黄芪化学成分及药理作用综述资料

摘要

近年研究表明黄芪的主要化学成分有黄芪多糖、皂苷类、黄酮类和氨基酸等;其药理作用为提高免疫功能, 增强抗氧化、抗辐射和抗癌作用, 保护心脑血管、肝脏、肾脏和肺脏作用, 保护脑细胞、提高记忆力, 舒张血管平滑肌, 激素样作用, 抗菌及抑制病毒作用, 降血脂、降血糖、减少糖尿病并发症等;临床上黄芪广泛用于治疗循环系统、神经系统、消化系统、呼吸系统、内分泌和血液系统疾病;临床上未见明显肝肾毒性,但有妊娠晚期误用致难产, 静滴黄芪制剂出现轻度过敏反应等临床报道。文中对近年来黄芪的化学成分及药理作用研究进展进行综述。

关键词: 黄芪,化学成分,药理作用

Abstract

Recent studies have indicated that the main chemical compositions of Astragalus membranaceus include Radixastragali polysaccharide, saponin categories and amino acids. The experimental studies have shown that Astragalus membranaceus can imp- rove immune function; enhance resist an cetooxidation; exertanti-radiation and antic- ancer effects; protect cardiovascular, liver, kidney, lung, and braincells; improve me- mory; relax blood vessel smooth muscle; possess the hormone-like, antibacterial and antiviral effects; exert thehypolipidemic and hypoglycemic effects,And reduce comp- lications of diabetes. In clinic, Astragalus membranaceus is widely used in treating ci- rculation, nerve, digestion, respiration, endocrine and blood diseases. Astragalus me- mbranaceus shows noobvious liver and kidney toxicity, butoccasionally causes dysto- cia after misuse in late pregnancy, and mild allergic reactions due to application of the intravenous for mulations. This review summarized recent advances in the research of chemical compositions and the pharmacological effects of Astragalus membranaceus. Key words；Astragalus membranaceus，chemical composition，pharmacological effect

目录

摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。Abstract (2)

前言 (4)

化学成分 (4)

1 黄芪多糖 (4)

2 黄芪皂苷 (5)

2.1 黄启总皂苷 (5)

2.2 黄芪甲苷 (6)

2.3 其他皂苷单体 (7)

3黄芪黄酮 (7)

黄芪安全性 (8)

应用前景及展望 (8)

参考文献 (8)

前言

黄芪作为传统中药材，为多年生草本植物。黄芪性微温,味甘,归脾、肺经,有补气升阳,益卫固表,托毒生肌,利水退肿之功效。现代药学研究表明，黄芪含有多种活性成分，包括黄芪多糖、黄芪皂苷、黄芪黄酮类成分等。黄芪用途广泛,可用于脾肺气虚或中气下陷之症;卫气虚所致表虚自汗;气血不足所致痈疽不溃或溃久不敛以及浮肿尿少和气虚血滞导致的肢体麻木,关节痹痛,气虚津亏的消渴等症。近年来人们对黄芪的化学成分、药理作用及临床应用进行大量的研究。本文以黄芪的活性成分、药理作用为研究对象，对近年来试验结果进行汇总，以期为临床应用及产品开发提供依据。

