半夏药理作用及其毒性研究进展

黄凤英，高健美,2，龚其海*

1遵义医科大学 基础药理教育部重点实验室暨特色民族药教育部国际合作联合实验室；2遵义医科大学药学院，遵义 563000

中药半夏来源于天南星科植物半夏Pinelliaternate(Thunb.) Breit.的干燥块茎，其道地药材产地为贵州、四川、湖北等地。半夏性温，味辛；有毒。归脾、胃、肺经，其功效为燥湿化痰、降逆止呕、消痞散结[1]。《本草纲目》中也记载半夏味辛，平，有毒；多用则泻脾胃，凡用，以汤洗十许过，令滑尽。不尔，有毒戟人咽喉，故列为有毒中药下品[2]。现代药理学研究表明半夏具有多种药理活性，主要包括止呕、抗消化性溃疡、镇咳平喘、抗动脉粥样硬化与降压、抗癫痫、抗衰老、抗肿瘤和抗新型冠状病毒肺炎等。临床常用的有生半夏及半夏炮制品如法半夏、姜半夏和清半夏，主要用于治疗化疗所致呕吐、咳嗽、恶性肿瘤等[3-5]。值得注意的是，半夏可作为复方制剂成分之一对新型冠状病毒有抑制作用。但是，近年来半夏在临床应用中出现了部分不良反应，主要包括咽喉疼痛、肝肾毒性、胚胎毒性和致畸作用等[6]。因此，本文结合国内外研究报道，综述了半夏的主要成分、药理作用、毒性作用和主要毒性成分及其作用机制，旨在为其临床安全合理应用提供依据。

1 半夏主要成分以及与毒性相关的化学成分

半夏的主要成分包括生物碱类、有机酸类、蛋白质类、核甘类、氨基酸类、挥发油类、甾醇类及蛋白质类等等，有研究报道半夏醇提物主要包括琥珀酸、胡萝卜苷、N-乙酰谷氨酸、β-谷甾醇、棕榈酸、核苷等[7]，据文献报道半夏生物碱是其发挥药理作用的主要成分之一[8]。半夏的主要成分具体见表1。

表1 半夏主要成分Table 1 Main components of P.ternata

目前，研究发现半夏的毒性成分主要包括半夏毒针晶和半夏凝集素蛋白。定性和定量分析结果显示半夏毒针晶主要由草酸钙及少量蛋白质和微量多糖组成，其含量分别为86.73%、6.084%、0.280%[13]，而草酸钙针晶被认为是生半夏产生刺激性不良反应的主要成分[14]。有文献报道，半夏凝集素蛋白属于稳定的亲水性蛋白，其二级结构预测含有150个随机卷轴、91个β折叠和16个α螺旋，功能域预测表明半夏凝集素蛋白还含有两个B型凝集素功能域[15]。采用超高效液相色谱对半夏化学成分进行定性分析发现，半夏中的溶血磷脂酰胆碱物质可以引起神经元髓鞘脱失和不同程度变性及炎症反应[16]。半夏的毒性成分见表2。

