紫草化學(xué)成分、藥理作用及產(chǎn)品應(yīng)用研究進(jìn)展

錢 雪，李海濤，曾萬(wàn)祥，史曉芬，張峰倫，陳 斌1,*，葛翎1,，黃曉德，周 謙

(1.南京中醫(yī)藥大學(xué)，江蘇 南京 210023；2.南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京 211111；3.南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，江蘇省中醫(yī)藥研究院，江蘇 南京 210028；4.南京醫(yī)科大學(xué)附屬無(wú)錫人民醫(yī)院，江蘇 無(wú)錫 214023；5.博賢實(shí)業(yè)(廣東)有限公司，廣東 廣州 510000)

紫草是紫草科植物新疆紫草Arnebiaeuchroma(Royle)Johnst.或內(nèi)蒙紫草ArnebiaguttataBunge的干燥根[1]，通常為不規(guī)則的圓柱形，多扭曲，主要產(chǎn)于新疆、西藏、甘肅等地。紫草始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》：“主心腹邪氣，五疸，補(bǔ)中益氣，利九竅，通水道”[2]。紫草性味甘、寒，歸心、肝經(jīng)，具有清熱涼血、活血解毒和透疹消斑的功效，常用于治療血熱毒盛、斑疹紫黑、麻疹不透、瘡瘍、濕疹和燙傷等病癥[1,3]。紫草中的化學(xué)成分主要包括萘醌類、多糖類、單萜苯酚及苯醌類和酯類等。現(xiàn)代藥理和臨床研究的成果顯示，紫草具有抗炎、抗腫瘤、抑菌、保肝護(hù)肝和免疫調(diào)節(jié)等功效。目前，對(duì)紫草產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)如藥品、紡織品和藥妝等也較為廣泛。因此，本研究對(duì)近年來(lái)紫草化學(xué)成分、藥理作用及產(chǎn)品應(yīng)用三個(gè)方面進(jìn)行綜述，旨在為紫草的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用和研究提供理論依據(jù)。

1 化學(xué)成分

中草藥的化學(xué)成分與其藥效有著密切的關(guān)系，對(duì)其品種鑒定、質(zhì)量及資源發(fā)掘等也有重要意義。目前，已從紫草中分離鑒定出多種萘醌、多糖、酚酸和酯類等化學(xué)成分[5-14]。

1.1 萘醌類色素

脂溶性的萘醌類色素是紫草的主要活性成分之一，具有抗炎、抗腫瘤、抑菌等作用，臨床應(yīng)用廣泛，母核通常為5, 8-二羥基萘醌，并具備異己烯邊鏈。迄今為止已從新疆紫草根中分離出數(shù)10種萘醌化合物，因其旋光性不同分為 R-型和S-型[3]，其中R-型命名為紫草素，見(jiàn)表1；S-型則被命名為阿卡寧[4]，見(jiàn)表2。2020版《中國(guó)藥典》將羥基萘醌總色素和β, β'-二甲基丙烯酰阿卡寧作為紫草飲片的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定左旋紫草素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于0.80%，β, β'-二甲基丙烯酰阿卡寧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于0.30%[2]。紫草必須生長(zhǎng)7年才能使根部紫草素含量達(dá)到1～2%，這限制了植物細(xì)胞生產(chǎn)紫草素生物技術(shù)方法的發(fā)展[15]。周健等[16]研究出了提取紫草素的最佳工藝：95%乙醇浸提，溫度50℃、提取4 h、提取2次，料液比為1:6，為紫草的廣泛利用奠定了基礎(chǔ)。

表1 紫草中紫草素類化合物

表2 紫草中阿卡寧類化合物

1.2 多糖類

水溶性紫草多糖是一類非特異性免疫增強(qiáng)化合物，具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤等作用，含量為2%左右。陳祥娜[17]通過(guò)薄層層析實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紫草多糖中含有D-葡萄糖，但由于多糖的結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不易控制，給多糖的研究和臨床應(yīng)用帶來(lái)了很大的限制。朱艷紅等[18]用水提取紫草多糖，確認(rèn)最佳提取工藝為：煎煮1 h，料液比1:15，煎煮3次；楊豆等[19]以十二烷基硫酸鈉水溶液為提取溶劑，可降低提取劑與紫草粉之間的的界面張力，多糖提取率顯著提高。這些提取方法為紫草多糖和其他水溶性多糖的工業(yè)提取提供了參考。

1.3 單帖苯酚及苯醌類

紫草中單萜酚類化合物的結(jié)構(gòu)至少含有一個(gè)酚基和一個(gè)親酯基團(tuán)，是前列腺素生物合成抑制劑特有的結(jié)構(gòu)[20]。目前，已從紫草中分離得到紫草呋喃A、紫草呋喃B、arnebin-5和arnebin-6等成分，為紫草的進(jìn)一步研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，見(jiàn)表3。

