張 瑜,張 紅,李 寧,陳 娟
陜西省中醫(yī)藥研究院,西安 710003
細(xì)辛為馬兜鈴科植物北細(xì)辛AsarumheterotropoidesFr.Schmidt var.mandshuricum(Maxim.)Kitag.、漢城細(xì)辛AsarumsieboldiiMiq.var.seou1enseNakai或華細(xì)辛AsarumsieboldiiMiq.的干燥根和根莖[1],產(chǎn)于山東、安徽、浙江、江西、河南、湖北、陜西、四川等地[2]。細(xì)辛性溫,味辛,歸心、肺、腎三經(jīng),具有解表散寒、祛風(fēng)止痛等功效,用于治療痰飲喘咳、風(fēng)寒感冒、風(fēng)濕痹痛等癥,已有2 000多年的藥用歷史[3]。研究發(fā)現(xiàn)細(xì)辛揮發(fā)油類成分含量最大,還富含木脂素類、黃酮類等成分[4]。但現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中,細(xì)辛以揮發(fā)油類和細(xì)辛脂素為指標(biāo)的液相色譜測(cè)定,不能全面有效地控制其質(zhì)量。本文利用PubMed、PubChem、CNKI、TCMSP等數(shù)據(jù)庫,對(duì)其化學(xué)成分和藥理作用進(jìn)行綜述,基于質(zhì)量標(biāo)志物quality marker(Q-Marker)確定的基本原則,對(duì)細(xì)辛的Q-Marker進(jìn)行預(yù)測(cè)分析,以期為細(xì)辛的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)完善和后續(xù)深入研究提供思路。
細(xì)辛中揮發(fā)油類化合物種類眾多,其中包括萜類、醇類、酯類、酰胺類、咪唑類、類固醇類、呋喃類、醛類、糖苷類、酸類、酮類、苯基類、吡唑類等,也是細(xì)辛鎮(zhèn)咳平喘、鎮(zhèn)靜、麻醉、抗抑郁、解熱鎮(zhèn)痛、抗炎等的主要活性物質(zhì)[3-10],具體見表1(1~85屬于萜類化合物,86~123屬于芳香族化合物,124~163脂肪族化合物,164~168屬于其他類化合物),其中典型化合物結(jié)構(gòu)見圖1和2。
圖1 細(xì)辛揮發(fā)油中典型萜類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)
圖2 細(xì)辛揮發(fā)油中典型芳香族、脂肪族和其他類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)
表1 細(xì)辛中揮發(fā)油類化合物
細(xì)辛非揮發(fā)油類化合物主要包括木脂素類、脂肪酸類、黃酮及苷類、多糖類等。木脂素類,是細(xì)辛中第二大類成分,具體見表2(1~7屬于雙環(huán)氧木脂素類化合物,8~11屬于單環(huán)氧木脂素類化合物,12和13屬于降木脂素類化合物,14~17屬于其他類化合物),其中典型化合物結(jié)構(gòu)見圖3。該類化合物具有多種藥理作用,主要發(fā)揮抑菌作用。其中,L-細(xì)辛脂素具有抗菌和抗病毒作用;L-芝麻脂素具有抗炎和抗病毒作用[11]。細(xì)辛中脂肪酸類種類多,以十八酸含量高為主[3],具體見表3(1屬于中鏈脂肪酸,2~8屬于長(zhǎng)鏈脂肪酸),其中典型化合物結(jié)構(gòu)見圖4。黃酮及苷類,以柚皮素和山柰酚較為多見[11],具體見表4(1屬于二氫黃酮醇類化合物,2屬于二氫黃酮類化合物,3和4屬于苷類化合物),其中典型化合物結(jié)構(gòu)見圖5。多糖類,也作為細(xì)辛藥理作用的活性物質(zhì),以半乳糖醛酸含量高為主[3]。除上述外,細(xì)辛中還有其他類化合物,包括氨基酸和甾體類等[3]。