化学成分

1黄芪多糖

黄芪多糖作为一类生物大分子成分，其结构与活性研究较为广泛。目前认为黄芪多糖的单糖种类主要包括L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、D-木糖、L-木糖、D-核糖、L-核糖、D-半乳糖、D-葡萄糖和D-甘露糖等[1]。多糖发挥着极其重要的生物功能，目前报道，其具有免疫调节、抗肿瘤、抗动脉粥样硬化[2]、降血糖[3]、抗病毒[4]、治疗代谢性紊乱[5]、迟发性神经退行性疾病及抗衰老[6]等，同时已广泛应用于兽医临床，提高动物的抗病能力[7]。其中黄芪多糖的免疫调节作用报道最多，被认为与黄芪的免疫调节作用直接相关，是其最重要的作用之一。起初认为它只可激活B细胞和巨噬细胞的增生，对T细胞无明显作用[8]。近年来，我国学者利用微波提取、膜过滤、阴离子交换树脂及凝胶色谱等分离鉴定了一多糖成分MAPS-5，药理实验表明，其仅具有诱导T细胞增生，而对B细胞无明显作用[9]。在对巨噬细胞的活性试验中，黄芪多糖可以显著提高巨噬细胞产生GM-CSF，TNF-α，NO等细胞因子，增加NF-κB蛋白水平[10-11]。由此可见，黄芪多糖作为生物大分子成分，发挥着不同的免疫调节活性，这些免疫调节作用使之一方面可以用于炎症治疗，如它可抑制脂多糖引发的TNF-α和IL-8的产生，因此对肠炎患者有一定的治疗作用[12]。另一方面，黄芪多糖也可应用于抗肿瘤方面，如黄芪多糖与云芝糖肽组方后可明显降低阿霉素在抗肿瘤过程中引发的免疫耐受现象[13];此外，黄芪多糖与长春瑞滨、顺铂等联合静脉注射可改善晚期非小细胞肺癌患者的生存质量和生存期[15]。黄芪多糖的免疫调节作用，促使其另一主要药理活性为降血糖作用，有报道称，黄芪多糖可通过增加肌细胞内半乳凝素-1的表达[15]，增加胰腺β-细胞总质量[16]，治疗I型糖尿病[17]。此外，富含糖类或多糖丰富的黄芪可缓解II型糖尿病大鼠的胰岛素耐受及脂肪肝等症状[18]。黄芪多糖的降糖机制多数还是与其对骨骼肌的影响有关，它降低蛋白酪氨酸磷酸酶1B的表达[19]，调节骨骼肌内PKB/GLUT4信号通路[20]，进而增加机体对胰岛素的敏感性。这种降血糖作用的

同时，黄芪多糖还可以通过影响肾皮质内NF-κB，IκB的mRNA表达，改善早期糖尿病肾病变症状[21]。另外，它可以减少肝内质网应激并维持糖稳态发挥降血糖作用[22]。

2黄芪皂苷

2.1黄启总皂苷

目前，从膜荚黄芪和蒙古黄芪及其同属近缘植物中分离出40多种三萜皂苷类化合物，主要有黄芪皂苷、异黄芪皂苷、乙酰基黄芪皂苷、大豆皂苷四大类(图1，表1)。

图1黄芪皂苷的母核

Fig. 1 Structure of astragaloside

表1黄芪皂苷部分列举

Table 1 List of astragalosides

化合物R1 R2 R3 R4 R5 R6 黄芪皂苷I H CH3CO CH3CO Glc H H

黄芪皂苷II H H CH3CO Glc H H 黄芪皂苷III H H Glc H H H 黄芪皂苷IV H H H Glc H H

黄芪皂苷V H H Glc H H Glc 黄芪皂苷VI H H Glc Glc H H 黄芪皂苷VII H H H Glc H Glc 异黄芪皂苷I CH3CO H CH3CO Glc H H 异黄芪皂苷II H CH3CO H Glc H H Cyclocephaloside II CH3CO H H Glc H H trojanoside A H H H H CH3CO H trojanoside H H H Ara Glc H H 黄芪皂苷具有多种药理活性，主要包括免疫调节、抗肿瘤、降血糖、抗病毒、多脏器保护等作用。在对多脏器保护作用研究中，发现黄芪总苷可保护冲击波诱发的肾氧化损伤[24];通过清除氧自由基、抑制Kupffer肝细胞内TNF-α和TGF-β的产生，缓解肝纤维化进程[25];通过减少心肌细胞钙离子外流，增强自由基的迁移，降低脂质过氧化物的产生[25]等途径防治心肌的损伤。以上抗氧化机制使之同样