表3 紫草中單帖苯酚及苯醌類化合物

1.4 酯類化合物和脂肪族化合物

紫草中的酯類化合物多為長(zhǎng)鏈脂肪酯類，或以阿魏酸、咖啡酸等為母核的芳香類酯，而脂肪族化合物多為長(zhǎng)鏈脂肪醇或脂肪酸。目前，已從紫草藥材中分離出9-(2', 5',-二羥基苯基)壬酸乙酯、阿魏酸辛酯、二十四酸二十四酯和阿魏酸二十四酯等酯類化合物和二十四烷酸和二十九烷醇等脂肪族化合物，見(jiàn)表4。

表4 紫草中脂肪族化合物和酯類化合物

2 藥理作用

紫草作為臨床常用中藥，具有抗炎、抗腫瘤、抑菌和保肝護(hù)肝等多種藥理活性[20-23]。

2.1 抗炎作用

紫草素是紫草抗炎作用的重要活性成分。Ahn等[24]從紫草根中分離出一種新的紫草素衍生物和七種已知化合物，發(fā)現(xiàn)分離物可顯著下調(diào)TNF-α誘導(dǎo)的人永生化角質(zhì)形成細(xì)胞(Human immortalized keratinocytes, HaCaT)中IL-6的表達(dá)。乳腺炎小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組小鼠相比，紫草素給藥組小鼠乳腺損傷明顯減少[25]。在脊髓損傷大鼠模型實(shí)驗(yàn)中，紫草素通過(guò)抑制HMGB1/TLR4/NF-κB信號(hào)通路，降低IL-1β、IL-6和TNF-α促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，從而抑制脊髓水腫、減輕炎癥反應(yīng)、促進(jìn)組織修復(fù)和運(yùn)動(dòng)功能[26]。在角叉菜膠誘導(dǎo)的急性炎癥模型實(shí)驗(yàn)中，乙酰紫草素通過(guò)抑制TNF-α啟動(dòng)子的激活來(lái)減輕急性炎癥反應(yīng)[27]。Lu等[28]在二甲苯誘導(dǎo)的耳廓腫脹模型實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，紫草素以劑量依賴性方式有效地抑制耳廓腫脹，4 mg/kg紫草素與2.5 mg/kg地塞米松抑制耳廓腫脹的作用相同。體外實(shí)驗(yàn)證明，紫草素能抑制脂多糖刺激的大鼠原代巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α，并抑制NF-κB從胞漿到胞核的移位。

2.2 抗腫瘤作用

紫草對(duì)多種腫瘤細(xì)胞的增殖具有非常明顯的抑制作用，紫草素可作為新型抗腫瘤藥物的來(lái)源化合物[29]。Chen等[30]在三陰性乳腺癌實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，紫草素通過(guò)糖原合成酶激酶-3β抑制β-連環(huán)蛋白信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)逆轉(zhuǎn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而抑制三陰性乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。此外，從紫草中分離的七種化合物對(duì)人胃癌細(xì)胞系MGC-803和肝癌細(xì)胞系BEL-7402等腫瘤細(xì)胞具有顯著的生長(zhǎng)抑制作用[31]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，紫草素可影響肝癌細(xì)胞(Hepatocellular carcinoma, HCC)線粒體功能，進(jìn)而抑制人高轉(zhuǎn)移肝癌細(xì)胞(Human liver cancer cells(high rotation), HCCLM3)的增殖，且細(xì)胞凋亡量與紫草素含量呈正相關(guān)[32]。

2.3 抑菌作用

研究表明，紫草素對(duì)真菌如草本枝孢菌、白色念珠菌、釀酒酵母、新生隱球菌、皮膚毛孢子菌和煙曲霉等具有一定的抑制作用[33-34]；對(duì)一些革蘭氏陽(yáng)性菌如金黃色葡萄球菌、巨大芽孢桿菌、樹(shù)狀微桿菌和黃微球菌有抑制作用；同時(shí)也能抑制一些革蘭氏陰性菌如大腸桿菌、銅綠假單胞菌、中間耶爾森菌和柯色氏檸檬酸桿菌等的生長(zhǎng)[35-36]。此外，乙酰紫草素對(duì)不同種類的口腔細(xì)菌如核梭桿菌、牙齦卟啉單胞菌和變形鏈球菌均有抑菌作用，其最小抑菌濃度分別為0.08、0.04和0.08 mg/mL[37]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，乙酰紫草素對(duì)牙齦卟啉單胞菌的類胰蛋白酶和糖苷酶活性有抑制作用[38]。盡管乙酰紫草素表現(xiàn)出廣泛的抑菌作用，但目前對(duì)其作用機(jī)制的研究很少，有待進(jìn)一步探究。

