藏菖蒲化学成分及生理活性研究进展

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　　摘要藏菖蒲在我国分布较为广泛，有着悠久的药用历史，是祖国宝贵的科学遗产，其复杂的化学成分及广泛的生理活性一直作为研究人员的热点。通过查阅国内外藏菖蒲化学成分和生理活性的相关文献资料，并对其进行整理、分析和归纳，为今后藏菖蒲的进一步研究以及开发提供科学依据。
　　关键词藏菖蒲;化学成分;生理活性
　　中图分类号R284文献标识码A文章编号0517-6611（2020）15-0009-04
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.15.003
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Research Progress on Chemical Constituents and Physiological Activities of Acorus calamus L.
　　MU Maojun1，2，3， ZHAO Hui1，2，3， WU Qilin1，2，3
　　（1.Tibet Yuewang Pharmacopoeia Ecological Tibetan Medicine Technology Co.，Ltd.， Lhasa，Tibet 850000; 2.Tibet Yuewang Tibetan Medicine Technology Co.，Ltd.， Lhasa，Tibet 850000;3.National United Engineering Research Center for Tibetan Plateau Microbes， Lhasa，Tibet 850000）
　　AbstractAcorus calamus L. is widely distributed in China and has a long history of medicinal use. It is a precious scientific heritage of the motherland. Its complex chemical composition and extensive physiological activity have always been a hot spot for researchers.In this article， relevant literature on chemical composition and physiological activity of A. calamus at home and abroad were reviewed， and they were collated， analyzed and summarized to provide a scientific basis for further research and development of A. calamus.
　　Key wordsAcorus calamus L.;Chemical composition;Physiological activity
　　基金項目西藏自治区科学技术协会项目“西藏野生藏药材人工种植科技服务站建设”;西藏（成都）科技孵化器孵化项目“藏药材野生藏菖蒲的应用开发研究”。
　　作者简介母茂君（1993—），女，四川阆中人，硕士，从事中药材质量控制研究。*通信作者，工程师，硕士，从事中藏药及保健品研究。
　　收稿日期2020-01-15;修回日期2020-03-10
