中藥黃芪的化學成分及藥理活性研究進展

楊秀華，劉志軍，智慧，艾丹，李慧，王雯雯

(內(nèi)蒙古呼倫貝爾職業(yè)技術(shù)學院，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾)

0 引言

黃芪是我國傳統(tǒng)醫(yī)學上常用的一味補氣藥材，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，列為上品[1]。其藥用部位為豆科植物黃芪屬植物膜莢黃芪或蒙古黃芪的干燥根，性溫味甘，歸脾肺經(jīng)[2]，具有扶正固本、補中益氣、利水消腫等功效[3]，臨床上常用于治療脾胃氣虛之食少、腹瀉、氣短乏力等疾病。隨著黃芪在醫(yī)藥和保健領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，人們對黃芪的化學成分及藥理活性研究逐漸增多，本文對其進行歸納總結(jié)，詳細情況如下。

1 化學成分

現(xiàn)有研究表明[4]，已經(jīng)從黃芪中提取分離出皂苷、多糖、黃酮、固醇、氨基酸和揮發(fā)油等成分。其中皂苷類、多糖類和黃酮類化合物等成分具有顯著的化學活性。

1.1 皂苷類化合物

皂苷類化合物是黃芪中重要的活性成分之一，多數(shù)為四環(huán)三萜皂苷類化合物。已從蒙古黃芪、膜莢黃芪及其同屬植物中分離出40多種皂苷類化合物，主要有黃芪皂苷Ⅰ～Ⅷ、異黃芪皂苷I～Ⅳ、乙?；S芪皂苷、大豆皂苷等[5]。黃芪甲苷(AS-IV)是黃芪強心的主要成分，具有保護心臟、抗炎、抗氧化、抗凋亡和抗病毒[6]等廣泛的生物學活性。

1.2 多糖類化合物

黃芪多糖(APS)是黃芪藥材中活力最高的有效成分[6]，也是現(xiàn)代醫(yī)學研究的熱點內(nèi)容。APS主要有葡聚糖和雜多糖，APS參與調(diào)節(jié)機體免疫，具有抗腫瘤、抗感染活性、保護心血管等作用[7]。

1.3 黃酮類化合物

黃酮類化合物(AFS)是一類生物活性廣泛的化合物，多達40多種，迄今為止已從黃芪屬植物中分離得到黃酮類、異黃酮類、紫檀烷、異黃烷等4大類[8]。黃酮類化合物具有增強免疫、清除氧自由基、抗輻射損傷等作用，并具有顯著的抗癌活性，能夠阻止癌細胞的生長和擴散[9]。

1.4 其他成分

黃芪中包含除蘇氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸等人體必需的氨基酸外[10]，還有γ-氨基丁酸、天冬酰胺、天門冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸、脯氨酸等25種氨基酸[11]。

2 藥理活性

2.1 對心臟的作用

現(xiàn)有實驗研究表明，黃芪對心臟具有一定的保護作用。Xu XL等研究表明[12]，AS-IV可以改善異丙腎上腺素引起大鼠廣泛的心內(nèi)膜下壞死，降低血清LDH、CK活力，促進左心室舒張和收縮功能。此外，經(jīng)AS-IV處理可減輕肌漿網(wǎng)鈣泵功能、下調(diào)SERCA2a mRNA和蛋白水平及降低lamban磷酸化水平。APS對H2O2誘導的乳鼠心肌細胞凋亡具有顯著的抑制作用，其機制可能是APS可以改善SOD、CAT的活性而降低氧化應(yīng)激損傷、上調(diào)Bcl-2并下調(diào)Bax表達，降低Caspase-3、NF-κB的蛋白表達，從而發(fā)揮對H2O2誘導心肌細胞凋亡的保護作用[13]。近年來，大量體內(nèi)外實驗研究均已證實單味中藥黃芪、黃芪復方制劑及黃芪的有效成分均對病毒性心肌炎和心衰發(fā)揮治療作用[14-15]。

2.2 抗腫瘤作用

大量實驗研究表明，黃芪中的有效成分黃芪皂苷、多糖、黃酮類化合物對多種腫瘤均有抑制作用[16]。Li Jin等[17]將多糖肽(PSP)和黃芪多糖(APS)組合在一起，作為輔助阿霉素(AMD)化療的新復合處方(PSP+APS)。將艾氏腹水癌(EAC)細胞腹腔注射于昆明小鼠體中建立實體瘤模型。結(jié)果顯示PSP和PSP+APS可以顯著增加CD3+和CD4+T淋巴細胞的百分比，CD+/CD8+的比例以及腫瘤組織中脾臟和Bax中IL-2/IL-2R的表達，減少腫瘤組織中Bcl-2和CDK4的表達。因此，該新配方(PSP+APS)的免疫調(diào)節(jié)和抗癌作用優(yōu)于單獨的PSP，并且還可以抵抗AMD誘導的免疫抑制。多項研究報道，APS通過下調(diào)Bcl-2表達、上調(diào)Bax表達，誘導人胃癌細胞MKN45、肺癌細胞A549、肝癌細胞HepG2等癌細胞凋亡[18]。

2.3 腎保護作用

黃芪是我國傳統(tǒng)的中藥，具有益衛(wèi)固表、利水消腫之功效，在治療腎病領(lǐng)域中，使用更為廣泛和悠久。目前，在臨床患者和實驗動物中顯示，黃芪能夠減少蛋白尿和高脂血癥以及免疫調(diào)節(jié)和腎保護作用[19],主要通過抗氧化應(yīng)激和炎癥因子、抗細胞凋亡作用來實現(xiàn)的[20]。Shigang Li[21]等用每天給大鼠(模型組和治療組)皮下注射C-BSA加弗氏不完全佐劑，大鼠模型組從第2周至第7周通過尾靜脈注射C-BSA，以誘發(fā)腎小球腎炎。大鼠(治療組)從第2周到第7周腹腔注射給予APS，用ELISA法測定白細胞介素2(IL-2)，白細胞介素6(IL-6)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)。結(jié)果顯示，治療組的NF-κB表達，IL-2，IL-6，TNF-α濃度明顯降低，表明APS通過抑制NF-κB活化和NF-κB調(diào)節(jié)的細胞因子表達來預防C-BSA引起的腎小球腎炎。

