杜仲主要生物活性研究进展

王志宏，彭 胜，雷明盛，肖 娟，彭密军*

1吉首大学林产化工工程湖南省重点实验室;2湖南省张家界市人民医院，张家界 427000;3湖南省中医药研究院，长沙 410006

杜仲(Eucommia ulmoides Oliv.)又名思仲、思仙等，为杜仲科杜仲属多年生落叶乔木，是我国特有的名贵经济树种［1］。杜仲为地质史上第三纪冰川运动残留下来的古生物树种，属于国家二级保护植物［2］。杜仲在我国种植范围较为广泛，主要分布于湖南、贵州、四川、广西、河南、陕西等地区，而野生较少主要分布于我国中部［3］。我国汉代《神农本草经》记载了杜仲皮的药效，并将杜仲列为上品［4］，能够补中益气，久服可轻身耐老，强身健体［5］。近些年国内外学者对杜仲次生代谢物、药理活性和临床应用都有了较深入的研究。经研究表明［6］，杜仲功效成分主要有木脂素类、环烯醚萜类、苯丙素类、黄酮类等以及多糖类和氨基酸等营养成分，此外还含有丰富的 Ca、Fe等无机元素和 Be、Se等微量元素［7］。杜仲次生代谢产物与人体的健康有着密切的关系［8］，而杜仲活性主要表现在降血压、抗氧化、抗疲劳、增强免疫力、抗骨质疏松症、抗肿瘤、护肝、降血糖、抗衰老等。本文对近年国内外在杜仲生物活性方面的研究进展进行综述，以期为开展进一步相关研究提供一定的参考。

1 降血压作用

1.1 降血压的作用机制

研究发现杜仲对血压有着无可比拟的“双向调节”的功能［9］。Greenway 等［10，11］研究认为，杜仲皮与叶的主要降压成分有:木脂素类、苯丙素类、环烯醚萜类和黄酮类等。其中木脂素类的研究相对较多，并且组成成分较为明确［12］。它们主要是通过促进NO的释放，抑制Ca2+内流和血管紧张素(AngⅡ)的生成以及磷酸二酯酶的活性或者直接舒张血管等途径产生降压作用［13-16］。

1.2 降血压实验研究

吴卫华等［17］按照不同剂量杜仲提取物以静脉注射和灌胃的方式考察对正常SD大鼠和SHR大鼠血压影响，通过在颈动脉和尾动脉测量血压的变化表明，杜仲木脂素具有剂量依赖性的降压作用。罗丽芳［18］等采用体内和体外实验法研究杜仲提取物的降压作用，前者以比色法测量血浆中NO的浓度、用放射免疫法测量血浆中RA、AngⅡ和CGRP含量，后者主要是采用对SD大鼠主动脉血管环和灌流肠系膜动脉来检测木脂素对血管舒张效果。这两个实验结果都表明，杜仲木脂素的有效降压作用可能与NO浓度和抑制RAS系统及对血管的舒张作用有密切的关系。唐志晗等［19］发现，杜仲叶提取物具有明显的降低急性和慢性血压的作用。黄志新等［20］指出，槲寄生与杜仲提取液的混合液比单一槲寄生和杜仲提取液的药效明显，且作用时间也更长，有一定的协同作用。

2 抗氧化作用

2.1 抗氧化作用机理

抗氧化作用的机理主要包括:清除自由基、螯合金属离子和间接阻断反应过程等。通常实验中除了测定对自由基的清除作用之外，丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPX)等也作为测定的主要指标。张强等研究表明［14］，杜仲叶抗氧化作用主要是通过清除自由基的方式而产生的，其中绿原酸、黄酮类化合物在抗氧化过程中起到了重要的作用。

2.2 抗氧化实验研究

彭胜［5］通过应用流动注射化学发光法和分光光度法研究发现杜仲叶提取物在低浓度下对·OH和都有很好的清除作用，甚至比传统的抗氧化剂Vc的效果更加明显，而对清除H2O2和·DPPH也有一定的效果。Yang等［22］研究表明，杜仲叶水提物能够阻止胃的氧化损伤，降低胃癌的发生率，其过程中抗氧化作用与VC相当。彭密军等［23］通过体外抗氧化实验以及与Vc的对照实验发现，绿原酸对·OH和·DPPH也有清除作用，杜仲素则对·OH、O2-·和·DPPH都具有较好的抗氧化作用。张强等［24］通过测定杜仲不同部位水提物对自由基的清除能力、对Fe2+的螯合能力、对亚油酸氧化的抑制率和总还原力发现，杜仲叶的水提物具有较显著的抗氧化作用。Dong等［25，26］通过研究杜仲中黄酮对·OH和O2-·清除作用，并且通过检测小鼠体内MDA含量、SOD与GSH-PX的活性发现杜仲醇提物在体内有明显的抗氧化作用。Xu等指出杜仲叶提取物能够有效地清除·DPPH、提升对铁离子还原能力，并且可以抑制脂质的过氧化反应，阻止自由基的链式反应［27，28］。说明杜仲叶提取物具有显著的抗氧化作用，是一种天然的抗氧化剂。

