柴胡藥用植物資源研究進(jìn)展

武 娜 馬 瀟 楊玲霞* 羅興平*

1.西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省藥品檢驗(yàn)研究院，甘肅 蘭州 730070；3.國家藥品監(jiān)督管理局中藥材及飲片質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070

柴胡是我國傳統(tǒng)中藥，為傘形科植物柴胡(BupleurumchinenseDC.)或狹葉柴胡(BupleurumscorzonerifoliumWilld.)的干燥根，俗名為菇草、山菜、柴草。按性狀分為“北柴胡”和“南柴胡”兩種。在2020年版《中華人民共和國藥典》中，北柴胡和南柴胡被統(tǒng)稱為柴胡[1]。柴胡在我國有2000多年的藥用歷史，其最早記載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，被列為上品。據(jù)《神農(nóng)本草經(jīng)》[2]載：“柴胡，味苦平。主心腹，去腸胃中結(jié)氣，飲食積聚，寒熱邪氣，推陳致新。久服，輕身明目益精。”其辛、苦、微寒、歸肝、膽經(jīng)，有和解表里、疏肝解郁，升舉陽氣之功效，常被用于解熱、抗抑郁[3]、抗炎[4]、抗驚厥[5]、抗癲癇[6]、抗腫瘤[7]、肝氣郁結(jié)[8]以及一些婦科疾病[9]，如子宮脫垂、月經(jīng)紊亂。

近年來科學(xué)家對柴胡的研究深入且廣泛，柴胡種類多樣，種源混雜、質(zhì)量參差不齊，現(xiàn)代藥理研究表明，其含有皂苷、黃酮、揮發(fā)油等多種化學(xué)成分，具有抗抑郁、解熱、抗癲癇、抗炎、抗腫瘤、保肝等諸多作用。本文對目前柴胡種質(zhì)資源現(xiàn)狀以及近幾年柴胡化學(xué)成分與藥理活性研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)歸納，為開發(fā)柴胡資源、提高柴胡質(zhì)量與更好地利用柴胡提供參考。

1 柴胡種質(zhì)資源現(xiàn)狀

柴胡屬植物種類眾多，目前全世界約有200種柴胡屬植物，《中國植物志》記載，我國分布有柴胡屬植物42種、17變種、7變型，主要分布于西南、西北、華北、華東、東北等地，《中國藥用柴胡原色圖志》[10]中收錄我國藥用柴胡植物有25種、8變種、3變型。種類多樣，種質(zhì)來源混雜，品種良莠不齊，是柴胡藥材質(zhì)量下降，臨床藥效不穩(wěn)的主要原因，且近年柴胡需求量不斷增大，野生資源減少，這都制約著柴胡進(jìn)一步開發(fā)與利用。所以保護(hù)野生資源，進(jìn)行育種研究，開發(fā)優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源，選擇優(yōu)良的種質(zhì)進(jìn)行栽培種植，是提高柴胡質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)柴胡高產(chǎn)的主要途徑。

1.1 野生柴胡藥用資源分布現(xiàn)狀 李曉偉等[11]對甘肅、陜西、內(nèi)蒙古、黑龍江等地的藥用柴胡資源進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我國野生柴胡廣泛分布于海拔200～2800 m的半干燥山坡、草叢及溝渠旁，砂質(zhì)土、腐殖質(zhì)土更適合其生長。且野生柴胡分布量較大的省有山西、內(nèi)蒙古、陜西、甘肅。常見野生藥用柴胡資源分布如表1。

表1 藥用柴胡植物的資源分布表[12]

上述品種中柴胡與狹葉柴胡為《中華人民共和國藥典》規(guī)定正規(guī)品種，除此外還有部分柴胡品種在不同的地方標(biāo)準(zhǔn)中被當(dāng)作地方習(xí)用品種，如甘肅藥用柴胡有13種，主流商品為柴胡、狹葉柴胡、銀州柴胡、黑柴胡、小葉黑柴胡和黃花鴨拓柴胡[13]，其中黑柴胡與銀州柴胡被《甘肅省中藥材標(biāo)準(zhǔn)》收載[14]。云南省收錄多枝柴胡、韭葉柴胡、瀘西柴胡、空心柴胡、細(xì)莖有柄柴胡、麗江柴胡、小柴胡、窄竹葉柴胡八種柴胡為地方藥用柴胡[15]。除此外還有煙臺柴胡、柴首、竹葉柴胡、錐葉柴胡、興安柴胡、秦嶺柴胡、長白山柴胡、線葉柴胡等收載于各地方標(biāo)準(zhǔn)，流通于市場。

