紫锥菊活性成分及其提取物在抗炎作用中的研究进展

李玲兰，徐玉善，雷玉洁，陈海涛，李支尧，郑晨宏

(1.云南省肿瘤医院 昆明医科大学附属第三医院超声医学科，云南 昆明 650118;2.昆明医科大学附属第一医院内分泌科，云南 昆明 650118;3.云南省肿瘤医院 昆明医科大学附属第三医院胸外科，云南 昆明 650118)

紫锥菊(Echinacea purpurea)为菊科松果菊属植物，原产于北美洲，有多个种属，均为多年生草本开花植物。紫锥菊中富含多种药理活性成分，具有突出的抗感染与促免疫作用，随着萃取技术的不断完善，该植物及其有效成分逐渐受到国内外学者的重视[1]。一些临床前研究表明：紫锥菊具有抗炎、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、免疫调节作用，但需要进一步的临床研究来证实对人类的影响。目前已有相关研究显示紫锥菊活性成分及其提取物在抗炎方面取得一定进展。因此我们就紫锥菊活性成分及其提取物在抗炎作用中的作用机制及主要相关信号通路做一总结，为紫锥菊抗炎作用的进一步研究提供参考。

炎症是机体对伤害性刺激做出的一系列应激反馈，是一种防御性和保护性反应。在体内存在的众多炎症因子中，一氧化氮(Nitric oxide，NO) 是介导炎症反应的关键因子，由诱导型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase，iNOS)诱导合成[2-3]。白介素-6(Interleukin 6,IL-6)是启动全身炎症反应最强的内源性炎症因子，是机体炎症与疾病严重程度的重要指标。白介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)是一种调节自然免疫的细胞因子，能诱导调控其他炎性反应介质在多种细胞中的分泌与释放。前列腺素E2(Prostaglandin E2，PGE2) 是体内的一种花生四烯酸代谢产物，与机体的发热、炎症反应等生理活动密切相关，主要由环氧化酶-2(Cyclooxygenase-2，COX-2)诱导合成。肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor alpha ,TNF-α)是由活化的巨噬/单核细胞产生，是临床中重要的炎症因子，参与人体多种生理和病理过程[4]。

1 紫锥菊活性成分的抗炎作用

根据国内外研究报道，紫锥菊中含有多种生物活性成分，包括多糖(Echinacea purpurea polysaccharides,EPPS)、糖蛋白成分、咖啡酸衍生物、烷基酰胺类和挥发油成分等。多糖和糖蛋白是紫锥菊中重要的活性成分；咖啡酸衍生物(Caffeic acid derivatives,CADs)是紫锥菊活性成分中的主要极性成分，其中咖啡酸、菊苣酸是紫锥菊提取物中的主要酚酸类成分；烷基酰胺类化合物是紫锥菊活性成分中最普遍的亲脂性化合物。这些成分的抗炎作用已经在临床前研究中得到了很好的证实。

1.1 紫锥菊多糖类 紫锥菊分离的多糖中含量最高的是菊糖，此外还含有木糖葡萄糖聚糖、类果胶多糖、4-甲氧基葡萄糖醛-阿拉伯糖-木聚糖、酸性阿拉伯糖-鼠李唐-半乳糖聚糖、果聚糖。有资料报道[5]EPPS成分能抑制水肿，减少炎症细胞浸润。徐田丽等[6]等通过水提醇沉得到紫锥菊粗多糖，使用DEAE-纤维素和葡聚糖凝胶G-100色谱柱对紫锥菊粗多糖进行纯化，纯化后得到的三种紫锥菊多糖均对二甲苯诱导的小鼠耳肿胀具有抑制作用。

