注損傷的影響[J].時珍國醫(yī)國藥，2012，23（3）：536-538.

[15] CHEN J，JIANG QD，WU YM，et al. Potential of essential oils as penetration enhancers for transdermal administration of ibuprofen to treat dysmenorrhoea[J]. Molecules，2015，20（10）：18219-18236.

[16] ZHANG H，HAN T，YUC H，et al. Analysis of the chemical composition，acute toxicity and skin sensitivity of essential oil from rhizomes of Ligusticum chuanxiong[J]. J Ethnopharmacol，2012，144（3）：791-796.

[17] 張偉，劉建偉.川芎生物堿對大鼠心肌細胞損傷的保護研究[J].中國地方病防治雜志，2018，33（6）：615-616.

[18] 劉絮，姜秀文，王立英，等.川芎生物堿對大鼠腦缺血-再灌注損傷的保護作用[J].北華大學學報（自然科學版），2016，17（3）：339-343.

[19] PU ZH，LIU J，PENG C，et al. Nucleoside alkaloids with anti-platelet aggregation activity from the rhizomes of Ligusticum striatum[J]. Nat Pro Res，2019，33（10）：1399- 1405.

[20] 孫甲友.川芎和黨參的化學成分研究[D].銀川：寧夏醫(yī)科大學，2016.

[21] 朱美曉，黃志芳，肖紅斌，等. HPLC法測定川產道地藥材川芎中川芎嗪的含量[J].藥物分析雜志，2011，31（1）：103-106.

[22] 洪遠林.中國川芎與日本川芎的生物堿成分和抗血小板聚集作用比較[D].成都：成都中醫(yī)藥大學，2015.

[23] 張毅，范巧佳，鄭順林，等.春季追肥對川芎產量、阿魏酸和總生物堿含量的影響[J].中國中藥雜志，2008，33（16）：1944-1947.

[24] 范巧佳，張毅，楊世民，等.氮素形態(tài)對川芎生長、產量與阿魏酸和總生物堿含量的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2010，16（3）：720-724.

[25] 李贊忠，李發(fā)旺，喬子榮.生物堿提取分離方法研究新進展[J].化工進展，2010，29（增刊）：293-298.

[26] 蒲忠慧，蘇海國，王力，等.正交試驗法優(yōu)選川芎總生物堿的提取工藝[J].成都中醫(yī)藥大學學報，2017，40（2）：20- 24.

[27] 蒲忠慧，王力，高宇，等.大孔吸附樹脂純化富集川芎總生物堿的工藝[J].食品研究與開發(fā)，2017，38（11）：85-90.

[28] 馬麗娜，白曼，王景媛，等.星點設計-響應面法優(yōu)化川芎生物堿提取工藝[J].中南藥學，2012，11（2）：95-98.

[29] 王曙賓，宋宏剛.雷氏鹽比色法測定川芎季銨型總生物堿的含量[J].中南藥學，2009，7（11）：824-826.

[30] 王立英，蘇海燕，王璇，等.熒光分析活性氧在血管緊張素Ⅱ誘導心肌成纖維細胞增殖中的作用[J].分析化學，2015，43（12）：1870-1875.

[31] 王立英，曲嫻，劉絮，等.川芎生物堿對大鼠血清中SOD活性、NO、NOS、MDA含量的影響[J].中國老年學，2008，28（20）：1989-1990.

[32] 紀云峰，劉意霞.川芎生物堿對大鼠腦組織中SOD活性、NO、NOS、MDA含量的影響[J].中國中醫(yī)藥現代遠程教育，2011，9（2）：212-213.

[33] YU B，MING R，ZHANG ZN，et al. Synergic effect of borneol and ligustrazine on the neuroprotection in global cerebral ischemia/reperfusion injury：a region-specificity study[J]. Evid-based Compl Alt，2016. DOI：10.1155/2016/4072809.

[34] 胡長鵬，唐勤，邢茂.川芎嗪抗腦缺血再灌注損傷作用機制的研究進展[J].中國中醫(yī)急癥，2014，23（9）：1680- 1682.

[35] PU ZH，PENG C，XIE XF，et al. Alkaloids from the rhizomes of Ligusticum striatum exert antimigraine effects through regulating 5-HT1B receptor and c-Jun[J]. J Ethnopharmacol，2019. DOI： 10.1016/j.jep.2019.03.026.

[36] 邢淑芳，王琳.川芎嗪對大鼠腦損傷后保護作用的研究[J].實用藥物與臨床，2016，19（5）：545-548.

[37] 董晗.鈣離子拮抗劑預防性治療偏頭痛有效性及安全性的Meta分析[D].長春：吉林大學，2013.

[38] 王柳青.鹽酸氟桂利嗪聯合川芎嗪注射液治療偏頭痛療效觀察[J].中國實用神經疾病雜志，2014，17（12）：109- 110.

[39] 王波，梁景岳，林志能.鹽酸氟桂利嗪聯合川芎嗪注射液治療偏頭痛療效觀察[J].海峽藥學，2012，24（10）：180- 181.

[40] 白方會，李慧，伍志勇，等.川芎嗪腹腔注射治療大鼠偏頭痛的效果及其作用機制[J].山東醫(yī)藥，2016，56（15）：15-18.

[41] 覃清霞，孔祥英，林娜，等.川芎嗪對神經發(fā)生影響的研究進展[J].中國實驗方劑學雜志，2016，22（1）：219-223.

[42] 盧晨.川芎嗪對MPTP誘導大鼠中腦多巴胺神經元損傷所致帕金森病的腦神經保護機制研究[D].西安：第四軍醫(yī)大學，2015.

[43] 鐘鳴. JNK/MAPK信號通路介導川芎嗪對海馬神經元損傷的保護機制研究[D].廣州：廣州中醫(yī)藥大學，2012.

[44] 周新華，王亮，張在軍，等.川芎嗪對缺氧缺糖損傷大腦皮層神經元的保護作用及初步機制研究[J].暨南大學學報（自然科學與醫(yī)學版），2014，35（6）：532-537.

[45] 楊文輝，龔國清，周怡，等.川芎嗪體內抗血栓活性及機制探究[J].中國臨床藥理學與治療學，2012，17（3）：241- 244.

[46] 饒麗華，趙詩云，尹小明.川芎嗪抗血小板聚集的實驗研究[J].檢驗醫(yī)學，2014，29（9）：976-977.

[47] 蔣躍絨，陳可冀.川芎嗪的心腦血管藥理作用及臨床應用研究進展[J].中國中西醫(yī)結合雜志，2013，33（5）：707- 711.

[48] 張可訓，張小利.川芎嗪臨床應用研究進展[J].中外醫(yī)學研究，2010，8（7）：148.

[49] 崔新穎，劉惠民.川芎生物堿對抗異丙腎上腺素誘發(fā)的急性心肌缺血試驗研究[J].中國地方病防治雜志，2009，24（1）：61.

[50] 劉娟，蒲忠慧，彭成，等.川芎中總生物堿、總酚酸和總揮發(fā)油對大鼠離體子宮平滑肌收縮活動的抑制作用[J].中國藥房，2018，29（5）：621-624.

（收稿日期：2019-12-24 修回日期：2020-03-05）

（編輯：孫 冰）