3 抗疲劳作用

3.1 抗疲劳作用的机理

疲劳的产生与体内的自由基、脂质过氧化反应和蛋白质变化具有密切关系。运动强度过大引起体内产生自由基，自由基会攻击细胞膜上不饱和脂肪酸，引起脂质过氧化反应，从而破坏细胞膜的完整性与通透性;机体内的酶具有很重要的生理生化作用，自由基会使这些蛋白质发生变性导致酶失活，线粒体功能受损，红细胞裂解，氧代谢能力减弱，ATP的产生量随之减少，最终造成运动性疲劳［26］。Xia等研究发现［29］，杜仲叶多糖具有一定的抗运动疲劳的功效。杜仲中活性成分能够加速自由基的清除，防止各种细胞氧化受损，从而避免了自由基的增加导致某些蛋白质交联或变性。

3.2 抗疲劳作用的实验研究

3.2.1 抗疲劳作用评价指标

一般认为疲劳是由机体发生一系列变化而引起运动力量的下降，所以耐力可作为评价指标，包含有负重游泳时间、爬杆时间和跑步时间等［30，31］。而评价疲劳的生化指标主要包含有:血乳酸(LA)、血清尿素氮(SUN)、肝糖原、肌糖原、乳酸脱氢酶(LDH)、3-羟基乙酰基—辅酶A脱氢酶(HAD)等。SUN的含量降低说明在能量消耗的过程中，蛋白质消耗较少，同时说明机体对负荷适应能力提升;LDH的含量与活性增强会加速对LA的分解;SOD与GSH-PX活性的增加会提高机体对自由基的清除能力;MDA的含量降低说明脂质过氧化反应产生的自由基量少;HAD是作为脂肪酸发生β-氧化的关键酶，其活性的高低能直接反应体内脂肪酸的氧化情况。以这些指标的测定结果，可以在一定程度上反应杜仲提取物的抗疲劳作用。

3.2.2 抗疲劳实验的研究

刘迪［26］和杨春霞等［31］研究表明，杜仲提取物能够延长小鼠在水中负重游泳的时间，LA与SUN的含量也明显降低。同时还发现，杜仲提取物能够显著提高LDH、SOD和GSH-PX的活性，降低MDA的含量。对绿原酸抗疲劳作用的研究结果显示［26］，绿原酸可以延长小鼠负重游泳的时间，但是对其生化指标的测定结果却不显著，进而推测绿原酸可能通过兴奋神经的方式暂时消除疲劳。赵晖等［30］采用改良Bass法对HAD活性分析发现，杜仲叶提取物能够提高骨骼肌中的HAD活性，说明此过程中脂肪酸的氧化被激活，从而提升了机体的运动能力。自发性跑步训练的实验［30］表明口服杜仲叶提取物并结合低强度的训练能够增加LDH活性和其亚单位的数量，从而减少体内的乳酸含量，产生抗疲劳的作用。

4 增强免疫作用

4.1 增强免疫的作用机理

杜仲提高机体免疫力的作用机理主要包括以下几个方面:提高单核巨噬细胞和腹腔巨噬细胞的吞噬活性，激活免疫系统;促进T淋巴细胞的增殖分化;促进淋巴因子和白细胞介素的产生［32，33］;促进免疫器官的发育;另外杜仲具有抗人类免疫缺陷病毒(HIV)的作用。杜仲中含糖醛酸的酸性多糖类具有抗破坏人体免疫系统病毒的功能，能够兴奋网状内皮系统，可激活免疫细胞，调节补体和抗体的平衡，增强机体非特异性免疫功能［3］。

