抗疫植物艾的本草考證及艾葉化學(xué)成分與抗菌抗病毒最新研究

耿文慧，陳良華，耿雪梅，林河通，明艷林*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002；2.福建省亞熱帶植物研究所／福建省亞熱帶植物生理生化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門361006；3.廈門華僑亞熱帶植物引種園／廈門市植物引種檢疫與植物源產(chǎn)物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361002；4.甘肅煌甫謐愛艾科技發(fā)展有限公司，甘肅 臨夏 731100)

艾葉為菊科蒿屬植物艾(Artemisia argyi)的干燥葉[1]。艾又稱艾草，為多年生草本植物，主要分布于北半球溫帶、亞熱帶地區(qū)，在中國、日本、韓國等國家均有分布[2]。中醫(yī)認(rèn)為，艾葉性苦、辛、溫，歸脾、肝、腎經(jīng)，具有溫經(jīng)止血、散寒止痛、祛濕止癢及扶陽固脫等功效，可用于疫病的預(yù)防[3]。

我國端午節(jié)民間歷來有掛艾葉，食用艾葉以及熏艾煙，以“避邪”、“禳毒氣”的習(xí)俗。許多古書典籍也記載艾灸在預(yù)防疫病中的應(yīng)用，《扁鵲心書》中記載艾灸能治療霍亂：“灸中脘五十壯，關(guān)元三百壯，六脈復(fù)生，不灸則死”；《千金翼方》稱艾葉“主灸百病”，可“辟風(fēng)寒”；《本草綱目》中記載：艾葉“生溫熟熱”，“灸之則透諸經(jīng)而治百種病邪，起沉疴之人為康泰”。《肘后備急方》中記載“以艾灸病患床四角，各一壯”，以“治瘴氣疫癘溫毒”；《中醫(yī)詞典》中稱艾灸能“祛寒逐濕”，對(duì)“風(fēng)、寒、濕邪為患的疾病尤為適宜”?！鞍~辟邪”曾被視為迷信，經(jīng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論揭示其“妖魔鬼怪邪氣”實(shí)為病毒、細(xì)菌和其他微生物。艾葉揮發(fā)油等物質(zhì)對(duì)多種致病細(xì)菌和病毒均有抑制或殺滅作用，艾葉的防病辟邪作用有科學(xué)依據(jù)，是我國勞動(dòng)人民長(zhǎng)期應(yīng)用艾葉“辟邪”方法的總結(jié)。

2020年初的新冠疫情屬于“濕寒疫”，根據(jù)中醫(yī)理論應(yīng)以散寒除濕、避穢化濁、解毒通絡(luò)為治療準(zhǔn)則[4]。艾葉生溫熟熱，氣味芳香，具有祛濕散寒、芳香避穢、溫經(jīng)通絡(luò)的功效。根據(jù)艾葉的防疫功效，中國針灸協(xié)會(huì)提出對(duì)疑似病例、輕癥人群、恢復(fù)期患者采用艾灸治療的方案[5]，四川、海南、江西等地針對(duì)無明確人群、健康人員提出佩戴含艾葉香囊的方案[6]，艾葉(包括艾葉煙熏和艾葉洗浴)的消毒、殺菌、潔凈空氣等功效，對(duì)預(yù)防新冠病毒及其擴(kuò)散傳播產(chǎn)生積極作用。自2017年第一屆世界艾草產(chǎn)業(yè)大會(huì)舉辦以來，艾草產(chǎn)業(yè)受到地方政府高度重視，艾草產(chǎn)業(yè)在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、鄉(xiāng)村振興等方面扮演著重要角色，艾草產(chǎn)業(yè)正由我國中部河南南陽和湖北蘄春產(chǎn)業(yè)集群區(qū)，逐漸向東部、南部、西部、北部地區(qū)全面轉(zhuǎn)移，促進(jìn)了浙江、湖南、陜西等地艾產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。本文主要綜述艾的本草考證與艾葉化學(xué)成分及其抗菌抗病毒等生物活性的研究進(jìn)展。

