黃芪和紅芪比較研究進展

張淑娟,張育貴,辛二旦,牛江濤,司昕蕾,李東輝,吳紅偉,李越峰(甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,蘭州 730000;甘肅省中藥質(zhì)量與標(biāo)準研究重點實驗室;通訊作者,E-mail:83343696@qq.com)

黃芪為豆科植物膜莢黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.或蒙古黃芪A.membranaceus(Fisch.) Bge. var.mongholicus(Bge.) Hsiao的干燥根;紅芪為豆科植物多序巖黃芪HedysarumpolybotrysHand.-Mazz.的干燥根[1]。二者均為甘肅道地藥材,在歷代本草中,紅芪作為黃芪使用,并認為紅芪是黃芪的優(yōu)良品種,但隨著對二者研究的不斷深入,逐漸發(fā)現(xiàn)紅芪和黃芪并不屬于同一中藥,在1985年版《中國藥典》中開始將二者分列單獨使用。近年來,黃芪、紅芪的比較研究成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點,研究發(fā)現(xiàn)二者在主要成分及藥理作用上均有一定差異,而對其系統(tǒng)的比較研究目前鮮有報道,本文對有關(guān)黃芪與紅芪的文獻資料進行歸納整理,全面綜述其化學(xué)成分及藥理作用比較研究進展,以期為二者的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù),更好地促進和推動中藥黃芪和紅芪資源的合理利用。

1 主要化學(xué)成分比較

黃芪中已發(fā)現(xiàn)的化學(xué)成分有皂苷類、黃酮類、黃芪多糖、氨基酸、生物堿、葡萄糖醛酸及多種微量元素等[2];目前,對于紅芪的研究相對較少,已發(fā)現(xiàn)的化學(xué)成分主要包括紅芪多糖類、黃酮類、苯丙素類,其次還有三萜、甾體及生物堿類等成分[3,4]。

1.1 多糖類

多糖為黃芪和紅芪中的重要活性成分,黃芪和紅芪中多糖的平均含量分別達到了7.73%和9.35%,具有較好的開發(fā)價值[5]。王瑞海等[5]通過對甘肅不同產(chǎn)地紅芪和黃芪藥材中總多糖的含量測定,發(fā)現(xiàn)總多糖的含量1年生紅芪(9.35%)>2年生黃芪(7.73%)>2年生紅芪(6.23%)>1年生黃芪(4.02%)?？梢?年生紅芪總多糖含量高于黃芪,2年生紅芪總多糖含量低于黃芪。焦美麗等[6]采用1H NMR分析方法對黃芪和紅芪進行比較研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃芪和紅芪二者甲醇水相的糖區(qū)相似,又進一步采用多元統(tǒng)計分析方法對相似區(qū)進行深入分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者在PCA的分散點圖中既有重疊部分,又有一定分離趨勢,表明二者在該區(qū)域既有相似性,又有一定的差異性。不同比例的單糖構(gòu)成了多糖,相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)黃芪和紅芪所含共有單糖成分有:鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖[7,8]。

1.2 黃酮類

黃酮類化合物是黃芪和紅芪的重要有效成分,目前從黃芪中分離得到40種黃酮類化合物,主要包括芒柄花素、毛蕊異黃酮、二甲氧基異黃酮、異黃烷苷、二甲氧基二氫異黃酮、紅芪木脂素、異甘草素、二甲氧基異黃烷、二異戌烯基異黃酮等[9,10];從紅芪中分離得到14種黃酮類化合物,主要有:7,4′-二羥基黃酮、4′-甲氧基7-羥基黃酮、甘草素、柚皮苷、5,7,4′-三羥基二氫黃酮-5-Oβ-D-吡喃葡萄糖基-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、異甘草素、3-羥基-9-甲氧基紫檀烷、1,7-二羥基-3,8-二甲基酮等[11]。研究發(fā)現(xiàn),其中異黃酮類成分芒柄花素、芒柄花苷、毛蕊異黃酮、毛蕊異黃酮苷及黃酮類槲皮素為黃芪與紅芪共有成分[12]。葉迎等[13]通過建立黃芪和紅芪中黃酮類成分的指紋圖譜發(fā)現(xiàn),黃芪和紅芪的共有峰分別是14個和19個,進一步將二者黃酮類成分色譜峰共同匹配后發(fā)現(xiàn),二者共有峰為9個,且其中有4種已知成分,分別為毛蕊異黃酮苷、毛蕊異黃酮、芒柄花苷、芒柄花素。葉迎等[14]對紅芪和黃芪藥材中4種異黃酮類成分進行含量測定表明,黃芪中芒柄花素含量低于紅芪,但毛蕊異黃酮苷、毛蕊異黃酮、芒柄花苷含量均高于紅芪,這說明二者各有優(yōu)勢,在開發(fā)和利用時可依據(jù)其含量進行選擇。