2.4 保肝護(hù)肝作用

紫草對(duì)肝臟也具有顯著的保護(hù)作用。在小鼠肝損傷實(shí)驗(yàn)中，紫草素通過(guò)抑制丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(Aminotransferase, ALT)和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(Aspartate aminotransferase, AST)，能有效緩解D-半乳糖胺和脂多糖誘導(dǎo)的肝損傷，抑制炎性細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β的產(chǎn)生，且紫草素也可通過(guò)下調(diào)p-JNK的表達(dá)來(lái)減輕刀豆蛋白A誘導(dǎo)的急性肝損傷[39-40]。在四氯化碳(Carbon tetrachloride, CCl4)和小鼠膽管結(jié)扎(Bile duct ligation, BDL)誘導(dǎo)的肝纖維化實(shí)驗(yàn)中，紫草素可通過(guò)抑制纖溶酶原激活物抑制物-1(Plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1)和TGF-β1/Smads信號(hào)通路來(lái)減輕肝纖維化，減少細(xì)胞外基質(zhì)的形成[41-42]。

2.5 免疫調(diào)節(jié)作用

紫草素已被證明可以調(diào)節(jié)免疫功能[43-45]。景玉霞等[46]通過(guò)觀察新疆紫草對(duì)環(huán)磷酰胺所致小鼠免疫功能的影響，發(fā)現(xiàn)新疆紫草提取物對(duì)小鼠的特異性和非特異性免疫功能具有顯著的上調(diào)作用。此外，紫草素也可抑制骨髓來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟來(lái)抑制哮喘小鼠的過(guò)敏性氣道炎癥，從而減少支氣管肺泡灌洗液中IL-4、IL-5、IL-13和TNF-α的釋放，并且降低肺細(xì)胞和縱隔淋巴結(jié)細(xì)胞中IL-4和IL-5的表達(dá)[47]。重要的是，紫草素已被證明可通過(guò)抑制JNK信號(hào)和IKKβ活性來(lái)抑制人T淋巴細(xì)胞的激活[43]。

3 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

3.1 藥品

紫草臨床應(yīng)用形式多樣，有紫草油、膏、霜、液體噴霧、敷貼及顆粒劑等。研究發(fā)現(xiàn)，紫草油對(duì)新生兒紅臀癥的治療效果良好，顯著優(yōu)于常規(guī)護(hù)理法[48]；治療失禁性皮炎的效果優(yōu)于康復(fù)新液，患者皮膚愈合時(shí)間明顯縮短[49]。此外，紫草膏對(duì)于燒傷癥的治愈率高達(dá)91.77%，另有8.03%有不同程度好轉(zhuǎn)[50]。還有實(shí)驗(yàn)證明復(fù)方紫草顆粒能顯著提高宮頸高危型HPV感染患者的轉(zhuǎn)陰率，降低中醫(yī)癥候積分，改善柱狀上皮外移評(píng)分，大幅降低細(xì)胞癌變惡化率，為宮頸癌的防治提供新思路，具有重要意義[51]。

3.2 紡織品

紫草根部富含紫色色素，是我國(guó)傳統(tǒng)直接染紫的珍貴天然染料。采用天然紫草色素對(duì)皮革、真絲織物和大豆蛋白織物進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)其制品耐用性強(qiáng)且具有抑菌和抗紫外線功能，為染色工業(yè)提供了更加環(huán)保健康的新方式[52-54]。

3.3 化妝品

中藥化妝品由于其特有的有效性和安全性，越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)人士和消費(fèi)者的認(rèn)可[55-56]。紫草與百部、白芍、白芷配伍組方制備成復(fù)方紫草乳液，具有保濕、止癢、解毒和美白等功效[57]；由紫草提取物制成的有機(jī)口紅和潤(rùn)唇膏，不僅能改善唇部干燥、干裂，還具有抗過(guò)敏、抑菌、促進(jìn)血液循環(huán)等作用[58-59]。此外，由紫草制成的祛痘霜對(duì)金黃色葡萄球菌有較強(qiáng)的抑菌作用，可有效改善痘性皮膚[60]。

4 展 望

紫草作為一種常用中藥，其藥用歷史悠久，歷代醫(yī)家典籍都對(duì)其使用有相關(guān)記載，這促使人們對(duì)紫草的化學(xué)成分和藥理作用進(jìn)行了深入而廣泛的研究，為紫草的臨床應(yīng)用提供了更多的理論依據(jù)。由紫草開(kāi)發(fā)制成的藥品在皮炎、皮疹、牛皮癬、小兒濕疹、蕁麻疹和過(guò)敏性紫癜等疾病的治療中具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，紫草也可廣泛應(yīng)用于紡織品染色和藥妝研發(fā)生產(chǎn)中。為了更有效地利用紫草資源，合理開(kāi)發(fā)其在不同領(lǐng)域的作用，使紫草的利用率達(dá)到最大化，結(jié)合動(dòng)物實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)用于臨床應(yīng)用的新配方是非常必要的。