1 艾的本草考證

艾為多年生草本或略呈半灌木狀，全株密被白色茸毛，高45～120 cm。單葉，葉片呈卵狀橢圓形，邊緣具粗鋸齒，其葉上暗綠，葉下灰綠，均覆有白色軟毛；花期7～10月。野生艾多生長(zhǎng)于路旁、草地、荒野等處，全國均有分布[1]。艾在本草古籍中被稱為艾草、灸草、艾蒿、蘄艾、艾葉、黃草、家艾、甜艾等，其名稱繁多。艾葉作為一味中藥，其名稱最早出現(xiàn)在《詩經(jīng)》中，《別錄》曰：“艾葉生田野，三月三日采”；灸草在《埤雅》最早出現(xiàn)，曰：“艾…可以乂病者…一名曰灸草”；艾蒿最早見于郭璞《爾雅》；蘄艾見于《蘄艾傳》；黃草最早見于《本草綱目》；家艾最早見于《醫(yī)林纂要》；甜艾最早見于《本草求原》；草蓬、艾蓬、狼尾蒿子、香艾、野蓮頭、阿及艾均見于《中藥大辭典》。

菊科蒿屬全球有350 種以上，廣布于北半球歐、亞、北美溫帶地區(qū)，少數(shù)種分布于非洲、南亞及中美洲等熱帶地區(qū)。我國有170種以上，各地均產(chǎn)[7]。艾耐寒、耐旱，對(duì)土壤、氣候適應(yīng)性較強(qiáng)，尤其以潮濕肥沃的土壤生長(zhǎng)較好。除《中國藥典》收載的艾作艾葉用以外，還有同屬其他植物的葉在分布地區(qū)亦作“艾葉”入藥[7](表1)。

我國艾資源豐富，種類繁多，除表1中列舉的各種艾草外，還有華西蒿(A.occidentalisinensis)、秦嶺蒿(A.qinlingensis)、遼東蒿(A.verbenacea)等，在福建省分布有魁蒿(A.princeps)、五月艾(A.indica)、紅足蒿(A.rubripes)等種類。艾葉藥用歷史悠久，適用范圍廣泛，正確了解艾的名稱、形態(tài)、種類，有助于進(jìn)一步開發(fā)艾葉資源。

2 艾葉的主要化學(xué)成分

艾葉的化學(xué)成分可根據(jù)其沸點(diǎn)分為非揮發(fā)性化合物和揮發(fā)性成分[8](表2)。艾葉中的非揮發(fā)性成分包括黃酮類物質(zhì)、酚酸、多糖、三萜類、脂肪酸、苯丙素類、甾醇類等[9—13]，其中總黃酮含量可達(dá)11.47%[14]，酚酸類成分可達(dá)3.28%～4.81%[15]。艾葉揮發(fā)性成分主要為揮發(fā)油，包括烯烴類、醇類、烷烴類、醛類、酯類和酮類[8]，也是艾葉的主要活性物質(zhì)。艾煙熏蒸常用于室內(nèi)消毒和預(yù)防流行病，因艾葉揮發(fā)油中富含桉油精、樟腦、龍腦等化合物，具有殺菌消毒的功效，艾葉揮發(fā)油是艾煙預(yù)防微生物感染的物質(zhì)基礎(chǔ)[16]；但艾煙中的萘[17]、苯酚[18]及苯甲醛、CO、焦油[19]等有害成分，會(huì)對(duì)機(jī)體血液循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)造成不良影響[20]，加強(qiáng)艾煙的無害化處理，有助于艾灸推廣和普及。

表1 不同種“艾葉”的分布情況Table 1 Distribution of different species of Artemisia used as artemisiae argyi folium

表2 艾葉的化學(xué)成分主要類型及其代表化合物Table 2 The main types of chemical components and the representative compounds of Artemisia argyi leaves