表2 半夏毒性成分Table 2 Toxic components of P.ternata

2 半夏的药理作用

2.1 止吐、抗消化性溃疡

半夏生物碱可能是半夏产生止吐的有效成分之一，对放化疗引起的恶心呕吐有抑制作用。研究表明半夏生物碱预处理对阿扑吗啡、顺铂引起的水豹呕吐有一定的止吐作用，但对运动或硫酸铜所致的呕吐无效，表明半夏生物碱是通过抑制延髓呕吐中枢神经系统发挥止吐作用[17]。姜半夏醇提物(生药计算10 g/kg)和姜半夏水煎剂(生药计算15 g/kg)均可显著延长顺铂导致的雄性水豹呕吐潜伏期(P<0.05)并减少其呕吐频次(P<0.01)[18]。对208例肿瘤患者进行临床观察，研究结果显示化疗联合半夏口服液组的呕吐率明显低于单纯的化疗组(P<0.01)[19]，提示半夏口服液对放化疗引起的恶心呕吐可能有抑制作用。以上研究与《中国药典》所记载的半夏具有降逆止呕的功效一致[1]。半夏的醇提物(10 mg/kg)可通过抑制大鼠胃酸分泌、降低其胃蛋白酶活性发挥抗消化性溃疡的作用(P<0.05)[20]。此外，半夏泻心汤(4.5、5.0 g/kg)能够明显降低三硝基苯磺酸诱导的小鼠溃疡性结肠炎模型结肠黏膜损伤指数、结肠组织病理学评分、髓过氧化物酶活性并增加紧密连接相关蛋白闭锁小带蛋白-1和闭锁蛋白表达(P<0.05)，提示半夏泻心汤能够保护溃疡性结肠炎小鼠肠道黏膜的屏障功能[21]，在临床上还广泛用于治疗消化性溃疡或慢性胃炎合并幽门螺杆菌感染的患者，以及能够明显改善脾胃湿热型慢性浅表性胃炎和寒热错杂型慢性胃炎患者的临床症状，且其疗效明显优于西药治疗组(P<0.05)[22-25]。此外，通过网络药理学探讨小半夏汤防治化疗性恶心呕吐机制的研究结果发现，小半夏汤防治化疗性恶心呕吐相关靶点有148个，其中与这些靶点有关的小半夏汤有效成分27个，其作用机制与调控环腺苷酸信号通路、钙离子信号通路及Rap1信号通路有关[26]。从半夏泻心汤中筛选出156个活性成分，49个靶点与其抗消化性溃疡作用有关，其作用机制可能与调控磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶(phosphatidylinositol-3-kinases-protein-serine-threonine kinase，PI3K-AKT)，表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂耐药等信号通路有关[27,28]。

以上研究结果提示半夏具有明显的止吐和抗消化性溃疡作用，但是其作用靶点尚不明确，有待于进一步研究。

2.2 镇咳平喘作用

传统中药半夏用于治疗呼吸道疾病历史悠久，在浓氨水致咳的小鼠模型中，半夏及其炮制品(清半夏、姜半夏、法半夏)能明显减少咳嗽次数(P<0.01)，且止咳效价与半夏的总有机酸含量有关，即总有机酸含量越高，止咳效价越高[29]。有研究发现半夏和柑橘的复方制剂(200、400 mg/kg)对吸入卵清蛋白致敏的Balb/c小鼠哮喘模型具有明显的治疗作用(P<0.05)，其作用机制可能与嗜酸性粒细胞浸润、嗜酸性紫杉醇受体、组胺的减少并降低肺组织中Th2细胞因子mRNA水平有关[30]。也有研究发现，生半夏水煎剂和醇提物(6 g/kg)对浓氨水致咳的昆明种小鼠模型具有明显的镇咳作用(P<0.01)。半夏有机酸是产生止咳作用的主要有效成分之一，半夏5种不同溶剂提取物(乙醇、水、石油醚、乙酸乙酯、正丁醇)1.2 g/kg也具有显著的镇咳作用，并且其水提物的镇咳作用优于醇提物的镇咳作用(P<0.01)[31-33]。在被动吸烟和气管内灌注脂多糖联合诱导的慢性阻塞性肺疾病大鼠模型中，皮质类固醇类激素布地奈德吸入治疗联合吸入半夏(3 g/kg)可以减轻气道炎症和黏液分泌而缓解咳嗽的症状(P<0.01)。其机制可能与降低糖皮质激素停药后诱导的肿瘤坏死因子(tumor necrosis factorα，TNF-α)，白介素-1β(interleukin 1β，IL-1β)的水平，阻断胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)的激活有关[34]。临床研究报道，与对照组比较，小柴胡汤合用半夏厚朴汤治疗顽固性咳嗽患者的临床总有效率分别是94.29%、74.29%(P<0.05)，其作用可能与降低TNF-α、白介素-6(interleukin 6，IL-6)等炎症因子有关[35]。

