藥用植物水飛薊的研究進(jìn)展

賀澤霖，陳 晶，倪洪濤，張樹權(quán)，胡瑩瑩，李 岑

（1黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150080；2黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，哈爾濱 150086）

0 引言

水飛薊又名奶薊草、老鼠筋，籽實(shí)入藥，具有清熱利濕、疏肝利膽的功效，對(duì)急慢性肝炎、肝硬化、脂肪肝、膽石癥、膽管炎等具有很好的療效，其活性成分水飛薊素是全球市場(chǎng)占有率最高的黃酮類提取物之一[1-4]。本研究針對(duì)水飛薊植物學(xué)、栽培技術(shù)、活性成分等方面的研究進(jìn)行歸納總結(jié)，以期為水飛薊的進(jìn)一步深入研究和開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 水飛薊植物學(xué)研究

1.1 水飛薊生物學(xué)特性研究

水飛薊是菊科一年或二年生草本植物，其生長(zhǎng)對(duì)土壤要求不嚴(yán)，適應(yīng)性廣，耐寒、耐旱、耐鹽堿、耐瘠薄，喜溫暖且陽(yáng)光充足的地方。一般植株高度在1.2～1.8 m左右，莖直立，有條棱，極少不分枝；葉綠色，上多有白色花斑；花期6—8月，多數(shù)小花構(gòu)成頭狀花序，花呈紫色，少數(shù)呈白色，總花托上有托毛，外圍有多輪、多片總苞；結(jié)實(shí)期8—9月，瘦果壓扁，一端長(zhǎng)、側(cè)扁，呈深褐色或灰褐色，尖端有一愈合的小縫，呈卵圓形，由一圈白色帶包圍尖端處一白色干癟突起[5]。水飛薊種子為子葉出土萌發(fā)，若4月下旬播種，約在5月中旬之前為幼苗期，持續(xù)25天左右；之后進(jìn)入蓮座期，歷時(shí)40天左右；至6月下旬植株進(jìn)入孕蕾抽莖期，植株逐漸從蓮座期發(fā)展為直立型，歷時(shí)30天左右；7月中下旬開始陸續(xù)開花，8月開始結(jié)果實(shí)，開花、傳粉等依照菊科植物的相關(guān)規(guī)律；9月中旬為枯萎期，水飛薊的生長(zhǎng)周期約為110～140天左右，當(dāng)水飛薊花序發(fā)黃、主花絮絨毛部分飛落時(shí)可進(jìn)行收割晾曬[6]。

1.2 非生物脅迫對(duì)水飛薊生長(zhǎng)發(fā)育的影響

干旱、鹽堿、低溫等非生物脅迫通過影響次生代謝產(chǎn)物、抗氧化酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量等方式來(lái)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育。適度的非生物脅迫可以促進(jìn)藥用植物活性物質(zhì)的積累，例如硫脅迫能夠促進(jìn)黃芪體內(nèi)有效成分異黃酮類物質(zhì)的積累[7]，水分脅迫能誘導(dǎo)防風(fēng)提升色原酮含量[8]。

水飛薊具有較強(qiáng)的抗逆能力。ELSAYED等[9]從生理指標(biāo)和基因表達(dá)水平研究了水飛薊對(duì)干旱脅迫的耐受性，結(jié)果表明，重度脅迫下的水飛薊葉片葉綠素、抗壞血酸和谷胱甘肽含量減少，脯氨酸和抗氧化酶活性明顯升高，水飛薊素積累量最高，與水飛薊賓合成有關(guān)的查爾酮合成酶基因表達(dá)量升高。唐曉清等[10]利用100 mmol/L氯化鈉(NaCl)溶液模擬鹽脅迫，研究不同脅迫時(shí)間對(duì)水飛薊苗期生理指標(biāo)及活性成分含量的影響，結(jié)果表明，在100 mmol/L NaCl脅迫過程中，葉片中葉綠素含量下降，光合作用受到抑制；抗氧化酶活性先上升后下降，可溶性糖含量顯著下降，丙二醛(MDA)含量始終低于CK組，總黃酮和水飛薊賓含量隨NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而上升。由此推測(cè)，在一定時(shí)間的NaCl脅迫下，水飛薊可以通過降低滲透性物質(zhì)（可溶性糖、MDA）、提高保護(hù)酶活性和活性成分含量來(lái)抵御鹽脅迫?？梢姡m度的干旱、鹽等非生物脅迫有助于提高水飛薊中活性成分含量的積累。

