黄精改善神经功能及产业应用进展

张瑛毓，王丹阳，孙 源,3,4，刘佳萌，孙 晶，白亚娟,3，吉建邦，卢 聪,3,*，范 蓓,3,*，王凤忠,3,*

（1.中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193；2.三亚中国农业科学院国家南繁研究院，海南三亚 572025；3.海南省农业科学院三亚研究院，海南三亚 572025；4.福建农林大学食品科学学院，福建福州 350000；5.海口市槟榔加工研究重点实验室，海南海口 571199）

黄精（Polygonati rhizoma）是百合目百合科黄精属多年生草本植物，2020 版《中国药典》[1]将其分为黄精（Polygonatum sibiricumRed）、滇黄精（Polygonatum kingianum）和多花黄精（Polygonatum cyrtonemaHua）3 种基原植物。作为一种传统中药材，黄精的药用价值首记载于陶弘景的《名医别录》，并于2002 年被卫生部收录在既是食品又是中药材物质目录，兼具药食两用功能。当前，黄精产业进入到一个全面发展的时期。在1990～2000 年间，黄精全国需求量在1000 t 以下，每年以12.9%的速度增加，2018年底全国需求量已升至近6000 t；全国黄精产量以每年约12.0%的速度增加，截止2020 年达24000 t[2]，因此，加大对黄精的研究及开发力度非常符合当前黄精产业的发展需求。黄精含多糖、皂苷、黄酮、甾体、氨基酸、木脂素、挥发油等多种化学成分，具有抗疲劳、抗氧化、抗糖尿病、抗骨质疏松、免疫调节、抗肿瘤、保肝等功效[3]。近年来研究表明，黄精可调节神经系统功能，具备神经保护作用[4]。本文通过PubMed、ScienceDirect、中国知网数据库，综述了黄精中的化学成分和神经调节的功效物质基础，并汇总了目前黄精产品开发情况，以期为黄精进一步的产业开发利用提供参考。

1 黄精功效的文献分析

利用CNKI 的中国学术文献网络出版总库进行文献检索。点击“高级搜索”，在“主题搜索”中输入“黄精”、“滇黄精”和“多花黄精”，同时并含输入“作用”，时间设定为2010 年10 月至2022 年12 月，通过对黄精等三种药材、黄精等药材所含成分及黄精等提取液相关的功能作用和临床应用的筛选，获得12 年发表的有关黄精功效方面的中文文献共有348篇；在PubMed 中以“Polygonatum sibiricum”、“Polygonatum kingianum”和“Polygonatum cyrtonemaHua”为关键词进行文献检索，通过筛选摘要和全文，获得2010～2022 年来黄精功效研究相关的英文文献共有56 篇。在ScienceDirect 中进行文献检索，筛选得到2010～2022 年来黄精功效研究相关的英文文献共有134 篇。从中英文文献分析，黄精功能包括抗氧化、神经活性、治疗糖尿病、调节免疫、保护心肺肾、防治骨质疏松、治疗男性不育症、抗炎、抗癌、抗肿瘤等方面，功效研究总况见图1。本文重点对黄精发挥神经功效方面的研究进展进行分析。

图1 黄精功效研究文献数量Fig.1 Literature number of pharmacological studies about Polygonati rhizoma

2 黄精改善神经功能的功效物质

2.1 黄精中的活性物质

2.1.1 多糖 多糖是黄精中的主要成分，因多糖分子量较大且结构复杂，对其结构研究较少，仅限于初级结构水平上的研究[5]。虽然黄精3 种基原植物中多糖的单糖组成存在一定差异，但均含有半乳糖、鼠李糖、甘露糖、葡萄糖、果糖、阿拉伯糖，以及含少量的木糖和糖醛酸[6-7]。此外不同产地、不同生长年限的黄精多糖含量存有一定差异。涂明峰等[8]对8 个产地的多花黄精中多糖等化学成分进行比较，发现江西宜春多糖含量最高可达14.77%，湖南湘西含量低至2.66%，而且生长年限越长的黄精多糖含量越高。

