百蕊草的开发利用研究进展

陈培玉，陈晓清，吴超,2，孟艳，曹剑锋,2*

(1. 贵州师范学院药用植物生物技术研究所，贵州 贵阳 550018；2. 贵州省生物资源开发利用重点实验室，贵州 贵阳 550018)

檀香科(Santalaceae)植物约30属，400种，分布于全世界的热带和温带地区。我国产8属、35种、6变种，各省区皆产，其中有百蕊草属(ThesiumL.)1属、14种、1变种，南北大部分省区均有分布。百蕊草属下级分为鳞叶组(Sect.PsilotoidiaHendry.)和百蕊草组(Sect.ThesiumReichb)。百蕊草组约46种，分布于欧洲、亚洲和大洋洲；我国包括百蕊草(ThesiumchinenseTurcz)在内有13种[1]。

百蕊草，又名百乳草、九仙草、九龙草、山柏枝、地石榴、细须草、一棵松、积药草、珍珠草、打食草、石菜子、松毛参、小草及白风草等。其干燥全草入药，性辛，味微苦涩，具清热解毒、补肾涩精、止咳化痰等作用。百蕊草是一种广谱的抗菌中草药，临床上用于治疗急性乳腺炎、肺炎、肺脓疡、扁桃体炎、上呼吸道感染、遗精、感冒、中暑等病症。现代药理学研究发现，百蕊草具较强抗菌消炎作用，被誉为“植物抗生素”[2]。本文就百蕊草的生物学特征、化学成分、提取工艺、药理作用以及临床应用等方面的研究工作进行综述，为其研究开发提供一定的参考作用。

1 百蕊草生物学研究

1.1 百蕊草植物学特征

百蕊草为多年生、半寄生草本。株高15～40 cm，直根系，主根呈圆锥形，根上具吸器，先端凹缺，夹附在寄主植物根上而生长。茎纤细淡绿色，具棱，单生或分枝，直径约2 mm。互生或对生单叶，线形，长2～5 cm，宽约2～5 mm。花期4～5月，白色，雄蕊五枚，与花被裂片对生。果期约6～8月，坚果阔椭圆状或近球形，果直径2～2.5 mm[1]。

1.2 百蕊草的生物生理研究

百蕊草在我国南北均有分布[1]，因百蕊草喜光照，喜温暖湿润气候，故多分布于池塘坡地、田埂路边及山体缓坡。其群落主要为草本群落或有稀疏小灌木的草本群落，群落内光照充足，土壤湿润，含水量充足。宋玲珊等采用定点标记法观察百蕊草物候期，在连续3年的观察中未发现可存活2年以上百蕊草植株，推断出百蕊草在长江流域属于二年生植物；第1年为实生苗，生长周期较长，出苗较早的实生苗在夏季倒苗死亡，而出苗较晚的实生苗可顺利越夏并在秋冬季分化出根颈芽，冬季休眠。第2年为宿根苗，由根颈芽发育成簇生状，生长周期较短[3]。

百蕊草属于半寄生植物，自身可通过光合作用实现营养自给，但也通过吸器从寄主体内夺取水分和养分，寄主可以显著促进百蕊草生长发育[4]。百蕊草寄主种类广泛，但对寄主具有一定的选择性。经调查研究发现，包括酢浆草科、伞形科、紫草科、百合科、十字花科等24科的70种植物为其寄主[5]。寄主不仅影响百蕊草的生长发育，而且还会造成营养成分和药用活性成分含量的显著差异。对百蕊草寄生生理研究发现，5-二叔丁基-1，4-苯醌(DMBQ)具有1，4-对苯醌核心结构，能够诱导百蕊草根系产生吸器[6]。Ichihashi等人采用转录组结合代谢组学的方法研究了百蕊草寄生生理和机制，研究结果发现极长链脂肪酸(Veny-long-chain fatty alid, VLCFA)生物合成基因、生长素生物合成信号相关基因和毛状根发育基因在吸器中有较高的丰度。基因共表达分析确定了VLCFAs和生长素信号响应了百蕊草的毛状根发育，GC-TOF-MS分析也表明多种类型的脂肪酸，包括25碳长链饱和脂肪酸在吸器中积累。该结果为进一步揭示百蕊草寄生机制提供了基础[7]。