1.3 皂苷類

近年來,隨著對紅芪的深入研究,發(fā)現(xiàn)黃芪和紅芪在化學(xué)成分的含量及種類方面存在明顯差異,其中皂苷類成分差異更大。葉迎等[15]對黃芪和紅芪中總皂苷的含量進行測定,結(jié)果發(fā)現(xiàn)同一地區(qū)紅芪總皂苷含量低于黃芪總皂苷。葉迎[12]通過建立黃芪和紅芪以皂苷類成分為主的指紋圖譜,結(jié)果表明黃芪和紅芪共有的皂苷類成分僅有兩種,分別為異黃芪皂苷Ⅱ、黃芪皂苷Ⅰ,且二者相似度極低。目前,從黃芪中已分離得到40多種皂苷類化合物,主要包括黃芪皂苷Ⅰ-Ⅷ、乙酰基黃芪皂苷Ⅰ、異黃芪皂苷、大豆皂苷、黃芪皂苷甲、黃芪皂苷乙等[4]。紅芪中分離得到了大豆皂苷Ⅰ、大豆皂苷Ⅱ、大豆皂苷Ⅱ甲酯、脫氫大豆皂苷Ⅰ共4種皂苷成分[16]。

1.4 氨基酸

研究發(fā)現(xiàn),黃芪和紅芪中所含氨基酸種類基本相同,但含量有所差異。李敏等[17]通過分離純化黃芪糖蛋白并進行組成成分的分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其含有天冬氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、組氨酸等18種氨基酸,其中天冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸含量較高。趙長琦等[18]研究發(fā)現(xiàn)黃芪和紅芪均含有門冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸、組氨酸、苯丙氨酸、組氨酸等17種氨基酸。其中黃芪含量最高的為精氨酸,紅芪含量最高的為門冬氨酸。總氨基酸的含量紅芪比黃芪低,且人體必需氨基酸的含量黃芪高于紅芪,兩藥氨基酸含量較為豐富,這說明二者均有重要的營養(yǎng)價值。

1.5 微量元素

現(xiàn)代研究表明,微量元素是人體中酶系統(tǒng)及蛋白系統(tǒng)的重要組成成分,是人體正常發(fā)育中不可缺少的物質(zhì)。近年來,對中草藥中無機成分尤其是微量元素的研究日益成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點,大量研究發(fā)現(xiàn),黃芪和紅芪中均含有Fe、P、N、K、Ca、Zn、Cd、Cr、B、Al等20種微量元素。薛福玲等[19]測定紅芪和黃芪中微量元素的含量發(fā)現(xiàn),黃芪中Mg含量最高,K含量次之;紅芪中Ca含量最高,Mg含量次之。王銳等[20]比較研究了紅芪和黃芪中微量元素的含量,發(fā)現(xiàn)紅芪中人體必需微量元素含量及元素總含量均比黃芪豐富。

1.6 其他成分

黃芪和紅芪中除上述常見的成分外,隨著科學(xué)技術(shù)的進步,還被檢測出了其他化學(xué)成分,如生物堿、苯丙素、酚酸以及脂肪烴類化合物[1]。從黃芪中分離得到了黃芪堿A、B、C、D、E、F、香草酸、異阿魏酸、阿魏酸、綠原酸、亞麻酸、咖啡酸、煙酸、香豆素、尼克酸、淀粉E、胡蘿卜素、甜菜堿、煙酰胺、亞油酸、葉酸、羽扇豆醇、β-谷甾醇、棕櫚酸等;從紅芪中分離得到了下箴桐堿、香草酸、硬脂酸、木蠟酸、蠟酸、三油酸甘油酯等[3]。