黄精多糖具有调节免疫、清除自由基、激活糖代谢通路等多种功效。Wang 等[9]分离得到四种黄精多糖PSP1、PSP2、PSP3 和PSP4，研究发现以上四种黄精多糖在体外均具吞噬活性，其中PSP3 在体内具有免疫调节功能。Li 等[10-11]从黄精中提取分离β-构型的酸性多糖（HBSS、CHSS、DASS、CASS），在评价该黄精多糖的抗氧化和抗菌活性中，发现DASS 具有出色的清除羟基、ABTS 及DPPH 自由基的能力，且具有较强还原能力和Fe2+螯合能力，认为DASS 是天然抗氧化剂。Li 等[12]从滇黄精中分离多糖PKPs-1，发现该多糖可通过激活PI3K/AKT信号通路调节糖尿病小鼠葡萄糖代谢，具有显著的降血糖活性，可改善胰岛素耐受性，影响血脂代谢。杜青等[13]发现黄精多糖可通过调控RAW 264.7 细胞TNF-α/IL-6/iNOS 信号通路的表达，发挥免疫调节作用。

2.1.2 黄酮 黄精中黄酮类化合物大多是从根茎中分离得到，根据母核结构不同包括高异黄酮类、异黄酮类、黄酮类、查尔酮类、二氢黄酮类和紫檀烷类[14]。其中，高异黄酮类是黄精属植物的一类特征性成分。不同产地和不同生长年限的黄精黄酮含量存有一定差异。卢志华[15]研究发现3 年生和5 年生黄精黄酮含量分别为1.77 mg/g 和10.73 mg/g，5 年生黄精中黄酮的含量显著高于3 年生黄精。

黄精黄酮可增强胰岛素敏感性、对癌细胞有细胞毒性。张凯等[16]比较探究黄精、玉竹中生物活性成分，发现4,5,7-三羟基-6,8-二甲基高异黄烷酮对肿瘤细胞K562、A549 和HCT-15 具有细胞毒性，对人白细胞弹性蛋白酶和二氢乳清酸脱氢酶有一定的抑制作用，高异黄酮类化合物的生物活性与其取代基的类型及位置有关。Wang 等[9]从多花黄精中分离出异黄酮和高异黄酮polygonatone H，并发现polygonatone H 对人体肿瘤细胞HL-60、SMMC7721、A-549、MCF-7 和SW-480 具有较强的细胞毒性。郭凯丽等[17]研究表明，陕产黄精总黄酮具有较强的抗氧化能力。

2.1.3 皂苷 黄精皂苷主要包括甾体皂苷类和三萜皂苷类两大类，其中甾体皂苷为特征性成分，又分为呋喃甾烷类皂苷和螺旋甾烷类皂苷[18]。不同产地、不同品种的黄精中总皂苷含量差异较大。钱华丽等[19]检测了29 份不同产地和品种的黄精总皂苷含量，药用部位皂苷含量为1.82%～6.49%，均值为3.23%，差异较大。

黄精皂苷具有抗癌、抗炎、抗HIV 等药理作用。Ahn 等[20]从黄精中分离出螺甾烷醇型皂苷neosibiricoside A、neosibiricoside B、neosibiricoside C 和异螺甾烷醇型皂苷neosibiricoside D，均对人体乳腺癌细胞具有细胞毒性。Tang 等[21]从黄精中分离出一种螺甾烷醇型和三种异螺甾烷醇型皂苷，经RAW 264.7 细胞系的MTT 试验，发现其具有抗炎活性。Li 等[22]从滇黄精中分离得到6 个甾体皂苷化合物，其中kingianoside A 和kingianoside C 具有抗HIV活性。

2.2 神经功效及作用机制

黄精中含有多种化学成分，其中具有改善神经功能的药理研究集中于黄精水提物、黄精多糖和黄精皂苷（见表1），主要神经功效有：治疗神经退行性疾病、抗抑郁以及改善睡眠。

2.2.1 治疗神经退行性疾病 神经退行性疾病是由大脑和脊椎退行性变形而产生的疾病，往往伴随着神经炎症的产生、神经元损伤或缺失、线粒体自噬等[23]。常见神经退行疾病有阿尔兹海默症（Alzheimer's disease, AD）、帕金森病（Parkinson's disease, PD），主要表现为学习能力下降、记忆衰退、情绪多变等。目前对神经退行性疾病的治疗以化学药物为主，尚无治愈案例。