表3 不同產(chǎn)地艾葉揮發(fā)油成分Table 3 Components of essential oil in leaves of Artemisia argyi from different habitats

研究表明，艾葉的揮發(fā)性成分因地理位置、采收保存時(shí)間、提取方法不同而存在較大差異(表3)。產(chǎn)自湖北蘄春的蘄艾質(zhì)量最好，揮發(fā)油得率較高[22]。即便產(chǎn)地相同，在不同的時(shí)間采集，艾葉成分也會(huì)發(fā)生變化，傳統(tǒng)意義上一般以端午節(jié)前后為艾葉最佳采收期，而現(xiàn)代研究認(rèn)為在6月上旬采收蘄艾，艾葉揮發(fā)油含量最高[22,37]。有研究將艾葉的采收期進(jìn)一步細(xì)化，采集時(shí)若以揮發(fā)油含量和成分為指標(biāo)，其最佳的采集期為端午節(jié)前1～2周；若以揮發(fā)油所含側(cè)柏酮等毒性成分為指標(biāo)，最佳的采集期則為端午節(jié)后1～2周[38]。在保藏期間，艾葉的揮發(fā)性成分還會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而發(fā)生變化，一些易揮發(fā)成分如桉葉油醇、側(cè)柏酮等相對(duì)減少，而難揮發(fā)性成分如石竹素、石竹烯等含量仍維持在較高水平[39]。水蒸氣蒸餾法是目前應(yīng)用較多的提取方法，此法簡(jiǎn)便，提取的成分類型多，但得率較低。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，超臨界CO2萃取法和微波提取法也被應(yīng)用到艾葉成分的提取中來。超臨界CO2萃取法得率高，但提取成分不完全，以烴類、酯類和部分醇類居多；微波提取法能夠較好地破壞植物細(xì)胞壁，提取的化合物類型豐富，得率較高[32]。因此在開發(fā)艾葉資源，選育優(yōu)勢(shì)品種時(shí)，應(yīng)對(duì)不同產(chǎn)地和采收時(shí)間的艾葉加以區(qū)分；在測(cè)定艾葉的揮發(fā)性成分時(shí)應(yīng)考慮不同條件的影響，以期達(dá)到最佳提取效果。

3 艾葉抗菌作用

艾葉的揮發(fā)油成分可抑制多種真菌和細(xì)菌。艾葉揮發(fā)油對(duì)絮狀表皮癬菌、白色念珠菌和新型隱球菌等致腳氣真菌和疫霉、黑曲霉、青霉等常見食物致腐真菌有較強(qiáng)抑制作用，艾熏30 min即可殺滅絮狀表皮癬菌，效果顯著[16,40]。艾葉揮發(fā)油對(duì)常見的有害細(xì)菌如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抑制效果更為明顯。對(duì)金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度(MIC)可達(dá)8.0 mg·mL-1[41]；對(duì)大腸桿菌的抑菌圈半徑可達(dá)13.7 mm，其抑菌效果明顯強(qiáng)于青霉素[42]。幽門螺旋桿菌入侵人體可引發(fā)胃炎、胃潰瘍，Wang等[43]對(duì)艾中活性物質(zhì)抑殺幽門螺旋桿菌的潛在靶點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)黃酮類、倍半萜類化合物、單萜類化合物在幽門螺桿菌相關(guān)靶點(diǎn)(HtrA、HYPB)表現(xiàn)良好，提示艾可能對(duì)胃潰瘍有治療作用。此外，艾葉揮發(fā)油對(duì)炭疽桿菌、熒光假單胞菌、嗜水氣單胞菌[44]及大腸埃希菌、普通變形桿菌、腸炎沙門氏菌[45]均有抗菌活性，可用于炭疽病、水生生物疾病、畜禽疾病的防治。