此外，表中所述品種中也有部分柴胡因具有一定的毒性，不為藥用。如大葉柴胡其根及根莖含柴胡毒素，不宜入藥，近年已停止使用。在東北地區(qū)分布的小葉黑柴胡的根部同大葉柴胡，有一定的毒性，不宜入藥。

1.2 栽培柴胡藥用資源現(xiàn)狀 隨著市場需求量增加，野生柴胡資源日趨減少，商品柴胡的主要來源為栽培柴胡。李曉偉等[11]調(diào)查發(fā)現(xiàn)在我國市場上商品柴胡主要為北柴胡，且栽培柴胡占比80%以上，剩余不到20%為野生柴胡。甘肅、山西、陜西、湖北、河北等地為我國藥用柴胡主要栽培種植地，其中甘肅省種植面積最大。栽培地眾多使得柴胡栽培種質(zhì)多而雜亂，不同栽培地區(qū)的柴胡有效成分含量也存在差異，是影響柴胡質(zhì)量下降的主要因素。

張改霞等[16]對栽培柴胡的大量生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有許多類別有著相同稱謂，均稱“柴胡”和“紅柴胡”，且最終將主要栽培種質(zhì)歸并為6種類型、4個物種，即北柴胡、紅柴胡、三島柴胡與窄竹葉柴胡，各類型以北柴胡為主。

1.3 柴胡品種選育現(xiàn)狀 我國目前對柴胡優(yōu)良品種的選育仍較少，2003年魏建和采用集團(tuán)選育法從河北省的1份休眠淺、種子萌發(fā)率高的地方品種中選育出“中柴1號”(CK1)，其根色相比于野生柴胡較淺，種子萌發(fā)率與品質(zhì)有所提高，但在產(chǎn)量與皂苷含量等方面仍需進(jìn)一步提高[17]。

鄭亭亭等[18]利用從“中柴1號”群體中發(fā)現(xiàn)深根色種質(zhì)，從2004年起用單株選育法選育出根色深、株型矮的新品種：“中柴2號”和“中柴3號”，并于2009年通過北京市的新品種鑒定。二者在整齊度、產(chǎn)量、有效成分皂苷含量等方面均優(yōu)于“中柴1號”，其中“中柴2號”的柴胡皂苷含量達(dá)到了1.3%。

2011年甘肅省采用株系選育法選育出JX06-1-6，其柴胡皂苷含量為0.92%，品質(zhì)優(yōu)于《中華人民共和國藥典》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，比較試驗(yàn)中其與紅柴胡(對照)相比，增產(chǎn)顯著，被認(rèn)為是目前適用于西北地區(qū)種植的柴胡高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品系[19]。

2014年四川從引種的北柴胡中選育出“川北柴1號”與“川紅柴1號”[20]。戚文濤等[21]通過試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)北京選育的“中柴2號”和四川選育的“川北柴1號”質(zhì)量優(yōu)于其他產(chǎn)地北柴胡種子，種子大且均勻，籽粒飽滿。

賈和田等[22]在2017年選育出了高產(chǎn)量、高品質(zhì)、適合北方旱作區(qū)種植的柴胡新品種“冀柴1號”。

2020年李玉春等[23]以北柴胡“中柴1號”與本地野生柴胡YC分別作為母本與父本，經(jīng)過系統(tǒng)選育、雜交育種培育出柴胡新品種“濟(jì)柴1號”。其皂苷含量高于對照品種“川紅柴1號”，高于《中華人民共和國藥典》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，同時“濟(jì)柴1號”具有較強(qiáng)的抗病性，田間病發(fā)率低于10%。

2 柴胡的化學(xué)成分研究

柴胡含大量的化學(xué)成分，主要成分有皂苷(Saponins)、甾醇類(Steroids)、黃酮類(Flavonoids)、揮發(fā)油(Volatile oil)和多糖(Polysaccharides)等，除此還含有香豆素(Coumarins)、木脂素(Lignans)、多元醇(Polyol)、腺苷(Adenosine)、油酸(oleic acid)、硬脂酸(stearic acid)以及一些微量元素(Trace elements)等。其中柴胡皂苷、多糖、甾醇以及少量揮發(fā)油為其根部主要成分，黃酮類、木質(zhì)素、香豆素等為其地上部分主要成分。