首先，黄精及其复方的水提物具有改善AD、PD 和改善学习记忆能力的作用，其作用机制涉及保护神经元、触发胆碱能受体、提高神经营养因子含量、抗氧化等。如黄精地龙提取液（2、4、8 g/kg·d）可增加AD 大鼠大脑S1Tr 区、海马CA1、CA3 区神经元数量，提高大脑内烟碱型和M1 型乙酰胆碱受体的mRNA 和蛋白表达水平，说明黄精地龙提取液能够保护大脑认知学习记忆相关脑区中的神经细胞，触发烟碱型和M 型乙酰胆碱受体效应，提高中枢乙酰胆碱（ACh）含量，升高中枢胆碱能系统活性，从而起到改善AD 大鼠行为和学习记忆能力的作用[24-25]。黄精地龙方还可以通过抑制自由基的生成，保护神经元免受氧化应激的伤害，进而防治AD[26]。黄精水提物（15、30 g/kg·d）可以明显改善AD 模型大鼠的空间学习记忆能力，其作用机制可能与调节α7 乙酰胆碱受体的表达有关[27]。在β-淀粉样蛋白致AD 模型大鼠中，黄精水煎剂（15、30 g/kg·d）可以通过减少海马内tau 蛋白过度磷酸化和消除组织氧化逆境，发挥保护学习记忆能力的作用[28]。黄精水提物（8 mg/kg·d）可增加PD 小鼠脑黑质-纹状体中神经营养因子NGF、BDNF 的含量，并对PD 小鼠DA 能神经元起到保护作用[29]。以黄精为主的益气补肾中药方可降低丙二醛（MDA）含量，降低超氧化物歧化酶（SOD）和乳酸脱氢酶（LDH）活性，对缺氧复氧所致损伤的神经细胞起到保护作用[30]。滇黄精可通过降低氧自由基水平、降低大鼠血浆MDA 的生成和血浆总钙含量，减轻脑水肿程度，增加AD 大鼠海马CA1 区正常神经元数目[31]。黄精（8、24 g/kg·d）可以通过提高SOD活性、降低MDA 含量、清除自由基，改善衰老大鼠的学习和记忆能力[32]。

其次，多糖作为黄精的主要成分之一，也具有改善AD、PD 和改善学习记忆能力的作用，其作用机制涉及保护神经元、减轻线粒体损伤、降低Aβ1-42和PS-1 蛋白表达、改善突触可塑性、抗氧化、抗炎、提高神经递质水平和抑制HPA 轴过度激活等。黄精多糖（16%黄精多糖溶液）可减少AD 大鼠的海马神经细胞损伤，对AD 大鼠起到神经保护的作用[33]。黄精多糖（4%、16%黄精多糖溶液）具有改善APP 转基因小鼠海马突触可塑性的作用，其通过缩短突触间隙、增加突触界面曲率，增加突触小泡转变电信号的能力，提高神经信号传递的有效性，进而改善AD 模型小鼠的学习记忆能力[34-35]。在APP 转基因小鼠中，黄精多糖干预使线粒体体密度增加、变性程度减轻，说明黄精多糖还可以通过减轻线粒体损伤和氧化应激等起到防治AD 的作用[36]。在慢性脑缺血模型大鼠中，黄精多糖（200 mg/kg·d）可缩短大鼠在水迷宫检测中的平均逃避潜伏期、增加穿台次数，同时黄精多糖可以通过改善大鼠前额皮层和海马区神经元结构、降低PS-1、Aβ1-42 蛋白的表达，改善线粒体和神经元的超微结构起到抗衰老和改善学习记忆的作用[37-39]。在血管性痴呆大鼠模型中，黄精多糖（400 mg/kg·d）干预能够通过改善血流异常，降血脂、抗氧化、抗炎作用改善痴呆模型大鼠学习、记忆能力[40]。黄精多糖（100、200、400 mg/kg·d）灌胃给药可以明显降低小鼠氧化应激水平、降低炎症因子数量，提高神经递质水平和抑制HPA 轴激活，从而改善慢性睡眠干扰及慢性束缚应激导致的认知功能损伤和模拟航天狭小空间诱导的小鼠认知功能损伤[41-42]。

以上研究表明黄精具有抗老年痴呆、改善认知、增强学习记忆的作用，对脑组织缺血、大脑皮层损伤、缺氧复氧等多种病机引发的慢性神经退行性疾病具有明显改善作用。

2.2.2 抗抑郁 抑郁症是一类长期以心情低落为主要特征的慢性情绪障碍疾病，主要表现有精力减退、入睡困难、饮食减少等，更有甚者表现厌世、有自杀念头，严重影响患者日常生活、工作和学习。目前抑郁治疗以药物为主，但药物治疗有副作用大、价格昂贵、易产生药物依赖性、易复发等局限性。

