药食同源黄精的资源分布与开发应用现状

郑玲艳,马小龙,孙艺琦

(浙江中医药大学 药学院,浙江 杭州 311402)

黄精,又名老虎姜、鸡头参、黄鸡菜、节节高、仙人余粮等,为百合科植物,在我国的分布极为广泛,据 《中国药典》 (2020 版) 收录,黄精为滇黄精、黄精和多花黄精的干燥根茎。根据形状差异,习称 “大黄精” “鸡头黄精” 和 “姜形黄精”[1]。黄精味甘、性平,入脾、肺、肾经,具有补气养阴、润肺滋肾、补益脾气之功。李时珍在《本草纲目》 中称黄精 “补诸虚,止寒热,填精髓,下三尸虫”,《日华子本草》 中亦记载其 “补五劳七伤,助筋骨,止饥,耐寒暑,益脾胃,润心肺”[2]。现代中医临床上,黄精常与其他中药配伍用于肺阴亏虚所致的干咳痰少,痰中带血或质黏;也可用于肾阴不足所致的腰膝酸软,眩晕耳鸣;还可用于脾胃气阴两虚所致的神疲倦怠、纳差食少、口燥咽干等症[3]。

黄精含有黄精多糖、黄精皂苷、黄酮类及氨基酸等多种有效成分,现代药理学研究表明,其具有抗氧化、保护神经、免疫调节、抗肿瘤、降血糖等多种药理作用[4]。作为传统药食两用中药,黄精在临床应用、保健食品、化妆品等方面都具有极大的开发及应用价值[5]。因此,本文对黄精的资源分布及开发应用现状进行总结,以期为黄精的进一步开发利用提供参考。

1 黄精资源及分布情况

1.1 产区分布

在我国,黄精广泛分布于东北、华北、西北、华东及中南地区海拔500～3 600 m 的林下、灌丛或山坡阴处,不同来源的黄精药材,其原植物的形态特征、生长习性及产地也各不相同[6](表1)。据报道,全球范围内的黄精属植物多位于日本至喜马拉雅山系的狭长区域内,在其他北温带地区也有分布[7]。

表1 3 种黄精的特征、生长习性及产地

1.2 资源现状

黄精是我国三十大紧缺药材之一,因其作用温和、用途广泛,市场需求量逐年增长。由于黄精对生长气候和环境要求较高,大规模的标准化种植具有一定难度,故目前滇黄精、黄精和多花黄精仍以野生来源为主。长期以来,各地的野生黄精资源因过度采挖而日益枯竭,难以满足逐渐增长的市场需求,因此,实现黄精大规模的标准化种植已成为国内外的研究热点。其中多花黄精因其产量高、价值大,是目前主要的人工栽培品种[8-9]。

江西省铜鼓县是我国多花黄精的天然分布区,该县生态资源丰富,森林覆盖率高达88%,土壤疏松肥沃富硒、具有较好的排水和保水性能,为标准化林下黄精种植提供了极佳的环境[10-11]。铜鼓具有深厚的黄精文化底蕴,早在清朝末年,就有人工种植黄精的历史。近年来,铜鼓县大力发展黄精种植,全县黄精种植面积达2 800 hm2,占江西省黄精种植总面积的 66%,其中标准化种植400 hm2,黄精年产量2.97 万t,被誉为 “中国黄精之乡”[12]。此外,铜鼓县采取的 “公司+合作社(种植大户) +农户” 基地种植及产业发展经营模式,为黄精栽培技术改进、产品开发、品牌打造与推广开辟新道路[13]。

作为多花黄精的主产区之一,浙江省拥有优越的林业生态资源,尤其是林下自然环境[14-15]。其中,淳安是浙江省林业用地面积最大、森林蓄积最多的县,其森林覆盖率达75.1%,现有林业用地达35.867 万hm2,占全县总面积的81%,为黄精的林下栽培提供了得天独厚的条件[16]。目前,黄精为 “淳六味” 道地药材 (前胡、覆盆子、山茱萸、黄精、重楼、三叶青) 之一,为当地带来了长远的经济效益[17]。针对淳安县山林郁闭度过高、土壤肥力不够、品种杂乱等问题,县林业局联结黄精产业国家创新联盟,在淳安设立黄精标准化高产高质示范基地5 个,面积达133 hm2,并开展理论培训及现场指导,黄精的种植规范度得到了巨大的提升[18-19],也为浙江淳安的黄精产业指明了发展方向。