2.1 皂苷類 關(guān)于柴胡化學(xué)成分的研究，其中柴胡皂苷(Saikosaponin)是柴胡主要活性成分之一，研究極為深入[6]。柴胡皂苷的結(jié)構(gòu)為五環(huán)三萜類化合物，是齊墩果烷型衍生物，目前已從柴胡屬植物中分離得到近百種齊墩果烷型五環(huán)三萜類皂苷，根據(jù)苷元不同分為七種類型[24-25]：Ⅰ型皂苷(環(huán)氧醚鍵)、Ⅱ型皂苷(異環(huán)雙烯結(jié)構(gòu))、Ⅲ型皂苷(12位為雙鍵)、Ⅳ型皂苷(同環(huán)雙烯結(jié)構(gòu))、Ⅴ型皂苷(12烯-28-羧酸結(jié)構(gòu))、Ⅵ型皂苷(異環(huán)雙烯-30-羧酸結(jié)構(gòu))和Ⅶ型皂苷(18-烯)。如圖1所示。

至今為止，從柴胡屬植物已分離出柴胡皂苷a、柴胡皂苷b2、柴胡皂苷b4、柴胡皂苷c、柴胡皂苷d、柴胡皂苷f、柴胡皂苷o、2″-O-乙酰柴胡皂苷a、3″-O-乙酰柴胡皂苷a、3″-O-乙酰柴胡皂苷d、6″-O-乙酰柴胡皂苷a、6″-O-乙酰柴胡皂苷d等近百種柴胡皂苷[25-27]，部分柴胡皂苷成分見表2。其中柴胡皂苷a的含量較高，柴胡皂苷d的生物活性最高[28]?！吨腥A人民共和國藥典》[1]明確指出，在柴胡質(zhì)量控制上，柴胡皂苷a、d的總含量應(yīng)不小于0.3%。

表2 部分柴胡皂苷成分表[26-27]

不同地區(qū)柴胡所含皂苷含量不同。劉潔等[29]對部分地區(qū)柴胡所含柴胡皂苷成分與含量進(jìn)行測定，結(jié)果顯示南、北柴胡中所含皂苷成分沒有明顯差異。同時按照《中華人民共和國藥典》要求，比較了柴胡皂苷a與柴胡皂苷d的總量，結(jié)果表明甘肅與內(nèi)蒙古北柴胡的皂苷含量較高，總體品質(zhì)較優(yōu)。

2.2 多糖類 柴胡多糖是柴胡中主要的多糖類成分，顏軍等[30]制備了柴胡純一多糖BPP2，采用HPGPC、TLC與HPLC對BPP2的分子量、單糖組成和摩爾比進(jìn)行了測定與分析，結(jié)果表明BPP2為由葡萄糖(Glc)、半乳糖(Gal)、鼠李糖(Rha)、阿拉伯糖(Ara)、木糖(Xly)這5種單糖構(gòu)成的雜多糖。

盧嬌嬌[31]研究發(fā)現(xiàn)北柴胡中柴胡總多糖(WBCP)經(jīng)分級可得中性糖級(WBCP-N)與酸性糖級(WBCP-A)，其中WBCP-N主要成分為淀粉多糖，WBCP-A主要由阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖、葡萄糖、果糖(Fuc)與大量果膠組成，其中HG型果膠含量較高。

2.3 黃酮類 黃酮類為柴胡屬植物的地上部分主要成分之一，其因存在半琨式結(jié)構(gòu)，性質(zhì)較為穩(wěn)定，可作為天然抗氧化劑。楊林林等[32]研究發(fā)現(xiàn)柴胡中蘆丁、槲皮素、異鼠李素、山柰素為主要黃酮類物質(zhì)，其中蘆丁占比最高，在北柴胡葉中高達(dá)106.961 mg/g。肖宗雨等[33]對柴胡地上部分的黃酮化學(xué)成分進(jìn)行研究，得到木犀草素、異鼠李素、異鼠李素-7-O-α-L-鼠李糖苷、苜蓿素-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、vittariflavone、槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖醛酸乙酯、兔毛蒿素、tricin-4′-O-(threo-β-guaiacylglyceryl)ether-7-O-β-D-glucopyranose、salcolin B等12種黃酮類化合物，且salcolin B首次從柴胡屬植物中提取得到。目前柴胡中發(fā)現(xiàn)的黃酮類化合物[33-34]見表3。

2.4 揮發(fā)油類 揮發(fā)油成分復(fù)雜，不穩(wěn)定且易揮發(fā)，有解熱、抗炎、抗腫瘤、抗驚厥的作用，是柴胡有效成分之一。研究表明柴胡有月桂酸、肉豆蔻酸、石竹素等多種揮發(fā)油成分。張博文等[35]對柴胡揮發(fā)油成分進(jìn)行分析，最終鑒定出46種揮發(fā)油成分，其中甲基環(huán)己烷含量最大。詳見表4。韓曉偉等[36]通過實(shí)驗(yàn)分離鑒定出55種化合物，其中L-抗壞血酸-2，6-二棕櫚酸酯、炔醇、2，4-癸二烯醛與順，順-9，12-十八碳二烯-1-醇相對含量較高，L-抗壞血酸-2，6-二棕櫚酸酯含量最大，達(dá)23.85%。

