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柴胡化学成分及药理作用研究进展

更新时间:2024年12月02日阅读:758次 下载:110次 下载 手机版

作者: 杨晰雯 1 胡文凯 1 蒋鑫 1 张萌萌 1 刘秋月 1 刘树民 2 卢芳 2

作者单位: 1. 黑龙江中医药大学研究生院(哈尔滨 150040) 2. 黑龙江中医药大学中医药研究院(哈尔滨 150040)

关键词: 柴胡 化学成分 柴胡皂苷 黄酮 挥发油 多糖 药理作用 研究进展

DOI: 10.12173/j.issn.2097-4922.202408102

基金项目: 国家重点研发计划“中医药现代化”重点专项项目(2022YFC3502100)

引用格式: 杨晰雯,胡文凯,蒋  鑫,张萌萌,刘秋月,刘树民,卢  芳.柴胡化学成分及药理作用研究进展[J]. 药学前沿,2024, 28(3):507-522.DOI: 10.12173/j.issn.2097-4922.202408102.

YANG Xiwen, HU Wenkai, JIANG Xin, ZHANG Mengmeng, LIU Qiuyue, LIU Shumin, LU Fang.Research progress on chemical composition and pharmacological effects of Bupleuri radix[J].Yaoxue QianYan Zazhi,2024, 28(3):507-522.DOI: 10.12173/j.issn.2097-4922.202408102.[Article in Chinese]

摘要| Abstract

柴胡为伞形科植物柴胡或狭叶柴胡的干燥根,是目前最常用的传统中药,始载于《神农本草经》。具有抗炎、抗氧化、保肝、抗肿瘤、抗抑郁等多种药理作用,其现代研究中柴胡提取物主要包括柴胡皂苷、黄酮、挥发油等多种化学成分。通过查阅国内外相关文献,本文对柴胡化学成分及药理作用的研究进展进行综述,并指出未来的研究方向,为后续的研究提供一定参考依据。

全文| Full-text

柴胡(Bupleuri radix)别名地熏、山菜、菇草、柴草,首载于《神农本草经》。为伞形科植物柴胡Bupleurum chinense DC.或狭叶柴胡Bupleurum scorzonerifolium Willd.的干燥根,按性状不同,分别习称“北柴胡”和“南柴胡”[1]。主要产自东北、华北、西北、华东、湖北、四川等地。其气微香、味微苦、性微寒,归肝、胆、心胞三焦经,具有疏散风热、疏肝解郁、升举阳气之功,可用于治疗肝郁气滞所致的各种病症[2]。现代研究发现,柴胡提取物有柴胡皂苷、黄酮、挥发油等化学成分,具有抗炎、抗氧化、保肝、抗肿瘤、抗抑郁等多种药理作用[3]。其药用价值巨大,有很好的开发前景。本文将对柴胡的化学成分、药理作用展开综述,以便为后续柴胡的研究开发提供参考。

1 化学成分

1.1 皂苷

柴胡皂苷是一类天然三萜皂苷化合物,为柴胡主要的生物活性成分。主要分为柴胡皂苷a、b、c、d、f等类型[4-7]。不同产地和不同炮制方法都会使柴胡皂苷的含量有所不同,陈妮平等[8]通过超高效液相-极管阵列检测器指纹图谱分析出醋制前后柴胡皂苷a、d、f含量均发生改变。赵利军等[9]采用HPLC法测定不同产地柴胡中皂苷类成分,结果显示四川、西藏地区的柴胡皂苷含量更高。主要柴胡皂苷类成分见表1,主要结构式见图1。

  • 表格1 柴胡中皂苷类成分
    Table 1.Saponin constituents in Bupleuri radix

  • 图1 柴胡中主要皂苷类结构式
    Figure 1.Structural formulae of the main saponins in Bupleuri radix