圖3 細(xì)辛中典型木脂素類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)
圖4 細(xì)辛中典型脂肪酸類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)
圖5 細(xì)辛中典型黃酮及苷類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)
表3 細(xì)辛中脂肪酸類化合物
表4 細(xì)辛中黃酮及苷類化合物
細(xì)辛中揮發(fā)油成分對(duì)鏈格孢霉、木霉、聚多曲霉、黃青霉等多種霉菌有抗菌作用,對(duì)表皮葡萄球菌、佛魯特丙酸桿菌、黃體微球菌、杰克棒狀桿菌和干燥棒狀桿菌有明顯的抑菌作用,同時(shí)對(duì)黃曲霉、黑曲霉、土曲霉等霉菌和多種真菌、革蘭陽性菌、枯草桿菌及傷寒桿菌等具有殺菌作用,其中甲基丁香酚和黃樟醚含量較高[12-14]。非揮發(fā)性成分中的左旋細(xì)辛脂素、左旋芝麻脂素和卡枯醇對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌,肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌均有抑菌作用,可能是通過直接作用于人體細(xì)胞,阻擋病毒侵襲,提高機(jī)體免疫力[15]。
細(xì)辛中黃酮類、揮發(fā)油類(甲基丁香酚;3,4,5-三甲氧基甲苯;2,4,6-三甲氧基甲苯)、木脂素類(卡枯醇;芝麻素;細(xì)辛脂素;柄果脂素)和烷烴類化學(xué)成分能夠通過抑制鼻上皮細(xì)胞骨膜素和人嗜酸細(xì)胞活化趨化因子3的表達(dá),降低血清組胺和特異性免疫球蛋白E的含量,減少鼻組織中嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞及杯狀細(xì)胞的數(shù)量,從而減輕小鼠的鼻厚度,有效緩解過敏性鼻炎[16]。研究發(fā)現(xiàn),細(xì)辛酮能夠通過減輕炎癥浸潤、黏液產(chǎn)生和氣道高反應(yīng)性癥狀,保護(hù)小鼠免受過敏性哮喘[17]。
細(xì)辛抗炎作用可能與環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)和COX-1、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)14、T-細(xì)胞激活連接蛋白(linker for activation of T-cell,LAT)重組蛋白4H、過氧化物酶體增殖物激活受體等8個(gè)靶點(diǎn)相關(guān),其中COX-2最為關(guān)鍵,與5種特征成分(細(xì)辛脂素、芝麻素、細(xì)辛素、甲基丁香酚和黃樟醚)均存在相互作用,其中細(xì)辛脂素和芝麻素抑制COX-2活性,黃樟醚和細(xì)辛素作用于iNOS、COX-1和LAT4H靶點(diǎn),甲基丁香酚作用于COX-1和LAT4H靶點(diǎn)[18,19]。Zhang等[20]報(bào)道,細(xì)辛能夠降低COX-2、iNOS和脂氧合酶的表達(dá),緩解小鼠耳腫脹情況,采用綜合多體系方法推測(cè)細(xì)辛抗炎作用的標(biāo)志物是L-細(xì)辛素、黃樟醚及乙烯基愈創(chuàng)木酚。Zhang等[21]報(bào)道細(xì)辛提取物可抑制核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)和MAPK信號(hào)通路,降低小鼠后爪腫脹、關(guān)節(jié)炎指數(shù)、脾臟指數(shù)以及血漿中腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-1β和白細(xì)胞介素-6(interleukin-6,IL-6)的表達(dá)水平,顯著緩解關(guān)節(jié)炎癥狀。