互花米草与人体健康关系研究进展

钦 佩

(南京大学盐生植物实验室，江苏 南京 210093)

互花米草(SpartinaalternifloraLoisel.)为禾本科米草属多年生草本植物，原产于北美大西洋沿岸。其分布区域较广，北起加拿大的纽芬兰，南至美国佛罗里达直到墨西哥海岸的盐沼，多在中潮带上部至高潮带生长发育。由于互花米草耐淹、耐盐的生理特性和较强的抗风消浪能力，在保滩护岸、促淤造陆、绿化海滩、改善淤泥质滩涂地区的环境质量等方面应用广泛，英国、法国、德国、丹麦、荷兰、新西兰、爱尔兰和澳大利亚等许多国家的淤泥质潮间带都引种栽植了互花米草。1979年中美建交后，国家科委即刻下达了引种互花米草的任务，由南京大学仲崇信教授率团赴美考察，将互花米草引入我国[1]。到2014年为止，互花米草在我国分布面积超过55468 hm2，江苏省滩涂互花米草分布面积在沿海各省中最大，超过21843 hm2[2]。

1 互花米草问题的由来

互花米草的引进在保滩护堤和抗风减灾方面发挥了巨大作用。互花米草在消浪方面具有显著效应，高大密集植株增加滩面对水体运动的摩擦力，阻碍波浪传播、降低波高。Knutson等[3]发现波浪每传入互花米草滩1 m，波能就损失约26%；40 m宽的互花米草带，其消浪效果就相当于建造2.0 m高潜坝的作用；5 m高的风浪通过100 m宽草带时，草带消浪能力为97%。

互花米草在促淤造陆方面也产生了巨大功效。江苏启东、东台、大丰和射阳4个垦区，总体上可以代表全省不同岸段互花米草的促淤状况。1995～2008年江苏省互花米草的促淤总量4370万m3，围垦成陆面积达到100万亩[4]。

上世纪90年代，生物多样性保护和入侵生物学的研究在生态学界兴起，互花米草被当作外来入侵种遭到大肆挞伐，称其入侵本土生态系统，抑制本土物种的生长繁殖，破坏生物多样性[5-6]。但相关批评文章也承认，互花米草的固碳、固氮作用明显高于本土植物芦苇、海三棱藨草和光滩，而且互花米草地下部分的凋落物数量之大及其降解速率之低也超过本土植物，使互花米草对碳的净固定作用更为明显[7]。

2 对互花米草的生态管控

经过近20年的批评和争论，学界对互花米草的认知和定位更趋理性，基本上认同其具有典型的两面性：因为其植株高大，地下部分发达，繁殖力强，生产力高，在抗风防浪、促淤造陆和固碳等方面具有不可忽视的正生态效应；而这与生俱来的生物学强势使该物种在海滨盐沼形成发展速度很快的单种优势群落，体现出很强的入侵性，从而具有相当大的负生态效应。

2009年国际生态学科的著名刊物《Ecological Engineering》编辑部邀请笔者为客座主编，出版了一期特刊《Wetlands Restoration and Ecological Engineering》，笔者及学生在其中发表了一篇代表作“外来种互花米草在中国的正负生态效应”[8]，对盐沼主要的第一性生产者——互花米草的保滩护岸、促淤造陆、防止污染等正面生态效应及其侵占本土物种生态位、改变盐滩环境、降低生物多样性等负面生态效应进行了客观分析，提出对其生物质进行综合利用，实施生态管控的科学思路；同期特刊发表的美国环保署首席能值分析专家Campbell等的一篇论文“外来种互花米草的作用：人类主宰的星球的最大功率化”指出：互花米草入侵新的海滨区域，通过促淤形成大量新增陆地；经过一段时间，新盐沼的物种多样性也会丰富起来[9]。2012年国内《生物安全学报》编辑部约稿，发表了笔者的另一篇代表作“互花米的两面性及其生态控制”[10]，进一步阐述了对互花米草要实施资源化利用的技术路线，在每年最后3个月收获米草进行开发利用，可及时阻止其种子飘落繁衍，有利于对其进行生态控制，有利于本土生态系统的可持续发展。

3 互花米草关联人体健康的科学依据

植物体内生物活性成分的含量与所处环境关系密切。很多珍贵中药材特效成分的含量与其产地关联度很高；像我国东北山林中的人参、西南山区的三七、西部高海拔森林草甸的冬虫夏草、新疆和内蒙古沙生植物区的肉苁蓉、西藏高寒山区的藏红花等均因其在产地的特殊生境条件下功效成分含量高而闻名天下。互花米草是一种生存于海滨潮间带的盐生植物，在半日潮的海域该物种一天可能会被海水淹没两次，高脉冲、高缺氧、高含盐量的极度恶劣环境的胁迫，使该物种体内积累了多种生物活性物质。这些生物活性物质为该物种的资源化利用提供了基本条件。

3.1 互花米草生物活性物质的分离、纯化与鉴定研究

在上世纪80年代南京大学盐生植物实验室以互花米草为原料开发了新资源食品“微多饮料”，在国内外独创性地解决了米草提取物的食用问题，为互花米草资源化利用和进入市场提供了准入资格。多年来，以南京大学盐生植物实验室为主的研究机构开展了对互花米草及生物矿质液活性物质的一系列研究[11-13]。

近期，笔者对互花米草提取物(生物矿质液)进行了单体化合物的分离、纯化与鉴定研究，获得18种化合物(另文发表)。其中与人体健康关联度较高的有：异戊基奎尼酸(绿原酸类、多酚类)、苜蓿素(黄酮类)和对香豆酸(苯丙素类)，其结构式分别如图1(1)～(3)：