贾青辉[7]通过动物试验也证实了紫锥菊多糖具有抗炎作用，BALB/C小鼠鼻腔吸入脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)，使其肺组织呈病理损伤状态，促炎因子TNF-α、IL-6及IL-1β等显著提高，对小鼠进行紫锥菊多糖灌胃后，发现紫锥菊多糖可显著抑制TNF-α、IL-6及IL-1β的分泌及mRNA的表达；另外,对小鼠肺泡巨噬细胞RAW264.7进行LPS预处理，细胞核因子κB(NF-κB)蛋白表达升高，而紫锥菊多糖能够有效抑制其表达，由于NF-κB的激活是细胞炎症反应和免疫应答过程中的重要通路[8-9]，因此发现紫锥菊多糖可能是通过抑制了NF-κB的激活发挥抗炎作用。Fast等[10]的研究也表明，紫锥菊根部水提取物中的多糖能抑制三酰脂肽(Pam3Csk4)诱导的人单核细胞THP-1分泌TNF-α。

此外，Hou等[11]发现紫锥菊多糖具有抗透明质酸酶活性的作用。张红英等[12]研究表明，紫锥菊多糖可抑制致病性大肠杆菌的细胞粘附。

1.2 咖啡酸衍生物 咖啡酸类物质是紫锥菊的主要活性成分，通过溶剂法和色谱法可分离出咖啡酸、咖啡酸甲酯、咖啡酸乙酯、菊苣酸、绿原酸、松果菊苷、咖啡酰酒石酸、丁香酸等。咖啡酸及其衍生物在植物界中分布广泛，结构简单，具有多种生物活性，是一类具有广阔应用前景的天然活性成分。

1.2.1 咖啡酸：咖啡酸，分子式为 C9H8O10，分子质量为180.16，是一种具有羟基苯烯酸结构的天然酚类化合物，可清除炎症反应期间由中性粒细胞和巨噬细胞释放的氧自由基，显著改善白细胞减少症、氧化应激反应和炎症反应[13]。另外，CA通过抑制NF-κB的激活和降低促炎因子的表达来增强机体的抗炎作用[14]。Coughlan和Nedic等证实[15-16]，咖啡酸可以抑制由LPS诱导的巨噬细胞炎症反应，通过蛋白印迹实验检测细胞内相关激酶表达发现，p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 Mitogen-activated protein kinase，p38MAPK)和NF-κB 的表达量降低。苏国莹[17]证实，咖啡酸可通过抑制活性氧(Reactive oxygen species，ROS)/MAPK/NF-κB信号通路抑制晚期糖化终末产物(Advanced glycation end products,AGEs)引起的慢性炎症反应。

1.2.2 菊苣酸：菊苣酸(Chichoric acid，CA),分子式为C22H18O22，分子量474.37。作为咖啡酸衍生物中重要的、具代表性的化合物，广泛应用于药品、营养补充剂和保健食品。菊苣酸可调节不同动物模型中LPS诱导的炎症反应。阿顺贤等[18]发现，菊苣酸通过促进抗炎因子合成，抑制促炎因子表达，抑制牦牛外周血单个核细胞(PBMC)的炎症反应。阿顺贤的另一项研究认为：菊苣酸通过抑制牦牛PBMC中Toll样受体4(TLR4)信号通路关键节点基因和蛋白的表达从而抑制炎症反应[19]。Li等[20]报道，菊苣酸通过抑制MAPK和NF-κB缓解炎症反应，减轻急性肝损伤。Wang等[21]发现，菊苣酸可改善大鼠踝关节肿胀、炎症和病理改变，是一种潜在的抗痛风药物。还可以抑制一些病毒的活性，如鼻病毒、流感病毒包括一些致病性呼吸道细菌如H1N1和HSV[22-23]。Reinke等[24]发现菊苣酸在体外是一种非竞争性可逆性的体内艾滋病毒整合抑制剂。

Liu等[25]发现，菊苣酸能够显著抑制LPS诱导的BV2小胶质细胞活力的下降。另有研究[26]发现菊苣酸能抑制巨噬细胞诱导的细胞凋亡，显著改善线粒体功能，调节氧化还原稳态相关信号通路如MAPK和磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/AKT,增加过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)、组蛋白去乙酰化酶Sirtuin1(SIRT1)表达，增强腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)磷酸化，促进能量代谢来减轻神经元的炎症反应。Park等[27]的结果表明木犀草素和菊苣酸同处理可抑制NF-κB和AKT的磷酸化，降低细胞NO和PGE2的产生和表达，抑制iNOS和COX-2 的表达，同时降低促炎细胞因子、TNF-α和IL-1的水平。此外，不同剂量的菊苣酸均可显著抑制脂多糖和半乳糖胺引起的急性肝损伤，且具有剂量依赖性[20]。