1.2 黄酮

柴胡黄酮成分在现代研究中有多种药理作用 [10-11]。任倩倩等[12]通过柴胡总黄酮提取液抗氧化活性实验得出柴胡叶的黄酮含量最高,其对自由基中的2,2-二苯基-1-苦基肼(DPPH)清除能力最强。肖宗雨等[13]利用核磁共振光谱和高分辨率质谱等波谱技术从柴胡70%乙醇提取物中分离得到木犀草素、异鼠李素等12个黄酮类化合物 [14]。柴胡不同的炮制方法对其黄酮的含量会有所影响,李雪仪等[15]基于紫外-可见分光光度法比较柴胡酒炙前后柴胡黄酮含量的变化,发现酒炙后黄酮含量所有提高。主要柴胡黄酮成分见表2,主要结构式见图2。

  • 表格2 柴胡中黄酮类成分
    Table 2.Flavonoid compositions in Bupleuri radix

  • 图2 柴胡中主要黄酮类成分结构式
    Figure 2.Structural formulae of the main flavonoid components in Bupleuri radix

1.3 挥发油

柴胡挥发油是从柴胡中提取的一种油性物质,含有多种活性成分,主要包括芳樟醇和柠檬烯等使其具有开发新药的潜力[16-17]。柴胡挥发油具有抑制或杀灭细菌和病毒的能力,可用于治疗或预防感染。在现代临床医学研究中,柴胡挥发油的抗炎和抗菌特性,作为抗炎和抗菌药物的候选物[18-19]。当前的研究正在探索更多关于柴胡挥发油的生物活性和作用机制,以及如何将其更有效地应用于临床治疗中。虽然已有一些研究揭示了其部分作用机制,但仍需更深入的研究以充分了解其在各种生物体系中的作用,并优化其在现代医疗中的应用。主要柴胡挥发油成分见表3,主要结构式见图3。

  • 表格3 柴胡中挥发油类成分
    Table 3.Composition of volatile oils in Bupleurum officinale

  • 图3 柴胡中主要挥发油成分结构图
    Figure 3.Structure of the main volatile oil components in Bupleuri radix

1.4 糖类

柴胡多糖是属于天然的高分子多糖类化合物。柴胡多糖的结构较为复杂,主要由葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、半乳糖醛酸和鼠李糖等单糖组成。不同的来源、提取方法所得多糖的分子量、支链结构和单糖组成比例不同,从而导致其生物活性存在差异[20-22]。赵小亮等[23]研究得出多糖的最佳提取条件为提取时间3.5 h、提取温度85 ℃、料液比1 ∶ 32.5,该条件下多糖得率为2.43%。刘丽娟等[24]研究得出醋柴胡多糖可能通过调节P糖蛋白、有机阳离子转运蛋白1机制来发挥抗乙型肝炎病毒作用。柴胡多糖常用于增强免疫细胞的活性,在预防和治疗免疫相关疾病中具有潜在的应用价值,其保肝和抗炎的应用前景也十分广阔。主要柴胡糖类成分见表4,主要结构式见图4。

  • 表格4 柴胡中主要单糖类成分
    Table 4.Major sugar components in Bupleuri radix

  • 图4 柴胡单糖结构图
    Figure 4.Structure of monosaccharides in Bupleuri radix

1.5 其他成分

柴胡皂苷和黄酮等是柴胡中研究最多的主要活性成分。除了这些主要成分外,柴胡还包含多种次要成分[25-26],这些成分虽然在总体含量上可能不高,但也对柴胡的药理活性和疗效有所贡献。咖啡酸、阿魏酸等酚类化合物在柴胡提取物中也普遍存在,具有抗氧化和抗炎作用,能清除自由基,保护体内组织免受氧化应激的损害。柴胡中也含有多种矿物质和微量元素,如钙、镁、钾等,这些矿物质对维持人体的电解质平衡和其他生理功能有重要作用。虽然这些次要成分在柴胡中的含量不及柴胡皂苷和黄酮等主要活性成分丰富,但其协同作用可能对柴胡的整体药理活性和疗效起到补充的作用。未来的研究可以进一步探索这些次要成分在药理作用中的具体机制和潜在应用。