1. 3 百蕊草的栽培繁育

由于百蕊草植株弱小，资源比较分散，产量较低，所以人工繁殖栽培显得非常重要。百蕊草的栽培主要采用种子繁殖的方式。研究表明，百蕊草种子浸提液可显著抑制小麦和白菜种子的萌发及幼苗生长，且抑制物的活性随质量浓度的增大而增强，证明百蕊草种子中存在活性较强的内源抑制物[8]。用500 mg·L-1的赤霉素(Gibberellins, GA3)溶液浸种24 h后低温层积处理150～180 d，可有效破除百蕊草种子休眠[9]。管悦琴等人研究了百蕊草家种或异地引种及采用大棚种植百蕊草的技术方法[10]，但是由于百蕊草需寄生附着在其它活体植物根上生长，给人工栽培带来难度，栽培种植产量不高，产量有限，每亩仅3～5 kg。有关百蕊草植物细胞及组织培养的扩大技术研究也有较多报道，吴峰等人用外植体的接种诱导的方式进行百蕊草愈伤组织离体培养得到优化的人工培养条件[11]。罗查梅等人通过研究外植体消毒时间、不同浓度激素配比对芽苗诱导、增殖、壮苗的影响，为提高外植体诱导率和瓶苗增殖率提供理论依据[12]。袁艺等人曾以山奈酚的含量为鉴定指标，测定发现百蕊草野生苗和组培苗中山奈酚含量相差不明显[13]。罗曼等人尝试了发酵法生产百蕊草素的方法[14]，但对百蕊草人工培养的研究还处于起步阶段，人工培养的百蕊草与天然产的百蕊草在有效成分及含量上存在差异，是否会改变抗菌、消炎等活性仍有待于深入研究。

2 百蕊草化学成分研究

百蕊草中含有黄酮、有机酸、生物碱、多糖、甾醇和酚类等多种化学成分。百蕊草中黄酮类化合物含量丰富，主要为山柰酚、山奈酚为母核的黄酮苷类化合物、槲皮素、异鼠李素及其糖苷等(如表1所示)[15-18]。生产上常常以总黄酮和山柰酚作为百蕊草内在品质的评判指标。罗夫来等人[29]测得百蕊草总黄酮含量在3.21%～3.77%，平均为3.38%。山柰酚含量在0.9～1.1 mg·g-1。不同居群百蕊草主要化学成分相似，但含量存在差异或显著差异；除多糖外，随着生长期的延长，百蕊草各化学成分含量呈下降趋势；随储存时间的延长，百蕊草中总黄酮、山柰酚、甘露醇、多糖及浸出物等成分含量呈下降趋势。宋玲珊等人[19]研究发现百蕊草分枝数量对其药材品质影响较大，从外在品质考虑，百蕊草分枝数量越多其产量越高，且种子数量也越多，但其有效成分的量却越低。

另外，从百蕊草中分离出来一种有毒的晶体丁二烯内酯，含量极微，证实对绵羊有毒性。这是首次从檀香科植物中分离出强心苷。该毒素似乎没有累积效应，绵羊的中毒症状和病理类似于急性强心苷中毒的预期症状[20]。

表1 百蕊草中黄酮类成分

3 百蕊草的矿物质研究

罗夫来等人运用ICP法分析百蕊草药材矿质元素含量发现，百蕊草含有17 种以上矿物质元素，锌、铜、镁、磷、钾、铝、铁、铬、钠、钴、铅、锰、硼和钙是百蕊草的特征元素。特别是Zn、Ba、K、Fe、Mg、A1、Mn、Na等元素的含量较丰富，其中K、Mg两种金属元素的含量高达10000 μg·g-1以上；Ba、Na、Fe、A1四种元素的含量在1000～10000 μg·g-1之间；Mn和Zn两种金属元素的量在100～2000 μg·g-1之间；并且发现K、Na、Zn的含量与百蕊草药材中百蕊素I的含量具有相关性[21]。