图1 互花米草天然化合物Fig 1 S. alterniflora natural compounds

3.2 互花米草提取物增强机体免疫力的研究

笔者对富含上述化合物的互花米草提取物开展了增强机体免疫力的系统研究。如对服用互花米草提取物的动物和人体(服用1个月)进行了血液中嗜中性粒细胞对金黄色葡萄球菌吞噬率体外的测试。结果表明，服用者嗜中性粒细胞对金黄色葡萄球菌吞噬率的提高具有非常显著的作用，其效果超过国内某运动饮料[14]。笔者组织志愿者试服米草提取物30天，检测试验人群溶菌酶含量的变化。结果表明，服用提取物后的志愿者唾液溶菌酶的含量比对照显著提高[14]。

互花米草总黄酮(TFS)是从生物矿质液中分离得到的一类生物活性物质，具有增强机体免疫力的功效。笔者观测了其对免疫力低下的小鼠免疫器官增重的影响、对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能的影响和对小鼠淋巴细胞转化的影响[15]。结果表明，在本试验条件下，TFS可以显著提高免疫力低下小鼠的胸腺和脾脏器官的重量，提示TFS有免疫增强作用(表1)；TFS可以显著提高小鼠的腹腔巨噬细胞吞噬功能，其作用与免疫促进剂左旋咪唑相似(表2)；TFS在一定浓度时能显著促进由ConA(刀豆蛋白A)诱导的BALB/c小鼠脾脏淋巴细胞的转化作用(表3)。

表1 TFS对免疫力低下小鼠胸腺和脾脏重量的影响

注：NS，生理盐水(0.9%NaCl溶液)，CYT，细胞色素；与空白对照组相比，*P< 0.05；与NS+CYT组相比，**P< 0.01。

动物Animals药物Drug动物数Number of animals吞噬百分率Percentage of phagocytosis(%)吞噬指数Phagocytic indexNS827.9±12.20.35±0.18C57/BLTFS856.4±6.7∗∗0.86±0.20∗∗左旋咪唑456.6±14∗∗1.03±0.56∗∗NS719.5±9.70.27±0.13昆明小鼠TFS869.7±5.8∗∗1.70±0.37∗∗左旋咪唑967.4±9.7∗∗1.92±0.61∗∗

注：C57/BL，一种常见的近交品系实验鼠；与空白对照组相比，

**P< 0.01。

TFS浓度TFS concentration(μg/ml)刺激指数Stimulus index(SI)052.62±2.370.258.96±7.670.7851.72±3.853.12565.86±9.38∗∗12.568.12±5.89∗∗5050.39±0.2020026.64±2.37∗∗10001.83±1.12∗∗

注：与TFS 0浓度组相比，*P< 0.05；**P< 0.01。

3.3 互花米草提取物及相关化合物降尿酸的研究

近年来，为探索互花米草中天然化合物的降尿酸功能，在查阅大量文献的基础上，笔者选择了其中的异戊基奎尼酸、苜蓿素和对香豆酸三个化合物进行降尿酸动物模型试验[16]。在本试验设计中，选择苯溴马隆为阳性药物，由于受试的三个化合物来自米草提取物，因此选择了两种形态的米草提取物(即米草精粉和去糖米草精粉)作为拟阳性对照。本试验对各处理的高尿酸血症小鼠血清进行了包括血尿酸、血糖、尿素氮、肌酐、总胆固醇、甘油三酯、总蛋白、谷丙转氨酶等多项指标的测定。

本试验结果获得以下新发现：在本试验设计范围内，各处理组对高尿酸血症小鼠血清尿酸水平都有不同程度的降低作用，香豆酸降尿酸和血糖效果显著，阳性对照苯溴马隆效果不显著；香豆酸组和米草精粉组降血清肌酐效果非常显著，其他各试验组和苯溴马隆组效果显著，除了绿原酸组，其他各试验组(不包括苯溴马隆)血清肌酐都接近生理盐水组的正常水平；各试验组和苯溴马隆组血清总蛋白水平的恢复效果都非常显著，尤以香豆酸等三个化合物组和去糖米草精粉组血清总蛋白非常接近生理盐水组的正常水平；两个米草精粉组降血清谷丙转氨酶效果显著，其谷丙转氨酶非常接近生理盐水组的正常水平。

此外，笔者利用互花米草及其提取物对其它有机体的健康关联也做了多方面研究。结果显示，互花米草为野放麋鹿提供了唯一的栖息地和食源，采食互花米草的野放麋鹿身体非常强壮[17，18]。互花米草及其提取物饲喂奶牛，有利于增强奶牛的免疫力[19，20]。应用生物矿质液做“强化保养剂”培育珍珠，显著地提高了珍珠的产量和质量[21]。

综上所述，互花米草提取物与人体健康有多方面关联，而且其关联指数(如免疫力增强指数、痛风康复指数等)随着研发深入在不断提高，体现在阈值扩大(涉及食用、饲用、药用等诸多方面)和具体指数值升高。国务院2017年印发《中国防治慢性病中长期规划(2017-2025)》提出，“坚持预防为主，推动由疾病治疗向健康管理转变”。笔者坚信，互花米草健康食品在实施我国防治慢性病的健康管理中是完全能够有所作为的。以健康食品投入全民健康管理，就可以大力推动米草的资源化利用，这样有利于对互花米草实施大规模生态管控，促进本土生态系统的健康发展。