1.2.3 其他咖啡酸衍生物：多年来，很多学者为提高紫锥菊中天然分子的抗炎作用，合成了许多衍生物，张杰[28]设计并合成了一批咖啡酸酯衍生物，其中4个衍生物对诱导的大鼠巨噬细胞的形成表现出很强的抑制作用，可用于抗炎活性的进一步研究。王英红等[29]证实，咖啡酸苯乙酯可通过抑制炎症因子的表达来减轻小胶质细胞的损伤，其抗炎作用可能是通过抑制NF-κB信号通路介导的炎症反应来实现的。

1.3 挥发油成分 紫锥菊经GC-MS分析鉴定，初步鉴定出68种化合物，紫锥菊挥发油成分里含有脂肪酸、不饱和脂肪酸及其酯类。曾栋等[30]采用传统回流提取和固相微萃取(SPME)相结合的方法从紫锥菊干燥根中分离出多种脂肪族化合物。薛亚峰[31]采用水蒸气蒸馏与GC-MS联用的方法提取紫锥菊花蕾，鉴定出多种烯烃和有机酸等化合物。此外，还发现紫锥菊中含有黄酮类、生物碱类、甾体类化合物以及多种无机元素。Oláh等[32]通过体外和临床试验表明，紫锥菊中的烷基酰胺类制成的乳剂可治疗特应性湿疹(AE)。紫锥菊提取物中的烷基酰胺是通过大麻素2(CB2)受体调节人巨噬细胞和单核细胞中TNF-αmRNA的表达，还可抑制LPS刺激的TNF-α表达，从而起到抗炎作用。紫锥菊根中的挥发油成分具有驱虫的效果，Canlas等[23]报道指出，紫锥菊提取物可抑制寄生虫在体内增殖，能较好的控制由寄生虫感染引起的炎症。

1.4 烷基酰胺类 烷基酰胺类是紫锥菊活性成分中最常见的亲脂性化合物，能抑制环加氧酶，阻断前列腺素的合成，有减轻疼痛、发热和炎症的作用[5]。紫锥菊中的烷基酰胺类可协同破坏真菌细胞壁/膜复合物，从而发挥抗真菌活性。

2 紫锥菊提取物的抗炎作用

紫锥菊提取物的优点是其活性广谱，可最大限度减少抗性突变体的产生，同时具有高效力和无细胞毒性。研究表明，紫锥菊乙醇提取物中含有多种不同的成分，可以不同程度地调节巨噬细胞产生的细胞因子。莫秋芬等[33]得出，紫锥菊提取物能抑制促炎因子TNF-α、IL-1β等的释放。程永学等[34]通过小鼠实验确定了紫锥菊花具有良好的抗炎活性。余殷兴[35]研究证实：紫锥菊根部提取物能提高犬外周血清中IL-2含量，降低IL-6释放含量，增加赖氨酸含量，具有一定的抗炎症作用。

2.1 抗细菌 关于紫锥菊属植物治疗与细菌感染有关疾病的研究已有报道，目前许多研究已经证明了紫锥菊属植物及其制剂的抗菌活性。Tribess等[36]报道，在受感染的细胞外部应用紫锥菊叶片浸液，具有抗感染效果，但没有说明具体感染的类型。Rizzello等[37]通过圆盘扩散和肉汤微量稀释试验测试了大肠杆菌、产气肠杆菌、杜氏肠球菌、耶尔森菌等，结果表明，提取物对大多数菌株生长有抑制作用，但没有提及使用的植物部分。Jeschke等[38]报道，紫锥菊制成的糖浆可指定用于治疗发烧、急性上呼吸道感染及急性咽炎。Sharma等[39]使用明暗测定法证实新鲜紫锥菊乙醇提取物具有抗呼吸道感染菌株作用。