4 百蕊草提取工艺及指纹图谱的研究

4.1 提取工艺

百蕊草药材的浸出物含量在23.2%～38.9%范围内，水溶性浸出物远大于醇溶性浸出物，说明百蕊草药材水溶性成分较醇溶性含量高[22]。百蕊草有效成分的研究主要集中在对黄酮类、醇类、多糖类化合物的研究。储晓琴等人优化了百蕊草的醇提工艺：8倍量80%乙醇，提取3次，每次1 h。以总黄酮的转移率和纯度为指标，采用动态吸附法优化总黄酮的最佳纯化条件为：样品浓度2.4 mg·mL-1，洗脱液浓度为70%乙醇，流速为1 BV·h-1，纯化后总黄酮转移率为94.44%，总黄酮纯度为12.45%，是粗提的4倍(2.91%)[23-24]。雒江菡等人通过单因素和正交实验确定了百蕊草总黄酮的最佳提取工艺为：提取温度70℃、料液比1∶40(g∶mL)、乙醇体积分数80%、提取时间4 h，在此条件下，总黄酮提取率为5.33%[25]。李奎等在单因素实验的基础上，通过响应面实验设计对碱液提取百蕊草多糖的工艺进行了优化，最佳工艺条件为料液比1∶33(g∶mL)，提取温度95℃，提取时间2 h，氢氧化钠浓度0.74 mol·L-1，此条件下百蕊草多糖的得率高达20.86%[26]。

4.2 指纹图谱

汤超等人研究建立了百蕊草的8个共有峰的HPLC指纹图谱模式图。通过HPLC方法检测了不同产地、不同采收季节、不同海拔高度和不同生长年限的百蕊草的化学成分。结果表明，以上不同条件下样品的指纹图谱主要峰群的整体面貌基本一致，化学成分稳定，但主要成分含量略有差异。4月份采收的样品主要成分含量较高，海拔500米百蕊草主要成分含量略高于海拔700米百蕊草含量，一年生百蕊草主要成分含量较优于两年生百蕊草[27]。韩玲玲等人的研究表明，山奈酚的含量可以作为控制百蕊草药材质量的主要指标之一[28]。

5 百蕊草的药理作用及临床应用研究

5.1 抗菌作用

王兆权等人采用混合法对百蕊草的提取物做体外试验表明，百蕊草对金黄色葡萄球菌等球菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、绿脓杆菌、变形杆菌等杆菌均有抑制生长作用，同时对众多西药抗生素非常棘手的“白色念珠菌”等真菌也较为敏感[29]。宣伟东等研究指出百蕊草的抗菌作用可以有效防治阿霉素(Adriamyan, ADR)肾病大鼠的感染，从而改善动物的生存状态[30]。刘永松研究发现百蕊草对G+和G-细菌均有抑制作用，且对G+菌作用强于G-细菌；百蕊草的有效成分——百蕊草素能够明显抑制金黄色葡萄球菌对葡萄糖和蛋白质的代谢，其可能通过改变细菌的代谢机制起到抑菌作用[31]。袁艺报道百蕊草野生苗与组培苗提取物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和苏云金杆菌均有抑制作用，对几种炎症均有明显抑制作用，且二者作用具等效性[12]。Liu等人研究了百蕊草中乙炔酸类抗口服病原菌作用，从乙醇提取物中分离出两种新的乙炔酸和七种已知的乙炔酸。实验结果表明其中的十八碳-反13烯-9，11-二炔酸具有较强的抗菌活性，为治疗肺炎支原体的理想药物[32]。

5.2 抗炎镇痛作用

杨军等人以小鼠为模型进行试验证实，百蕊草素可显著抑制N-甲苯所致小鼠耳廓肿胀、棉球所致的肉芽肿；对浓氨水所致的小鼠咳嗽有显著的止咳作用，并可延长小鼠的咳嗽时间间隔及引发咳嗽的潜伏期[33]。丁秀年等人采用小鼠扭体、热板、甩尾等疼痛模型，在其试验中百蕊草素可延长小鼠热板痛反应潜伏期，能减少小鼠的扭体次数、延长小鼠的甩尾潜伏期，说明百蕊草有明显的镇痛作用[34]。

