金钗石斛化学成分和药理作用研究进展与质量标志物(Q-Marker)预测分析
金钗石斛为兰科植物金钗石斛Dendrobium nobile Lindl. 的新鲜或干燥茎,其性甘、微寒,气微,味苦,归胃、肾经。临床多用于治疗口舌生疮,虚烦消渴,胃阴不足,肝胃不和,阴虚火旺,骨蒸烦热,腰膝酸软等症。《本草经解》记载金钗石斛:“名医别录称其生六安山谷,苏颂谓广南者佳,纲目谓蜀中者胜。”可见古时金钗石斛产地以六安、两广为主,多生于山谷峭壁。现今金钗石斛资源主要分布于我国贵州、四川、湖北、广东、广西、云南、台湾等长江以南的亚热带地区,其中以贵州赤水、习水等地产量较好[1]。
金钗石斛药用历史悠久,自古即享有“仙草”之称,既可养胃润肠,又可强筋壮骨、增强免疫,具有较好的保健养生功效。而金钗石斛质量与其性状、生长年限、栽培方式、采收时期、加工方式[2-5]等因素休戚相关,目前针对金钗石斛的质量评价控制主要遵循《中国药典》(2020年版)中石斛碱含量为评价指标,一定程度上可作为金钗石斛定性定量鉴别方法,同时中药因其内在化学成分的复杂性,故仅以单一成分作为质量评价标准并不能全面反映金钗石斛的整体质量,因此,探究更加合理的金钗石斛品质评价体系对金钗石斛的整体质量研究是有必要的。中药质量标志物(Q-Marker)概念的提出,建立出一种新的中药生产全过程的质量控制标准,同时肃清中药质量溯源体系,对中药材质量进行多角度分析,为中药质量更加科学系统的评价提供了有效的方法手段[6-7]。故本文结合已有研究对金钗石斛化学成分及其药理作用的研究现状,整理其化学成分及其药理作用,针对其植物亲缘关系、不同生长年限、化学成分可测性、不同炮制方法、临床配伍应用及网络药理学预测等方面对金钗石斛Q-Marker进行预测分析,以期建立金钗石斛更加科学、完整、具有专属性的质量评价体系,为其质量控制及临床应用提供合理的科学依据。
1金钗石斛化学成分
研究发现,金钗石斛药效关系复杂,主要由其内部复杂多样的化学成分导致,主要包含生物碱类、菲类、联苄类、倍半萜类、多糖等多种化合物[8-10],目前研究多集中于金钗石斛生物碱及多糖类,联苄类因具有较好的抗肿瘤活性也是近年研究的热点方向之一。
1.1生物碱类
生物碱类成分是金钗石斛的主要活性成分之一,经文献整理得到金钗石斛中生物碱类化合物共25种:红星碱B(mubironine B,1)[11]、石斛碱(dendrobine,2)[11]、石斛胺碱(dendramine,3)[11]、(-)-(1R,2S,3R,4S,5R,6S,9S,11R)-11-carboxymethyldendrobine(4)[12]、石斛酯碱(dendrine,5)[12]、金钗酯碱(dendronobiline A,6)[8]、9-羟基-10-氧化石斛碱(9-hydroxy-10-oxodendrobine,7)[8]、石斛星碱(dendroxine,8)[13]、4-羟基-石斛星碱(4-hydroxy-dendroxine,9)[8]、6-羟基-石斛星碱(6-hydroxy-dendroxine,10)[8]、N-isopentenyl-6-hydroxydendroxinium(11)[11]、N-isopentenyldendroxinium(12)[11]、N-methyldendrobinium(13)[11]、N-isopentenyldendrobinium(14)[11]、石斛碱氮氧化物(dendrobine-N-oxide,15)[14]、石斛酮碱(nobilonine,16)[11]、6-羟基石斛酮碱(6-hydroxynobiline,17)[11]、松毛萜A(dendroterpene A,18)[15]、松毛萜B(dendroterpene B,19)[15]、腺苷(adenosine,20)[16]、N-反式桂皮酸酰对羟基苯乙胺(N-trans-cinnamoyltyramine,21)[13]、N-反式阿魏酸酰对羟基苯乙胺(N-trans-feruloyltyramine,22)[13]、N-反式香豆酰酪胺(N-trans-p-coumaroyltyramine,23)[13]、N-顺式香豆酰酪胺(N-cis-p-coumaroyltyramine,24)[13]、N-顺式阿魏酸酰对羟基苯乙胺(N-cis-feruloyltyramine,25)[13],其中石斛碱作为《中国药典》2020版收录的金钗石斛含量测定指标成分。从金钗石斛中发现其生物碱类成分按结构主要分为3类,分别为picrotoxane 骨架型倍半萜生物碱(1~19),多为C3位羟基与C15位的羧基酯化或C3位羟基与C11位羧基酯化,形成五元内酯环,此类结构具有一定的小分子挥发性,骨架基本符合异戊二烯规律;酰胺类生物碱(21~25),可形成氢键,有一定的水溶性;以及腺苷(20),易溶于水。
