黄芪中黄酮类化合物药理作用研究进展

于玲，王知斌，王秋红，匡海学*

(1.黑龙江中医药大学，教育部北药基础与应用研究重点实验室，黑龙江省中药及天然药物药效物质基础研究重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040；2.广东药科大学，广东 广州 510006)

黄芪属蝶形花科黄芪属黄芪种植物，为我国常用补气中药，植物来源分为蒙古黄芪和膜荚黄芪，蒙古黄芪来源于Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge. var. mongholicus(Bge.) Hsia，膜荚黄芪来源于Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.，两种植物皆属于我国三级保护植物，在我国的甘肃、山西、河北、黑龙江、内蒙古等地均有分布，以内蒙古、山西、河北等地所产的蒙古黄芪质量为上乘[1]。黄芪在我国属药食同源植物，即是药也是食物。中医学认为,黄芪具有益气补中、利尿托毒等作用，在临床上常与其他补益中药配伍用于治疗体虚、阳虚、阴虚、肺虚、脾虚、气虚等虚证。多糖类、皂苷类、黄酮类和氨基酸类为黄芪中最重要的4种活性成分，其中黄酮类化合物主要分为黄酮醇类和异黄酮类，黄酮醇类如山奈酚、槲皮素、鼠李柠檬素、异鼠李素、异槲皮苷、沙苑子苷等，异黄酮类如毛蕊异黄酮苷、毛蕊异黄酮、杧柄花苷、杧柄花素、(6aR,11aR)-9,10-二甲氧基紫檀烷-3-O-β-D-葡萄糖苷、(3R)-2′-羟基-3′,4′-二甲氧基异黄烷-7-O-β-D-葡萄糖苷等[2]。近些年，学者们对黄芪中黄酮类成分进行了极其广泛的研究，表明黄芪中黄酮类具有多种生理功效，比如抗氧化、抗癌、抗病毒、神经保护、抗过敏、降血糖、抑制黑色素生成等，为了对黄芪中黄酮类成分进一步综合开发和全面利用，作者查阅了近20年的相关资料和中外文文献，现就黄芪中黄酮类化合物的药理作用研究概况作一总结。

1 神经保护作用

PC-12细胞是一个常用的神经细胞株，来源于大鼠肾上腺髓质嗜铬细胞瘤，被广泛用于神经系统疾病的体外研究。研究发现黄芪中的异黄酮类化合物分别对氨基酸和超氧诱导的PC-12细胞有保护作用。杧柄花素为黄芪中主要异黄酮类化合物之一，可以保护由N-甲基-D-天冬氨酸诱导的原代培养的皮层神经元损伤，还能增加神经细胞活力，抑制细胞凋亡，抑制Caspase-3酶原的激活。这些研究结果可以部分揭示杧柄花素对神经元凋亡的机制[3]。YU[4]等利用PC-12细胞模型评估杧柄花素、9,10-二甲氧基紫檀烷-3-O-β-D-葡萄糖苷、芒柄花苷、毛蕊异黄酮-7-O-β-D-葡萄糖苷和毛蕊异黄酮的谷氨酸诱导的PC-12细胞毒性的保护作用，研究发现杧柄花苷、杧柄花素和毛蕊异黄酮可以保护谷氨酸诱导的细胞损伤，同时毛蕊异黄酮-7-O-β-D-葡萄糖苷和毛蕊异黄酮还增强了神经细胞SOD和GSH-Px的活性，抑制LDH的释放。这揭示了杧柄花苷、杧柄花素和毛蕊异黄酮对PC-12细胞毒性的保护作用可能依赖于增加内源性抗氧化剂和稳定细胞膜结构，从而抑制谷氨酸诱导的细胞损伤。

2 对血管内皮细胞的保护作用

李秀丽等研究发现,杧柄花素、杧柄花苷、毛蕊异黄酮-7-O-β-D-葡萄糖苷和毛蕊异黄酮可抑制血管紧张素Ⅱ诱导的体外培养的HUVECS的损伤，对内皮细胞具有保护作用[5]。WU[6]等从蛋白水平上揭示了杧柄花素可以抑制缺氧ARPE-19细胞分泌血管内皮生长因子，下调VEGF和PHD-2 mRNA的表达，减少VEGF、HIF-1α、PHD-2蛋白表达，此外，杧柄花素还可以防止体内缺氧诱导的视网膜血管新生。由此可见，杧柄花素可能成为预防和治疗糖尿病视网膜病变的潜在药物。研究表明毛蕊异黄酮同样也具有内皮细胞的保护作用，能够提高细胞存活率，抑制细胞凋亡，抑制在细胞迁移过程中由LPS诱导的细胞活性氧生成的细胞减少，同时中和LPS诱导的肌动球蛋白收缩和纽蛋白的聚集，表明毛蕊异黄酮多途径参与对人脐静脉内皮细胞的调节[7]。