1.3 外源激素對(duì)水飛薊生長(zhǎng)發(fā)育的影響

植物激素可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，根據(jù)功能不同，可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞的分裂、分化到發(fā)芽、生根、開花、結(jié)果、脫落等，是植物生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的調(diào)控機(jī)制。很多研究表明，利用外源激素可以促進(jìn)水飛薊種子萌發(fā)與生長(zhǎng)發(fā)育。劉廣娜等[11]研究不同濃度赤霉素和矮壯素對(duì)水飛薊賓含量和一些生理特性的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，赤霉素濃度在200 mg/L時(shí)，MDA、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、葉綠素含量(Chl)、水飛薊產(chǎn)量和株高達(dá)到最高值；在矮壯素濃度為100～300 mg/L時(shí)，水飛薊賓、MDA、SOD、CAT、Chl均呈增加趨勢(shì)，而POD、水飛薊產(chǎn)量和株高無(wú)明顯變化。杜岳峰等[12]則利用不同濃度的吲哚乙酸(IAA)和激動(dòng)素(KT-30)處理生長(zhǎng)期2個(gè)月左右的水飛薊，發(fā)現(xiàn)水飛薊賓含量、SOD、POD的活性與IAA濃度成正比；但在激動(dòng)素處理下，水飛薊賓、MDA含量逐漸下降，SOD、POD和CAT活性明顯上升。張曉倩等[13]研究發(fā)現(xiàn)外源NO處理可明顯促進(jìn)NaCl脅迫下水飛薊幼苗生長(zhǎng)，提高葉片中光合色素含量，降低MDA含量，促進(jìn)抗氧化酶活性的增強(qiáng)；從非酶促機(jī)制來(lái)看，外源NO還能促進(jìn)可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的積累，從而提高水飛薊植株的耐鹽性。此外，還有研究結(jié)果表明水飛薊經(jīng)過水楊酸(SA)溶液處理后，種子萌發(fā)指標(biāo)、滲透調(diào)節(jié)性物質(zhì)以及抗氧化酶活性得到顯著提升[14]?？梢?，外源SA也能有效地提高水飛薊抗鹽性。

除此之外，萘乙酸、過氧化氫，細(xì)胞分裂素等都能不同程度的促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。例如，萘乙酸、2,4-D浸種，可以促進(jìn)曼陀羅種子發(fā)育[15]；過氧化氫能快速促進(jìn)菜心種子萌發(fā)、整齊出苗、根系良好生長(zhǎng)[16]；噴施外源脫落酸能提高蘋果果實(shí)質(zhì)量和產(chǎn)量[17]?？梢姡m度噴施外源激素是對(duì)水飛薊生長(zhǎng)發(fā)育增產(chǎn)提效的又一選擇。

2 水飛薊栽培技術(shù)研究

高產(chǎn)高效的栽培技術(shù)是水飛薊增產(chǎn)提質(zhì)的關(guān)鍵，從選地整地、播種、田間管理及收獲加工都非常重要，需根據(jù)種植區(qū)域土壤、氣候選擇適合的栽培技術(shù)。

2.1 選地與整地

水飛薊適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，在荒原、荒灘地、鹽堿地、山地均能正常生長(zhǎng)[18]；在北方高寒地區(qū)適宜種植在中等肥力、地勢(shì)高、排水良好的地塊[19]。一般秋季整播，深松約30～40 cm，耙平。

2.2 播種

水飛薊耐寒能力強(qiáng)，集中產(chǎn)自中國(guó)黑龍江省地區(qū)，適合早播。北方地區(qū)水飛薊播種時(shí)間與玉米、大豆播種時(shí)間同步即可[19-20]；蘇昭地區(qū)一般在3月底至4月初播種[21]；而在北方高寒地區(qū)為了保證播種質(zhì)量，播期多選擇在4月中下旬至5月初[19-20]。播種密度因地制宜，遵循“肥沃地宜稀、瘠薄地宜密”[22]?？勺鲏挪セ蚱讲ィ狈胶剡m合壟播，一般起65 cm的壟最為合適[18]；穴深30～40 cm，深度約4 cm，每穴下3～4粒，覆土3～4 cm。

2.3 田間管理

當(dāng)水飛薊長(zhǎng)出4片真葉時(shí)，進(jìn)行間苗，每穴留苗2株；出現(xiàn)5～6片真葉時(shí)，每穴定苗1株。要及時(shí)中耕除草并配合深松，苗后若出現(xiàn)雜草，可選擇低毒低殘留的禾本科除草劑[18]。

2.4 病蟲害防治

水飛薊在高濕環(huán)境下容易出現(xiàn)病害，如軟腐病、葉斑病和白絹病，可在種植前用0.3%的多菌靈拌種預(yù)防，在病害發(fā)生地塊可用代森鋅600倍液噴施防治。水飛薊蟲害主要有蚜蟲、菜青蟲、金龜子等，危害葉片和嫩莖，可采用人工誘捕，或蘇云金桿菌(Bt)500～1000倍液，或10%吡蟲啉800～10001倍液噴霧防治[18]。