2 药理作用

2.1 抗炎

柴胡的抗炎效果主要归因于其含有的皂苷、黄酮等活性成分。柴胡能够抑制多种炎症介质的产生和释放,这些炎症介质过量表达与多种炎症病症相关联[27]。柴胡还能抑制肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等细胞因子的活性,通过抑制这些因子的表达,可以有助于减轻机体炎症反应。炎症过程通常伴随着氧化应激,柴胡中的抗氧化活性成分可以清除自由基,减少氧化应激,从而降低炎症反应[28]。柴胡能调节免疫细胞,影响这些细胞产生的炎症介质,从而调节免疫反应。Wang等[29]研究发现柴胡皂苷A可以通过Toll样受体4/核因子-κB(toll like receptor 4/nuclear factor-κB,TLR4/NF-κB)通路和谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)的调节作用来发挥皂苷类成分的抗炎和神经保护的作用。Wu等[30]研究证明柴胡皂苷D可下调血管生成素/酪氨酸蛋白激酶-2(angiopoietin/tyrosine-protein kinase receptor-2,Ang/Tie2)通路中Ang-1、Ang-2和Tie2的表达来减少博莱霉素诱导小鼠的肺部炎症和肺纤维化。Lei等[31]也发现柴胡三萜类化合物和黄酮类化合物具有抗炎的作用。

在近年来的研究中,柴胡抗氧化研究广泛。抗氧化是指其能清除自由基,防止细胞氧化损伤,从而保护机体免受各种慢性疾病的侵害。柴胡中的活性成分具有捕捉自由基和增强机体抗氧化酶活性的能力,能直接与自由基反应,清除自由基,防止其引起的细胞损伤和氧化应激。柴胡也能增强机体内抗氧化酶的活性,减少活性氧(active oxygen,ROS)的生成和增强细胞的抗氧化防御能力,减少氧化应激,从而降低慢性病的风险[32]。Huang等[33]研究证明柴胡皂苷A和D可以通过磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/核因子红细胞生成素2相关因子(phosphatidylin-ositol-3-kinase/protein kinase B/nuclear factor-erythroid 2 related factor 2,PI3K/Akt/Nrf2)通路减少氧化应激,从而改善患者的肌肉萎缩症状。Du等[34]研究发现柴胡皂苷D不仅可以增强细胞抗氧化能力,而且可以通过激活PI3K和Nrf2抗氧化酶活性来保护人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y免受谷氨酸诱导的氧化细胞毒性,可作为预防和治疗阿尔茨海默病的潜在药物。Zhao等[35]研究发现柴胡多糖组分具有抗氧化作用,对D-半乳糖胺诱导的肝损伤具有保护作用[36]。柴胡抗炎抗氧化机制图见图5。

  • 图5 柴胡的抗炎抗氧化机制图
    Figure 5.Diagram of the anti-inflammatory and antioxidant mechanism of Bupleuri radix
    注:IL:白细胞介素(interleukin);MAPK:丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase);ERK:细胞外调节蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase);JNK:c-jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase);HO-1:血红素氧合酶-1(heme oxygenase-1);GST:谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase);NQO1:醌氧化还原酶1(quinone oxidoreductase 1);SOD:超氧化物歧化酶(superoxide dismutase);CAT:过氧化氢酶(catalase)。

2.2 保肝

柴胡可通过多种机制对肝脏起到保护和治疗作用。研究发现肝病的治疗主要是抗炎和肝脏保护,抑制肝星状细胞(HSCs)的激活和增殖以及影响其自噬,减少细胞外基质(extracellular matrixc,ECM)的产生以及加速ECM的降解[37]。Lin等[38]研究发现柴胡皂苷D可通过调节雌激素受体β(estrogen receptor,ERβ)/核苷酸结合寡聚化结构域(nucleotide-binding oligomerization domain,NOD)样受体蛋白3(NOD-like receptor protein3,NLRP3)炎症小体通路来预防肝纤维化。Zhu等[39]也发现柴胡皂苷A通过增加肝X受体α(recombinant liver X receptor alpha,LXRα)表达对脂多糖/D-半乳糖胺诱导的肝损伤发挥抗炎作用。以上均证明柴胡皂苷可能是治疗肝损伤的潜在药物。Xie等[40]研究发现柴胡多糖可显著减轻肝损伤,改善肝形态,达到了保肝的目的。