2.4 降血糖作用

糖尿病(DM)是由遺傳或環(huán)境等因素引起胰島素分泌絕對或相對不足，以高血糖為主要特征的慢性疾病，嚴重威脅全人類健康。黃芪是大多數(shù)中草藥抗糖尿病配方中的關(guān)鍵成分。近年來研究顯示，APS可以降低1型DM的發(fā)病率并推遲了非肥胖型1型DM小鼠的發(fā)作[22]。它還可以降低了自身免疫性胰島炎，增加胰腺β細胞的增殖，并降低β細胞的凋亡[23]。皂苷和類黃酮組分通過共同的脂聯(lián)素和AMPK代謝途徑對2型DM大鼠的血糖水平升高具有拮抗作用。它們增加了糖尿病大鼠肝臟和骨骼肌中AMPK，脂聯(lián)素和adipo-R1水平的基因和細胞表達[24]。

2.5 免疫調(diào)節(jié)作用

大量實驗研究發(fā)現(xiàn)，APS、AS-IV都具有顯著的免疫調(diào)節(jié)作用[25]。研究發(fā)現(xiàn)，APS對器官免疫作用表現(xiàn)為多方面。APS能夠刺激胸腺發(fā)育，刺激法氏囊的生長來加速分化B淋巴細胞，通過對脾臟淋巴細胞增殖作用加強B淋巴細胞和T淋巴細胞的作用[26]。在細胞免疫作用上，AS-IV通過上調(diào)CD4+CD25-Treg IL-4蛋白表達、下調(diào) IFN-γ蛋白表達來拮抗高遷移率族蛋白B1(HMGB1)對小鼠調(diào)節(jié)T淋巴細胞(Treg)免疫功能的抑制作用，減輕膿毒癥的炎性反應(yīng)，提高細胞免疫功能[27]。

2.6 治療哮喘

哮喘是臨床常見的呼吸系統(tǒng)疾病，以氣道高反應(yīng)性、氣道炎癥、黏液分泌過多為主要特征[28]。Du Q等[29]用霧化卵清蛋白(OVA)慢性攻擊BALB/c小鼠8周。在每次OVA攻擊期間，口服AS-IV50mg/(kg·d)-1。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過AS-IV的治療，可顯著減少嗜酸性細胞氣道炎癥，氣道高反應(yīng)性，支氣管肺泡灌洗液中白介素(IL-4、IL-13)的水平以及血清中總免疫球蛋白E的水平。此外，AS-IV治療可顯著抑制氣道重塑，包括上皮下纖維化，平滑肌肥大和杯狀細胞增生。

2.7 腦保護作用

隨著全球人口逐漸趨于老齡化，缺血性腦血管疾病已經(jīng)成為嚴重威脅人類生命健康的常見病和多發(fā)病[30]。目前，臨床上主要通過再通血液灌注進行治療。然而，臨床病例顯示，這會引起腦組織及其功能造成更嚴重的損害，即腦缺血再灌注損傷。ZhengHu Xu等[31]發(fā)現(xiàn)，AS-IV在腦缺血再灌注損傷中發(fā)揮了一定的保護作用，結(jié)果顯示，經(jīng)AS-IV(60μg/mL)處理后明顯增加OGD/R誘導的細胞SOD活性，顯著降低MDA活性和ROS的產(chǎn)生；明顯提高p-JAK2和p-STAT3蛋白的表達。當加入JAK2抑制劑AG490時，上述AS-IV的保護作用減弱或消失。此外，AS-IV對JAK2/STAT3信號傳導的影響，在體內(nèi)I/R損傷的患者也得到了驗證。因此，體外和體內(nèi)分析表明AS-IV可能預防部分由JAK2/STAT3信號通路介導的腦I/R損傷和抗氧化作用，AS-IV可以作為腦I/R損傷的新型治療方案。

2.8 其他作用

AS-IV還可以改善記憶，抗抑郁、抗帕金森綜合征、保護神經(jīng)[32]。C Tohda[33]等研究發(fā)現(xiàn)黃芪提取物可以逆轉(zhuǎn)了淀粉樣蛋白Ab(25-35)引起的記憶力減退并預防小鼠大腦皮質(zhì)和海馬軸突和突觸的丟失。馬建春等[34]研究發(fā)現(xiàn)，在強迫游泳實驗、懸尾實驗兩種經(jīng)典抑郁動物模型中，40mg/kg AS-IV具有抗抑郁作用。研究發(fā)現(xiàn)，AS-IV預處理顯著且劑量依賴性地減輕了6-羥基多巴胺誘導的多巴胺能神經(jīng)元損失[35]。

3 小結(jié)

綜上所述，黃芪及其主要活性成分多糖、皂苷、黃酮類化合物對心臟、腎臟疾病、腫瘤、糖尿病、免疫調(diào)節(jié)等方面具有良好作用，其藥用價值和保健價值逐漸得到了學術(shù)界的認可，具有廣闊的發(fā)展前景。由于黃芪化學成分多且復雜，在今后的研究中，應(yīng)采取現(xiàn)代醫(yī)學的研究手段和技術(shù)，明確治療各種疾病機制和成分，尋找新靶點，進一步提高黃芪的應(yīng)用價值，使其得到更加廣泛的應(yīng)用。