細(xì)辛中芝麻素可降低紫外線誘導(dǎo)的iNOS和COX-2的過表達(dá),抑制核因子的轉(zhuǎn)位,從而降低小鼠皮膚中白細(xì)胞介素-1、i-NOS和NF-κB等的表達(dá)水平,表明其具有抗炎活性[22]。此外,芝麻素還通過調(diào)控潰瘍性結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸中Nrf2信號(hào)通路,活化蛋白激酶B/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶信號(hào)通路,從而起到保護(hù)作用[23]。
研究發(fā)現(xiàn),細(xì)辛揮發(fā)油中萜類成分(α-蒎烯和1,8-桉葉素)具有止咳平喘的藥理作用,揮發(fā)油類(甲基丁香酚)和多糖類(細(xì)辛多糖)成分也表現(xiàn)出明顯止咳平喘作用,這些與抗炎和抗氧化機(jī)制密切相關(guān)[24]。
細(xì)辛中揮發(fā)油類成分具有較強(qiáng)的抗氧化活性,表現(xiàn)為2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽自由基和2,2-二苯基-1-苦酰肼自由基清除活性高[14]。此外,木脂素類成分芝麻素通過調(diào)控谷胱甘肽過氧化物酶保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷[22],減少成纖維細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生,減輕無毛小鼠炎癥、表皮增生、膠原蛋白降解和皺紋形成,具有作為皮膚保護(hù)劑用于抗光損傷和護(hù)膚產(chǎn)品的潛力[23]。
據(jù)報(bào)道,細(xì)辛提取物有效地抑制了應(yīng)激小鼠的抑郁樣行為反應(yīng),增加大腦促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子和酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase,TH)的表達(dá),減少5-羥色胺的表達(dá),可能是通過激活血清素系統(tǒng),并抑制大腦中促腎上腺皮質(zhì)激素系統(tǒng)和兒茶酚胺系統(tǒng),其中關(guān)鍵成分主要包括甲基丁香酚、十五烷、2,3,5-三甲氧基甲苯、4-(氯甲基)環(huán)己烯、肉豆堿、芝麻素、2-羥基-4,5-亞甲二氧基苯丙酮等[25]。
大量文獻(xiàn)報(bào)道,β-細(xì)辛醚對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有潛在治療優(yōu)勢(shì),包括輕度認(rèn)知功能障礙、腦卒中、帕金森病和癲癇等,具體地,β-細(xì)辛醚通過激活大鼠重組與合成通路相關(guān)蛋白,明顯改善腦組織梗死體積和皮層神經(jīng)元凋亡情況[26]。此外,β-細(xì)辛醚與左旋多巴聯(lián)合通過增強(qiáng)紋狀體中多巴胺脫羧酶、兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶、TH和多巴胺的表達(dá)水平,對(duì)帕金森病大鼠起到神經(jīng)保護(hù)作用[27]。