具有延缓衰老等作用[26]。在对脑海马神经元保护作用研究中发现，黄芪总苷具有抑制胸腺细胞、海马神经元内钙离子浓度的升高和凋亡作用[27]，同时抑制脑内APP及其mRNA、β-分泌酶mRNA的表达，促进α-分泌酶mRNA的表达[28]，最终发挥对记忆损伤保护的作用。

2.2 黄芪甲苷

黄芪皂苷中活性研究较系统的为黄芪甲苷(黄芪皂苷IV)，其在黄芪中含量最高，对缺血造成的心、脑损伤具有保护性作用，同时具有抗病毒、降血糖、免疫调节等活性，很多活性已被应用于临床。

2.2.1缺血保护性作用

目前明确黄芪甲苷在心肌损伤[29]、低氧-复氧造心肌损伤[30]、缺血大鼠[31]等模型中，可缓解肌浆网，并影响肌浆网内Ca-ATP酶，从而调节钙的转运过程，影响心脏功能。通过上调超氧歧化酶-1的水平[32]、干预PI3-K/Akt通路，刺激血管生成和提高缺氧诱导因子α1的积累[33]，最终对心肌缺血[34]、脑缺血模型[35]，甚至是原位肝移植模型造成的缺血再灌注损伤[36]等都具有保护作用。同时对脑缺血再灌注导致的血脑屏障渗透性增加病变也有改善作用[37]。在对脑损伤引发的神经损伤也有一定的保护作用[38]。有报道，川芎嗪与黄芪甲苷联合应用在大鼠缺血/再灌注脑损伤模型中，可通过降低IL-1β和caspase-3基因的表达，保护脑神经[39]。

除对缺血模型有保护作用外，黄芪甲苷心肌有保护性作用，如缓解大鼠的心衰[40]。对抗抑制压力过载型心肌肥厚大鼠的肾素-血管紧张素过度激活，逆转左室肥厚[41]。另外，黄芪甲苷可调节高半胱氨酸诱导的急性期内皮功能异常[42];对代谢综合症及内皮功能障碍[43]、衰退型疾病[44]等都有保护作用。从基因水平上分析，发现黄芪甲苷对促血管生成、心肌发育、增强心肌功能等基因有上调作用[45]。

2.2.1抗病毒方面

在抗病毒方面，有报道称黄芪甲苷具有抗乙型肝炎病毒的活性[46]，在人肺腺癌细胞中可抑制腺病毒的复制和诱导细胞凋亡[47]。通过上调干扰素-γ发挥抗柯萨奇B3病毒的作用[48]。同时可通过抑制TGF-β1信号通路[49]，诱发心肌细胞的凋亡[50]，缓解由该病毒引发的心肌炎患者心肌细胞成纤维化进程。

2.2.2降糖方面

降糖方面，在对3T3-L1脂肪细胞研究中，黄芪皂苷IV可通过诱导TNF-α分泌，降低脂解作用，改善胰岛的耐受作用[51]。此外，它可以作用于肝糖调节酶，从而发挥降糖作用[52]。对肝星胶质细胞以及猪血诱导的肝纤维化等都有保护作用

