牛蒡的生物学活性研究进展董群

牛蒡的生物学活性研究进展董群 摘要：牛蒡是很好的药食同源性植物，化学结构复杂，生物活性广泛。本文综述了国内外近年来对牛蒡化学成分及生物学活性的研究现状及进展，以期为牛蒡进一步开发利用于临床提供一定参考。 关键词：牛蒡 化学成分 生物学活性 牛蒡（Arctium lappaL）又名东洋参、东洋牛鞭菜、恶实、息桑、莫若罗等，《本草纲目》中记载为大力子、英文名为Burdock，是桔梗目菊科菜蓟族牛蒡属两年生草本植物。牛蒡喜强光，耐热耐寒耐旱，野生于欧洲、北美及我国东北到西南广大区域。一千多年前，日本从中国引进并将其驯化为蔬菜，培育出诸多品种予以种植。20世纪90年代，我国从日本再次引回并广泛种植，逐步成为世界上最主要的牛蒡生产基地，并远销日本、马来西亚等多个国家。江苏省徐州市是最大的牛蒡生产地，种植历史悠久，尤以沛县河口、丰县金陵两地种植最广[1]。山东青岛至泰山地区品种优良，临沂苍山县（现兰陵县）为中国牛蒡之乡。 1.牛蒡的化学成分 1929年，日本人田川越从牛蒡子中提取到牛蒡子苷，揭开了对牛蒡化学成分研究的一页。近一百年来，各国学者们纷纷从牛蒡中提取到各类化合物共计有一百余种。牛蒡主要分根、茎、叶和果实，提取的成分各有不同。牛蒡根中含菊糖、果糖及多炔、多酚类化合物。郝林华等[2]用水浸提取法提取到菊糖，其含量约占牛蒡根干重的34%，为牛蒡根主要活性成分。牛蒡茎叶含挥发油、鞣质、粘液质、咖啡酸、绿原酸、异绿原酸等，荣宾宾[3]采用酸性水为溶剂从牛蒡叶中快速提取到奎宁酸、原儿茶酸、异绿原酸等有机酸类、黄酮类、苷类及萜类等抑菌活性物质。牛蒡干燥成熟果实又称为牛蒡子，牛蒡子中含牛蒡苷、挥发油、亚油酸、亚麻酸、甾醇、硫胺素、牛蒡酚等多种化学成分，其中以木脂素类的含量最高[4]，牛蒡苷的提取率占10.67%，居木脂素之首。牛蒡苷的提取率是牛蒡子是否可作为药材的重要检测指标。 2.生物学活性 牛蒡古代用作传统医药，在古书中颇有记载，《本草纲目》中详载：牛蒡性温、味甘无毒，通十二经脉、除五脏恶气，久服轻身耐老。《民族药志三》中认为牛蒡根可用于跌打损伤、催乳，果实有治感冒咳嗽，咽喉肿痛之功效。现代药理学研究始于20世纪90年代，但对牛蒡有效活性成分特别是小分子化合物的有效成分及其活性研究还十分有限[5]。牛蒡因其传统药用价值及其在抗肿瘤、调节免疫活性等方面显现出强大的作用，已备受大家的关注。 2.1 抗肿瘤活性 刘少芳[6]等通过研究发现牛蒡根中的提取物不同剂量组的牛蒡低聚果糖均可以通过增强荷瘤小鼠吞噬活性及促进巨噬细胞产生一氧化氮来显著提高荷瘤小鼠的抑瘤率。孟宇等[7]通过逆转录聚合酶链式反应(reverse transcription-PCR, RT-PCR)研究牛蒡多糖对K562细胞增殖的影响时发现，牛蒡多糖能下调K562细胞中抗凋亡蛋白Bcl-2的基因表达，上调促凋亡蛋白Bax的基因表达，并对Bcl-2/Bax进行有效调控。盛荣华[8]用牛蒡寡糖对小鼠进行灌胃处理，发现一定剂量的牛蒡寡糖能促进小鼠脾淋巴细胞的增殖和白细胞介素-2（interleukin,IL-2）、干扰素-ʏ（interferon-ʏ,IFN-ʏ）产生。赵秀梅[9]用系统溶剂提取法从牛蒡根中提取到石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇等4种提取物，并在体外观察其抗肿瘤活性。研究发现，所有样品均能抑制刀豆蛋白A诱导的小鼠淋巴细胞的增殖而发挥其抑瘤活性。Fabricia[10]等从牛蒡根中提取到二氯甲烷并分析其生物活性发现其对K562、MCF-7、786-0等癌细胞的生长均有抑制作用。 