2.5 采收加工

當(dāng)水飛薊花序發(fā)黃、主花絮絨毛部分飛落時(shí)可進(jìn)行收割晾曬；北方高寒地區(qū)適宜在8月中上旬采摘[19-20]。根據(jù)種植面積選擇機(jī)械采收或人工采收，若選擇人工采收，采摘成熟果序后進(jìn)行晾曬堆放；若機(jī)械采收，則待籽粒成熟后收割晾曬、拾禾脫粒[18]。整個(gè)采摘期需隨時(shí)關(guān)注天氣，及時(shí)進(jìn)行采收，若籽粒遇惡劣天氣，則會(huì)減產(chǎn)降質(zhì)[21]。

3 水飛薊活性成分研究

3.1 主要活性成分分析

水飛薊含有3大類活性成分，第一大類為黃酮類化合物，主要為水飛薊素，其由水飛薊賓、異水飛薊賓、水飛薊亭、水飛薊寧等多種類黃酮木質(zhì)素化合物和一些氧化多酚類化合物以及相關(guān)衍生物組成；第二類有效成分是萜類化合物，由AHMED等[23]通過實(shí)驗(yàn)分離出了Marianine、Marianoside A、Marianoside B以及水飛薊素A和水飛薊素B；第三類成分是脂肪酸類化合物，包括亞油酸、脂肪酸、油酸、棕櫚酸，且含量由高到低。

3.2 活性成分提取方法研究

提取水飛薊素的方法目前多采用常溫高壓法[24]、堿提酸沉[25]、超聲和回流[26]等方法，近年來(lái)涌現(xiàn)出超臨界流體提取法、酶法、雙水相萃取法、亞臨界低溫萃取法等新型提取方法[27]。超聲提取是近年來(lái)應(yīng)用于中藥材有效成分提取工藝的一種較成熟的技術(shù)，其機(jī)理主要是利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)、空化效應(yīng)、攪拌等作用使植物細(xì)胞壁破裂，加速細(xì)胞內(nèi)有效成分向溶劑溶解擴(kuò)散，從而提高中藥提取率[26]。

ELIK等[28]采用超臨界CO2萃取法提取水飛薊賓A和水飛薊賓B，更具綠色環(huán)保、安全高效。最佳提取條件為溫度40℃，壓力200 bar，CO2流速4 mL/min，種子粒徑為0.3025 mm，水飛薊賓A、B含量分別為2.29、1.92 mg/g。BEN等[29]采用乙醇作為夾帶劑，確定水飛薊賓最佳提取條件為壓力160～220 bar，溫度40～80℃，水飛薊賓提取率為(40.98±1.46)mg/g。MOMENKIAEI等[30]研究了利用超臨界CO2萃取結(jié)合超臨界溶液液壓制備水飛薊素顆粒。

4 水飛薊活性成分的藥理作用研究

4.1 治療肝損傷作用

酒精性脂肪肝病是由于大量飲酒導(dǎo)致的，可通過不同機(jī)制造成，包括氧化應(yīng)激、缺氧、促炎細(xì)胞因子上調(diào)，以及涉及各種肝細(xì)胞類型的代謝效應(yīng)[31]。活化的Kupffer細(xì)胞釋放多種潛在的損傷物質(zhì)，包括表達(dá)因子、活性氧(ROS)和活性氮(RNS)，都對(duì)肝細(xì)胞產(chǎn)生影響，并可能導(dǎo)致肝星狀細(xì)胞活化[32-33]。實(shí)驗(yàn)表明，水飛薊處理可抑制氧化應(yīng)激、肝細(xì)胞溶解、Kupffer細(xì)胞活化以及調(diào)節(jié)相關(guān)促病因子的表達(dá)[34-35]。此外，很多肝毒素小鼠模型與慢性酒精中毒較為相似，例如CCl4[36]、丙烯酰胺[37]、雷公藤甲素[38]模型等導(dǎo)致小鼠體內(nèi)多不飽和脂肪酸的脂質(zhì)過氧化。水飛薊素都是通過清除自由基，降低脂質(zhì)過氧化活性和增加細(xì)胞谷胱甘肽(GSH)含量的能力來(lái)減少肝損傷[39-40]。這些結(jié)果證實(shí)了水飛薊素在急性中毒中也具有保肝作用。

非酒精性脂肪肝病，例如肝纖維化，肝硬化等，其病理生理學(xué)也涉及ROS的生成。細(xì)胞色素P450 2E1是肝細(xì)胞中ROS的主要來(lái)源[31]?；罨母涡菭罴?xì)胞、門靜脈成纖維細(xì)胞和骨髓來(lái)源的肌成纖維細(xì)胞為損傷肝臟中的主要膠原生成細(xì)胞，長(zhǎng)時(shí)間的肝損傷將引起細(xì)胞外基質(zhì)過度沉淀，抗氧化劑可能抑制肝星狀細(xì)胞(HSC)活化，減少膠原沉淀保護(hù)肝細(xì)胞[31]。