现研究表明黄精具有抗抑郁功效，其作用机制涉及提高神经营养因子水平、调节中枢神经相关分子和相关信号通路、抑制炎症因子表达、抑制HPA轴过度激活、影响微量元素水平等多种途径。黄精中发挥抗抑郁的活性成分主要是黄精多糖与皂苷。黄精多糖灌胃给药3 周（100、200、400 mg/kg·d）可改善急性抑郁小鼠抑郁样行为，调节小鼠血清细胞因子TNF-α和IL-10 水平，增加皮层中神经递质5-HT、DA 和NE 水平[43]。黄精多糖（100、200、400 mg/kg·d）能够通过抑制氧化损伤、恢复HPA 轴功能亢进、抑制炎症反应和调节氧化应激-钙蛋白酶-1-NLRP3 信号轴来逆转LPS 和CUMS 诱导的小鼠抑郁样行为[44-45]。

黄精皂苷的抗抑郁活性已被多次报道。黄精皂苷（30、60、120 mg/kg·d）能够显著缩短CUMS 大鼠的悬尾不动时间、提高糖水偏爱率、改善学习记忆能力，增加海马和皮层中的脑源性神经营养因子（BDNF）和酪氨酸激酶受体B（TrkB）表达，说明黄精皂苷能够通过BDNF/TrkB 信号通路起到抗抑郁的作用[46]。黄精皂苷（200、400 mg/kg·d）可以显著增加CUMS大鼠的糖水偏爱率和自主活动，上调5-羟色胺受体（5-HT1AR）、环腺苷酸（cAMP）、蛋白激酶A（PKA）、反应元件结合蛋白（CREB）的蛋白表达水平，结果显示黄精皂苷可能通过上调5-HT1AR 介导的信号通路信号发挥抗抑郁作用[47]，该结论在陈程等[48]的研究中也有出现，黄精皂苷（100、200、400 mg/kg·d）通过调节5-HT1AR/β-arrestin2/akt 信号通路在CUMS 大鼠中发挥抗抑郁作用。黄精皂苷（10、20、40 mg/kg·d）还可以显著升高CUMS 抑郁模型大鼠胸腺、脾脏指数及血清IgA、IgG、IgM 和IL-2 含量，且由成人剂量6 g/d 转化的大鼠剂量20 mg/kg 疗效最佳，推测黄精总皂苷通过增强抑郁模型大鼠的免疫功能起到抗抑郁的效果，但具体的免疫调节机制未阐明[49]。微量元素可通过调节酶与受体功能、大脑生理功能以及神经递质代谢等参与到抑郁症发病进程，黄莺等[50]研究显示黄精皂苷（100、200、400 mg/kg·d）可回调模型组大鼠血清中的锌、锰、镁含量，降低铜含量至正常水平，表明黄精皂苷的抗抑郁作用可能与调节机体中的微量元素水平有关。

此外，黄精结合抗抑郁药物的临床研究也有见报道。黄精结合米氮平对脑梗死后抑郁症患者有治疗效果，临床疗效明显优于单纯使用米氮平，且能减轻并消除治疗过程中的不良反应，安全有效[51]。黄精颗粒联合氟西汀治疗抑郁症，不但可以增强氟西汀的抗抑郁效果，还可以减轻不良反应，提高安全性[52]。

2.2.3 改善睡眠 睡眠质量是通过睡眠时间、入睡速度、深度睡眠程度等综合指标评价并进行客观评判的生理指标，同时也是衡量身体状态、生活质量的指标。睡眠质量与压力、情绪、应激等心理状态密切相关，有研究表明抑郁、焦虑情绪出现后易引起睡眠质量的下降，同时睡眠不佳，也易引起焦虑等情绪问题[53]。