20世纪30年代，日本学者筱田等对牛蒡子结构进行研究[11]，在牛蒡子中提取了主要活性成分牛蒡苷，后证实为木脂素类物质，牛蒡苷进一步分解后成为牛蒡苷元（arctigenin, ARC-G）。ARC-G已被证实具有抗癌活性[12][13]。虽然牛蒡根和牛蒡子中含有的活性成分不同，但均显示有抗肿瘤活性。 2.2 抗炎活性 陈烁等[14]对22例类风湿关节炎患者进行膝关节置换术，并从手术患者置换下来的膝关节滑膜组织中提取到成纤维滑膜细胞（ fibroblast-like synoviocytes，FLS），在体外分组培养；实验组的DMEM培养基中分别加入10μΜ、20μΜ、30μΜ的牛蒡甙元进行处理。结果证实牛蒡甙元可以通过抑制NF-κB和Akt信号通路活性来抑制FLS的增殖，并通过激活线粒体途径，增加FLS中线粒体低电位细胞比例而实现对FLS的细胞毒性，促使其凋亡。类风湿关节炎的主要特征是FLS快速生长，形成滑膜炎而导致关节破坏的慢性免疫性炎症[15]。据此推测，牛蒡可能有助于类风湿关节炎的治疗。李俊等[11]用同种免疫复合物给SD大鼠腹腔注射造模，形成足肿胀大鼠模型。用地塞米松做阳性对照，研究高中低三种不同剂量的牛蒡苷胶囊对足肿胀大鼠的影响。研究证实牛蒡苷胶囊可减轻足肿胀大鼠的肿胀足的程度，并降低其血尿素氮和肌酐水平，抗炎作用明显；高剂量（767mg/kg）牛蒡苷胶囊还具有明显的利尿作用。该课题组进一步研究发现[16]经牛蒡苷胶囊干预后的阿霉素肾病大鼠血清中甘油三酯、血清转化生长因子-β1、丙二醛水平均降低，而超氧化物歧化酶含量上升，对其肾脏保护作用明显。这些均提示牛蒡苷胶囊具有一定的抗炎作用。 2.3 免疫调节活性 宋子敬[17]观察牛蒡多糖对免疫低下小鼠免疫功能影响时发现，牛蒡多糖可以提高小鼠单核巨噬细胞吞噬墨汁中碳粒的能力，通过增强单核巨噬细胞功能来增强小鼠的固有免疫；并可以提高小鼠还原性谷胱甘肽含量，降低丙二醛含量，通过增强小鼠的抗氧化能力来协同提高机体免疫力。盛荣华[8]用250mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg的牛蒡寡糖给正常小鼠灌胃，14天后脱颈处死小鼠，进行淋巴细胞增殖反应并测定小鼠IL-2、IFN-ʏ的含量。结果证实不同剂量的牛蒡寡糖均能促进小鼠脾淋巴细胞增殖和提高小鼠IL-2、IFN-ʏ分泌水平。IL-2可活化T细胞和巨噬细胞，并促进B细胞的增殖分化和Ig的分泌。IFN-ʏ可促进巨噬细胞产生一氧化氮，促进T细胞活化增殖。IL-2和IFN-ʏ分泌水平提升可协同增强小鼠的免疫功能。郭勇庆[18]给绵羊喂服牛蒡低聚果糖20天后，发现绵羊血清中IgA和IgG的水平大幅提升，表明牛蒡低聚果糖具有较强的调节绵羊体液免疫功能。 2.4 抗氧化和防衰老活性 正常生命代谢过程中，会产生氧自由基，加速人类衰老进程。牛蒡多糖通过清除体内氧自由基，可起到抗衰防老的作用。贾晓丽[19]应用加热回流法从牛蒡根中提取出牛蒡粗多糖，用维生素C作为对照组，对牛蒡多糖的抗氧化作用进行研究，发现牛蒡粗多糖对羟基自由基和氧自由基均有较弱的清除作用。许瑞波[20]用乙醇浸泡牛蒡根，再采用水提醇沉法提取水溶性多糖（water-soluble polysaccharides from root of Artium lappaL,soaked by alcohol, WPRA）；在体外做抗氧化实验发现WPRA能清除2,2-二苯基-1-苦味肼基自由基（DPPH）及超氧阴离子自由基，但清除能力较弱。而有趣的是，Fabricia等[10]应用牛蒡根的不同溶剂提取物去清除DPPH，结果却发现醇浸法提取的牛蒡多糖相较于其他方法提取的牛蒡多糖而言，对DPPH的清除能力却最强。虽然两者实验结果有差异，但牛蒡根中提取的多糖能通过清除自由基而发挥抗氧化的作用是肯定的。