細(xì)辛揮發(fā)油類化合物具有保護(hù)血管內(nèi)皮、抗血小板、抗血栓并降血壓等對(duì)心血管有益的藥理作用,其中β-細(xì)辛醚能夠抑制心肌肥厚重要基因,改善血液流變性,增強(qiáng)血管內(nèi)皮細(xì)胞活性,有效預(yù)防心肌缺血、心梗及心肌肥厚等;丁香酚也具有保護(hù)心肌細(xì)胞、降壓和抗心律失常作用[28]。Yang[29]研究發(fā)現(xiàn),細(xì)辛通過干預(yù)血液影響心血管重塑再生與動(dòng)脈粥樣硬化,有效緩解高血壓疾病,其中涉及白細(xì)胞介素信號(hào)通路、絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)通路等,關(guān)鍵化合物包括芝麻素、谷甾醇、山柰酚、水鬼蕉賓堿和隱品堿等。
馬兜鈴科植物多含有菲骨架,具有腎毒性、致癌和細(xì)胞毒性作用。細(xì)辛作為2020版中國藥典[1]收錄的馬兜鈴科植物,毒性作用頗具爭(zhēng)議,一方面因?yàn)槠涠拘缘陀隈R兜鈴屬其他植物,大多由于高劑量給藥造成的[30],另一方面細(xì)辛中含有的馬兜鈴酸Ⅰ具有腎毒性、致癌和致肝損傷等作用,需進(jìn)行限量檢測(cè)[31],但也有稱細(xì)辛中所含馬兜鈴酸成分的腎毒性作用很低[32]。據(jù)報(bào)道,細(xì)辛的毒性來源于其揮發(fā)油類化合物,其中甲基丁香酚具有肝臟毒性;黃樟醚也具有肝臟毒性,并易誘發(fā)癌變和呼吸麻痹[33];細(xì)辛醚通過抑制髓質(zhì)呼吸神經(jīng)元神經(jīng)傳遞,易造成急性呼吸障礙[34],還會(huì)造成嚴(yán)重肝損傷[35]、過敏性休克、重型哮喘和喉頭水腫等[36]。Cao[37]研究發(fā)現(xiàn),細(xì)辛中黃樟醚、甲基丁香酚、馬兜鈴酸、細(xì)辛酮、3,5-二甲氧基甲苯和苯衍生物等對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟及肝臟器官均有毒性作用。最新研究發(fā)現(xiàn),從細(xì)辛根中分離到兩個(gè)新的含1,2-oxazin-6-ones結(jié)構(gòu)的菲類化合物,1 μM的菲惡嗪類化合物就可誘導(dǎo)成人神經(jīng)細(xì)胞瘤細(xì)胞核凝結(jié)和Caspase家族3/7激活,表明該化合物是一種強(qiáng)的神經(jīng)元細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)劑[38]。
細(xì)辛屬于馬兜鈴科細(xì)辛屬植物,該科植物約8屬,600種,主要分布于熱帶和亞熱帶地區(qū),以南美洲較多,溫帶地區(qū)少數(shù);我國產(chǎn)4屬,71種、6變種、4變型,除華北和西北干旱地區(qū)外,全國各地均有分布。該科的主要藥用成分有生物堿、揮發(fā)油及硝基菲類等[39],其中備受矚目的特征性化學(xué)成分是馬兜鈴酸,而不同馬兜鈴科植物所含的馬兜鈴酸的種類和含量一直頗具爭(zhēng)議,如馬兜鈴中馬兜鈴酸Ⅰ的含量很高,而細(xì)辛中馬兜鈴酸Ⅰ的含量極低或檢測(cè)不出,主要含馬兜鈴酸Ⅳa,其腎臟毒性風(fēng)險(xiǎn)可能較低[32]。細(xì)辛屬植物約90種,分布于較溫暖的地區(qū),主產(chǎn)亞洲東部和南部,少數(shù)種類分布亞洲北部、歐洲和北美洲。我國有30種、4變種、1變型,南北各地均有分布,長(zhǎng)江流域以南各省區(qū)最多。細(xì)辛屬植物種類繁多,化學(xué)成分多樣,目前從中分離或鑒定出277種化合物,以揮發(fā)油和木脂素作為主要活性成分,也是重要的化學(xué)分類學(xué)標(biāo)志[40]。細(xì)辛含量高的成分是揮發(fā)油類和木脂素類,但是細(xì)辛混淆品頗多,有杜衡、鬼督郵、及己、徐長(zhǎng)卿、白薇、白前等,和細(xì)辛成分相似度高[41,42]。大量文獻(xiàn)報(bào)道,細(xì)辛中甲基丁香酚、黃樟醚和3,5-二甲氧基甲苯含量最高,僅以揮發(fā)油成分或含量高成分作為特征成分,不穩(wěn)定性極高[5]。Zhang[20]發(fā)現(xiàn)可將細(xì)辛中2-甲氧基-4-乙烯基酚、黃樟醚、3,4,5-三甲氧基甲苯和L-細(xì)辛素作為特征性成分。因此,可以將馬兜鈴酸Ⅳa、2-甲氧基-4-乙烯基酚、黃樟醚、3,4,5-三甲氧基甲苯和L-細(xì)辛素作為細(xì)辛Q-Marker的參考選項(xiàng)。