　　藏菖蒲（Acorus calamus L.）为天南星科菖蒲属多年生水生草本植物，又名水菖蒲、白菖蒲、大菖蒲、泥菖蒲、臭菖蒲[1]，系藏医习用药材，有着悠久的用药历史。菖蒲始载于《神农本草经》，列为上品[2]，用于治疗痰厥、中风、癫痫、风湿以及各种精神疾病[3]。因其香气，古人认为有宽胸益智、明目聪耳以及除湿去毒的功效，因而视其为治邪之物。《晶珠本草》记载：“菖蒲治消化不良，提升胃温，治炭疽、喉症”。《纲目》《本草汇言》《本草新编》《本经逢原》《重庆堂随笔》等诸多名家医药典籍均对藏菖蒲用药及性能进行了论述。藏菖蒲在2000年正式被《中国药典》2000版（第一部）收载，截至目前相继出现在2005、2010、2015版《中国药典》《卫生部药品标准藏药》（第一册）。其中，有关于菖蒲的成药菖蒲四味丸、菖蒲四位胶囊则收载于卫生部药品标准《蒙药分册》，复方石菖蒲碱式碳酸铋片收载于《化学药品地标升国标第四册》。藏菖蒲含有单萜、倍半萜、苯丙素、黄酮等活性化学成分[4-6]，具有杀虫[7]、抗癌[8]、抗糖尿病[9]等药理作用。随着中藏医药的发展以及藏菖蒲应用途径的增加，逐年成为高校、院所等科研单位的研究热点，笔者就藏菖蒲化学成分与药理作用的研究进展进行论述，以期为藏菖蒲的研究及其合理应用提供依据及支撑。
　　1化学成分
　　1.1萜类
　　1.1.1单萜类。
　　单萜类（monoterpenoids）化合物指由2个异戊二烯分子（C 5H 8）聚合而成的化合物及其衍生物[10]，按分子的碳骨架可分为无环单萜、单环单萜、双环单萜和三环单萜4类，且多以液体或晶体的形式存在。从藏菖蒲的根状茎及根分离的挥发油，鉴定为单萜化合物的有22种，具体如表1所示。
　　1.1.2倍半萜类。
　　倍半萜类（sesquiterpenes）是指分子中含有3个异戊二烯单元（C 5H 8）的聚合物及其衍生物，具有链状、环状等多种骨架结构，是藏菖蒲挥发油的重要组成成分[10]。根据其C原子的骨架结构，可分为菖蒲烷型、杜松烷型、榄香烯型、桉烷型、愈创木烷型、没药烷型及其他类型。藏菖蒲倍半萜化合物见表2。 　　1.1.3三萜类。
　　三萜类（triterpenoids）是基本母核由30个碳原子所组成的萜类化合物，以游离形式或与糖结合成苷或酯的形式存在于植物体内。Rai等[27]从水菖蒲根茎提取物中分离得到的三萜类化合物有1β，2α，3β，19α-tetrahydroxyurs-12-en-28-oic acid 2-28-O-{ -β-D-glucopyranosyl（1→2）}-β-D-galactopyranoside和3β，22α，24，29-tetrahydroxyolean-12-en-3-O-{-β-D-arabinosyl（1→3）}-β-D-arabinopyranoside;Dong等[28]报道水菖蒲中含有4-O-docosanoyl-3-O-β-D-glucosyl-sitosterol等新的甾体皂苷衍生物。
　　1.2苯丙素类
　　苯丙素类作为挥发油的主要成分，主要呈现苯丙烯型、苯烯丙型及其氧化产物几种类型。碱催化重排可使烯丙基衍生物转化为丙烯基衍生物，双键的顺反异构体也可相互转化。董玉等[29]使用硅胶柱层析法、反相硅胶柱层析法、Toyopeal柱层析法及Phamardex LH-20柱层析法对菖蒲根茎的提取物化学成分进行系统研究，经分离鉴定得到苯丙酸类化合物有咖啡酸、阿魏酸。郝志友[3]从藏菖蒲根茎的95%乙醇提取物中分离并鉴定多个苯丙素类化合物，分别为α-细辛醚、β-细辛醚、细辛酮、细辛醛、2，4，5-三甲氧基-7-O-（1-α-阿洛呋喃糖基）-8-羟基苯丙烷、2，4，5-三甲氧基-7-O-（1-β-呋喃果糖基）-8-羟基苯丙烷、3，4-二甲氧基-7-O-（1-α-阿洛呋喃糖基）-8-羟基苯丙烷、2，4，5-三甲氧基-7-O-（1-β-呋喃塔格糖基）-8-羟基苯丙烷等。有研究发现，藏菖蒲中其他苯丙素化合物还包括2，4，5-三甲氧基-苯基丙酮、2，4，5-三甲氧基苯丙酮、1-（2，4，5-三甲氧基苯基）-1，2-二酮等[5，30]。
　　1.3黄酮类