2.3 抗肿瘤

柴胡皂苷在抗肿瘤方面研究广泛,其可以通过调节免疫细胞,增强对肿瘤细胞的识别和杀伤能力;通过抗炎作用控制肿瘤的微环境,减缓癌细胞的增殖和转移;可影响多条信号通路控制肿瘤细胞增殖、迁移和凋亡;通过影响与癌症相关的多个基因的表达,进一步调节肿瘤细胞的生物行为[41-43]。He等[44]研究发现柴胡皂苷D可通过抑制β2-肾上腺素能受体信号传导来控制葡萄糖代谢和药物外排,从而增强药物的抗肿瘤作用。近年来,柴胡皂苷广泛应用于肿瘤的医疗研究中,具有一定的开发前景和应用价值。表5为柴胡抗肿瘤的作用机制表。

  • 表格5 柴胡皂苷抗肿瘤的作用机制
    Table 5.Anti-tumor mechanism of action of Bupleuri radix saponin
    注:EGFR:表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor);mTOR:哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin);MDA-MB-231:人三阴性乳腺癌细胞系;STAT3:信号转导和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3);Caspase-1:含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1);GSDMD:气体释放素D(gasdermin D);VEGF:血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor);HIF-1α:低氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor-1α)。

2.4 安眠

在中医理论中,失眠多与肝郁气滞、心脾两虚有关。柴胡主要功能是疏肝解郁、升举阳气,使人体气机调和,从而缓解焦虑、抑郁等情绪问题引起的失眠症状。柴胡皂苷A经过多项试验研究证实了其对于失眠治疗的有效性[56]。Zhong等[57]研究发现柴胡皂苷A可能通过促进外侧下丘脑中的转录因子c-Fos表达和钙信号等神经元活动的调节来促进睡眠。

2.5 降脂

柴胡可以降低总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯水平,通过影响肝脏的脂质代谢和增加胆汁分泌,加速胆固醇的排泄来达到降脂的目的[58]。Manoharan等[59]研究证明柴胡皂苷A和柴胡皂苷D在脂肪细胞分化的早期阶段可以通过单磷酸腺苷(adenosine monophosphate,AMP)激活蛋白激酶或MAPK途径抑制脂肪生成。Gu等[60]研究发现柴胡皂苷D可通过协调调节过氧化物酶激活受体α和胰岛素诱导基因蛋白/甾体调节元件结合蛋白1c通路来减轻脂肪肝疾病。柴胡提取物能显著降低高脂饮食导致的血脂升高,降脂机制见图6。

  • 图6 柴胡的降脂机制
    Figure 6.Lipid-lowering mechanism of Bupleuri radix
    注:FAS:脂肪酸合成酶(fatty acid synthase);LDL:低密度脂蛋白(low-density lipoprotein);HDL:高密度脂蛋白(high-density lipoprotein)。

