黃柏與關(guān)黃柏化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展

路 舜，崔紅倩，申 遠(yuǎn)

(新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院中藥學(xué)教研室,河南 新鄉(xiāng) 453003)

黃柏為蕓香科植物黃皮樹(shù)(PhellodendronchinenseSchneid.)的干燥樹(shù)皮,主要產(chǎn)自四川、陜西、廣西、云南、湖北、貴州等地。關(guān)黃柏為蕓香科植物黃檗(PhellodendronamurenseRupr.)的干燥樹(shù)皮,主要產(chǎn)自遼寧、河北、黑龍江、內(nèi)蒙古、吉林等地。黃柏和關(guān)黃柏這2種藥材在1963年至2000年版《中華人民共和國(guó)藥典》中合并為黃柏收載;但隨著研究進(jìn)展發(fā)現(xiàn),黃柏與關(guān)黃柏在有效成分方面有一定的區(qū)別[1-4],因此2005年至2020年版《中華人民共和國(guó)藥典》將兩者單列[5]。黃柏和關(guān)黃柏藥性苦、寒,歸腎、膀胱經(jīng),具有清熱燥濕、瀉火除蒸、解毒療瘡的功效,主要用于濕熱瀉痢、黃疸尿赤、熱淋澀痛、骨蒸勞熱、濕疹濕瘡等[5]。黃柏和關(guān)黃柏主要含有小檗堿、木蘭花堿、掌葉防己堿等生物堿類(lèi)和丁香苷、松柏苷等酚酸類(lèi);除此之外,還有黃柏酮、黃柏內(nèi)酯等檸檬苦素類(lèi),無(wú)羈萜、鬃毛酮等萜類(lèi),美洲花椒素等苯丙素類(lèi),以及揮發(fā)油和微量元素等多種化學(xué)成分,具有抗炎、抗菌、抗癌、降血糖、降尿酸等多種藥理活性[6]。本文總結(jié)了近年來(lái)有關(guān)黃柏和關(guān)黃柏化學(xué)成分及藥理作用的研究成果,為進(jìn)一步研究黃柏和關(guān)黃柏的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)提供理論依據(jù)。

1 黃柏和關(guān)黃柏的化學(xué)成分

1.1 生物堿類(lèi)生物堿是黃柏和關(guān)黃柏的主要化學(xué)成分,也是其主要活性成分之一,含量高達(dá)3%以上。生物堿在結(jié)構(gòu)分類(lèi)上包括原小檗堿型、阿樸菲型、單萜吲哚型、喹啉型等。這2種藥材的主要生物堿有小檗堿、巴馬汀、木蘭花堿、藥根堿、異蓮心堿、蝙蝠葛任堿、吳茱萸次堿、N-甲基紫堇定堿、γ-崖椒堿、異闊果蕓香堿、鐵屎米-6-酮等[7-9]。ZHU等[10]通過(guò)高效液相色譜法、質(zhì)譜法等多種分析方法鑒定出鹽酸小檗堿在黃柏中的含量為3%～6%,而在關(guān)黃柏中的含量較少,為0.4%～1.2%。藥根堿在黃柏和關(guān)黃柏中含量相近,但是含量很少,幾乎檢測(cè)不到。巴馬汀在關(guān)黃柏中的含量高于黃柏,約為0.4%～1.2%。吳茱萸次堿是關(guān)黃柏中僅有的生物堿成分[11-12]。

1.2 酚酸類(lèi)酚酸類(lèi)是黃柏和關(guān)黃柏中另一種主要的化學(xué)成分,主要有丁香苷、松柏苷、咖啡酸甲酯、阿魏酸甲酯、綠原酸、(-)-綠原酸甲酯、對(duì)羥基苯甲酸、3-羥基-4-甲氧基肉桂酸酯、對(duì)甲氧基苯甲醛、3-O-阿魏?？崴醄13]等。丁香苷、松柏苷只存在于關(guān)黃柏中,咖啡酸甲酯、3-羥基-4-甲氧基肉桂酸酯只存在于黃柏中;3-O-阿魏?？崴嵩邳S柏和關(guān)黃柏中含量接近,為0.3%～0.6%[14-15]。

1.3 檸檬苦素類(lèi)檸檬苦素類(lèi)化合物是一種具有呋喃環(huán)的三萜類(lèi)化合物,主要包括黃柏內(nèi)酯、黃柏酮、黃柏酮酸、諾米林、黃檗寧A、黃檗寧B、黃檗萜內(nèi)酯A、黃檗萜內(nèi)酯B等[16]。其中,黃柏酮、黃柏內(nèi)酯在關(guān)黃柏中的含量較黃柏高7倍左右。其他的檸檬苦素類(lèi)化合物只在關(guān)黃柏中有被報(bào)道[17-19]。