　　黄酮类是指结构式中具有2-苯基色原酮骨架的化合物。陶宏等[31]对菖蒲的根茎用水进行提取，在乙酸乙酯和石油醚部位分离得到9个化合物，其中黄酮类化合物有8-异戊二烯基山柰酚。肖昌钱等[32]对藏菖蒲根茎采用95%乙醇浸提，从乙酸乙酯部位中分离鉴定的黄酮类化合物有5，4′-二羟基-7，8-二甲氧基黄酮、5-羟基-7，8，3′，4′-四甲氧基黄酮等。除此之外，从藏菖蒲提取物中分离鉴定出的黄酮类化合物还有芹菜素、芹菜素-7-氧葡萄糖苷、木犀草素-7-O-葡萄糖苷、香叶木素-7-氧苷、木犀草素-8-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、galangin-3-O-β-D-glucopyranosyl-7-O-α-L-rhamnopyrano-side等[33-34]。
　　48卷15期母茂君等藏菖蒲化学成分及生理活性研究进展
　　1.4微量元素
　　不同微量元素种类、含量、化学形态以及不同的靶位环境，使得其微量原料表现出不同的亲脂性和生物活性，从而达到不同的药效[35]。藏菖蒲含有Ca、Fe、Zn、Cu、Mg、Mn等多种微量元素。王新平等[36]采用微波消解-火焰原子吸收光谱法测定水菖蒲中微量元素，结果显示，Cu、Zn、Mn、Ni的含量分别为（6.18±0.30）、（3.44±0.36）、（293.2±29）、（402±1.06） μg/g，且方法的检出限均小于0.046 μg/mL，加标回收率为99.13%～107.00%，RSD≤290%（n=8）。叶艳青等[37]以传统煎煮法对水菖蒲中Ca、Cd、Cr、Cu、Zn、Fe、Mn和Mg 8种元素进行提取，采用微孔滤膜、大孔吸附树脂柱分别对提取液的可溶态与悬浮态、有机态与无机态进行分离，并结合火焰原子吸收光谱法对8种元素在4种形态下的含量进行了测定，结果发现，8种微量元素的可溶态总提取率为16.89%～89.60%，浸留比为20.64%～84.85%，悬浮态颗粒吸附率为1.36%～33.31%，Cr的有机态与无机态比例为129.4%，Ca、Cd、Cu、Zn、Fe、Mn和Mg 7种微量元素的有机态与无机态比例为3.42%～72.82%，加标回收率为92.4%～113.2%，RSD<2.51%。
　　1.5他类化合物
　　董玉等[29]对菖蒲根茎采用稀乙醇回流提取，对其非挥发性部位的化学成分进行研究，从其根茎的去油水液中分离得到2，4，5-三甲氧基苯甲醛、甘露醇、香草酸、原儿茶酸、丁二酸等化合物;除此之外，水菖蒲中还含有有机酸成分（肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、花生酸等）、氨基酸成分（天冬氨酸、天冬酰胺、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、丙氨酸、组氨酸、脯氨酸、γ-氨基丁酸等）、糖类成分（麦芽糖、葡萄糖、果糖、甘露糖、甘露糖醇等）以及钙、铁、钾等无机离子;另外还含有2，5-二甲氧基对苯醌、2，4，5-三甲氧基苯甲醛、β-胡萝卜苷、β-谷甾醇、苹果酸、花生酸、琥珀酸、杜鹃花酸、单棕榈酸甘油酯、二十五烷、1-二十七烷醇等成分[19，30，32]。
　　2生理活性
　　藏菖蒲具有廣泛的生理活性，研究表明其具有驱虫、降血脂、抗癌、抗糖尿病等作用，在临床主要用于慢性支气管炎、疟疾、精神错乱等呼吸系统、消化系统和神经系统等病症。
　　2.1驱虫作用