4.2 增强免疫作用的实验研究

宁康健等［34-37］通过将杜仲提取物以注射或灌胃的方式作用动物模型，发现实验组动物的脾脏与胸腺的重量和对应指数显著增加。王正朝等［38］通过对口服杜仲水煎剂肉仔鸡的免疫器官进行组织学的研究发现，试验组法氏囊发育快，胸腺小叶体积明显增大，皮质增厚，脾脏结构较为紧密，表明杜仲素可以通过促进免疫器官的发育起到增强免疫作用。邱果等［39］通过对小鼠腹腔注射杜仲叶醇提物，发现小鼠迟发型超敏反应明显增强，说明在此过程中T细胞的功能显著增加。高银辉等［40］研究指出，适宜剂量的杜仲醇提物与水提物药剂可以减少肝脏损伤程度，也呈现出浓度依赖性，且醇提物的作用功效要优于水提物。在杜仲对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬能力的研究中发现［34］，杜仲能够明显的对抗地塞米松引起的免疫抑制作用，而且腹腔注射杜仲药剂的功效要比口服和皮下注射更为显著。陈绍红等［41］研究发现，杜仲素能够显著提高贵妃鸡α-醋酸萘酯酶阳性细胞的数量百分率和外周血淋巴细胞转化率，表明杜仲素可以增强淋巴细胞的免疫应答，同时试验组鸡的ND抗体滴度升高，说明杜仲素对贵妃鸡的特异性的免疫应答具有一定的促进作用。黄红莹等［42］研究发现杜仲雄花水提液能够促进辅助性T细胞分泌γ干扰素和增强自然杀伤细胞的活性，进而说明杜仲雄花水提液对小鼠正常及受顺铂抑制的淋巴细胞有促增殖作用。翟文俊［43］研究发现，杜仲叶浸提物制剂能够提高小鼠的非特异性免疫、体液免疫和细胞免疫的功能。杜仲素对奶牛免疫机能的实验结果显示［44］，体细胞数量的明显减少、lgG(人和动物中含量最高的免疫球蛋白)升高，奶牛乳房持续健康的状态和繁殖性能的提高都可以说明杜仲素能够提高机体的免疫机能。吕琳等［45］研究证明，利用乙酸乙酯提取的杜仲活性成分能够抑制HIVgp41六股螺旋束，从而为抗HIV提供相应的研究依据，对于防治艾滋病具有积极的意义。

5 抗骨质疏松的作用

5.1 抗骨质疏松的作用机理

骨质疏松的发病机理与人体的内分泌调节系统、体内的激素调节、日常的营养条件以及个体免疫能力因素等有关。在实验过程中主要测定的指标包含有:血清总碱磷酸酶(ALP)，血清中雌二醇(E2)、血清中的白介素-6(IL-6)的含量和骨密度等;ALP是成骨细胞分化的早期产物，雌激素能够抑制骨吸收，同时还可以促进骨形成;而IL-6具有促进破骨细胞生成的功能。维持正常骨量的关键是使得破骨与成骨过程平衡，根据细胞基础理论可知，骨质疏松症与破骨细胞的骨吸收功能和成骨细胞的骨形成功能有关，当骨吸收大于骨形成时，可导致骨质疏松症［46，47］。

5.2 抗骨质疏松的实验研究

肖润梅等［48］通过杜仲醇提物作用以甲酸灌胃建立的小鼠骨质疏松模型，发现 ALP显著升高，说明骨形成活性增强，认为杜仲醇提取物具有抗骨质疏松的作用。白立炜等［49］以去卵巢大鼠骨质疏松实验模型进行研究，采用骨密度扫描仪测定大鼠的骨密度，利用放射免疫法测定血清中E2，使用夹心法ELISA检测血清中的IL-6的含量。结果发现，杜仲醇提物能够提高骨线密度和面密度，并且可以提升血清中雌激素水平，同时对血清IL-6的产生有抑制作用，表明杜仲醇提取物对抗去卵巢后造成的骨质疏松有作用［50，51］。Ha 等［52］以小鼠骨髓细胞和ST-2细胞进行实验发现，杜仲皮提取物能够促进骨形成、抑制破骨细胞活性和骨质溶解。李三华等［53］研究发现，杜仲总黄酮能直接促进体外成骨细胞增殖。郁晖晖［54］通过体外培养细胞实验模型发现，杜仲叶提取物对大鼠骨髓基质细胞向成骨细胞分化有促进作用，且明显抑制破骨细胞骨吸收作用，说明杜仲叶总提物对防治骨质疏松症有双向调节的功效。

6 抗肿瘤的作用

6.1 抗肿瘤作用的机理

经研究发现杜仲抗肿瘤的作用机理主要表现在以下几方面:杜仲中多糖能够诱导肿瘤细胞凋亡来直接杀伤肿瘤细胞［55］;杜仲提取物可以起到阻断亚硝胺的合成以及清除亚硝酸盐的作用［56］。实验测定指标主要有:肿瘤的重量、外周白细胞计数、胸腺以及脾指数、二甲基亚硝胺(NDMA)合成阻断率和NaNO2的清除率等。