表4 柴胡揮發(fā)油成分表

2.5 其他 除上述成分外，柴胡還含有甾醇類(如胡蘿卜苷、α-菠甾醇、β-谷甾醇、麥角甾醇)、多炔類(如柴胡炔醇)、木脂素類、香豆素類、氨基酸、腺苷、少量無機(jī)金屬元素(如Ca、Al、Fe、Cu、Mn、Zn)等多種成分。

3 柴胡的藥理作用研究

3.1 對中樞神經(jīng)系統(tǒng)作用

3.1.1 抗抑郁作用 柴胡在我國被用于治療抑郁和焦慮有數(shù)百年歷史。研究發(fā)現(xiàn)β-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸(AMPA)受體及其哺乳動物雷帕霉素(mTOR)信號通路的靶點(diǎn)誘導(dǎo)突觸成熟，可能參與抑郁癥的突觸改變。Sun等[37]研究發(fā)現(xiàn)柴胡總皂苷(TSS)可誘導(dǎo)AMPA受體和mTOR信號通路，增加突觸蛋白(海馬CA3的突觸-1)的表達(dá)，改善抑郁和焦慮。Guo等[3]研究表明柴胡皂苷a(SSa)可上調(diào)富含脯氨酸的跨膜蛋白2(PRRT2)的表達(dá)水平，增加海馬體中的DA含量，減輕大鼠的抑郁癥狀。

3.1.2 解熱作用 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)柴胡解熱療效顯著，石亮等[38]研究發(fā)現(xiàn)柴胡水提物具有解熱作用，其作用機(jī)制主要與降低血中部分炎癥介質(zhì)如腫瘤壞死因子α(umor necrosis factor-α，TNF-α)的含量和調(diào)節(jié)下丘腦環(huán)磷酸腺苷(cAMP)及精氨酸加壓素(AVP)的合成分泌有關(guān)。

金國泰等[39]研究表明，柴胡及其有效成分(柴胡皂苷、揮發(fā)油)均可顯著降低干酵母致熱大鼠的體溫。薛燕等[40]對皮下注射酵母致熱大鼠研究，發(fā)現(xiàn)柴胡中主要發(fā)揮解熱作用的成分有揮發(fā)油、皂苷和皂苷元。孫秀萍等[41]認(rèn)為柴胡通過調(diào)節(jié)下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞，影響致熱原，抗病原微生物，抗炎及調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能等多途徑共同作用發(fā)揮解熱作用。

3.1.3 抗驚厥、抗癲癇作用 謝煒等[42]研究發(fā)現(xiàn)柴胡抗驚厥作用明顯，且SSa抗電休克發(fā)作(MES)驚厥作用最強(qiáng)。李長征等[43]發(fā)現(xiàn)SSa可以延長大鼠發(fā)生陣發(fā)性痙攣和強(qiáng)直性驚厥的潛伏期，降低大鼠強(qiáng)直性驚厥的發(fā)生率。

Ye等[5]研究SSa抗癲癇作用機(jī)制，表明SSa可抑制暴露于PTZ的海馬神經(jīng)元中磷酸化雷帕霉素靶蛋白(p-mTOR)信號通路、核糖體40s小亞基S6 蛋白激酶(p-70S6K)、白細(xì)胞介素1β(interleukin-1β，IL1β)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)的表達(dá)，發(fā)揮抗癲癇與神經(jīng)保護(hù)作用。Hong等[44]研究發(fā)現(xiàn)SSa可減少Li-毛果蕓香堿誘導(dǎo)大鼠癲癇發(fā)作的頻率與持續(xù)的時間，明顯改善大鼠的癲癇行為。

3.2 抗炎作用 柴胡具有明顯的抗炎效果，發(fā)揮藥理作用的主要化學(xué)成分為柴胡皂苷。柴胡皂苷的抗炎機(jī)制主要是抑制促炎細(xì)胞因子如TNF-α、IL1β、IL-6的表達(dá)；增強(qiáng)抗炎細(xì)胞因子如轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)與IL-10的表達(dá)；調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)的信號通路，如抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)信號通路與絲裂素活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號通路，發(fā)揮抗炎作用[45]。