3 抗癌

实验表明,黄芪中的黄酮类成分有明显的抗癌作用。作为黄芪抗癌活性有效成分之一，杧柄花素对多种癌细胞都有抑制作用。杧柄花素和阿霉素联用在肿瘤的临床治疗上具有协同作用，杧柄花素增强了阿霉素对胶质瘤细胞的细胞毒性，扭转了阿霉素诱导的肿瘤细胞上皮细胞的间质转化，同时还可显著降低HDAC5的表达，因为HDAC5的过表达削弱了刺芒柄花素对人脑胶质瘤细胞活力的抑制作用。这些结果表明，杧柄花素联合治疗可通过抑制HDAC5阻断EMT，从而增强阿霉素在脑胶质瘤细胞中的疗效[8]。杧柄花素还通过细胞周期阻滞和诱导凋亡抑制人非小细胞肺癌的增殖和人前列腺癌细胞的增殖[9-10]。杧柄花素还可通过PI3K/Akt信号通路抑制MMP-2和MMP-9的表达，从而抑制MDA-MB-231和4T1乳腺癌细胞的迁移和侵袭[11]。此外，杧柄花素对人宫颈癌HeLa细胞和结肠癌细胞都有积极的治疗作用[12-13]。

崔运浩等[14]以实体瘤细胞株BEL-7402和血液病细胞株K562为细胞模型，从细胞水平、蛋白质水平、基因水平上评价了黄芪总黄酮及其单体化合物毛蕊异黄酮对于化疗性骨髓抑制的影响。研究发现,黄芪总黄酮及其单体化合物具有治疗化疗性骨髓抑制的作用，均能够抑制K562细胞、BEL-7402细胞的生长，而且这种抑制作用呈剂量依赖性。其抑制作用可能是通过阻滞BEL-7402细胞周期，或改变细胞周期相关的基因，或改变BEL-7402细胞中蛋白质的表达而实现。

4 保护骨骼

黄芪中黄酮类化合物对多种骨科疾病都有着积极的影响，如骨质疏松、关节炎、骨折、骨衰退等。卵巢切除可引起骨质疏松和骨化学成分的改变，因此作为骨质疏松模型建立的一种方法。研究发现,杧柄花素的补充可增强去卵巢大鼠的骨力学性能和改良骨化学成分，证明了杧柄花素对去卵巢大鼠骨骼的化学成分和骨生物力学特征具有积极的影响，可以抑制骨质疏松症的发展[15]。研究还发现杧柄花素对骨性关节炎软骨下骨成骨细胞的代谢活性具有双相正效应，表现在杧柄花素可剂量依赖性地降低骨关节炎软骨下骨成骨细胞的ALP、IL-6、VEGF、BMP-2、骨钙素、I型胶原的表达，同时显著增加了正常成骨细胞的ALP、VEGF、BMP-2、骨钙素和I型胶原的表达[16]。此外，杧柄花素通过上调大鼠骨折模型VEGFR-2、Flk-1刺激血管生成，从而促进早期骨折愈合[17]。毛蕊异黄酮葡萄糖苷的作用不比杧柄花素，但实验证明其可能是一种有用的先导化合物，通过调节BMP和Wnt信号通路刺激成骨细胞的分化，用于改善骨衰退疾病的治疗和促进骨再生[18]。

5 抗氧化

氧化与自由基关系密不可分，物质在被氧化的过程中可释放出自由基。而人体中的自由基具有双重性，低浓度有益于人体健康，可参与细胞免疫，避免局部感染，而过量的自由基则可破坏人体的生理功能，造成氧化胁迫。近年来，在对中药的研究中发现黄酮类成分具有显著的抗氧化活性。目前抗氧化的途径主要有以下几种：直接清除活性氧自由基，增强抗氧化酶活性，对氧化酶系活力及表达的影响和抗脂质过氧化，维持细胞膜稳定性。黄酮类化合物清除自由基的最主要机制是其分子上的酚羟基可以与自由基反应，从而终止自由基链式反应。此类化合物清除自由基的活性，取决于环上羟基抽氢反应的难易和抽氢后生成自由基的稳定性。因此，黄芪的异黄酮类成分毛蕊异黄酮、毛蕊异黄酮苷、杧柄花素和杧柄花苷均可清除自由基，因而具有抗氧化活性。张鑫等采用密度泛函理论中的B3LYP方法在6-311G(d, p)水平上对黄芪中的四种异黄酮类化合物进行清除自由基的研究，发现以上四种化合物的抗氧化能力由大到小依次是毛蕊异黄酮、毛蕊异黄酮苷、杧柄花素、杧柄花苷[19]。除此之外，林敏等研究发现银杏叶总黄酮与黄芪总黄酮复配之后存在协同作用，且按不同比例进行复配得到的协同抗氧化作用程度存在差异[20]。同样的结论在黄芪和升麻的药对中也得到了证实，黄芪、升麻在配伍后其自由基清除能力要高于两者的加合值[21]。