1.2菲类
菲类作为金钗石斛所分离的化学组分之一,具有抗肿瘤、抗氧化等多种药理活性,现结合已知文献,从金钗石斛中分离出38个化合物,赫尔西酚(hircinol,26)[16]、2,5-dihydroxy-7-methoxy-9,10-dihydrophenanthrene(lusianthridin,27)[16-17]、coelonin(28)[18]、ephemeranthol(29)[18]、2-methoxy-9,10-dihydrophenanthrene-4,5,7-triol(30)[18]、flavanthridin(31)[16]、erianthridin(32)[16]、ephemeranthol A(33)[16]、4,5-二羟基-2-甲氧基-9,10-二氢菲(4,5-dihydroxy-2-methoxy-9,10-dihydrophenanthrene,34)[16]、9,10-二氢-2,7-二甲氧基菲-4,5-二醇(9,10-dihydro-2,7-dimethoxyphenanthrene-4,5-diol,35)[8]、5-甲氧基-4,7,10R-三羟基-9,10-二氢菲-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(5-methoxy-4,7,10R-trihydroxy-9,10-dihydrophenanthrene-7-O-β-D-glucopyranoside,36)[16]、1,5,7-三甲氧基菲-2,6-二醇(1,5,7-trimethoxyphenanthrene-2,6-diol,37)[19]、moscatin(38)[16]、lusianthrin(39)[16]、flavanthrinin(40)[8]、4,5-羟基-2,10-甲氧基菲(4,5-dihydroxy-2,10-dimethoxyphenanthrene,41)[8]、2,4-二甲氧基-3,7-菲二醇(2,4-dimethoxyphenanthrene-3,7-diol,42)[8]、nudol(43)[16]、毛兰菲(confusarin,44)[16]、fimbriol B(45)[18]、1,5,6-三甲氧基-4,7-菲二醇(1,5,6-trimethoxyphenanthrene-4,7-diol,46)[18]、densiflorol B(47)[19]、cypripedin(48)[19]、石斛菲醌(denbinobin,49)[17]、2,3-二羟基-7-甲氧基-5,8-菲二酮(2,3-dihydroxy-7-methoxy-5,8-phenanthrenedione,50)[16]、2-羟基-9,10-二氢-5,8-菲二酮(2-hydroxy-9,10-dihydro-5,8-phenanthrenedione,51)[16]、denobilone B(52)[16]、denobilone C(53)[16]、流苏菲(fimbriatone,54)[8]、dendronbibisline A(55)[20]、dendronbibisline B(56)[20]、denthyrsinol A(57)[16]、denthyrsinol B(58)[16]、denthyrsinol C(59)[16]、denthysinol(60)[16]、4,4′,7,7′-四羟基-2,2′-二甲氧基-9,9′,10,10′-四氢-1,1′-二菲(4,4′,7,7′-tetrahydroxy-2,2′-dimethoxy-9,9′,10,10′-tetrahydro-1,1′-biphenanthrene,61)[16]、phochinenin G(62)[16]、phochinenin D(63)[16],主要分为两类,即单菲类(26~56)和双菲类(57~63)成分,经各成分间化学结构对比,发现单菲类是其主要成分。