Lu等[46]研究發(fā)現(xiàn)SSa與柴胡皂苷d(SSd)在角叉菜膠誘導(dǎo)的大鼠足腫脹和醋酸誘導(dǎo)的小鼠血管通透性升高兩種不同的急性炎癥小鼠模型中表現(xiàn)出顯著的抗炎活性。Chen等[47]研究發(fā)現(xiàn)SSd可降低丙二醛(MDA)和線粒體超氧化物(MSP)水平，提高過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)的活性，緩解CCl4誘發(fā)肝炎的急性肝損傷。

3.3 抗腫瘤作用 柴胡皂苷的抗腫瘤作用較為廣泛，主要通過抑制腫瘤細(xì)胞分裂與生長、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移等多種途徑來抑制或殺死胃癌、肝癌、宮頸癌等多種腫瘤細(xì)胞，發(fā)揮抗腫瘤作用。

3.3.1 抑制腫瘤細(xì)胞的分裂與生長 顏瀚琛等[48]研究發(fā)現(xiàn)柴胡皂苷可使腎癌細(xì)胞的細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期，阻斷腎癌細(xì)胞分裂與生長，發(fā)揮抗癌作用。楊春艷等[49]研究發(fā)現(xiàn)低濃度的SSd可抑制人骨肉瘤(143B)細(xì)胞的生長增殖，且兩者呈一定的負(fù)相關(guān)。

3.3.2 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 李妍等[50]研究發(fā)現(xiàn)一定濃度的SSd可引起人神經(jīng)母細(xì)胞瘤(SH-SY5Y)細(xì)胞凋亡，其機(jī)制可能與影響線粒體膜電位變化有關(guān)。劉志華等[51]研究發(fā)現(xiàn)SSd可影響蛋白Bax與蛋白Bcl-2的表達(dá)，誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞凋亡。

3.3.3 抑制腫瘤轉(zhuǎn)移 腫瘤的生長過程極為復(fù)雜，是一個被多種基因調(diào)控且有多個步驟的過程，腫瘤復(fù)發(fā)的主要原因是其可通過血管、淋巴等轉(zhuǎn)移于體內(nèi)其他位置繼續(xù)生長，形成與原腫瘤類似的相同腫瘤[52]，所以抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移與復(fù)發(fā)仍是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)。Jia等[7]研究發(fā)現(xiàn)SSd可顯著降低肝細(xì)胞癌(HCC)組織中硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(HSPGs)家族的表達(dá)，降低HCC組織中部分膠原酶(MMP)與金屬蛋白酶(TIMP-2)的表達(dá)，抑制HCC的發(fā)生、發(fā)育和轉(zhuǎn)移，發(fā)揮抗癌作用。時薛麗等[53]通過Transwell遷移實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加入SSd后，胃癌SGC-7901細(xì)胞遷移數(shù)量降低，表明SSd對胃癌SGC-7901細(xì)胞遷移能力有抑制作用。

3.4 保肝利膽作用 研究表明SSd具有免疫調(diào)節(jié)和抗增殖活性的能力，可用于治療肝纖維化等肝臟疾病。李素婷等[54]研究發(fā)現(xiàn)SSd可抑制丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)活性的升高，改善肝細(xì)胞存活率，對乙醇損傷大鼠肝細(xì)胞有保護(hù)作用。其作用機(jī)理可能是SSd抑制自由基的產(chǎn)生與脂質(zhì)過氧化，防止肝細(xì)胞損傷和壞死。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，柴胡作為傳統(tǒng)中藥，所含化學(xué)成分復(fù)雜，藥理活性多樣，臨床應(yīng)用廣泛，具有很大的開發(fā)價值。但柴胡屬植物種類繁多，品種混亂，藥材質(zhì)量良莠不齊，嚴(yán)重影響了臨床應(yīng)用。因此加強(qiáng)柴胡屬藥用植物基礎(chǔ)研究、多舉措提升藥用柴胡質(zhì)量很有必要。

一、加快優(yōu)良品種的培育，保證優(yōu)質(zhì)柴胡的種質(zhì)資源，提高柴胡質(zhì)量。二、進(jìn)一步提高柴胡的質(zhì)量分析技術(shù)，建立基于多指標(biāo)高水平鑒定方法的優(yōu)質(zhì)柴胡鑒定技術(shù)，保證臨床藥用柴胡的質(zhì)量。三、進(jìn)一步研究柴胡活性成分，研究藥效成分、藥效、毒性之間的相互關(guān)系，建立與臨床藥效相匹配的質(zhì)量控制體系，增加柴胡臨床應(yīng)用的安全性與有效性。四、目前柴胡藥用部位為其根部，后續(xù)研究者應(yīng)加大柴胡地上部分的研究工作，實(shí)現(xiàn)地上資源的有效開發(fā)利用。