以上结果提示半夏具有明显的止咳作用，其作用机制可能与抑制炎症反应有关。

2.3 抗动脉粥样硬化与降压作用

有研究表明，半夏(10、20 g/kg)每日灌胃1次可明显延缓Klotho敲除基因缺陷小鼠衰老及动脉粥样硬化，其机制可能与通过调控PI3K和AKT信号途径，进而增加超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活力、降低丙二醛(malondialdehyde，MDA)及β-半乳糖苷酶水平有关(P<0.01)[36]。临床研究显示，以半夏为君药的半夏白术天麻汤能够通过降低患者全血高切黏度和改善血液流变学发挥降压作用[37,38]。此外，半夏白术天麻汤联合温胆汤既能增进降压作用，又有助于维持患者心率平稳[39,40]，其降血压机制可能通过调节神经递质浓度和活性异常来松弛血管、调节炎症因子的产生、抑制炎症反应等来发挥保护血管内皮细胞的药理作用，进而达到治疗高血压的临床疗效[41]。但发挥抗动脉粥样硬化与降压作用的主要活性成分尚未可知。

以上研究表明，半夏具有明显的抗动脉粥样硬化与降压作用，但是其作用机制有待于深入研究。

2.4 抗癫痫作用

有研究报道，半夏超临界CO2乙醇萃取物(29.96 g/kg)能够明显延长青霉素诱发的大鼠癫痫潜伏期，减少痫波发放频率及放电最高波幅(P<0.05)，其作用机制可能与降低大鼠海马兴奋性氨基酸谷氨酸，增加大鼠海马γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acidergic，GABA)的水平，提高GABA功能有关[42]。半夏总生物碱还可调节毛果芸香碱诱导的癫痫大鼠海马中的GABA神经系统，其抗癫痫的机制可能通过调节海马中GABA水平，谷氨酸脱羧酶65、GABA转运体1、GABA转氨酶和GABA受体各亚型的蛋白和mRNA表达水平[43]。

以上研究结果表明半夏提取物及半夏生物碱的抗癫痫作用与降低兴奋性氨基酸的毒性和调节海马中GABA水平有关。

2.5 抗衰老的作用

有研究指出掌叶半夏和半夏总生物碱能够改善帕金森模型大鼠和D-半乳糖引起的衰老大鼠模型的学习记忆功能障碍并能升高SOD和乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase，AChE)的活性，降低MDA含量(P<0.01)；其作用机制与上调大鼠中脑黑质热休克蛋白70的表达，清除自由基，提高总抗氧化能力(total antioxidant capacity，T-AOC)，调控SIRT1/FOXO3a/p53信号途径有关[44-47]。现代药理学认为，阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease，AD)的发病机制与体内氧化应激密切相关，而半夏也存在于治疗AD的经典方剂中，有研究发现半夏以及三种炮制半夏(法半夏、清半夏、姜半夏)具有助眠的作用，而且采用高效液相色谱法分析发现半夏以及半夏炮制品中均含有一种相同的抗氧化物质，具体成分还尚未可知[48]。

以上研究结果提示半夏及半夏生物碱改善学习记忆障碍作用可能与其抗氧化作用有关。

2.6 抗肿瘤作用

研究表明不同浓度的半夏总生物碱(10、20、40 mg/L)能够明显抑制人胃癌细胞SGC-7901细胞株的增殖(P<0.05)[49]。以半夏为君药的半夏泻心汤(3 g/mL)能够显著降低N-甲基-N-硝基-亚硝基胍结合情志刺激或饥饱失常法导致的雄性SD大鼠胃黏膜B细胞淋巴瘤-2蛋白表达，进而诱导细胞凋亡，从而发挥逆转胃癌前病变作用[50]。半夏提取物能够通过调节免疫作用恢复人乳头状瘤病毒模型小鼠肿瘤相关树突细胞的免疫功能，改善免疫微环境发挥抗肿瘤作用[51,52]。在临床上，半夏泻心汤联合mFOLFOX6方案可改善结直肠癌患者症状并提高其生活质量[53]。