揮發(fā)油活性成分的結(jié)構(gòu)與抗菌活性密切相關(guān)[46]。一般而言，酚醛>萜烯，單萜>倍半萜[46]；構(gòu)型上，β異構(gòu)體>α異構(gòu)體[47]；碳原子數(shù)目上，碳原子數(shù)為12的脂肪酸抗菌活性最高[48]；Kurita等[49]提出揮發(fā)油的抗真菌活性與活性成分的分子軌道能的關(guān)系，活性成分的分子軌道能越低，其抗真菌活性越高。

揮發(fā)油的親脂特性是發(fā)揮抗菌作用的重要機(jī)制，細(xì)胞膜可能是精油的作用靶點(diǎn)。研究表明揮發(fā)油中酚、醇、萜類物質(zhì)具有強(qiáng)烈的疏水性，可大量積聚在膜表面，導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞膜通透性增加[46]，影響膜參與的能量調(diào)節(jié)、能量傳遞、溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝調(diào)節(jié)等多個(gè)功能[46]，最終導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物流出、細(xì)菌死亡。揮發(fā)油不僅破壞膜結(jié)構(gòu)，還干擾膜的功能，Knobloch等[50]發(fā)現(xiàn)揮發(fā)油中的萜類化合物使線粒體膜上NADH和琥珀酸脫氫酶的反應(yīng)速率降低，破壞細(xì)菌呼吸作用。艾葉揮發(fā)油還會(huì)引起細(xì)胞器損傷，施高翔等[51]發(fā)現(xiàn)艾葉揮發(fā)油可引起白色念珠菌胞內(nèi)ROS累積，并使線粒體膜電位下降，最終誘導(dǎo)菌體凋亡。

4 艾葉抗病毒作用

利用艾煙消毒防疫自古有之，臨床研究表明艾葉燃燒時(shí)產(chǎn)生的艾煙對(duì)鼻病毒、腺病毒、流感病毒、副流感病毒[52]和呼吸道合胞病毒(RSV)[53]均有抑制作用。韓軼等[53]發(fā)現(xiàn)艾熏時(shí)艾葉揮發(fā)油對(duì)呼吸道合胞病毒的半抑制濃度IC50為3.33 mg·L-1，有較強(qiáng)的抑制效果。吳楠[54]發(fā)現(xiàn)艾葉揮發(fā)油中的1,8-桉葉素對(duì)雞傳染性支氣管炎病毒(IBV)有直接滅活作用，抑制率高達(dá)(85.36±2.31)%。艾煙可用于防治流感。駱陽[55]發(fā)現(xiàn)艾煙熏蒸加口服防感涼茶后30 d，消毒率可達(dá)88.07%，流感發(fā)病率大大降低。李瑞紅等[56]發(fā)現(xiàn)利用艾條熏蒸后上呼吸道感染發(fā)病率僅為8.47%，流感發(fā)病率為0，有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在2003年SARS疫情中，曾有學(xué)者提出利用艾煙進(jìn)行室內(nèi)消毒的建議。在新冠疫情中，艾煙熏蒸在醫(yī)院、社區(qū)中得到較多應(yīng)用，呂沛宛[57]提出艾熏介入疫情早期防治的方案，為密集接觸人群提供一種方便有效的艾條熏蒸方法。利用艾煙熏蒸成本低，效果明顯，避免了化學(xué)消毒劑對(duì)人體的傷害，但因萘、苯酚、CO等有害物質(zhì)的存在，艾煙會(huì)導(dǎo)致慢性咽炎甚至過敏的產(chǎn)生[20]，因此應(yīng)加強(qiáng)艾煙使用的規(guī)范化。