胡喜兰[21]将牛蒡叶脱蛋白，并从中提取多糖考察其抗氧化活性及抑菌活性，发现牛蒡叶多糖对DPPH自由基的清除能力随着多糖质量浓度的增加而增加。 2.5 降糖降压降血脂活性 前期的研究证明[22][23]，牛蒡子中提取的多糖和总木脂素均有降血糖作用。王佳佳等[24]研究表明从牛蒡根中提取的牛蒡多糖体外实验可显著抑制α-葡萄糖苷酶的活性，充当糖苷酶抑制剂的角色，体内实验表明牛蒡多糖可以明显改善链脲霉素诱导的糖尿病模型小鼠的糖耐量而降低小鼠血糖水平。 高血压病作为高发病，严重危害人类健康。高血压病的发生发展与高血压患者血管内皮损伤密切相关[25]。刘鑫[26]研究发现牛蒡根水提取物可以显著抑制Toll样受体4（Toll like receptor 4,TLR4）的跨膜信号转导，从而阻断NF-κB信号传导通路，降低肿瘤坏死因子-α等炎症因子的表达，保护血管内皮细胞不受损伤，其中尤以低剂量组牛蒡多糖改善效果最佳。陈会敏等[27]应用牛蒡子水提取物给高血脂模型大鼠灌胃处理，发现实验组大鼠高密度脂蛋白显著提升，血清总胆固醇明显下降。 2.6 其他生物学活性 徐永杰等[28]研究发现牛蒡多糖可以作为益生素调节小鼠的肠道菌群数，有效增加小鼠肠腔中乳杆菌和双歧杆菌的数量，构建肠道微生态平衡。张囡[29]研究发现牛蒡苷元可以抑制PKA抑制剂H89诱导的人神经母细胞瘤细胞的凋亡而起到神经保护作用，有可能为辅助治疗阿尔茨海默病开发新药。民间将牛蒡作为补肾壮阳药品古已有之，孟宇等[30]研究发现牛蒡多糖可以促进大鼠阴茎平滑肌的生长，加强大鼠阴茎勃起功能。 3、结语 综上所述，牛蒡中所含有的活性成分种类繁多，这些赋予了牛蒡抗肿瘤、抗炎、免疫调节、抗氧化与防衰老、降糖降压降血脂等诸多功能。有效化学成分的提取与结构鉴定，特别是生物活性及其机制的研究是目前药食同源性植物的研究热点。近年来，免疫系统疾病和肿瘤的发生率逐年上升，全世界都在致力于研究和开发安全有效、成本低廉的抗癌和免疫调节药物。牛蒡的药用价值巨大，但目前对于牛蒡的生物活性研究大多还只处于动物实验和体外细胞给药等阶段，对其有效成分的进一步开发利用、各成分之间的协同效应、生物学活性发挥的具体机制及其在临床上的应用方面还需要进一步地探索和研究。 参考文献 1 魏垂敬.徐州牛蒡产业的发展前景及对策分析[J].长江蔬菜,,2006,(12):1-3 2 郝林华,陈靠山,仲娜,等.牛蒡寡糖的分离纯化及结构研究[J].高等学校化学学报,2005,26(7):1242-1247． 3 荣宾宾,徐国祺,王立海.牛蒡叶活性成分快速提取及对木腐菌抑制效果[J].北京林业大学学报,2017,39（5）:109-116. 4 蔡恩博,郭雪,赵岩,等. 牛蒡子化学成分研究进展[J].人参研究,2015,27（1）:45-48. 5 郭默然,张鹏英,郭艳玲,等.牛蒡低聚果糖生理活性的研究进展[J].天然产物研究与开发,2013,25(1):146-149. 6刘少芳,陈靠山.牛蒡低聚果糖对小鼠的免疫调控及抗肿瘤作用的研究[D].济南:山东大学,2007:29-48. 7 孟宇,吕俊,齐世美,等.牛蒡多糖对K562细胞增殖的抑制及其机制的探讨[J]. 右江民族医学院学报，2014，36（1）:10-11. 8 盛荣华,陈靠山,孟宇.牛蒡寡糖对小鼠淋巴细胞增殖和IL-2、IFN-ʏ产生的影响[J].中国当代医药,2011,18（4）:5-6. 9 赵秀梅, 张富赓 ,沈洪昇,等.牛蒡根4种提取物体外抗肿瘤活性的比较研究[J].中国药房,2012,23（15）:1351-1353. 10 FS Predes, AL Ruiz,JE Carvalho, et al. 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