1.4 苯丙素類(lèi)苯丙素類(lèi)化合物包括香豆素類(lèi)、木脂素類(lèi)和黃酮類(lèi)。黃柏和關(guān)黃柏中的苯丙素類(lèi)化合物主要有(±)-南燭木樹(shù)脂酚、茵芋苷、6,7-二甲氧基香豆素、秦皮乙素、黃檗醇E、美洲花椒素、6,7-二甲氧基香豆素、葡萄內(nèi)酯、槲皮素-3-O-β-D-半乳糖苷[20-21]。其中茵芋苷、6,7-二甲氧基香豆素、秦皮乙素存在于關(guān)黃柏中,黃檗醇E、美洲花椒素、葡萄內(nèi)酯存在于黃柏中。目前,黃柏和關(guān)黃柏中苯丙素類(lèi)化合物的含量還有待進(jìn)一步研究[22]。

1.5 萜類(lèi)黃柏和關(guān)黃柏中的萜類(lèi)化合物主要為四環(huán)三萜類(lèi)、五環(huán)三萜等。無(wú)羈萜、尼奧木素-NP36、鬃毛酮、苦楝酮只存在于川黃柏中[22]。尼羅替星、尼羅替星乙酰酯、二氫尼羅替星、剛毛鷓鴣花醇B在黃柏和關(guān)黃柏中均可被檢測(cè)到。

1.6 其他化學(xué)成分黃柏和關(guān)黃柏中還有許多其他化學(xué)成分,例如揮發(fā)油類(lèi)(檸檬烯、β-橄香烯、月桂烯、β-香茅醇等)[23]、甾醇類(lèi)(豆甾醇、菜油甾醇、β-谷甾醇等)[7]以及微量元素(鎂、錳、鈣、鋅、銅等)[24]。

2 黃柏和關(guān)黃柏的藥理作用

2.1 抗炎作用炎癥是免疫防御系統(tǒng)的一種生理反應(yīng),可以保護(hù)身體免受感染、過(guò)敏原和創(chuàng)傷等有害刺激。但過(guò)度的炎癥反應(yīng)不僅導(dǎo)致炎癥相關(guān)介質(zhì)的釋放,還會(huì)引起核因子-κB和絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)通路的激活,進(jìn)而引起心血管疾病、類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等疾病的發(fā)生。李文裕等[25]采用黃柏煎劑對(duì)炎癥小鼠進(jìn)行灌胃治療,結(jié)果發(fā)現(xiàn),黃柏煎劑組小鼠炎癥部位的腫脹度顯著低于對(duì)照組(灌注蒸餾水),表明黃柏煎劑具有較強(qiáng)的抗炎作用。TAN等[26]首次在黃柏中通過(guò)高效液相色譜-電噴霧-多級(jí)質(zhì)譜法鑒定出二氫小檗堿,二氫小檗堿是一種天然的小檗堿還原衍生物和腸道細(xì)菌代謝物,可有效減輕乙酸誘導(dǎo)的血管通透性、二甲苯引起的耳廓水腫和角叉菜膠引起的足爪水腫,顯著減輕耳和爪組織中炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn);其機(jī)制可能為:二氫小檗堿可顯著降低白細(xì)胞介素6、白細(xì)胞介素1β、腫瘤壞死因子、一氧化氮、前列腺素E2的產(chǎn)生和mRNA表達(dá)水平,增加白細(xì)胞介素10的釋放,并抑制核因子-κB和絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)通路的激活[26]。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明了鹽酸小檗堿的顯著抗炎作用,ZHU等[27]通過(guò)右旋糖苷硫酸鈉誘導(dǎo)建立潰瘍性結(jié)腸炎大鼠模型,再給予鹽酸小檗堿治療,結(jié)果表明,鹽酸黃連素治療潰瘍性結(jié)腸炎療效確切,其抗炎反應(yīng)的機(jī)制可能涉及阻斷白細(xì)胞介素-6/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3/核因子-κB信號(hào)通路。