1.3联苄类
金钗石斛中的联苄类成分一般具有较好的抗癌作用,根据已知文献查阅,金钗石斛中联苄类化合物共分离出26个,3-羟基-5-甲氧基联(3-hydroxy-5-methoxybibenzyl,64)[16]、3,3′,5-三羟基联苄(3,3′,5-trihydroxybibenzyl,65)[16]、山药Ⅲ(batatasin Ⅲ,66)[16]、tristin(67)[16]、3-O-甲基石斛酚(3-O-methylgigantol,68)[18]、杓唇石斛酚(moscatilin,69)[18]、chrysotobibenzyl(70)[21]、玫瑰石斛素(crepidatin,71)[21]、鼓槌石斛素(chrysotoxin,72)[21]、石斛酚(gigantol,73)[8]、4-羟基-3,5′,5-三甲氧基联苄基(4-hydroxy-3,5′,5-trimethoxybibenzyl,74)[22]、4,5-二羟基-3,5′-二甲氧基联苄(4,5-dihydroxy-3,5′-dimethoxybibenzyl,75)[23]、4,α-二羟基-3,5,5′-三甲氧基联苄(4,α-dlihydroxy-3,5,5′-trimethoxybibenzyl,76)[24]、果香菊素A(nobilin A,77)[25]、果香菊素B(nobilin B,78)[25]、果香菊素C(nobilin C,79)[25]、果香菊素D(nobilin D,80)[21]、果香菊素E(nobilin E,81)[21]、dendronbibisline C(82)[20]、dendronbibisline D(83)[20]、二聚石斛素A(didendronbiline A,84)[26]、金钗石斛素B(dendronbiline B,85)[26]、金钗石斛素C(dendronbiline C,86)[26]、dendronophenol A(87)[8]、dendronophenol B(88)[8]、铁皮石斛素V(dendrocandin V,89)[24]。据其结构特征可简单分为3类,即简单取代联苄、桥碳取代联苄及双联苄类。简单取代联苄与桥碳取代联苄均有2个苯环构成,双联苄类为4个苯环与2个联苄键连接得到。
1.4倍半萜类化合物
根据文献报道,目前已发现金钗石斛倍半萜类化合物(倍半萜生物碱除外)有45个,金钗石斛素B(dendronobilin B,90)[8]、金钗石斛素C(dendronobilin C,91)[8]、金钗石斛素D(dendronobilin D,92)[8]、金钗石斛素E(dendronobilin E,93)[8]、金钗石斛素F(dendronobilin F,94)[8]、金钗石斛素J(dendronobilin J,95)[27]、金钗石斛素L(dendronobilin L,96)[28]、金钗石斛素M(dendronobilin M,97)[28]、(+)-(1R,2S,3R,4S,5R,6S,9R)-3,11,12-trihydroxypicrotoxane-2(15)-lactone(98)[29]、(-)-(1S,2R,3S,4R,5S,6R,9S,12R)-3,11,13-trihydroxypicrotoxane-2(15)-lactone(99)[29]、dendroterpene C(100)[15]、dendroterpene D、(101)[15]、dendrodensiflorol(102)[27]、石斛苷F(dendroside F,103)[30]、石斛苷G(dendroside G,104)[30]、7,12-dihydroxy-5-hydroxymethyl-11-isopropyl-6-methyl-9-oxatricyclo[6.2.1.02,6]undecan-10-one-15-O-β-D-glucopyranoside C(105)[8]、10,12-dihydroxypicrotoxane(106)[27]、6α,10,12-trihydroxypicrotoxane(107)[27]、木香苷A(dendronobioside A,108)[31]、木香苷B(dendronobiloside