2 化学成分

黄精中的化学成分主要有糖类、皂苷类、黄酮类、生物碱类、木质素类、挥发油类、氨基酸等,其中以黄精多糖的含量最高,是黄精的主要活性成分[20]。

2.1 糖类

黄精中的糖类有黄精多糖、黄精低聚糖和淀粉,其中黄精多糖为主要药理活性成分,含量可达7.48%～ 15.23%,常用作黄精的质量评价指标,《中国药典》 (2020 版) 规定黄精中多糖含量以无水葡萄糖计不得少于7%[21]。将黄精多糖提取、分离、纯化后进行结构分析,其主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、鼠李糖、木糖和葡萄糖构成,但不同来源的黄精药材所含黄精多糖的比例和组成均有所不同[22]。

2.2 皂苷类

黄精中的皂苷类成分种类丰富,是黄精发挥抗氧化、免疫调节等药理作用的重要成分,主要包括甾体皂苷类和三萜皂苷类两类。其中甾体皂苷分为螺甾烷醇型、异螺甾烷醇型和呋甾烷醇型,以螺甾烷醇型和异螺甾烷醇型居多;而三萜皂苷分为乌苏酸型五环三萜皂苷、达玛烷型四环三萜皂苷、齐墩果烷型五环三萜皂苷三类[23-24]。

2.3 黄酮类

黄精中的黄酮类成分主要分为查耳酮类、二氢黄酮类和高异黄酮类,其中高异黄酮类含量最高,该类成分在自然界中存在较少,仅被发现于7 个科的植物中,故为黄精的重要特征性成分[25-26]。

2.4 氨基酸

不同来源的黄精所含的化学成分存在一定差异[27],但均含有多达18 种氨基酸,包括8 种必需氨基酸和10 种非必需氨基酸,其中苏氨酸、精氨酸和赖氨酸含量最高[28]。

2.5 其他成分

除以上成分外,黄精中还含有β-咔啉类、吲哚嗪酮类及酪胺类生物碱,烃类、萜类和醛酮类挥发性成分,木质素以及钾、钙、镁、铝等无机元素[29]。

3 药理作用

随着中药的进一步开发和人们健康意识的总体提升,近年来,黄精相关的研究逐渐增多。为了更直观地了解黄精近年来的研究现状与热点,以“黄精” 为关键词在CNKI 数据库中检索后,对2012—2022 年近10 a 的文献进行整理分类与汇总 (图1)。经筛选,除去综述等文献外,有1 165 篇研究文献符合要求。

图1 2012—2022 年近10 a 黄精相关文献分析

3.1 抗氧化

体内过度的氧化可产生大量自由基,当超过抗氧化酶清除限度时,会导致细胞线粒体损伤,出现组织损伤、机体代谢迟缓、衰老等问题。体外实验发现黄精多糖能有效抑制自由基的生成,并促进DPPH 等自由基的清除[30-31]。蒋平等[32]实验证明,黄精多糖能通过调控Nrf2 信号通路促进下游抗氧化基因的表达,增强抗氧化酶活性,从而有效抑制环磷酰胺造成的小鼠睾丸组织损伤。杨明川[33]的研究则表明,黄精多糖能改善CCl4 诱导的小鼠肝氧化损伤,且与激活Keap1/Nrf2/ARE 信号通路,引起下游抗氧化基因NQO-1 上调表达有关。由图1可知,药理作用中有关黄精抗氧化的研究最多,说明黄精具有强大的抗氧化特性,可为其在延缓衰老、肝脏保护等方面的开发利用提供参考。

3.2 改善学习记忆能力

黄精及其活性成分具有改善记忆能力的作用,其机制与抑制Aβ 沉积和Tau 蛋白过度磷酸化、调节血脂、改善突触可塑性、改善神经递质传递、抑制神经炎症有关[34-37]。陈毅飞等[38]发现,黄精多糖能通过上调N-cadherin 蛋白水平,抑制P38 磷酸化,改善阿尔茨海默症 (AD) 模型斑马鱼的学习记忆能力。陆连第等[39]使用黄精多糖对血管性痴呆 (VD) 模型大鼠进行干预,发现黄精能调节血脂、提高抗氧化酶超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量、抑制炎性因子IL-1β 和TNF-α 含量,进而恢复VD 大鼠的学习记忆能力。黄精的神经保护作用以及对学习记忆的改善能力为其在临床上治疗神经退行性疾病特别是AD、VD 等痴呆类疾病提供了可能。