　　Mathur等[38]和Koul等[39]研究发现，菖蒲油的蒸汽可以诱导雄性家蝇和红棉蝽成虫雄性的不育，从而达到驱虫的作用。为明确藏菖蒲驱虫活性成分，徐广文等[40]采取冷浸法与加热回流法对藏菖蒲进行粗提，再用不同溶剂萃取得到4种不同极性部位（乙酸乙酯、石油醚、正丁醇、水），分别对玉米象进行试验，结果表明，活性最强的为石油醚部位，其他部位基本无杀虫作用。Yao等[41]对藏菖蒲提取物进行研究，发现其提取物具有很好的触杀和驱避储粮害虫作用，并从中分离得到其主要活性成分β-细辛醚。随后，通过利用藏菖蒲根茎提取物对4种试虫（玉米象、谷蠹、赤拟谷盗和四纹豆象）进行熏蒸击倒和致死研究，结果表明，藏菖蒲根茎提取物中所含有的活性成分β-细辛醚具有良好的驱虫效果[42-43]。Senthilkumar等[44]采用水蒸气蒸馏法和化学法提取菖蒲挥发油，研究发现其对4龄致倦库蚊幼虫有较好的驱虫效果。王芝榕等[45]采用乙醇冷浸法对藏菖蒲根茎物质进行提取，并将其提取物用滤纸试验法对台湾乳白蚁及樱桃红蟑螂进行触杀，结果表明，提取物对2种虫都有较好的触杀效果，试虫触杀效果随着藏菖蒲提取物浓度的降低而下降。 　　2.2抗炎作用
　　Kim等[46]研究发现，水菖蒲叶的水提取部位可通过多重机制抑制人皮肤永生化角质细胞（HaCaT）产生的促炎细胞因子白介素-8（IL-8）和白介素-6（IL-8）的形成从而发挥其抗炎作用，使其有望成为一种新的、有效的皮肤抗炎药。Muthuraman等[47]研究表明菖蒲具有减缓小鼠因长春新碱诱导的神经痛，因此有理由相信菖蒲亦具有抗炎、抗氧化的作用。王常丽等[48]研究发现，水菖蒲的水提取部位能有效抑制脂多糖（LPS）诱导的鼠巨噬细胞系RAW 2647炎症，能使炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6的mRNA表达下调。
　　2.3调节免疫作用
　　Belska等[49]对从菖蒲根中提取出的多糖进行了免疫系统作用研究，发现多糖能刺激M1极化巨噬细胞和促进小鼠体内的Th1免疫反应。
　　2.4抗糖尿病作用
　　Wu等[50-51]研究发现，菖蒲的乙酸乙酯提取部位对3T3-L1前脂肪细胞具有一定的促进分化作用，具有潜在的胰岛素增敏活性，后又进一步使用L6细胞与db/db模型糖尿病小鼠验证了其乙酸乙酯部位对胰岛素的增敏活性。Si等[52]研究发现，菖蒲乙酸乙酯提取部位的降糖机制与胰岛素释放和α-糖苷酶的抑制有关。Liu等[53]用链脲佐菌素（STZ）诱导的高血糖小鼠、db/db糖尿病小鼠和饮食诱导的肥胖小鼠证实水菖蒲乙酸乙酯部位的降糖作用，其可能通过激活Wnt信号来增加gcg和pc3的基因表达，通过直接或间接地增加GLP-1的分泌来降低血糖水平。
　　2.5 其他生理活性
　　胡伯渊等[8]对水菖蒲的抗癌活性研究中发现，挥发油中的α-细辛醚对SGC-7901、Detroit-6、Hela等人癌细胞株均有一定的活性。Hazra等[54]在小鼠感觉运动皮层内注射三氯化铁（FeCl 3），通过自由基的产生，引起类似于人类创伤后癫痫的反复发作和癫痫放电，从而导致大脑皮层脂质过氧化水平升高;与FeCl 3致痫组相比，菖蒲提取物与处理组小鼠大脑皮层超氧化物歧化酶活性和脂质过氧化水平明显降低;表明菖蒲能通过调节抗氧化剂阻碍FeCl 3导致的癫痫的发生，有望成为一种有效的抗癫痫药。Naderi等[55]通过对雄性大鼠的Y型迷宫和穿梭箱试验发现，口服和注射高剂量的菖蒲提取液的大鼠空间识别和记忆能力明显高于对照组，由此可见菖蒲提取液对老年期学习记忆障碍具有防治作用。
　　3小结
　　藏菖蒲作为常用中药，在我国分布广泛、资源丰富，具有驱虫、降血脂、抑菌、抗癌等药理作用，近年来一直深受国内外植物化学和中药药理学学者的重视，但多数化学成分和药理活性研究集中在挥发油部位，有研究发现水部位具有一定的活性，值得进一步研究与开发，具有较好的开发利用前景。
　　目前对藏菖蒲的驱虫药理活性研究较多，对其他有效成分及其药理作用的研究还需要加强和深入研究，全方位阐释藏菖蒲的药理学作用机制，在现有的药理活性基础上，进一步研究其药理作用和临床使用疗效，为传承和创新中医药事业奠定良好的基础。
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