2 藥理作用比較

2.1 抗腫瘤作用

近年來對黃芪和紅芪的抗腫瘤作用研究較多,研究表明其主要活性成分為多糖類化合物,黃酮及皂苷也具有一定的作用[21,22]。二者的活性成分主要通過抑制腫瘤細胞的生長、誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡、上調(diào)機體免疫功能以及協(xié)同化療藥物等發(fā)揮抗腫瘤作用[23]。研究[24,25]表明,黃芪主要對人宮頸癌HeLa細胞、鼠肉瘤S180實體瘤有較好的抑制作用,對肝癌、肺癌、胃癌、白血病等也有一定的抑制作用;紅芪對S180荷瘤小鼠癌細胞、肺腺癌A549細胞、胃腺癌MGC-803細胞、人宮頸癌HeLa細胞、人白血病K562細胞和人早幼粒白血病HL-60細胞均有抑制作用。閻力君等[26]研究了黃芪多糖對結(jié)腸癌細胞SW620增殖的影響,并探討了其抗腫瘤機制,結(jié)果表明,黃芪多糖可能是通過線粒體途徑促進腫瘤細胞發(fā)生凋亡,從而抑制細胞增殖,進而對結(jié)腸癌起到一定的療效。杜虹韋等[27]研究發(fā)現(xiàn)不同濃度黃芪黃酮有效部位對S180肉瘤具有抑制作用,血液及肝臟內(nèi)SOD的活性明顯提高,血液及肝臟MDA的含量降低,促進腫瘤細胞的凋亡,起到治療疾病的作用。王希玉等[28]研究發(fā)現(xiàn)不同的單體紅芪多糖作用于S180荷瘤小鼠能夠提高小鼠的生存質(zhì)量,均具有一定抗腫瘤作用。陳同強[29]采用MTT法對紅芪雜多糖進行抗腫瘤實驗考察,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其對胃癌MKN45細胞均具有顯著的抑制作用,其中紅芪多糖3抑制率達到了75%,有望開發(fā)成一種抗癌藥。

2.2 抗衰老作用

大量研究表明,中藥及其有效成分在抗衰老及抗氧化中有其獨特的效果,隨著中醫(yī)藥學(xué)的大力發(fā)展,中藥的現(xiàn)代藥理研究越來越普遍[30,31]。關(guān)于中藥黃芪的抗衰老作用已有大量研究,且有確切的療效,而對于紅芪的相關(guān)研究相對較少,近年來黃芪和紅芪的對比研究日益成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點。史生輝等[32]比較研究了紅芪多糖與黃芪多糖的抗衰老作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),二者對大鼠抗衰老方面具有相似作用,其機制可能是通過增加機體的抗氧化能力,清除體內(nèi)自由基,減緩機體的脂質(zhì)過氧化進程,抑制腦細胞凋亡過程來維持細胞的生理功能,進而達到抗衰老的作用。耿廣琴等[33]研究發(fā)現(xiàn),黃芪和紅芪提取物均具有顯著的抗衰老作用,且在同劑量下,紅芪提取物作用優(yōu)于黃芪提取物,其作用機制可能與增強機體抗氧化能力、降低自由基對腦細胞的損傷程度、保護腦組織及海馬區(qū)神經(jīng)細胞的結(jié)構(gòu)完整性、改善或延遲腦組織和神經(jīng)元退行性變有關(guān)。

