枯芩与子芩的概况研究※

王 亮,罗发珍,陈万生

(上海中医药大学,上海 201203)

黄芩为唇形科植物黄芩ScutellariabaicalensisGeorgi的干燥根,味苦、性寒,具有清热燥湿、泻火解毒、止血安胎等功效[1]。黄芩按照性状及功效分为枯芩及子芩两种规格,古代区分使用,而现在不区分使用。近年来,随着枯芩和子芩研究的不断深入,在化学成分、药理活性等方面取得新的进展。因此,本文从本草考证、性状、化学成分、生物合成途径、药理作用及临床应用等方面对枯芩和子芩进行全面概括。

1 本草考证

黄芩始载于《神农本草经》,列为中品,曰“生谷川”[2]。南北朝开始,将枯芩和子芩予以区分,《本草经集注》云:“圆者名子芩为胜,破者名宿芩,其腹中皆烂,故名腐肠,唯取深色坚实者为好。”[3]明·贾所学《药品化义》中提出:“一品宜分两用。盖枯芩体轻主浮,专泻肺胃上焦之火……而条芩体重主降,专泻大肠下焦之火。”[4]由此可见,在古代将两种药材区分使用,枯芩善清肺胃上焦之火,子芩善清大肠下焦之火。在1970年以前,黄芩在临床上仍分为枯芩和子芩[5],而今黄芩在临床应用中不再区分使用,医生开方均为黄芩[6]。

2 性状

黄芩是多年生草本植物,根部入药,枯心一般情况是植株长到第3年从芦头(根头部)中心开始逐渐向下出现的暗棕色或棕褐色枯朽的现象。枯芩是黄芩芦头中空部分的根,断面深黄色或黄绿色,上部至下部断面的中心均可见棕褐色枯心。子芩是黄芩实心、质地坚实部分的根,断面色泽略浅,呈淡黄色至黄色,无枯心,内实体重。3年以下生的黄芩,芦头一般不会出现腹中空的现象,根部全为子芩。研究表明,6年生黄芩药材距芦头0～15 cm全为枯芩,15～40 cm既有枯芩又有子芩,大于40 cm全为枯芩部分[7]。黄芩根据市场流通情况分为野生黄芩和栽培黄芩,野生黄芩多为枯芩,栽培黄芩多为子芩。相同生长年限、相同部位的黄芩,野生黄芩枯朽程度比栽培黄芩更大。详见图1。

图1 枯芩、子芩的横断面图(左为枯芩,右为子芩)

3 化学成分差异

3.1 黄芩主要化学成分 黄芩主要含黄酮类化合物,饮片的总黄酮含量为6.6%～16.4%[8],目前已分离纯化100多个黄酮及黄酮苷类化合物[9]。黄酮类化合物主要包括黄芩素、汉黄芩素、千层纸素A及白杨素等,黄酮苷类化合物主要包括黄芩苷、汉黄芩苷、千层纸素A-7-O-葡萄糖醛酸苷及白杨素-7-O-葡萄糖醛酸苷等[9]。黄芩主要化学成分为黄芩苷,2015版《中国药典》规定黄芩苷按干燥品计算不得少于9.0%。除黄芩苷外,黄芩素、汉黄芩素和汉黄芩苷等为黄芩的特征化学成分[10],2020版《中国药典》征求意见稿将3个特征性成分列入含量测定的范畴内,规定饮片中4个化合物的含量不得少于15%。黄芩中除了含黄酮类化合物等成分外,还含有挥发油、多糖、多种二萜苷类及铁、锌、铜、锰、铅、镉等微量元素[11]。

3.2 枯芩与子芩化学成分差异 研究表明,枯芩中黄芩苷的含量低于子芩,而黄芩素、汉黄芩素和千层纸素A的含量约为子芩的2倍[7]。赵佳文等[6]发现,子芩中黄芩苷和汉黄芩苷含量比枯芩分别高28.87%、54.12%,黄芩素、汉黄芩素、千层纸素A含量比枯芩分别低70.37%、44.44%、59.09%。王丹等[12]研究表明,枯芩枯心部分的高效液相(HPLC)指纹谱总峰面积显著低于非枯心部分,且黄芩素与黄芩苷、汉黄芩素与汉黄芩苷、千层纸素A与千层纸素A苷含量的比值显著高于子芩。上述研究均表明枯芩与子芩的化学成分存在一定的差异且有规律可循。