6.2 抗肿瘤作用的实验研究

辛晓明等［55］通过对小鼠接种生长良好的瘤株建立肿瘤模型，以不同剂量的杜仲总多糖灌胃之后测定，结果发现:高剂量的实验组瘤重低，肿瘤抑制效果较好，外周白细胞的数量增多，胸腺与脾的指数也相应增加。吴春等［56］以紫外光解法测定杜仲提取物对NDMA体外的阻断作用及对亚硝酸钠的清除作用，发现适量的杜仲提取物对亚硝化反应具有良好的抑制作用，而且对亚硝酸钠的清除作用较为明显，亚硝胺能够引起人体和动物肝脏等器官的恶性肿瘤，所以通过此方法也可为杜仲提取物抗肿瘤提供可靠的理论依据。

7 护肝作用

7.1 护肝作用的机理

杜仲在护肝方面的作用体现在清除自由基、保护肝细胞质膜、保护肝脏器官的组织完整性等方面［57］。当肝功能处于正常情况时，肝脏细胞中的谷丙转氨酶(ALT)与天冬氨酸转氨酶(AST)的含量相对较高，而当肝脏受损时，这两种物质在血清中的含量会升高，所以ALT和AST在血清中含量的变化能够作为考察肝是否受伤的重要指标;因为自由基的存在会对细胞膜有直接的攻击作用，所以SOD、GSH-PX、MDA等也作为重要的检测指标［58］;此外肝脏的指数以及组织形态也是考察的重要方面［59］。

7.2 护肝作用的实验研究

高银辉等［40］通过卡介苗-脂多糖(BCG-LPS)建立免疫性肝损伤的小鼠模型，分别将杜仲醇提物和水提物以灌胃的方式进行给药，检测结果发现，杜仲提取物能够降低肝指数和肝脏中的MDA含量，提升肝脏中的SOD与GSH-PX的活性水平;肝组织病理检测结果显示，实验组对肝脏损伤有不同的减轻作用，肝细胞再生明显，同时还发现醇提物的实验结果要优于水提物。周程艳等［60］通过研究杜仲提取物对CCl4所导致肝损伤的保护作用发现，杜仲水提物还能够明显降低血清中ALT与AST的活性。颜秋萍［61］以SDS-PAGE和2-DE的研究方法发现，杜仲乙酸乙酯和正丁醇提取物对CCl4导致的肝脏损伤有一定的修复作用。

8 降血糖作用

8.1 降血糖作用的机理

杜仲次生代谢物具有降血糖的作用。降血糖的主要作用机理是增加糖酵解的代谢过程，抑制糖质新生［62］。杜仲叶中绿原酸、槲皮素、(+)-丁香脂等活性成分能够延缓或阻碍葡萄糖的生成与吸收［63］。实验检测指标主要有:血糖含量、胰岛素含量、胰高血糖素含量、连接肽(C肽)水平、葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-pase)活性、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性和肝葡萄糖激酶活性等。

8.2 降血糖作用的实验研究

Park等［62］以杜仲叶水提物作用Ⅱ型糖尿病动物模型(C57BL/KsJ-db/db小鼠)，腹腔葡萄糖耐量实验结果表明，杜仲叶水提物能够显著降低血糖含量，增加糖代谢，血浆胰岛素含量、C肽水平和肝葡萄糖激酶活性都明显提高，降低胰高血糖素含量、G-6-pase活性和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性。田吉等［64］通过腹腔注射链脲佐菌素(STZ)建立小鼠的糖尿病模型，在此基础上研究发现，50%乙醇的杜仲提取物具有明显的降血糖作用。刘国荣等［65］研究发现，杜仲多糖对四氧嘧啶所致的糖尿病小鼠有降低血糖的作用，并且提取物对胸腺指数和脾脏指数有一定的提升作用，同时能提高SOD与NOS活性，降低MDA与NO的含量，进一步推测降血糖作用可能与提升免疫力和体内抗氧化能力有一定的关联性。