3.3 免疫调节作用

免疫是人体识别并消灭外来侵入的异物以保护自身的一种防御机制,提高免疫力有助于降低机体异物入侵的危害。体内外研究表明,黄精及其提取物能够调节免疫功能,增强机体的免疫防御能力[40]。对于环磷酰胺 (CY) 所致免疫抑制小鼠,黄精多糖灌胃给药后,脾细胞、胸腺细胞增殖活力得到显著提高,胸腺和脾脏指数增加,且单核巨噬细胞的吞噬能力也得到增强。此外,黄精多糖能明显改善免疫抑制小鼠的各项免疫功能指标,如血清中IL-2、TNF-α、IL-8 等因子水平,并能一定程度地提高正常小鼠的免疫功能[41-43]。徐维平等[44]实验证明,黄精总皂苷能显著提高慢性应激抑郁模型大鼠的胸腺、脾脏指数及血清IgA、IgG、IgM 和IL-2 含量。目前,由于部分免疫调节药物具有较大的副作用,如损害神经系统等,而药食两用的黄精药性更为温和,在免疫系统疾病药物的研究和开发上具有重要意义。

3.4 抗肿瘤

现代药理学研究显示,黄精的活性成分黄精多糖和黄精皂苷有着较为显著的抗肿瘤活性。Long等[45]发现,黄精多糖能通过上调TLR4-MAPK/NFκB 信号通路有效抑制肺癌的肿瘤生长,改善脾指数、胸腺指数等免疫功能指标,且上述作用在体外能被通路抑制剂所抑制。Li 等[46]在黄精多糖干预人宫颈癌Hela 细胞的实验中发现,黄精多糖能上调Bak、Cytc、Puma和caspase-3 等凋亡 基因的表达,下调Bcl-2、Bcl-xL等抗凋亡基因的表达,促进Hela 细胞凋亡从而发挥抗宫颈癌作用。Ma等[47]实验发现,黄精皂苷能促进细胞内活性氧(ROS) 的产生,使细胞周期停滞于G2/M 期,并呈浓度依赖性促进癌细胞凋亡,对抑制宫颈癌的发展亦有重要作用。此外,从黄精中分离纯化的薯蓣皂苷也被证实能通过抑制PI3K/Akt/mTOR 通路以促进Hep G2癌细胞凋亡[48]。深入探讨黄精的抗肿瘤作用,在中药配伍的基础上与现代医学治疗相结合可以更大程度地发挥其抗肿瘤药理特性。

3.5 防治糖尿病

大量研究显示黄精多糖能调节血糖,对糖尿病具有较好的防治作用。Li 等[49]分离纯化得到的新型黄精多糖PKPs-1 能通过激活PI3K/Akt 通路调控糖代谢,并能改善胰岛素耐受性、调节血脂代谢。贾璐等[50]用500 mg·kg-1黄精多糖水溶液对高脂饲料诱发的糖尿病小鼠模型进行灌胃,结果显示与模型组相比,黄精多糖能降低空腹血糖值并提高肝脏胰岛素受体的表达,从而起到防治糖尿病的作用。黄精多糖还可以改善糖尿病引发的多种并发症,对糖尿病导致的眼部、大脑、心脏、肾脏等损伤均具有保护作用[51]。Cai 等[52]证明黄精多糖可通过促进Nrf2 表达缓解高血糖症并减少氧化应激和炎症反应,从而延缓糖尿病视网膜病变和白内障的进程。此外,黄精含有大量优质膳食纤维且淀粉含量较低[53],可围绕其降血糖功效进行保健食品的研究和开发。