4 生物合成途径

枯芩和子芩化学成分的差异受植物生物合成的影响。黄芩根部总黄酮最初来源于苯丙氨酸,苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶(PAL)催化下生成肉桂酸。肉桂酸依次被cimmaoyl-Co A连接酶(CLL-7)、查尔酮合成酶(CHS-2)、查尔酮异构酶(CHI)催化形成松属素。然后,松属素被黄酮合酶特殊亚型(FNSII-2)转化为白杨素,白杨素被黄酮6-羟化酶(F6H)和黄酮8-羟化酶(F8 H)进一步羟基化,分别产生黄芩素和汉黄芩素[13]。糖基转移酶是黄芩黄酮、O-葡萄糖醛酸和O-葡萄糖苷形成糖苷键的主要酶。研究表明,sb UBGAT对多种黄酮具有O-葡萄糖醛酸基转移酶活性,可能参与黄芩苷和汉黄芩苷等葡萄糖醛酸类化合物的生物合成[14]。如图2所示。

有学者从黄芩的愈伤组织中分离出内源性β-葡萄糖醛酸酶,这种酶可以将黄芩根部储存的黄芩苷高效水解为黄芩素,并迅速进入细胞核诱导凋亡[15]。枯芩中黄芩素的含量高于子芩中的黄芩素含量,可能与内源性β-葡萄糖醛酸酶介导凋亡的机制有关。此外,马宗敏等[16]从黄芩植株体内筛选可发酵转化黄芩苷的内生真菌Penicillium sp.R3,该菌能够转化黄芩苷为黄芩素,为黄芩苷向黄芩素转化提供新思路。如图2所示。

图2 黄芩根部黄酮类化合物生物合成途径

5 药理作用

5.1 黄芩的药理作用 现代药理学研究表明,黄芩具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗肿瘤、抗氧化和免疫保护等作用。谢林利等[17]研究表明,黄酮类化合物为黄芩抗菌有效成分,其主要成分黄芩苷、黄芩素等对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、真菌等均具有抑制作用。吴修华等[18]研究发现,黄芩素具有一定的抗甲型流感病毒作用。王洪玉等[19]建立了小鼠的急性炎症模型,以耳郭、足肿胀程度为指标,发现黄芩提取物具有抗炎作用。曹慧娟等[20]进行体外和体内实验研究,发现黄芩素在体外可以抑制人肺腺癌A549细胞增殖,在体内可以抑制移植瘤的生长。郭少英等[21]研究表明,黄芩苷具有显著的抗氧化能力,对自由基和超氧阴离子有较好的清除能力,而且对黄嘌呤氧化酶也具有抑制作用。此外,黄芩中的黄芩苷能够有效抑制刀豆蛋白A(Con A)或佛波醇酯(PMA)介导的T细胞增殖及活化效果,从而提高机体的免疫功能[22]。

5.2 枯芩和子芩的药理活性 现代药理学研究表明,枯芩、子芩的药理活性存在显著性差异。体外抗菌研究结果表明,枯芩对肺炎链球菌的抑菌效果优于子芩,子芩对大肠杆菌的抑菌效果优于枯芩,而肺炎链球菌和大肠杆菌分别对应上焦之火和下焦之火的诱因[6]。体内研究结果表明,枯芩对细菌性肺热模型大鼠的治疗作用优于子芩,子芩对大肠湿热证模型大鼠的治疗作用优于枯芩,而细菌性肺热模型和大肠湿热证模型分别对应上焦之火和下焦之火的体内模型[5]。枯芩中黄芩苷和汉黄芩苷含量低于子芩,而黄芩素、汉黄芩素含量明显高于子芩[6],枯芩与子芩两者药理作用的差异可能与其化学成分的差异相关。有学者建立溃疡性结肠炎大鼠模型,发现黄芩苷治疗溃疡性结肠炎的效果较好[23]。研究表明,汉黄芩苷对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠结肠炎病理损伤具有保护作用[24]。还有研究表明,黄芩素对脂多糖(LPS)诱导的大鼠急性肺损伤(ALI)有保护作用[25]。有学者发现,汉黄芩素预处理不仅能抑制LPS诱导的小鼠ALI模型的肺水肿,而且还能抑制蛋白渗入肺泡腔[26]。上述研究也表明,黄芩苷与汉黄芩苷在治疗结肠炎方面效果较好,黄芩素和汉黄芩素在治疗肺损伤方面效果较好。