9 抗衰老作用

9.1 抗衰老作用的机理

衰老是一个相当复杂的过程，而且有很多的机制尚不明确［66］。杜仲抗衰老的作用机理主要包括:增强免疫作用、清除自由基、促进胶原蛋白合成、增强记忆力等，主要的测定指标有脂褐质(LF)、脑内单胺氧化酶(MAO-B)、小鼠红细胞C3b受体花环结合率(RCR)和免疫复合物花环结合率(RICR)等。LF是存在于老化细胞内的颗粒状物质;MAO-B能够调节神经系统，在衰老的人或动物中，该酶的活性会增加;红细胞中的C3b含量会随年龄的增长而减少，最终会导致老年性免疫功能下降［67］。

9.2 抗衰老作用的实验研究

李小安等［67］通过注射D-半乳糖建立亚急性小鼠衰老模型，通过测定相关指标发现，口服杜仲叶浸膏粉能够降低肝脏中MDA与LF的含量，降低小鼠脑中MAO-B的活性，提升肝中SOD的活性，同时也提高RCR和RICR，说明杜仲具有抗衰老的作用。彭密军通过对大鼠行为学研究发现［4］，将杜仲液以灌胃方式作用能显著增强小鼠记忆力，同时以红细胞模型通过扫描电镜、荧光偏振度检测以及血液粘度测定和羰基化蛋白含量测定等方法，对红细胞表观粘度、形态、膜上羰基化蛋白含量及膜脂流动性进行测定，结果显示，羰基化与衰老有着密切的关系，为抗衰老提供一定的理论依据［68］。赵晖［69］研究发现，杜仲甲醇提取物能够促进胶原蛋白的合成，提高角质层更新率，抑制衰老的进程，并进一步指出，在该作用过程中起主要作用的成分是京尼平苷酸和桃叶珊瑚苷等环烯醚萜单苷类物质。

10 杜仲其它活性作用

10.1 抗菌作用

季志平等［70］研究发现，杜仲乙醇和乙酸乙酯提取物对细菌和真菌都有一定的抑制作用;乙酸乙酯的提取物对黄曲霉与黑曲霉有特殊的抑制作用;正丁醇和水提物对细菌也有抑制作用。郑杰等［71］研究发现杜仲中的桃叶珊瑚苷具有一定的抑菌作用。

10.2 抗炎作用

杜仲具有良好的抗炎作用。通过对二甲苯所致的小鼠耳廓肿胀和蛋清所致大鼠足肿胀的实验模型研究发现，杜仲对其肿胀程度有相应的抑制作用［72，73］，高剂量组的作用效果甚至与阿司匹林的功效相当［73］。但其作用的机理还有待于进一步的深入研究。

10.3 镇痛作用

周程艳等［73］以灌胃的方式将杜仲提取物作用于小鼠模型，实验组小鼠由醋酸引起的疼痛扭体首次出现的时间明显延长，扭体产生的次数也相应减少，同时对扭体的抑制率和镇痛百分率都有所提升，并且可以升高热板致痛小鼠的痛阈值。虽然镇痛的效果没有盐酸曲马多显著，但是与传统镇痛药阿司匹林的功效相当，表明杜仲具有良好的镇痛作用。

10.4 镇静作用

杜仲对中枢神经具有显著的镇静作用。吕锦芳等［74］以小鼠的睡眠时间与睡眠小鼠的只数作为实验指标，研究发现杜仲皮与叶的水煎剂都能够明显增强戊巴比妥钠的麻醉效果，延长小鼠的睡眠时间，而且腹腔注射和灌胃的作用功效要优于皮下注射。

10.5 减肥作用

李文娜等［75］用杜仲叶绿原酸提取物对SD大鼠进行灌胃，通过测定粪便中所含物质的相关指标，发现一定浓度的杜仲提取物可以明显升高总脂量、胆固醇和胆汁酸排出量，而且效果要比奥利司他显著，进而推测杜仲叶绿原酸提取物的减肥机制为抑制脂质物质在体内的吸收、促进胆固醇和胆汁酸排除体外。Hirata等研究发现［76］，杜仲叶中含有的车叶草苷具有明显的减肥功效，但其作用机理尚需进一步探讨。

11 前景与展望

杜仲作为一种传统的名贵药用植物，不仅能够调节体温及体重［77］，而且其中含有的活性成分有明显的增强体质的功效。杜仲活性成分分布、变化规律以及提取工艺都有了深入的研究［78-80］，但是一些活性成分的作用机理尚不完全明确，特别是在传统中药中杜仲复方用药的机理更有待深入的探讨，对于杜仲新的药用功效还需进一步的开发。所以通过建立相关的实验模型、采用先进的研究方法探讨杜仲作用机理，将会对杜仲在生物活性方面的研究以及进一步开发利用杜仲这一宝贵资源具有更加广泛而深远的现实意义。

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