药用植物水飞蓟的研究进展

贺泽霖，陈 晶，倪洪涛，张树权，胡莹莹，李 岑

（1黑龙江大学现代农业与生态环境学院，哈尔滨 150080；2黑龙江省农业科学院经济作物研究所，哈尔滨 150086）

0 引言

水飞蓟又名奶蓟草、老鼠筋，籽实入药，具有清热利湿、疏肝利胆的功效，对急慢性肝炎、肝硬化、脂肪肝、胆石症、胆管炎等具有很好的疗效，其活性成分水飞蓟素是全球市场占有率最高的黄酮类提取物之一[1-4]。本研究针对水飞蓟植物学、栽培技术、活性成分等方面的研究进行归纳总结，以期为水飞蓟的进一步深入研究和开发利用提供参考依据。

1 水飞蓟植物学研究

1.1 水飞蓟生物学特性研究

水飞蓟是菊科一年或二年生草本植物，其生长对土壤要求不严，适应性广，耐寒、耐旱、耐盐碱、耐瘠薄，喜温暖且阳光充足的地方。一般植株高度在1.2～1.8 m左右，茎直立，有条棱，极少不分枝；叶绿色，上多有白色花斑；花期6—8月，多数小花构成头状花序，花呈紫色，少数呈白色，总花托上有托毛，外围有多轮、多片总苞；结实期8—9月，瘦果压扁，一端长、侧扁，呈深褐色或灰褐色，尖端有一愈合的小缝，呈卵圆形，由一圈白色带包围尖端处一白色干瘪突起[5]。水飞蓟种子为子叶出土萌发，若4月下旬播种，约在5月中旬之前为幼苗期，持续25天左右；之后进入莲座期，历时40天左右；至6月下旬植株进入孕蕾抽茎期，植株逐渐从莲座期发展为直立型，历时30天左右；7月中下旬开始陆续开花，8月开始结果实，开花、传粉等依照菊科植物的相关规律；9月中旬为枯萎期，水飞蓟的生长周期约为110～140天左右，当水飞蓟花序发黄、主花絮绒毛部分飞落时可进行收割晾晒[6]。

1.2 非生物胁迫对水飞蓟生长发育的影响

干旱、盐碱、低温等非生物胁迫通过影响次生代谢产物、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量等方式来调节植物生长发育。适度的非生物胁迫可以促进药用植物活性物质的积累，例如硫胁迫能够促进黄芪体内有效成分异黄酮类物质的积累[7]，水分胁迫能诱导防风提升色原酮含量[8]。

水飞蓟具有较强的抗逆能力。ELSAYED等[9]从生理指标和基因表达水平研究了水飞蓟对干旱胁迫的耐受性，结果表明，重度胁迫下的水飞蓟叶片叶绿素、抗坏血酸和谷胱甘肽含量减少，脯氨酸和抗氧化酶活性明显升高，水飞蓟素积累量最高，与水飞蓟宾合成有关的查尔酮合成酶基因表达量升高。唐晓清等[10]利用100 mmol/L氯化钠(NaCl)溶液模拟盐胁迫，研究不同胁迫时间对水飞蓟苗期生理指标及活性成分含量的影响，结果表明，在100 mmol/L NaCl胁迫过程中，叶片中叶绿素含量下降，光合作用受到抑制；抗氧化酶活性先上升后下降，可溶性糖含量显著下降，丙二醛(MDA)含量始终低于CK组，总黄酮和水飞蓟宾含量随NaCl胁迫时间的延长而上升。由此推测，在一定时间的NaCl胁迫下，水飞蓟可以通过降低渗透性物质（可溶性糖、MDA）、提高保护酶活性和活性成分含量来抵御盐胁迫。可见，适度的干旱、盐等非生物胁迫有助于提高水飞蓟中活性成分含量的积累。

1.3 外源激素对水飞蓟生长发育的影响

植物激素可以促进植物的生长发育，根据功能不同，可以调节植物细胞的分裂、分化到发芽、生根、开花、结果、脱落等，是植物生长发育必不可少的调控机制。很多研究表明，利用外源激素可以促进水飞蓟种子萌发与生长发育。刘广娜等[11]研究不同浓度赤霉素和矮壮素对水飞蓟宾含量和一些生理特性的影响，实验发现，赤霉素浓度在200 mg/L时，MDA、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、叶绿素含量(Chl)、水飞蓟产量和株高达到最高值；在矮壮素浓度为100～300 mg/L时，水飞蓟宾、MDA、SOD、CAT、Chl均呈增加趋势，而POD、水飞蓟产量和株高无明显变化。杜岳峰等[12]则利用不同浓度的吲哚乙酸(IAA)和激动素(KT-30)处理生长期2个月左右的水飞蓟，发现水飞蓟宾含量、SOD、POD的活性与IAA浓度成正比；但在激动素处理下，水飞蓟宾、MDA含量逐渐下降，SOD、POD和CAT活性明显上升。张晓倩等[13]研究发现外源NO处理可明显促进NaCl胁迫下水飞蓟幼苗生长，提高叶片中光合色素含量，降低MDA含量，促进抗氧化酶活性的增强；从非酶促机制来看，外源NO还能促进可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的积累，从而提高水飞蓟植株的耐盐性。此外，还有研究结果表明水飞蓟经过水杨酸(SA)溶液处理后，种子萌发指标、渗透调节性物质以及抗氧化酶活性得到显著提升[14]。可见，外源SA也能有效地提高水飞蓟抗盐性。