3.6 其他

除了上述药理作用以外,黄精及其活性成分还具有抗心血管疾病、抗骨质疏松、抗炎抑菌抗病毒、治疗肾病等多种作用。安晏等[54]发现,不同剂量 (0.5、1、2 mg·kg-1) 的黄精多糖均能改善急性心肌梗死 (AMI) 模型大鼠的心肌损伤,其作用机制与抗氧化、抑制凋亡并下调Wnt/β-catenin信号通路相关。农梦妮等[55]利用骨髓间充质干细胞模型探讨了黄精多糖的作用,发现其可以通过Wnt/β-catenin 通路促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化。曹语珈等[56]的研究显示,黄精多糖能上调2 型糖尿病合并骨质疏松的斑马鱼幼鱼模型中成骨细胞标志基因Runx2b、Sp7 mRNA 的表达以促进成骨细胞分化,并能上调col1a2 和sparcmRNA的表达,促进骨骼钙化,从而起到抗骨质疏松的作用。黄精丰富的药理作用为其在临床上的应用与产品开发提供了理论基础和前提。

4 现代开发与应用

目前对黄精的综合利用主要集中在中成药、保健食品等方面,据统计,目前市场上含黄精的中成药处方共203 个,国产保健品中含有黄精的有410种。临床上,黄精往往与其他药物配伍使用,如黄精丸、黄精四草汤、黄精益阴汤、黄精夏枯汤、黄精赞育胶囊等,适应症广泛且药效显著。杨晶莹等[57]应用黄精丸 (黄精和当归按1∶1 比例蜜制成丸) 治疗轻中度AD 患者,结果显示,黄精丸可下调患者血液中丙二醛、IL-1β 水平,提高超氧化物歧化酶及谷胱甘肽过氧化物酶活性,并有效改善轻中度AD 患者的认知水平,有效率为91.7%,较对照组 (81.6%) 有显著差异。黄精四草汤中以黄精配伍车前草、夏枯草、豨莶草和益母草,能够化淤血、疏通经络。李丽[58]用黄精四草汤联合缬沙坦治疗高血压患者,有效率达81.25%,显著高于缬沙坦给药对照组 (56.25%)。因此,黄精在临床配伍应用与中成药开发领域前景广阔。

黄精因其特有的风味和良好的适口性,在保健食品的开发应用中具有独特优势。民间常以黄精与其他食材制作黄精牛肉汤、黄精米粥、黄精首乌酒等药膳,其中黄精首乌酒由黄精、枸杞、首乌、米酒按一定比例熬制而成,具有滋肝补肾之功效。食品工业目前开发的黄精保健产品则主要有黄精功能饮料、黄精酸奶、黄精酒、黄精饼干或糕点等。刘日斌等[59]选用3 种药食同源中药即黄精、山药、枸杞子为原料研制了黄精山药枸杞复合饮料;张建萍等[60]研发了以黄精和苹果为原料的黄精苹果酒,长期服用具有保健功能。成都中医药大学黄精产业研究所研发出由黄精、山药等制备的黄精养生饮[61]。除了保健食品,黄精在化妆品、新型抑菌剂和天然防腐剂等其他方面的开发应用也日益增加[62](图2)。

图2 黄精的产品开发现状

5 展望

黄精始载于 《名医别录》,可作药食两用,被视为益寿珍品[1,63]。黄精主要含有多糖及皂苷等化学成分,在神经保护、增强免疫力、抗肿瘤、降血糖等方面有突出的药理作用,并被广泛应用于临床。近年来,以黄精为原料开发保健食品也显现出极大的市场开发潜力[53],加大对黄精的基础研究有利于其进一步的开发利用。目前,对黄精活性成分的研究常以整体的形式进行,缺乏对黄精单体成分作用机制的深入探讨,此外,尚有部分药理作用的具体机制未得到完全阐明,仍待进一步的研究与探索。

黄精作为中医的四大仙药之一,在医药领域价值巨大,自古便有人工种植、炮制、应用等方面的记载[63]。由于黄精的市场需求急剧增长,且大规模的标准化种植对环境、气候、种植技术要求较高,如今渐渐呈现短缺趋势[7]。浙江是黄精的主产区之一,拥有人工栽培黄精的良好条件[18],但目前仍存在林下资源利用不科学、品种不够纯、标准化程度低、产业链不完整等问题,亟待更多学者和企业投入黄精产业的研究与开发,逐步实现育苗标准化、生产先进化、产品规范化、产业模式现代化,以促进浙江黄精产业的发展,进一步提升浙产药材的影响力。