黄精及其复方的水提物可调节睡眠，其作用机制主要与调节单胺类神经递质有关。黄精与天麻、钩藤、五味子、酸枣仁等配伍制成中药“安眠方”，与右佐匹克隆片通过中医证候量表，匹兹堡睡眠质量指数量表进行疗效比较，研究表明该配伍药方可有效改善睡眠，且无不良反应，同时动物实验表明，安眠方可提高脑内GABA 含量，推测其具有镇静催眠作用[54]。黄精根状茎中含有甘油-1-单油酸酯，是典型的促进睡眠的物质，在动物模型中已被证明可以改善失眠[55]。Jo 等[56]研究表明，黄精根茎水提物（80、160 mg/kg）干预组戊巴比妥睡眠模型小鼠的睡眠潜伏期显著缩短29%，睡眠持续时间延长70%，脑电图分析表明，水提物介导的促眠作用伴随非快速眼动的增加和快速眼动的减少，睡眠结构发生改变，显著增加了GABAA-R2 和5-HT1A受体的蛋白质和mRNA 水平。该黄精水提物中含有0.10 mg/g 油酰胺和0.17 mg/g甘油-1-单油酸酯，在竞争性结合试验中能够与GABAA受体结合。黄精根茎水提物介导的睡眠促进作用与非快速眼动的延长和GABAA-R2 和5-HT1A的上调有关，并且在脊椎动物模型中是通过与GABAA受体结合介导的。

3 黄精产品开发情况

通过国家食品、药品监督管理总局网站，查询黄精相关药品与保健食品的开发现状，黄精保健品共227 种，包括增强免疫力、缓解体力疲劳、降血脂、血糖、增加骨密度、改善睡眠、辅助改善记忆、改善贫血、祛黄褐斑、抗氧化、改善视疲劳等多个方面(图2)。其中增强免疫力的保健品有115 种，缓解体力疲劳的保健品有107 种，降血糖和血脂的有34 种，增加骨密度、改善睡眠和改善记忆的保健品均5 种，此外还各有1～3 种可改善贫血、祛黄、抗氧化和改善视疲劳。此外，黄精保健品以保健药材配伍的胶囊形式共108 种；黄精与鹿茸、西洋参、人参等泡制酒45 种，具有缓解疲劳、增强免疫力的功能；片剂26 种，口服液22 种，颗粒冲剂11 种，茶8 种，丸5 种(图3)。

图2 黄精保健品主要功效Fig.2 Main effects of Polygonati rhizoma

黄精药品共6 种，包括黄精丸、黄精养阴糖浆、当归黄精膏、黄精赞育胶囊、益元黄精糖浆和十一味黄精颗粒。黄精丸、黄精养阴糖浆、当归黄精膏的功效均为补气养血、益肝脾、润肺益胃，用于肝脾阴亏，身体虚弱，或用于肺胃阴虚引起的咽干咳嗽，纳差便秘，神疲乏力，倦怠少食。黄精赞育胶囊、益元黄精糖浆、十一味黄精颗粒功效为补肾填精、益气补血，用于肾虚血亏所致神疲乏力，腰酸腿软、月经不调。

以上数据表明，目前在市场上流通的黄精保健品主要以胶囊、药酒、口服液等形式存在，形式单一，可尝试软糖、膏、液体饮料等形式[57]。此外，目前针对黄精的加工主要以鲜品、蒸制、晒制等传统初加工方式为主，如黄精茶、黄精粉，或民间的“黄精炖鸡”[58]，这表明黄精产品多以基础加工为主，产品附加值低。

4 结语及展望

随着国人健康意识的增强，结合“健康中国2030”国家战略的推动，人们用于健康产品的消费大幅提升。预计到2023 年我国大健康产业规模为14 万亿元，营养保健品产业规模将达到2285 亿美元[59]，其中食药同源产业是大健康产业发展的重要内容和途径，产业发展潜力巨大，市场前景广阔。黄精作为一种食药两用物质，具有抗疲劳、增强免疫力、降血脂等功能。随着近年来黄精需求量及其产量的不断上升，黄精产业进入全面发展时期，因此对黄精产品深加工，提升其产品附加值变得尤为迫切。通过对黄精保健产品调研发现，目前黄精产品功效主要集中在抗疲劳，虽然黄精具有改善记忆和认知、改善睡眠、抗抑郁等多种神经保护以及神经调节功效，但用于调节神经活性的黄精保健品仅占7%。因此阐明黄精发挥神经调节功效的物质基础并解析其作用机制，为神经调节类产品的开发奠定基础，有助于拓宽黄精产品的应用方向，提高产品附加值，助力我国黄精产业提质增效。