除此之外，萘乙酸、过氧化氢，细胞分裂素等都能不同程度的促进植物生长发育。例如，萘乙酸、2,4-D浸种，可以促进曼陀罗种子发育[15]；过氧化氢能快速促进菜心种子萌发、整齐出苗、根系良好生长[16]；喷施外源脱落酸能提高苹果果实质量和产量[17]。可见，适度喷施外源激素是对水飞蓟生长发育增产提效的又一选择。

2 水飞蓟栽培技术研究

高产高效的栽培技术是水飞蓟增产提质的关键，从选地整地、播种、田间管理及收获加工都非常重要，需根据种植区域土壤、气候选择适合的栽培技术。

2.1 选地与整地

水飞蓟适应性强，对土壤要求不严，在荒原、荒滩地、盐碱地、山地均能正常生长[18]；在北方高寒地区适宜种植在中等肥力、地势高、排水良好的地块[19]。一般秋季整播，深松约30～40 cm，耙平。

2.2 播种

水飞蓟耐寒能力强，集中产自中国黑龙江省地区，适合早播。北方地区水飞蓟播种时间与玉米、大豆播种时间同步即可[19-20]；苏昭地区一般在3月底至4月初播种[21]；而在北方高寒地区为了保证播种质量，播期多选择在4月中下旬至5月初[19-20]。播种密度因地制宜，遵循“肥沃地宜稀、瘠薄地宜密”[22]。可作垄播或平播，北方寒地适合垄播，一般起65 cm的垄最为合适[18]；穴深30～40 cm，深度约4 cm，每穴下3～4粒，覆土3～4 cm。

2.3 田间管理

当水飞蓟长出4片真叶时，进行间苗，每穴留苗2株；出现5～6片真叶时，每穴定苗1株。要及时中耕除草并配合深松，苗后若出现杂草，可选择低毒低残留的禾本科除草剂[18]。

2.4 病虫害防治

水飞蓟在高湿环境下容易出现病害，如软腐病、叶斑病和白绢病，可在种植前用0.3%的多菌灵拌种预防，在病害发生地块可用代森锌600倍液喷施防治。水飞蓟虫害主要有蚜虫、菜青虫、金龟子等，危害叶片和嫩茎，可采用人工诱捕，或苏云金杆菌(Bt)500～1000倍液，或10%吡虫啉800～10001倍液喷雾防治[18]。

2.5 采收加工

当水飞蓟花序发黄、主花絮绒毛部分飞落时可进行收割晾晒；北方高寒地区适宜在8月中上旬采摘[19-20]。根据种植面积选择机械采收或人工采收，若选择人工采收，采摘成熟果序后进行晾晒堆放；若机械采收，则待籽粒成熟后收割晾晒、拾禾脱粒[18]。整个采摘期需随时关注天气，及时进行采收，若籽粒遇恶劣天气，则会减产降质[21]。

3 水飞蓟活性成分研究

3.1 主要活性成分分析

水飞蓟含有3大类活性成分，第一大类为黄酮类化合物，主要为水飞蓟素，其由水飞蓟宾、异水飞蓟宾、水飞蓟亭、水飞蓟宁等多种类黄酮木质素化合物和一些氧化多酚类化合物以及相关衍生物组成；第二类有效成分是萜类化合物，由AHMED等[23]通过实验分离出了Marianine、Marianoside A、Marianoside B以及水飞蓟素A和水飞蓟素B；第三类成分是脂肪酸类化合物，包括亚油酸、脂肪酸、油酸、棕榈酸，且含量由高到低。

3.2 活性成分提取方法研究

提取水飞蓟素的方法目前多采用常温高压法[24]、碱提酸沉[25]、超声和回流[26]等方法，近年来涌现出超临界流体提取法、酶法、双水相萃取法、亚临界低温萃取法等新型提取方法[27]。超声提取是近年来应用于中药材有效成分提取工艺的一种较成熟的技术，其机理主要是利用超声波产生的强烈振动、空化效应、搅拌等作用使植物细胞壁破裂，加速细胞内有效成分向溶剂溶解扩散，从而提高中药提取率[26]。

ELIK等[28]采用超临界CO2萃取法提取水飞蓟宾A和水飞蓟宾B，更具绿色环保、安全高效。最佳提取条件为温度40℃，压力200 bar，CO2流速4 mL/min，种子粒径为0.3025 mm，水飞蓟宾A、B含量分别为2.29、1.92 mg/g。BEN等[29]采用乙醇作为夹带剂，确定水飞蓟宾最佳提取条件为压力160～220 bar，温度40～80℃，水飞蓟宾提取率为(40.98±1.46)mg/g。MOMENKIAEI等[30]研究了利用超临界CO2萃取结合超临界溶液液压制备水飞蓟素颗粒。