2.3 免疫調(diào)節(jié)作用

黃芪中的有效成分黃芪多糖為中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部批準使用的免疫增強劑,具有多重免疫調(diào)節(jié)功能,不僅能夠調(diào)節(jié)固有免疫系統(tǒng),而且夠調(diào)節(jié)特異性免疫系統(tǒng),通過影響免疫器官、T淋巴細胞、B淋巴細胞及多種細胞因子實現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)作用[34,35]。20世紀90年代以來,關(guān)于紅芪對諸多疾病影響機制的研究越來越普遍,學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),紅芪水提物、酵提物均能對抗CTX的免疫抑制作用,進而提高機體非特異性免疫和特異性細胞免疫功能[36]。余黎等[37]通過對比研究黃芪和紅芪不同提取液對細胞免疫調(diào)節(jié)作用的影響發(fā)現(xiàn),二者水提液均能夠增加巨噬細胞分泌NO的量,且黃芪作用強于紅芪。崔芬芬等[38]研究發(fā)現(xiàn)黃芪和紅芪水煎劑能夠提高老齡小鼠的脾指數(shù)和胸腺指數(shù)(P<0.05),同時能夠增強老齡小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬作用(P<0.05),這說明二者對老齡小鼠的免疫功能均有提高作用。邵晶等[39]通過對比研究紅芪和黃芪兩種中藥多糖對環(huán)磷酰胺所致免疫低下小鼠模型的免疫調(diào)節(jié)作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn)紅芪和黃芪兩種中藥多糖均能通過增強小鼠腹腔巨噬細胞吞噬功能(P<0.05或P<0.01)、提升胸腺指數(shù)(P<0.05)、增強小鼠網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬功能(P<0.01或P<0.05)來提高機體非特異性免疫功能、特異性體液免疫功能和細胞免疫功能。

2.4 對心血管的影響

現(xiàn)代藥理研究表明,黃芪對缺血心肌細胞、心肌缺血-再灌注損傷及病毒感染致心肌損傷等能夠起到保護作用,同時也可以加快受損心肌新生,且對血壓和血液黏稠度等具有調(diào)節(jié)作用[40]。誘導(dǎo)心肌細胞凋亡的重要原因之一是氧化損傷,黃芪和紅芪中活性成分均有清除氧自由基和抑制自由基生成的作用,因此二者對心肌細胞能夠起到保護作用。黃康等[41]研究了紅芪多糖對糖尿病心肌病db/db小鼠心肌纖維化的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)紅芪多糖通過調(diào)節(jié)Bcl-2,Caspase-3和Bax蛋白表達,進而抑制糖尿病心肌病db/db小鼠心肌纖維化。楊娟等[42]發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷可以通過抑制ISO引起的IκBα的降解,從而起到對激活TLR4/NF-κB信號通路的抑制作用,進而減緩心肌細胞的炎癥反應(yīng),對心肌細胞肥大起到保護作用。王志旺等[43]研究發(fā)現(xiàn),黃芪與紅芪超濾物可以通過增強超氧化物歧化酶與谷胱甘肽過氧化物酶的活性,減少丙二醛的含量,降低自由基對心血管的氧化損傷程度,減緩心血管的重新構(gòu)造達到降血壓的作用。

3 總結(jié)與展望

通過對黃芪和紅芪化學(xué)成分及藥理作用的研究,發(fā)現(xiàn)黃芪和紅芪的化學(xué)成分相似,都含有多糖化合物、黃酮化合物、皂苷化合物、氨基酸、微量元素等成分,但在含量上有一定差異?，F(xiàn)代藥理研究表明,兩藥均具有抗腫瘤、抗衰老、增強免疫和維護心血管等作用,呈現(xiàn)出較大的藥用價值,但在作用機制上有所不同。惡性腫瘤和心血管疾病已成為威脅人類健康的嚴重疾病,探討藥物作用機制,確切藥物治療效果已成為當(dāng)下研究的重點。黃芪和紅芪作為低毒而藥效廣泛的中藥材引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

結(jié)合中藥藥性理論和臨床應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)兩藥在復(fù)方制劑中具有相似的作用,如含黃芪和紅芪的補中益氣湯在抗免疫衰老方面具有相似作用,紅芪玉屏風(fēng)散與黃芪玉屏風(fēng)散在抗衰老方面也有相似作用[44,45]。由此可見,復(fù)方中紅芪替代黃芪具有一定的科學(xué)依據(jù)。鑒于中藥復(fù)方制劑的整體性及其復(fù)雜性,結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)和分析方法研究復(fù)方中中藥的定向藥效成分,找出定向成分作用的特定疾病,進一步探討其作用機制,促進和推動中藥黃芪和紅芪資源的合理利用,為中醫(yī)藥現(xiàn)代化和國際化發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。