艾葉揮發(fā)油具有疏水性和黏性，可與吸附前病毒的包膜相互作用，降低包膜的通透性，導(dǎo)致病毒內(nèi)容物流出，這是艾葉發(fā)揮抗病毒活性的重要機(jī)制。有文章指出[58]，有黏性的揮發(fā)油為小分子成分，能在鼻腔表面形成一層致密的“藥膜”，殺死進(jìn)入鼻腔的病毒，并防止病毒入侵。除了破壞膜結(jié)構(gòu)外，艾葉揮發(fā)油還干擾病毒復(fù)制。艾葉揮發(fā)油中的1,8-桉葉素能作用于病毒N蛋白的受體結(jié)合部位，影響病毒復(fù)制，并使被感染細(xì)胞G1期阻滯[54]。趙志鴻等[59]發(fā)現(xiàn)艾葉揮發(fā)油能明顯抑制HepG2.2.15細(xì)胞HBs Ag和HBe Ag的分泌，并影響乙肝病毒的蛋白表達(dá)水平，從而抑制乙肝病毒DNA復(fù)制。另外，龔啟華等[60]提出艾灸的熱作用直接滅活病毒的理念，原因是病毒不耐熱，大部分病毒在56 ℃作用20～60 min可被滅活，直接灸能在皮膚上維持 149～273 ℃ 7 min，皮膚下維持80～102 ℃ 7 min，使灸下組織能維持較長(zhǎng)時(shí)間的高溫，達(dá)到滅活病原體、產(chǎn)生“熟苗”的效果。目前這一說法未有數(shù)據(jù)支持。

5 艾葉機(jī)體免疫調(diào)節(jié)作用

艾灸是中醫(yī)的一大特色，也是中國人民防疫抗疫的重要成果。艾灸對(duì)機(jī)體的調(diào)節(jié)有整體性的特點(diǎn)，艾灸既能激活免疫系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)也有調(diào)節(jié)作用，可調(diào)整神經(jīng)遞質(zhì)中去甲腎上腺素(NE)、5-羥色胺(5-HT)、一氧化氮(NO)的失衡，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定[61]。艾灸不僅可激活輔助T淋巴細(xì)胞[62]、紅細(xì)胞[63]、吞噬細(xì)胞[64]等多種具有免疫功能的細(xì)胞，提高CD4+T、CD8+T細(xì)胞比例[65]；還能促進(jìn)皮膚和脾臟中IL-1α、IL-1β、TNF-α等多種促炎因子的表達(dá)，可以治療因病原菌、病毒引起的疾病[66]。此外艾草中的多糖也被證實(shí)有調(diào)節(jié)免疫的功效，可特異性地促進(jìn)免疫球蛋白(IgM和IgG)、細(xì)胞因子(IL-1、IL-6和TNF-α)和NO的產(chǎn)生，從不同角度，多個(gè)層次上提高機(jī)體免疫力[10](表4)。

表4 艾灸激活不同免疫功能細(xì)胞Table 4 Moxibustion activates cells with different immune functions

多種傳染病都有炎癥反應(yīng)，過度炎癥反應(yīng)容易造成機(jī)體免疫自穩(wěn)平衡失調(diào)。艾煙可降低大鼠外周血中CD4+T細(xì)胞的CD4+CD25+Treg比例，調(diào)節(jié)免疫功能[70]。艾灸可下調(diào)Caspasel-1、L-1β、TNF-α、IL-lα、iNOS、IL-10等促炎細(xì)胞因子的表達(dá)量，抑制TNF-α的過量產(chǎn)生，調(diào)節(jié)紅細(xì)胞變形能力，使IgG、IgE降低至正常水平，減輕炎細(xì)胞浸潤，減少微血管的滲透性，緩解過度免疫對(duì)機(jī)體帶來的傷害[71—73]。艾葉中的多酚被證實(shí)是一種緩解炎癥的成分，可抑制一氧化氮(NO)產(chǎn)生和NF-κB激活，并通過抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)、TNF-α和白細(xì)胞介素1β的mRNA表達(dá)等減弱巨噬細(xì)胞的活化，降低機(jī)體的過度應(yīng)激[74]。艾葉揮發(fā)油可抑制JAK/STAT1/3磷酸化和抑制巨噬細(xì)胞中促炎介質(zhì)(NO、PGE2和ROS)和細(xì)胞因子(IL-6、TNF-α、IFN-β、MCP-1)的釋放，減輕機(jī)體炎癥反應(yīng)[75]。以上表明艾葉不僅整體性提高人體免疫活性，抵御微生物侵染，還在體液、細(xì)胞因子水平上緩解過度免疫給機(jī)體帶來的傷害，對(duì)免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)具有雙向性。