6 降血糖

毛蕊异黄酮、毛蕊异黄酮葡萄糖苷、杧柄花素为黄芪中3种最重要的黄酮类成分，研究发现三者都不同程度地起着降血糖的作用。WENJIE等发现,杧柄花苷、杧柄花素和毛蕊异黄酮单用药对链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠血糖和胰岛素并无作用，但是当杧柄花素和毛蕊异黄酮分别与防己诺林碱联合用药后，却能增强防己诺林碱的降血糖作用，杧柄花素还能显著促进胰岛素的释放。这意味着防己诺林碱可与杧柄花素和毛蕊异黄酮联用来发挥链脲佐菌素糖尿病小鼠的降血糖作用[22]。TANG等发现毛蕊异黄酮和毛蕊异黄酮葡萄糖苷不但可以抑制高糖诱导的肾小球系膜细胞早期增生，还可缓解AGES介导的肾小球内皮细胞的凋亡。表明毛蕊异黄酮和毛蕊异黄酮葡萄糖苷具有显著调节糖尿病肾病的发展进程的治疗潜力[23]。

7 抑制黑色素形成

酪氨酸酶是黑色素合成的关键酶，色素沉着症是黑色素的异常堆积而导致的，因此可以通过调控酪氨酸酶的合成来降低黑色素的堆积，从而实现对色素沉着症的治疗。实验证明毛蕊异黄酮具有抑制黑色素形成的功能。表现在毛蕊异黄酮在链霉菌培养板上显示有黑色素合成的抑制区。而且在对黑色素细胞没有任何明显的杀伤活性以及黑素酶和酪氨酸酶的表达降低的情况下，显著减少黑色素细胞的黑素合成。这意味着毛蕊异黄酮可能是一种有效的皮肤美白剂，可以调节黑素酶的表达[24]。

8 抗病毒

体外实验表明，毛蕊异黄酮苷细胞毒性较低，能有效地抑制柯萨奇病毒B3介导的急性病毒性心肌炎小鼠模型的细胞病变，IC50值是25 mg/mL。用24 mg/kg毛蕊异黄酮苷治疗14天，可明显改善病毒感染小鼠的生存率，减轻心肌炎小鼠心肌病理损害，减小心脏中的病毒滴度，降低心脏指数，改善左室功能。这些结果表明，在体外和体内，毛蕊异黄酮苷都有显著的抗病毒活性，并确定毛蕊异黄酮苷作为黄芪中治疗病毒性心肌炎有效成分之一[25]。

9 改善肺纤维化肺功能

肺纤维化可导致限制性通气障碍，甚至呼吸衰竭，严重威胁人类的生命。蔺兴遥等以博莱霉素诱导建立肺间质纤维化动物模型，以大鼠的呼吸肌肉力量、肺组织弹性、气道通畅性、通气功能和储存能力的状态来判断黄芪黄酮对肺间质纤维化大鼠的影响，实验结果表明总黄酮给药组较模型组大鼠肺功能各指标均有显著的改善，表明黄芪总黄酮有改善肺纤维化肺功能的功效[26]。

10 改善疲劳

KUO[27]等首次尝试建立以脾气虚为主，脾功能受损，免疫功能紊乱为特征的脾气虚证动物模型，对该动物模型口服给予黄芪总黄酮提取物予以干预，结果表明，黄芪总黄酮不仅改善模型动物的机体免疫功能失调(如降低脾细胞Th1/Th2比值和高增殖活性)，而且增强了机体的耐力。其中黄芪总黄酮中含有的3种主要的黄酮类化合物为杧柄花苷和杧柄花素，推测其抗疲劳活性可能与两者的天然抗氧化和免疫调节特性有关。

11 小结

黄芪作为我国常用大宗中药材之一，一直是众学者们研究的热点，只不过研究的焦点是黄芪的多糖类和皂苷类，相比之下，对于黄芪的黄酮类化合物的研究就少之又少了。到目前为止，药理研究和临床实践发现黄芪黄酮类化合物具有抗氧化、抗病毒、抗癌、降血糖、神经保护、骨骼保护、改善疲劳等多方面的药理作用，生物活性非常广泛，是一个极其宝贵的医药资源，值得我们继续挖掘和研究。但美中不足的是，大多数研究依然停留在体外药理试验上，且大多集中在毛蕊异黄酮、毛蕊异黄酮苷、杧柄花素、杧柄花苷这4种成分上，鲜有对9,10-二甲氧基紫檀烷-3-O-β-D-葡萄糖苷等其他黄酮类化合物的报道，而9,10-二甲氧基紫檀烷-3-O-β-D-葡萄糖苷的含量在黄芪中也并不是比以上4种黄酮低，所以空白之处还需学者们进一步深究以得到更有参考价值的研究资料。除此之外，黄芪中黄酮的含量相比多糖和皂苷而言较少，所以分离和提纯技术也在一定程度上制约了黄酮的未来发展，值得欣慰的是随着科技的发展，新的分离提纯手段不断涌出，目前黄芪中黄酮的分离提取工艺已经愈加成熟，故学者们可对其进行更深入更全面的研究，为黄芪黄酮类成分的临床运用提供更有参考价值的资料。

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