2020年版《中國藥典》[1]記載,細(xì)辛性溫,味辛;歸心、肺、腎經(jīng);解表散寒,祛風(fēng)止痛,通竅,溫肺化痰;用于治療風(fēng)寒感冒,頭痛,牙痛,鼻塞流涕,鼻鼽,鼻淵,風(fēng)濕痹痛,痰飲喘咳等癥。細(xì)辛除傳統(tǒng)功效外,現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)其還具有鎮(zhèn)靜、抗菌、降血壓、抗氧化、抑制癌細(xì)胞等作用[43,44]。辛味藥的主要化學(xué)成分以揮發(fā)油類、苷類和生物堿為主,其中細(xì)辛揮發(fā)油類參與的藥理作用有抗菌、抗過敏、鎮(zhèn)痛抗炎、鎮(zhèn)咳、抗氧化以及抗抑郁等,甲基丁香酚、黃樟醚、3,4,5-三甲氧基甲苯、2,4,6-三甲氧基甲苯、α-蒎烯、1,8-桉葉素和β-細(xì)辛醚等報(bào)道較多[9-23]。此外,細(xì)辛非揮發(fā)油類成分也具有多種藥理作用,如細(xì)辛脂素具有抗炎、抗腫瘤作用[45];左旋芝麻脂素具有抗病毒、抗氣管炎作用;胡蘿卜苷對(duì)淋巴細(xì)胞白血病有邊緣活性,具有抗氧化作用[13];β-谷甾醇有降血膽固醇、止咳、抗癌、抗炎作用等[46]。綜上,上述化合物可作為細(xì)辛Q-Marker篩選的參考選項(xiàng)。
血清藥理學(xué)和藥動(dòng)學(xué)研究表明,通過超高效液相和質(zhì)譜聯(lián)用,在大鼠血漿中測(cè)定出N-isobutyl-2E,4E,8Z,10Z/E-dodecatetraenamide、N-isobutyl-2E,4E,8Z/E-decatrienamide、細(xì)辛脂素、芝麻素、揮發(fā)油類等細(xì)辛特征性成分[47]。通過氣相色譜-質(zhì)譜方法,結(jié)合離子監(jiān)測(cè)模式,測(cè)定出大鼠血漿中黃樟素和甲基丁香酚[48]。Ma等[49]建立了快速、靈敏、選擇性高的液相色譜-質(zhì)譜串聯(lián)的方法,同時(shí)測(cè)定出大鼠血漿中兩種細(xì)辛提取物中的環(huán)氧呋喃木脂素(芝麻素和細(xì)辛素)的含量。目前對(duì)細(xì)辛藥動(dòng)學(xué)研究較少,通過上述研究發(fā)現(xiàn),細(xì)辛中揮發(fā)油類和木脂素類可能是細(xì)辛主要入血成分,可作為細(xì)辛Q-Marker篩選的參考選項(xiàng)。
確定Q-Marker的重要依據(jù)之一就是化學(xué)成分可測(cè)性,目前細(xì)辛中總揮發(fā)油和細(xì)辛脂素作為含量測(cè)定指標(biāo),總揮發(fā)油中甲基丁香酚、黃樟醚、3,5-二甲氧基甲苯和肉豆蔻醚等成分也可作為細(xì)辛質(zhì)量控制指標(biāo)[50]。Wen等[51]利用反相高效液相色譜和指紋圖譜測(cè)定了21批細(xì)辛中非揮發(fā)性成分含量,包括細(xì)辛脂素含量0.630 6~3.123 3 mg/g,芝麻脂素含量0.255 4~1.236 8 mg/g和卡枯醇含量0.071 4~0.469 4 mg/g,為細(xì)辛質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考依據(jù)。He等[52]采用高效液相色譜測(cè)定36批細(xì)辛藥材,其中細(xì)辛脂素平均含量為0.27%,芝麻脂素平均含量為0.079%,將含細(xì)辛脂素不得少于0.25%和含芝麻脂素不得少于0.07%的限量指標(biāo)作為細(xì)辛質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。