以上结果提示半夏或半夏生物碱具有一定的抗肿瘤作用，但是具体的作用靶点未见相关报道，有待进一步研究。

2.7 抗新型冠状病毒肺炎作用

最新研究发现，半夏可作为复方制剂的主要成分，用于防治新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019，COVID-19)。在COVID-19的恢复期，处于肺脾气虚阶段，中医根据“培土生金”的理论，通过补脾益肺法进行防治，在推荐处方(法半夏9 g、陈皮10 g、党参15 g、炙黄芪30 g、茯苓15 g、藿香10 g、砂仁6 g)中法半夏作为君药发挥主要作用[54]。在国家卫生健康委员会和国家中医药管理局推荐各地在中西医结合救治新冠肺炎中使用的清肺排毒汤(麻黄 9 g、炙甘草6 g、杏仁9 g、生石膏15～30 g(先煎)、桂枝9 g、泽泻9 g、猪苓9 g、白术9 g、茯苓15 g、柴胡16 g、黄岑6 g、姜半夏9 g、生姜9 g、紫菀9 g、冬花9 g、射干9 g、细辛6 g、山药12 g、枳实6 g、陈皮6 g、藿香9 g)中，姜半夏在方中发挥重要作用。基于计算机辅助药物设计、网络药理学和分子对接技术初步探索得出清肺排毒汤中多种化合物对COVID-19的3C类似蛋白酶、血管紧张素转换酶2、IL-6受体和水通道蛋白等蛋白具有较强的亲和力，从而发挥排毒、抑制炎症风暴、利水渗湿的作用[55-58]。

以上研究表明半夏通过作用COVID-19的3C类似蛋白酶、血管紧张素转换酶2、IL-6受体和水通道蛋白等靶点而产生抗COVID-19的作用。但是，半夏在抗COVID-19中更深入的作用机制尚不清楚，值得进一步探索。

综上，半夏具有良好的止吐和抗消化性溃疡作用、镇咳平喘作用、抗动脉粥样硬化和降压作用、抗癫痫作用和抗衰老、抗肿瘤以及抗新型冠状病毒肺炎的作用等。但是，其作用靶点有待于进一步研究。

3 毒性及其相关机制

3.1 肝脏毒性

据《雷公炮炙论》记载：“半夏，上有隙涎，令人气逆，肝气怒满”，表明半夏具有一定的肝毒性。毒理学研究显示，不同剂量(2.68、2.14、1.72、1.37、1.10、0.88 g/kg)的半夏酸水渗漉液或不同剂量(82.5、70.1、59.6、50.7、43.1、36.6 g/kg)的半夏水提物可导致小鼠急性肝毒性，显著升高血清天冬氨酸转氨酶、丙氨酸转氨酶值(P<0.05)，并呈时间-剂量依赖性[59,60]。有研究发现，半夏凝集素(50 μg/mL)能够激活NF-κB信号通路，促进炎症因子如TNF-α、IL-1β和IL-6的释放，进而导致炎症；同时，半夏可引起细胞产生大量活性氧(reactive oxygen species，ROS)，即含有氧气的一类性质活泼的化学物质，主要包括羟基自由基、氧自由基、过氧化氢和单线态氧等，导致氧化应激损伤，产生肝毒性[61,62]。最近研究发现，以半夏为主要成分的复方制剂在临床治疗COVID-19可能存在肝毒性。通过网络药理学研究技术，发现半夏导致肝损伤主要与DDX5、REL、YEHAG等51个靶点有关。对以上靶点进行GO分析和Pathway分析发现，半夏导致肝损伤的机制主要与Glypican途径、蛋白聚糖辛聚糖介导的信号转导、胰岛素途径等通路有关[57]。由于以半夏为成分的复方制剂存在肝毒性，能否用于治疗COVID-19的治疗仍然存在一些争议，但是临床应用半夏治疗COVID-19需要权衡利弊，阐明半夏在治疗COVID-19过程中可能发生的毒性反应，可为临床合理应用半夏，预防其毒性靶器官的损伤提供依据。