Kim等人的研究表明，阿福豆苷(afzelin)预处理显著抑制了颗粒物处理的HaCaT细胞中p38MAPK和AP-1组分的磷酸化，表明afzelin的抗炎作用可能是由p38MAPK和AP-1信号传导介导的[35]。Zahida等人研究了百蕊草不同提取物和其中主要成分山奈酚及其山奈酚-3-O-葡萄糖苷的抗炎和抗过敏作用。乙酸乙酯提取物和两个主要成份的抗炎和抗过敏活性与剂量呈正相关性，而氯仿提取物没有此活性[36]。Chung等人证实百蕊草中山奈酚-3-O-鼠李糖苷(K-3-rh)可显著降低支气管肺泡灌洗液中升高的炎症细胞数量；也显著地抑制增加Th2细胞因子(IL-4、IL-5和IL-13)和TNF-α蛋白质，通过抑制Akt磷酸化水平，有效抑制小鼠模型中的嗜酸性细胞过敏性哮喘[37]。Suna等人研究证实百蕊草素I(山奈酚-3-O-鼠李糖葡萄糖苷)在体内外均有较强的抗炎作用，通过抑制MAPK和NF-κB通路发挥抗炎作用[38]。

5.3 百蕊草的临床应用研究

百蕊草药用始载于《图经本草》，具有清热解毒、通顺气脉、调气等功效，其味平缓、微苦、涩、寒。近年来的研究表明，百蕊草具有广谱抗菌作用，全草入药能抗菌消炎、清热解毒、补肾涩精[3]。该草多用于治疗急性乳腺炎、感冒发热、扁桃体炎、各种肺炎以及呼吸道感染等症，其疗效确切、起效迅速、安全无毒、口感舒适且易被吸收。目前开发利用的百蕊草制剂有百蕊草片、百蕊草胶囊等。应利安等人报道了应用该草治愈57例急性化脓性中耳炎后[39]，苏兵等人对百蕊草片的疗效进行了研究，对就诊的呼吸系统感染疾病患者76例，均不使用任何西药和抗菌素类药物治疗，仅使用百蕊草品治疗，观察治疗效果。结果呼吸系统感染疾病患者显效27例(35.53%)，有效49例(64.47%)，无效1例(1.32%)，总有效率为98.68%。百蕊草片对呼吸系统感染疾病具有明显的医治效果[40]。陈汝兴用百蕊草治疗呼吸系统感染18例，一律不加西药及抗菌素，以每日3次，每次4片，7 d为一个疗程，总有效率大于94.4%[41]。顾明达经过观察证明百蕊草颗粒对上呼吸道感染以及大叶性肺炎、急性扁桃体炎、急性乳腺炎等多种炎症疾病疗效显著且无毒副作用[42]。

6 展望

百蕊草作为一种天然广谱抗菌中草药，已有百蕊草片、百蕊草胶囊等制剂应用于临床治疗多种炎症疾病，疗效显著，市场潜力较大。但是由于百蕊草资源储量较少，目前虽已初步建立组培快繁体系和人工种植技术，但由于百蕊草需寄生附着在其它活体植物根上生长，给人工栽培带来难度，栽培种植产量不高，产量有限，无法满足大规模繁殖需求，仍然使其远远不能满足市场需要，因而应该继续深入结合植化分析及药效评价研究开展扩大药源方面研究。另外，对于百蕊草中活性成分的生物合成、转运和调控的过程及分子机制也知之甚少，这也是阻碍该植物活性产物开发的重要瓶颈，所以需要进一步加强对百蕊草遗传学特征、有效成分形成和积累与转化的生理机制、优异基因资源的发掘等方面的应用性研究，为药材质量的控制以及优良种质的选育提供资料，为百蕊草资源可持续利用提供科学依据。