6 临床应用

黄芩是清热解毒的常用药之一,2015版《中国药典》记载黄芩主要用于湿温、暑湿,胸闷呕恶,湿热痞满,泻痢,黄疸,肺热咳嗽,高热烦渴,血热吐衄,痈肿疮毒,胎动不安[1]。

枯芩和子芩是黄芩饮片的两种规格,明·李中梓指出:“中枯而大者,清肺部而止嗽化痰,并理目赤疔痈,坚实而细者,泻大肠而除湿治痢,兼可安胎利水。”“轻漂者上行,坚重者下降,不可不别也。”[27]可见枯芩与子芩在治则上是有区别的。

也有很多经方是将枯芩与子芩区分使用的。如定喘汤(《幼科金针》卷上)中枯芩配伍款冬花宣肺降气,使痰热得清,风寒得解,主治肺风痰喘;防风通圣散(《疯门全书》)中枯芩配伍大黄、芒硝发汗达表,疏风退热,主治疠疾(即麻风病),其中枯芩在方中以清中上之火为主;防风消毒散(《喉科秘诀》卷下)中枯芩配伍防风疏风清热,化痰利喉,主治喉风(喉风即咽喉部突然肿痛、音哑、喉鸣、呼吸困难等,多由肺胃积热、复感风邪、风热相搏所致);陈皮滑石散(《鸡峰普济方》卷十八)中子芩配伍陈皮清热通淋,主治小腹病证;大安胎如胜饮(《大生要旨》卷二)中子芩配伍当归、白芍益气养血,清热养胎、安胎,主治怀妊六月,或腹痛,或胀闷,或胎动不安;钩藤皮汤(《普济方》卷一〇〇)中子芩配伍钩藤皮清肝泻火,主治小儿癫痫。

7 讨论

枯芩和子芩是黄芩药材的两种规格,是黄芩生长年限不同导致的性状的差异,从而导致化学成分的差异,继而影响药理及临床应用。枯芩、子芩来源相同,化学成分的差异并非显著性差异,某些差别仅是化合物含量的区别。而黄芩治疗肺部相关疾病(上焦之火)或肠道相关疾病(下焦之火)的疗效可能与化合物的量效关系相关。

黄芩素和黄芩苷含量的比值是判断枯芩和子芩的重要指标,从黄芩苷与黄芩素的结构看,黄芩苷为黄芩素的葡萄糖醛酸结合物。植物体内可以实现黄芩素与黄芩苷的相互转化,而动物体内也能实现两者之间的相互转化,黄芩素可在小肠黏膜中被肠道中的葡萄糖醛酸转移酶(UGT)催化生成黄芩苷[28]。刘伶文等[29]建立体外培养人肠道菌转化黄芩苷的实验模型,以黄芩素为指标,发现黄芩苷在人肠道菌作用下可以转化为黄芩素。黄芩苷在结肠段有一定的吸收,结肠段的肠道菌群可以产生肠道菌群酶β-葡萄糖醛酸酶,而此酶可以水解黄芩苷为黄芩素[15]。刘太明等[30]采用大鼠在体胃、肠吸收模型,测定胃、肠灌注液中药物的含量,发现黄芩素在胃和小肠部位的吸收程度均优于黄芩苷。龚明涛等[31]研究表明,黄芩苷在盲肠和结肠部位的吸收优于黄芩素。故二者体内药效学存在差异的原因是否与黄芩苷与黄芩素在体内的吸收部位的不同有关,还需进一步探究。

本文旨在通过阐述枯芩与子芩各方面的差异,为临床合理用药提供依据,并为以后枯芩和子芩药效差异的机制研究提供参考。目前关于枯芩和子芩化学成分的差异研究多集中在黄酮类化合物方面,对挥发油和黄芩多糖等成分的差异研究较少,而据文献报道可知,挥发油和黄芩多糖等成分对黄芩的药理作用具有一定的影响,这个空缺亟待补充。