4 水飞蓟活性成分的药理作用研究

4.1 治疗肝损伤作用

酒精性脂肪肝病是由于大量饮酒导致的，可通过不同机制造成，包括氧化应激、缺氧、促炎细胞因子上调，以及涉及各种肝细胞类型的代谢效应[31]。活化的Kupffer细胞释放多种潜在的损伤物质，包括表达因子、活性氧(ROS)和活性氮(RNS)，都对肝细胞产生影响，并可能导致肝星状细胞活化[32-33]。实验表明，水飞蓟处理可抑制氧化应激、肝细胞溶解、Kupffer细胞活化以及调节相关促病因子的表达[34-35]。此外，很多肝毒素小鼠模型与慢性酒精中毒较为相似，例如CCl4[36]、丙烯酰胺[37]、雷公藤甲素[38]模型等导致小鼠体内多不饱和脂肪酸的脂质过氧化。水飞蓟素都是通过清除自由基，降低脂质过氧化活性和增加细胞谷胱甘肽(GSH)含量的能力来减少肝损伤[39-40]。这些结果证实了水飞蓟素在急性中毒中也具有保肝作用。

非酒精性脂肪肝病，例如肝纤维化，肝硬化等，其病理生理学也涉及ROS的生成。细胞色素P450 2E1是肝细胞中ROS的主要来源[31]。活化的肝星状细胞、门静脉成纤维细胞和骨髓来源的肌成纤维细胞为损伤肝脏中的主要胶原生成细胞，长时间的肝损伤将引起细胞外基质过度沉淀，抗氧化剂可能抑制肝星状细胞(HSC)活化，减少胶原沉淀保护肝细胞[31]。

4.2 抗肿瘤作用

水飞蓟宾及其类黄酮衍生物具有明显的抗肿瘤作用，可以抑制肝癌[41]、肺癌[42]、乳腺癌[43]、结肠癌[44]等细胞增殖等。吴天聪[42]等构建路易斯肺癌细胞转移瘤模型，经过水飞蓟素处理后，发现能够显著降低标志肿瘤生长的PCNA表达水平，还能抑制MDSC功能，促进CD8+T细胞的抗肿瘤活性，诱导肿瘤细胞凋亡。

袁修翠等[43]通过Western Blotting和QPCR实验表明水飞蓟素可通过调控STAT3的表达治疗乳腺癌。LI等[44]测试了C57BL模型小鼠关于增殖、凋亡和炎症的分子变化，发现水飞蓟宾素可以有效降低Cdc25C的表达，减轻相关的肿瘤发生。此外，水飞蓟素通过调节相关基因表达、抑制促肿瘤因子、激活信号通路等多个途径在治疗胃癌[45]、肾癌[46]、前列腺癌[47]等也有一定效果。

4.3 抑制损伤作用

除抗肿瘤之外，水飞蓟素对毒素或其他因素引起的脏器损伤也有一定的治疗作用。

MALKANI等[48]利用万古霉素导致的小鼠肾毒模型，结果表明经过水飞蓟素处理后，能够降低血清尿素和肌酐水平，对氧化应激造成的肾脏损害具有保护作用，并可通过下调凋亡基因来缓解症状。也有人发现水飞蓟素可以降低血浆甘油三酸酯水平，调节缺血性心肌中的心脏脂质毒性，有利于改善心室重构[49]。对于SiO2灌胃引起的肺纤维化模型，沈链链等[50]实验结果可知：水飞蓟素可以有效降低α-SMA和TGF-β的表达水平以及从而导致的胶原沉积，证实水飞蓟素可能有抑制肺纤维化的作用。

4.4 治疗常见病

随着水飞蓟在临床运用范围的不断扩大，近年来各国学者对水飞蓟的关注度越来越高。

王雅灏等[51]发现水飞蓟素对蛋白尿水平有较好的改善效果，能显著改善糖尿病肾病病人的蛋白尿水平。朴东云等[52]也通过实验证明水飞蓟素可以减少哮喘小鼠BALF中炎症细胞数量及IL-4，IL-5和IL-13含量，因此，水飞蓟素也具有抗哮喘作用。水飞蓟素还能通过诱导颗粒细胞死亡来治疗多囊卵巢综合征[53]。此外水飞蓟素利用其抗氧化性、诱导细胞凋亡等作用治疗心脑血管疾病[54]、皮肤问题[55]等常见问题。另发现水飞蓟素能够促进原始骨痂的形成，促进软骨细胞的增殖，从而起到骨折愈合的作用[56-57]。

5 总结与展望

本研究通过对水飞蓟植物学特性、栽培技术、活性成分和药理作用进行总结得出，水飞蓟在非生物胁迫下通过影响次生代谢产物、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量等方式来调节植物生长发育。此外，施加外源植物生长激素能抵抗外来胁迫并且能促进其生长发育。适度的干旱、盐碱等非生物胁迫，有助于提高水飞蓟中活性成分含量的积累。近年来学者利用实验和临床数据证明水飞蓟药效广泛、毒性极低。但对于药用植物来说，前期的栽培种植对其药效成分也有很大的影响，在此方面有必要继续进行深入探究。