研究表明，艾灸最重要的體內(nèi)作用機(jī)制是熱作用[76]，無論是直接灸時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈熱刺激，還是間接灸時(shí)的溫?zé)嵝?yīng)，都對(duì)機(jī)體的感受器、免疫細(xì)胞，以及后續(xù)的神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)有刺激作用[77]，并有利于人體對(duì)藥物的吸收[76]；紅外輻射效應(yīng)是艾灸的獨(dú)特之處，也是近幾年的研究熱點(diǎn)之一。直接灸時(shí)產(chǎn)生近紅外輻射，可達(dá)機(jī)體皮下組織10 mm，產(chǎn)生明顯的光電作用和光生化作用，使機(jī)體得到較強(qiáng)的“得氣感”[78]，還刺激穴位處產(chǎn)生能量[76]。間接灸主要產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外輻射[78]，刺激機(jī)體表皮，產(chǎn)生局部效應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，隔物灸的峰值在7.5 μm左右，與人體的輻射峰值非常接近，可產(chǎn)生交感振動(dòng)[79]，促進(jìn)NO釋放調(diào)節(jié)皮膚微循環(huán)[80]。但間接灸的作用機(jī)理還需進(jìn)一步發(fā)掘。

6 展望

艾在我國各地均有分布，名稱眾多，名稱的演繹從側(cè)面反映了艾的藥用歷史之悠久、范圍之廣泛。艾葉氣味芳香，含有艾葉揮發(fā)油、黃酮類化合物等活性成分，無論是在體內(nèi)還是體外，艾葉對(duì)微生物感染均顯示出較強(qiáng)的抑制活性。在體外，艾葉廣譜抗菌抗病毒，艾灸、艾熏時(shí)產(chǎn)生的含萜類成分的小分子艾葉揮發(fā)油可與細(xì)菌細(xì)胞膜、病毒外套膜粘合并破壞，導(dǎo)致內(nèi)容物流出，微生物生理機(jī)能紊亂；在體內(nèi)，艾葉不僅激活多種免疫功能細(xì)胞和細(xì)胞因子，還在整體上調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，降低機(jī)體過度免疫，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。

艾葉可抑殺多種病毒，在防治病毒性肺炎中有較好的效果，這一點(diǎn)在治療非典型性肺炎中得到驗(yàn)證[81]。在2020年新冠疫情防控中，艾葉的防疫功能受到重視，多種艾灸、艾熏方案在全國推行，國家中醫(yī)藥管理局、中國針灸學(xué)會(huì)和四川、安徽、江西等地也對(duì)各類人群提出艾灸方案[82]。艾灸在抗擊新冠肺炎疫情中初見成效[83]，在未來流行性疾病防治中也將具有獨(dú)特性優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。隨著提取和檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，艾葉在治療微生物侵染的應(yīng)用機(jī)制逐漸被確定，并進(jìn)一步細(xì)化。但同時(shí)艾葉在應(yīng)用中仍存在一些問題：艾葉的活性成分復(fù)雜，揮發(fā)性成分較高，造成提取單一活性成分比較困難；由于艾煙的存在，導(dǎo)致艾灸在國際上難以推廣，艾灸的無煙化處理亟待解決；艾葉在流行性疾病的臨床治療中具有一定療效，但作用機(jī)制有待進(jìn)一步闡明。

致 謝：廈門市園林植物園陳恒彬高級(jí)農(nóng)藝師、福建省亞熱帶植物研究所童慶宣高級(jí)工程師、廈門市海滄保生青草藥傳習(xí)中心許子賢副主任為文章撰寫提供指導(dǎo)，特此致謝。