以上研究结果表明，半夏具有一定的肝毒性，其毒性作用机制可能与Glypican途径、蛋白聚糖辛聚糖介导的信号转导、胰岛素途径等通路有关，但是其具体作用靶点有待于进一步深入探索。

3.2 消化道毒性

有研究发现未经处理的生半夏对皮肤、口腔和胃肠黏膜有强烈的刺激性，导致口舌麻木，刺激声带导致失音，刺激消化道黏膜导致呕吐或腹泻等常见不良反应[63]。姜矾煮半夏和姜汁煮半夏可减弱大鼠肠胃运动但对大鼠胃液中胃蛋白酶的活性和前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)的含量无明显影响。而生半夏(0.5 g/kg)可显著促进大鼠胃肠的运动并降低胃液中PGE2的含量、胃酸的分泌和胃蛋白酶的活性(P<0.01)，从而导致胃粘膜的损伤[64]。半夏的不同提取组分(半夏全组分、水提组分和醇提组分)对小鼠的急性毒性研究发现，半夏全组分和水提组分的最大给药量分别为34.8 g/kg和300.0 g/kg，醇提组分的最大耐受量为99.2 g/kg，分别相当于临床常用量的270.7倍、2 333.3倍和771.6倍。半夏醇提组分的毒性大于全组分和水提组分，说明半夏的毒性成分主要存在于醇溶部位，水溶部位仅存在少量毒性成分[65]。但也有研究报道结果与此相反，采用半夏生药混悬液和半夏醇提物分别给小鼠灌胃7天后，半夏生药组小鼠体重、胸腺、脾脏、肝脏等器官指数均有所下降，而醇提物组对以上指标无影响[66]。

以上研究表明半夏对消化道黏膜具有明显的刺激性毒性，且与降低胃液中PGE2的含量、胃酸的分泌和胃蛋白酶的活性有关。但是其产生毒性的具体成分是否仅为半夏草酸钙针晶和凝集素蛋白及毒性机制仍需进一步深入的研究证实。

3.3 心脏毒性

有研究表明，半夏的水提物(0.4 g/mL)可显著升高SD大鼠血清肌酸激酶(creatine kinase，CK)、肌酐激酶同工酶(creatinine kinase isoenzyme，CK-MB)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase，LDH)含量(P<0.05或P<0.01)[67,68]。此外，通过HE染色法观察生半夏和制半夏对心脏的组织损伤程度，结果显示生半夏和制半夏给药组较正常组的组织结构无明显变化，而生化指标CK、CK-MB、LDH含量明显升高(P<0.05或P<0.01)，原因可能与半夏的毒性首先反映在生化参数的变化上有关。且生半夏能够通过阻断mTOR信号通路和激活TGF-β1信号通路而导致心脏毒性，而通过炮制可以使生半夏毒性降低，可能与自由基的清除有关。此外，生半夏还可显著增加血清中五羟色胺(serotonin，5-HT)含量，有文献报道5-HT通过激活TGF-β1信号途径，上调TGF-β1蛋白的表达而诱导细胞凋亡，继而产生心脏毒性[69,70]。

以上研究提示半夏具有明显的心脏毒性，其机制可能与升高血清中CK、CK-MB、LDH含量，也能阻断mTOR信号通路或增加5-HT含量来激活TGF-β1信号通路，但是其作用靶点有待进一步研究发现。