2.6 抗抑郁

柴胡对脑组织的影响主要集中在调节神经递质、抗炎和神经保护等方面[61-62]。Wang等 [63]发现柴胡皂苷A可增加脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)、磷酸化的cAMP结合蛋白(cAMP-response element binding protein,p-CREB)和B淋巴细胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)的表达,降低Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 related X protein,Bax)、Caspase-3的水平,改善脑缺血后的抑郁样行为,抑制海马神经元凋亡。炎症与神经性疾病之间的关联近年来也得到广泛研究,柴胡可减少炎症性细胞因子的生成来对神经性疾病产生治疗效果。Gao等[64]研究发现柴胡皂苷D显著提高炎症小鼠小胶质细胞(BV2)中K48连接泛素化蛋白表达,抑制炎症小体激活并且改善炎症状态,同时降低NLRP3蛋白水平,在慢性不可预测的轻微刺激小鼠中具有抗抑郁作用。柴胡也可促进神经元生长和神经再生,以及增强大脑神经可塑性。Tong等[65]研究发现柴胡皂苷A可显著激活Tet甲基胞嘧啶双加氧酶1(Tet methylcytosine dioxygenase 1,Tet1)/Notch通路配体/Delta样蛋白3(Delta-like protein 3,DLL3)信号通路,促进海马神经再生,在体内慢性社会挫败应激小鼠模型中发挥抗抑郁作用。

2.7 抗癫痫

癫痫是一种神经系统疾病,柴胡活性成分对于癫痫的治疗也具有一定疗效。Ye等[66]基于戊四唑诱导大鼠模型发现柴胡皂苷A可以通过降低p-mTOR和磷酸化70 kDa核糖体蛋白S6激酶、IL-1β和TNF-α的表达水平来降低癫痫发作的严重程度和持续时间。Hong等[67]也基于慢性颞叶癫痫大鼠模型发现柴胡皂苷A可显着降低体外自发性复发性癫痫发作的频率和持续时间。柴胡抗抑郁和抗癫痫的作用机制图见图7。

  • 图7 柴胡的抗抑郁癫痫作用机制
    Figure 7.Mechanism of antidepressant epilepsy of Bupleuri radix
    注:GABA:γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid)。

2.8 其他药理作用

柴胡作为一种传统的中草药,不仅发挥上述药理作用,也能调节免疫系统[68],增强免疫反应。对免疫细胞的活化有促进作用,能增强机体对外来病原体的防御能力。同时柴胡提取物对流感、肝炎病毒也有抑制效果,可通过抑制病毒复制或增强宿主的免疫反应来发挥作用。目前也有研究发现柴胡提取物对过敏性鼻炎等过敏性疾病有一定治疗作用[69-70]。在传统应用中,柴胡被用于疏肝解郁、缓解精神压力以及机体疲劳。现代研究表明,柴胡可通过调节神经内分泌系统来减轻压力和改善身体状况。柴胡被认为能调节体内的激素平衡,包括对皮质醇等应激激素的调控,有助于应对长期压力状态。柴胡的这些药理作用还需进一步深入研究,使其成为治疗多种症状和疾病的有价值的草药。

3 结语

柴胡的主要活性成分以及药理作用一直是近年来国内外研究的热点。虽然柴胡中的柴胡皂苷、黄酮、多糖等主要活性成分已得到了广泛研究,但对挥发油、酚类、矿物质等其他次要活性成分的研究仍不够深入。这些成分的抗氧化作用已有初步研究,但其在疾病的治疗预防机制仍不明确。柴胡抗炎、抗氧化、抗癌等药理作用相关研究已较为深入,有大量体外和动物模型研究支持这些药理作用。对于免疫调节、心血管保护等药理作用研究较少,这些作用机制也是一个值得深入探讨的领域。此外柴胡的药动学研究较少,可进行更深入一步研究。虽然已有不少关于柴胡药理作用的研究,但其具体的分子机制尚不完全清楚。深入研究其在细胞和分子水平上的作用机制,能帮助更好地理解其药理效应,支持临床应用。通过本文对于柴胡化学成分以及药理作用进行综述,可以了解到柴胡在分子机制、药物相互作用、临床试验、不同剂型和长期安全性等方面的研究仍需进一步加强。在未来的研究中,应更加关注柴胡的次要成分及其在疾病治疗中的潜在作用。同时,药理作用的研究应从分子机制和临床应用的角度进行更深入的探索,尤其是在神经保护、抗癌和心血管保护方面的应用潜力,这将有助于全面了解柴胡的药用价值,为临床应用提供科学依据。

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