4.2 抗腫瘤作用

水飛薊賓及其類黃酮衍生物具有明顯的抗腫瘤作用，可以抑制肝癌[41]、肺癌[42]、乳腺癌[43]、結(jié)腸癌[44]等細(xì)胞增殖等。吳天聰[42]等構(gòu)建路易斯肺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移瘤模型，經(jīng)過水飛薊素處理后，發(fā)現(xiàn)能夠顯著降低標(biāo)志腫瘤生長(zhǎng)的PCNA表達(dá)水平，還能抑制MDSC功能，促進(jìn)CD8+T細(xì)胞的抗腫瘤活性，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

袁修翠等[43]通過Western Blotting和QPCR實(shí)驗(yàn)表明水飛薊素可通過調(diào)控STAT3的表達(dá)治療乳腺癌。LI等[44]測(cè)試了C57BL模型小鼠關(guān)于增殖、凋亡和炎癥的分子變化，發(fā)現(xiàn)水飛薊賓素可以有效降低Cdc25C的表達(dá)，減輕相關(guān)的腫瘤發(fā)生。此外，水飛薊素通過調(diào)節(jié)相關(guān)基因表達(dá)、抑制促腫瘤因子、激活信號(hào)通路等多個(gè)途徑在治療胃癌[45]、腎癌[46]、前列腺癌[47]等也有一定效果。

4.3 抑制損傷作用

除抗腫瘤之外，水飛薊素對(duì)毒素或其他因素引起的臟器損傷也有一定的治療作用。

MALKANI等[48]利用萬(wàn)古霉素導(dǎo)致的小鼠腎毒模型，結(jié)果表明經(jīng)過水飛薊素處理后，能夠降低血清尿素和肌酐水平，對(duì)氧化應(yīng)激造成的腎臟損害具有保護(hù)作用，并可通過下調(diào)凋亡基因來(lái)緩解癥狀。也有人發(fā)現(xiàn)水飛薊素可以降低血漿甘油三酸酯水平，調(diào)節(jié)缺血性心肌中的心臟脂質(zhì)毒性，有利于改善心室重構(gòu)[49]。對(duì)于SiO2灌胃引起的肺纖維化模型，沈鏈鏈等[50]實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：水飛薊素可以有效降低α-SMA和TGF-β的表達(dá)水平以及從而導(dǎo)致的膠原沉積，證實(shí)水飛薊素可能有抑制肺纖維化的作用。

4.4 治療常見病

隨著水飛薊在臨床運(yùn)用范圍的不斷擴(kuò)大，近年來(lái)各國(guó)學(xué)者對(duì)水飛薊的關(guān)注度越來(lái)越高。

王雅灝等[51]發(fā)現(xiàn)水飛薊素對(duì)蛋白尿水平有較好的改善效果，能顯著改善糖尿病腎病病人的蛋白尿水平。樸東云等[52]也通過實(shí)驗(yàn)證明水飛薊素可以減少哮喘小鼠BALF中炎癥細(xì)胞數(shù)量及IL-4，IL-5和IL-13含量，因此，水飛薊素也具有抗哮喘作用。水飛薊素還能通過誘導(dǎo)顆粒細(xì)胞死亡來(lái)治療多囊卵巢綜合征[53]。此外水飛薊素利用其抗氧化性、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等作用治療心腦血管疾病[54]、皮膚問題[55]等常見問題。另發(fā)現(xiàn)水飛薊素能夠促進(jìn)原始骨痂的形成，促進(jìn)軟骨細(xì)胞的增殖，從而起到骨折愈合的作用[56-57]。

5 總結(jié)與展望

本研究通過對(duì)水飛薊植物學(xué)特性、栽培技術(shù)、活性成分和藥理作用進(jìn)行總結(jié)得出，水飛薊在非生物脅迫下通過影響次生代謝產(chǎn)物、抗氧化酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量等方式來(lái)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育。此外，施加外源植物生長(zhǎng)激素能抵抗外來(lái)脅迫并且能促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育。適度的干旱、鹽堿等非生物脅迫，有助于提高水飛薊中活性成分含量的積累。近年來(lái)學(xué)者利用實(shí)驗(yàn)和臨床數(shù)據(jù)證明水飛薊藥效廣泛、毒性極低。但對(duì)于藥用植物來(lái)說，前期的栽培種植對(duì)其藥效成分也有很大的影響，在此方面有必要繼續(xù)進(jìn)行深入探究。