3.4 肾脏毒性

据《本草新编》记载：“半夏燥气之药，再耗肾中之气，气一耗，则火动水燥，不生精而生痰，势所必至，不特无益，反害之矣”，提示半夏具有一定的肾脏毒性。而现代药理研究也发现生半夏(2.275 g/kg)连续给药14天，小鼠体质量增重显著降低(P<0.05)、导致小鼠多数肾小管上皮细胞水肿变性，肾脏毒性明显(P<0.05)。有研究表明生半夏(2.25、4.5、9 g/kg)可引起小鼠肾脏代偿性增大，甚至死亡(P<0.05)[71,72]。此外，有文献报道半夏水煎液(25 g/kg)可引起小鼠肾脏实质内散在的淋巴细胞灶性浸润，肾小管内管型形成(P<0.05)[73]。但也有研究报道，生半夏混悬液(6 g/kg)对大鼠血液中CK、尿素氮和肾脏组织结构无明显影响，提示此剂量的半夏对肾没有产生明显毒性[67]。

以上研究提示半夏会剂量依赖性的引起肾小管上皮细胞水肿变性、肾脏实质内散在的淋巴细胞灶性浸润而产生肾脏毒性，但是其导致肾脏毒性的毒性成分及其机制仍需进一步研究。

3.5 生殖毒性和神经毒性

半夏除了会对机体的主要脏器产生毒性之外，还会对其他器官产生影响。近年来研究发现半夏对妊娠大鼠和胚胎亦具有明显毒性，主要是胚胎毒性和致突变毒性。最近研究发现，生半夏和制半夏会引起孕鼠阴道出血、产生胚胎毒性和畸形等。使用代谢组学的方法来评价生半夏和姜半夏对孕鼠胎盘和羊水代谢的影响的研究结果表明，半夏及姜半夏(1.434 g/kg)对妊娠大鼠的甘油磷脂代谢、氨基酸代谢和碳水化合物代谢均有不同程度的干扰而产生毒性作用(P<0.05)[74]。有研究结果显示，低剂量的姜半夏(10 g/kg)即可造成DNA的损伤，导致母体细胞遗传物质的改变，产生致畸作用[75]。值得注意的是，受孕小鼠从受孕第6天至第8天灌胃2.275 g/kg的生半夏混悬液可能会引起智力发育障碍。有研究采用蛋白组学检测小鼠胚胎中与神经系统发育有关的蛋白变化的结果也发现，半夏给药组有37种蛋白与对照组比较具有显著差异(P<0.05)[76]，如扭转原肠胚形成同源物1、脑富含膜附着信号蛋白1和抑丝蛋白1等，这些蛋白可能与半夏产生的神经毒性有关。

以上研究提示半夏不仅会造成孕鼠的遗传物质DNA的损伤，而且也会干扰母体的甘油磷脂代谢、氨基酸代谢和碳水化合物代谢而产生生殖毒性。通过对扭转原肠胚形成同源物1、脑富含膜附着信号蛋白1和抑丝蛋白1等蛋白的影响对神经系统的发育也有一定的影响。

4 展望

中药半夏药理作用广泛，在临床上使用量较大，具有重要的研究价值和市场开发前景。但因其不良反应较多尤其是毒性反应，限制了其临床应用。本文结合国内、外研究进展综述了半夏的药理作用及其对肝脏、胃肠、心脏、肾脏等常见器官毒性和神经、生殖毒性及其毒性机制。在临床使用半夏的过程中要注意其使用的剂量是否合理及其对肝脏、胃肠、心脏、肾脏等器官的毒性作用，尤其是其致畸作用和神经毒性作用。而且，妊娠期女性、婴幼儿也应谨慎使用半夏。目前关于半夏的毒性研究尤其是神经毒性和生殖毒性的研究甚少且不够深入，结合半夏的广泛药理作用，后续研究从分子水平、细胞水平和基因水平进一步明确其毒理机制，对指导临床合理用药，如何增加半夏的治疗作用并降低其毒性具有重要意义。