此外,Chai等[53]報(bào)道將細(xì)辛中蒎烯、蒈烯、右旋龍腦、優(yōu)葛縷酮、α-松油醇、草蒿腦、甲基丁香酚等揮發(fā)油類成分可作為細(xì)辛質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立的參考依據(jù)。目前,建立細(xì)辛質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究較少,上述成分具備較完善的提取分離與測(cè)定技術(shù),可作為細(xì)辛Q-Marker篩選的參考選項(xiàng)。
根據(jù)細(xì)辛性味歸經(jīng),配伍補(bǔ)益藥、收斂藥和寒涼藥居多,從而發(fā)揮不同療效。細(xì)辛常與干姜、附子、麻黃及桂枝配伍,通過調(diào)節(jié)絲裂原活化蛋白激酶通路和磷脂肌醇3-激酶(PI3K/Akt)信號(hào)通路,發(fā)揮抗抑郁作用;通過調(diào)控PI3K/Akt信號(hào)通路、MAPK信號(hào)通路、神經(jīng)活性配體與受體相互作用、鈣離子信號(hào)通路等治療偏頭痛;通過調(diào)控白細(xì)胞介素信號(hào)通路和絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)通路等,有效緩解高血壓病;通過IL-6、轉(zhuǎn)錄因子AP-1、腫瘤壞死因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和γ干擾素等靶點(diǎn)相互作用,治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎,上述藥理作用可能涉及的細(xì)辛成分包括:水鬼蕉賓堿、山柰酚、芝麻素、柚皮素、谷甾醇和隱品堿等[54-56]。此外,細(xì)辛還常與干姜、五味子及半夏配伍,參與調(diào)控支氣管氣道重塑、炎癥和免疫相關(guān)關(guān)鍵通路,發(fā)揮止咳化飲作用,可能涉及的成分是甲基丁香酚、水鬼蕉賓堿、芝麻素、山奈酚、黃樟素、1,8-桉葉素、欖香素、龍腦、肉豆蔻醚和β-蒎烯等[57]。綜上,以上化學(xué)成分可作為細(xì)辛Q-Marker篩選的參考選項(xiàng)。
細(xì)辛作為傳統(tǒng)解表藥之一,在醫(yī)藥應(yīng)用方面涉及廣泛。因其馬兜鈴酸成分的特殊性,細(xì)辛在應(yīng)用上也飽受爭(zhēng)議。現(xiàn)階段國內(nèi)外關(guān)于細(xì)辛的研究主要集中在化學(xué)成分、藥理作用和毒性作用方面,還發(fā)現(xiàn)新的藥理作用。但是,細(xì)辛化學(xué)成分的研究主要集中在揮發(fā)油類和少數(shù)木脂素類,對(duì)其他成分研究較少,而發(fā)揮藥效是多類成分共同作用的結(jié)果。同時(shí),細(xì)辛質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立、藥代動(dòng)力學(xué)研究,以及不同基源細(xì)辛的深入挖掘等方面均缺乏理論基礎(chǔ)。在后續(xù)研究中,建議通過代謝組學(xué)方法研究細(xì)辛多種基源植物物質(zhì)基礎(chǔ)的變化,深入研究其活性物質(zhì)與藥效的相關(guān)性;通過臨床配伍功效的變化研究細(xì)辛添加前后成分的變化,深入解析功效與成分的相關(guān)性。在此基礎(chǔ)上,建立細(xì)辛質(zhì)量分析和評(píng)價(jià)方法,以便建立細(xì)辛質(zhì)量控制及質(zhì)量溯源體系,有助于細(xì)辛的合理開發(fā)與使用。