[53]。

2.2.3免疫调节方面

免疫方面，黄芪甲苷对T，B淋巴细胞增殖、腹腔巨噬细胞功能等都有影响[54]。通过抑制NF-κB活性以及黏附分子的表达发挥抗炎作用[55]。

2.3其他皂苷单体

除黄芪甲苷具有较好的药理活性外，其余齐墩果烷型和环菠萝烷型皂苷多具有调节淋巴细胞增殖的作用[56-57]，其中Macrophyllosaponin B和黄芪皂苷VII，两种黄芪皂苷类成分可通过体液免疫、细胞免疫等发挥免疫调节活性[58]。黄芪皂苷I，II，III对不同癌细胞显示了不同的细胞毒作用[59]。在对结肠癌实验中，黄芪总皂苷可通过抑制p21，抑制细胞周期依赖性激酶活性等，增加细胞周期S期、G2/M期阻滞，抑制癌细胞的增殖，也可通过诱导细胞凋亡[60]，转录激活NSAID 活化基因[61]等，发挥抗肿瘤作用，对骨髓瘤也有很好的抑制作用[62]。在抗肿瘤、免疫调节方面，黄芪皂苷可活化诱生IL-2细胞因子，特别是黄芪皂苷VII，而IL-2主要由活化的T细胞产生，具有免疫、抗肿瘤作用，因此推测这一机制可能也是三萜类皂苷具有免疫、抗肿瘤活性的原因之一[63]。除以上活性外，黄芪皂苷类成分特别是黄芪皂苷V可阻碍(羧甲基)赖氨酸、戊糖苷等的形成，抑制糖尿病患者视网膜病变、神经病变等的发展进程，最终对糖尿病并发症有预防作用[64]。

3黄芪黄酮

黄芪总黄酮是黄芪的又一活性部位，主要包括毛蕊异黄酮、芒柄花素(图2)及其糖苷等成分，具有免疫调节、抗损伤、抗突变、抗肿瘤、抑制动脉粥样硬化等活性。如，有学者发现甘肃黄芪黄酮类化合物可剂量依赖性抑制AngII诱导的内皮细胞凋亡，其机制可能与降低Fas相关[65]。在抗肿瘤方面，黄芪总黄酮及毛蕊异黄酮等都具有抑制人红白血病K562细胞增殖的作用，可将细胞停滞在G0/G1期，同时降低细胞内Cyclin D1 mRNA水平[66]。

图2 黄芪黄酮类典型成分

Fig. 2 Typical structures of Astragalus flavonoids

黄芪安全性

临床有报道在使用黄芪后偶有皮肤瘙痒、低热、腹胀、恶心等症状,停药后自行消失,无肝肾毒性[67]。此外,妊娠晚期误用会造成胎儿过大而难产。有在静滴黄芪时出现红斑、瘙痒、颈水肿症状的个案,考虑为过敏反应所致,其原因可能与黄芪中含有多糖、多肽等生物大分子,提取加工不纯、含有杂质及患者个体差异有关。虽然黄芪安全性很高, 但临床应用时仍需辨证论治,不可滥用。

应用前景及展望

根据黄芪化学成分的不同药理作用，黄芪在临床上主要用于脾肺气虚、中气下陷之症，治疗冠心病、心力衰竭、缺血性脑血管疾病，防治感冒，治疗小儿支气管哮喘，治疗慢性乙肝、慢性肾炎、病毒性心肌炎、流行性出血热及消化性溃疡等。同时，黄芪在保健品、食品、化妆品等行业的应用也迅速升温。黄芪与其他中药配伍可防治肥胖，尤其适用于皮肤恍白、肌肉松软、多汗、容易疲劳、身体沉重或下肢浮肿等虚症的肥胖人或伴有关节疼痛的患者。因此，黄芪的国际及国内市场开发潜力巨大，具有广泛的应用前景。

鉴于黄芪具有一定的抗肿瘤作用，国内报道中药的抗肿瘤作用是多种有效成分综合作用的结果[68]，揭示中药有效成分的抗肿瘤机制对中药抗肿瘤的研究具有重要意义。目前，抗肿瘤中药的研究主要是从天然产物中提取、分离得到活性物质，结合现代细胞分子生物学，进一步探索其作用机制。我国有着丰富的中药资源和中医理论与实践经验，结合现代分子生物学，对中药抗肿瘤机制的研究将会有更大的发展前途，并对中药抗肿瘤起到重要的指导作用。随着对中药抗肿瘤作用的实验和临床研究的深入开展，中药抗肿瘤作用日益被肯定，也越来越受到国际社会的承认。中药抗肿瘤具有多靶点、多效应、不良反应小、不易产生耐药性、安全有效等优点。如何合理利用中药抗肿瘤的这些优势开发出特色有效的抗肿瘤药物是目前中医学研究的重点。

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