Stanisavljevic等[40]通过常规提取和超声提取获得的紫锥菊乙醇提取物对包括大肠杆菌，铜绿假单胞及金黄色葡萄球菌在内的大部分细菌有抑制作用，证实提取物具备抗菌剂的功能。魏秀丽等[41]研究认为：紫锥菊提取物与恩诺沙星两者联合使用对部分大肠杆菌的抑菌效果具有相加协同作用，能显著降低恩诺沙星的用量。韩晓霞等发现单独应用紫锥菊提取物治疗由多重耐药金黄色葡萄球菌引起的小鼠乳腺组织的炎症反应，可显著抑制多重耐药金黄色葡萄球菌，且具有剂量依赖性。

2.2 抗病毒 紫锥菊具有免疫调节和抗病毒干预作用，能有效降低呼吸道感染及其并发症的发生风险。紫锥菊制剂可以完全或部分逆转的病毒，如单纯疱疹病毒、甲型流感病毒、3 型和11型腺病毒等，减少促炎细胞因子的分泌，并可能缓解其他呼吸系统疾病。目前有实验证明，紫锥菊可以调节不同细胞受体(ICAM-1和LDL)以及转录因子的多个信号通路，减少促炎因子分泌。在鼻病毒感染的人支气管和肺上皮细胞中，紫锥菊可抑制IL-1、IL-6、IL-8和TNF-α等促炎细胞因子和趋化因子的表达和分泌。紫锥菊提取物不仅能抑制由病毒引起的感冒，还能有效预防复发感染，可作为预防普通感冒的推荐药物。目前对紫锥菊预防或治疗普通感冒的研究已大量报道，且这些研究已得到严格总结[23]。

2.3 抗其他微生物

2.3.1 艰难梭菌：艰难梭菌(Clostridium difficile)是一种革兰氏阳性产孢子肠道厌氧菌，近年来越来越多地与腹泻和假膜性结肠炎的流行相关，尤其是与患者长期使用抗生素后肠道菌群紊乱导致的肠道感染有关。口服适当的紫锥菊提取物或一些由EP制成的茶，可能对感染患者有益，但目前的研究尚不清楚这种变化有多显著。

2.3.2 寄生虫：利什曼病和锥虫病是由属于锥虫科的原生动物利什曼虫和锥虫引起的疾病。这两种寄生虫每年都会导致数十万新发病例。尽管药物可用于不同阶段疾病的治疗，但它们通常会引起严重的副作用。最近的一些研究对几种植物提取物的抗寄生虫特性进行实验，并取得了可喜的结果，通过制备三种不同的紫锥菊提取物制剂，评估它们在体外抑制生物体生长的能力和抗炎活性，三种制剂在孵育24、48和72 h后均表现出剂量依赖性的抗利什曼原虫和杀锥虫活性[23]。某些紫锥菊制剂能够控制这些寄生虫的生长，并能抑制由它们引起的炎症活动[23]。

此外，有研究发现，紫锥菊提取物能显著降低弓形虫菌株感染的小鼠腹腔液和肝脏中的速殖子数量，研究结果还进一步证实紫锥菊提取物对不同弓形虫菌株的感染具有保护作用。

3 小 结

紫锥菊因其突出的抗感染作用及免疫调节作用而拥有悠久的药用历史。紫锥菊提取物作为免疫调节及免疫促进剂受到国内外极大关注,目前一些研究使用来自不同的植物部分且提取方法不一的提取物，这使得它们在化学成分及其生物活性上可能存在很大差异，因此，部分研究得出紫锥花在抗炎方面具有有效性，而部分研究则表明缺乏有效性。尽管保留有不同意见，但紫锥菊制剂治疗效果总体趋势是有益的。

目前国外已大量将紫锥菊提取物应用于临床，但由于紫锥菊活性成分复杂，对紫锥菊中各活性成分的研究还不够全面和深入。在国内，虽然对紫锥菊药理活性的研究仍限于兽药以及实验室阶段，向临床应用尚需一定的时间，但部分地区已经成功引种具有药用价值的紫锥菊种属，并且逐渐开展对国产紫锥菊的活性成分的研究，这将为国产紫锥菊及其相关药物研究开发及向临床应用打下基础，助力我国健康事业的发展。