2.2 抗菌作用眾所周知,銅綠假單胞菌一方面可以通過(guò)染色體突變或橫向基因轉(zhuǎn)移獲得個(gè)體耐藥,另一方面可通過(guò)多藥外排泵的方式表現(xiàn)出耐藥性[28]。銅綠假單胞菌對(duì)氨基糖苷類(lèi)的耐藥作用主要取決于MexXY外排系統(tǒng),MORITA等[29]研究發(fā)現(xiàn),黃柏和關(guān)黃柏中的小檗堿以MexXY依賴(lài)性方式協(xié)同抑制銅綠假單胞菌的氨基糖苷類(lèi)耐藥,并且小檗堿還可降低木糖氧化酶無(wú)色桿菌和洋蔥伯克霍爾德菌的氨基糖苷類(lèi)最低抑菌濃度。耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(methicillin-resistantStapphyococcusaureus,MRSA)在糖尿病足并發(fā)的早期感染和急性感染中較為常見(jiàn),這是因?yàn)樘悄虿』颊叽嬖谖⒀懿∽?導(dǎo)致創(chuàng)面上的藥物濃度不足以殺死細(xì)菌,從而誘導(dǎo)耐藥菌株產(chǎn)生。有研究表明,復(fù)方黃柏液涂劑對(duì)MRSA無(wú)直接殺滅的能力,是通過(guò)削弱毒力因子的表達(dá)和影響細(xì)菌生物膜的形成來(lái)發(fā)揮抗菌作用的[30]。除此之外,黃柏葉中的黃酮苷對(duì)金黃色葡萄球菌、檸檬色葡萄球菌及枯草桿菌也有抑制作用[31]。還有研究表明,黃柏的水煎液或醇浸劑對(duì)腦膜炎球菌、炭疽桿菌、痢疾桿菌、白喉?xiàng)U菌、破傷風(fēng)桿菌、溶血性鏈球菌等具有抑制作用[31]。黃柏不僅對(duì)細(xì)菌有抑制作用,而且對(duì)真菌也有一定抑制作用[32]。馬欣等[33]用不同的萃取相提取的黃柏中的活性成分來(lái)處理番茄枯萎病菌,結(jié)果顯示,正丁醇萃取相提取的成分抑菌作用最強(qiáng),主要以生物堿、有機(jī)酸、苷類(lèi)、酰胺類(lèi)等為主,推測(cè)生物堿類(lèi)為黃柏抑制植物真菌病害的主要抑菌活性成分。

2.3 抗癌作用LIU等[34]研究發(fā)現(xiàn),黃柏和關(guān)黃柏中的去甲基小檗堿對(duì)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖和腫瘤異種移植物的生長(zhǎng)具有抑制作用,其作用機(jī)制可能為:去甲基小檗堿通過(guò)抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化來(lái)抑制細(xì)胞遷移,并通過(guò)下調(diào)非小細(xì)胞肺癌中細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)觸發(fā)細(xì)胞周期阻滯;此外,去甲基小檗堿可降低缺氧誘導(dǎo)因子1α上游蛋白的表達(dá),有效誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的衰老。廉振穎等[35]研究發(fā)現(xiàn),黃柏酮可抑制肺癌細(xì)胞核糖體合成及增殖,其作用機(jī)制可能與抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白/核糖體蛋白S6信號(hào)通路激活有關(guān)。除此之外,關(guān)黃柏中的木蘭花堿、蝙蝠葛任堿、巴馬汀及小檗堿具有抑制前列腺癌細(xì)胞增殖的作用[36]。LI等[36]研究發(fā)現(xiàn),將人前列腺癌細(xì)胞22RV1皮下接種于裸鼠后, 關(guān)黃柏可顯著抑制人前列腺癌細(xì)胞異種移植瘤的生長(zhǎng)。黃柏中的黃酮苷還可以通過(guò)抑制磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白通路來(lái)抑制骨肉瘤細(xì)胞活力并誘導(dǎo)其凋亡[37]。

2.4 抗糖尿病近幾年,黃柏和關(guān)黃柏在治療糖尿病中的應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注,一些含有黃柏的中成藥例如通冠丸和知柏地黃丸已經(jīng)被用于治療糖尿病或其并發(fā)癥[38]。有研究發(fā)現(xiàn),口服黃柏可顯著降低糖尿病大鼠的血糖并有效治療糖尿病腎病,充分證明了黃柏的抗糖尿病功效[39]。TIAN等[40]研究發(fā)現(xiàn),小檗堿在口服黃柏的糖尿病大鼠肝臟中的濃度最高,并且其代謝產(chǎn)物在肝臟中大量積累;體外實(shí)驗(yàn)顯示,小檗堿及其代謝產(chǎn)物以劑量依賴(lài)的方式抑制肝臟葡萄糖產(chǎn)生,說(shuō)明小檗堿是黃柏抗糖尿病作用中的主要活性成分。金惠杰等[41]研究發(fā)現(xiàn),知母和黃柏按照質(zhì)量比11混合能夠明顯提升2型糖尿病大鼠的胰島素敏感性,促進(jìn)糖脂代謝,改善胰島素抵抗。鄭麗婷等[42]研究發(fā)現(xiàn),黃柏堿對(duì)α葡萄糖苷酶活性具有一定的抑制作用,這種抑制作用屬于可逆性的反競(jìng)爭(zhēng)性抑制類(lèi)型,且隨著黃柏堿質(zhì)量濃度的升高,其抑制作用逐漸增強(qiáng)。

2.5 治療高尿酸和保護(hù)腎臟許多中藥處方例如二妙丸、四妙丸的主要成分是黃柏,可用于治療痛風(fēng)。XU等[43]研究發(fā)現(xiàn),二氫小檗堿具有顯著的降尿酸和腎臟保護(hù)作用。在體外,二氫小檗堿可抑制黃嘌呤氧化酶活性;在體內(nèi),二氫小檗堿不僅可以降低血清中尿酸和黃嘌呤氧化酶的水平,還可以抑制肝臟中黃嘌呤氧化酶和腺苷脫氨酶的活性,并且能顯著下調(diào)腎臟中黃嘌呤氧化酶mRNA和蛋白的表達(dá)[43]。除此之外,二氫小檗堿可呈劑量依賴(lài)性降低血清肌酐和血尿素氮水平、炎癥細(xì)胞因子水平以及改善腎臟惡性病變,改善高尿酸導(dǎo)致的腎損傷[44]。RONG等[44]研究發(fā)現(xiàn),小檗堿在氧化鉀/次黃嘌呤誘導(dǎo)的高尿酸小鼠中具有明確的抗高尿酸血癥和腎臟保護(hù)作用,這可能是通過(guò)調(diào)節(jié)尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的重吸收和分泌平衡以及抑制非受體型蛋白酪氨酸激酶2/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的。劉睿等[45]研究發(fā)現(xiàn),黃柏對(duì)尿酸性腎病大鼠有明顯的治療作用,機(jī)制可能與其降低血尿酸、減少腎小管尿酸鹽沉積及抑制相關(guān)炎癥反應(yīng)有關(guān),表明黃柏能減輕高尿酸血癥對(duì)腎臟的傷害。以上研究為黃柏在痛風(fēng)和高尿酸血癥治療中的應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

2.6 其他黃柏和關(guān)黃柏除了上述藥理作用外還有其他生物活性。LIANG等[46]研究發(fā)現(xiàn),小檗堿對(duì)Aβ25-35誘導(dǎo)的原代海馬神經(jīng)元損傷具有保護(hù)作用。XU等[47]研究發(fā)現(xiàn),黃柏水提取物可減輕小鼠腹瀉,其機(jī)制為黃柏水提物對(duì)腸道微生物群具有調(diào)節(jié)作用,且呈劑量依賴(lài)性,可增加腸道微生物群α多樣性,減少機(jī)會(huì)性致病細(xì)菌的相對(duì)豐度。KIM等[48]研究表明,黃柏水提取物在體外對(duì)水皰性口炎病毒、流感病毒、單純皰疹病毒和腸道病毒71型具有廣泛的抗病毒作用,在體內(nèi)小鼠模型中對(duì)不同甲型流感病毒亞型(H1N1、H5N2、H7N3和H9N2)具有廣泛的抗病毒作用。

3 小結(jié)與展望

綜上所述,黃柏和關(guān)黃柏的活性成分有生物堿類(lèi)、酚酸類(lèi)、檸檬苦素類(lèi)、苯丙素類(lèi)、萜類(lèi)、揮發(fā)油等,其中生物堿類(lèi)是其主要活性成分。黃柏由于產(chǎn)地、歷史沿革等原因被分為黃柏和關(guān)黃柏,它們?cè)谛誀?、顯微鑒別、化學(xué)成分以及色譜特征上都存在差異,例如,2020年版《中國(guó)藥典》規(guī)定黃柏中小檗堿含量不得低于3.0%,關(guān)黃柏中小檗堿不得低于 0.60%,其在2種藥材中的含量差別較大,在臨床應(yīng)用中應(yīng)加以區(qū)分。黃柏和關(guān)黃柏的藥理作用廣泛,具有抗炎、抗菌、抗癌、降血糖、降尿酸、保護(hù)肝腎等多種藥理作用。

黃柏和關(guān)黃柏的主要差異在化學(xué)成分方面,而目前有關(guān)黃柏和關(guān)黃柏藥效成分及機(jī)制的研究仍相對(duì)薄弱,缺乏細(xì)胞、分子等方面的深入研究。未來(lái)應(yīng)從以下幾個(gè)方面繼續(xù)深入研究:(1)進(jìn)一步分離、純化有效成分,并且在藥效相關(guān)的作用機(jī)制方面深入研究。(2)進(jìn)一步明確對(duì)某種疾病的確切量效關(guān)系,除此之外,還要進(jìn)行毒理學(xué)方面的研究。(3)在作用機(jī)制方面,需要對(duì)某種疾病進(jìn)行多系統(tǒng)、多靶點(diǎn)、多通路的深入研究。隨著研究的深入,可為未來(lái)新藥的研發(fā)和開(kāi)發(fā)藥物新用途提供理論依據(jù)。