B,109)[31]、nobilomethylene(110)[8]、findlayanin(111)[12]、石斛苷A(dendrosideA,112)[22]、石斛苷B(dendroside B,113)[22]、石斛苷C(dendroside C,114)[22]石斛苷D(dendroside D,115)[30]、10β,12,14-trihydroxyalloaromadendrane(116)[22]、金钗石斛素H(dendronobilin H,117)[8]、dendrobiumane A(118)[27]、10β,13,14-trihydroxyalloaromadendrane(119)[27]、(+)-(1R,5R,6S,8R,9R)-8,12-dihydroxy-copacamphan-3-en-2-one(120)[29]、金钗石斛素A(dendronobilin A,121)[8]、金钗石斛素G(dendronobilin G,122)[8]、金钗石斛素I(dendronobilin I,123)[8]、金钗石斛素K(dendronobilin K,124)[28]、5β,8β,12-三羟基-环帕卡芬(dendrobane A,125)[22]、木香苷C(dendronobiloside C,126)[22]、木香苷E(dendronobiloside E,127)[22]、木香苷D(dendronobiloside D,128)[22]、δ-杜松萜烯-12,14-二醇[(+)δ-cadinen-12,14-diol,129][32]、石斛苷E(dendrosideE,130)[30]、卡达烯-12-O-β-D-葡萄糖苷(cadalene-12-O-β-D-glucopyranoside,131)[29]、bullatantriol(132)[27]、soltorvum F(133)[33]、2,11-epoxy-11,13-dihydroxypicrotoxano-3(15)-lactone(134)[34]。金钗石斛倍半萜类生物碱成分报道较多,主要可分为picrotoxane型、allo-aromadendrane型、cyclocopacamphane型和copacamphane 型。其中picrotoxane型结构类型较为特殊,此类成分均有由C3位的羟基与C15位羧基缩合而成的五元内酯环状结构,且具有以N原子与C2位及C11位形成的五元杂环类型为主要结构[35]。石斛碱(dendrobine)作为金钗石斛中第一个被发现的picrotoxane型倍半萜类生物碱,因其他种石斛中并未发现此成分,故石斛碱为金钗石斛指标性成分;allo-aromadendrane型倍半萜类生物碱具有特征性环丙烷结构片段,多为顺式稠合的五七环连接而成;copacamphane型倍半萜为三元倍半萜,其C2、C8位多别被羟基取代,C14位常被氧化为羰基[35]。另外,金钗石斛也含有其他倍半萜类成分,如emmotin型、杜松烷型、卡达烯型、muurolene 型和axane 型等其他结构[8]。
1.5糖苷类化合物
金钗石斛中的糖苷类成分种类多样,其中主要为氧苷形式的单糖苷,主成分为倍半萜苷,双糖苷及多糖苷类成分较少。因苷类成分不稳定,易被酸催化水解,故较难分离,根据文献报道,目前从金钗石斛中分离得到26个糖苷类活性成分,isoliquiritin(135)[36]、(-)-3,5-二甲氧基-4-羟基苯基-β-D-葡萄糖苷(koaburaside,136)[16]、4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl-β-D-glucopyranoside(137)[37]、3,4,5-trimethoxycinnamyl-β-D-gluco-pyranoside(138)[37]、dendronobiloside B(139)[22]、dendronobiloside E(140)[22]、树状苷A(dendroside A,141)[22]、树状苷C(dendroside C,142)[22]、树状苷E(dendroside E,143)[22]、4-methoxy-2,5,9R-trihydroxy-9,10-dihydrophenanthrene-2-O-β-D-glu-copyranoside(144)[37]、树状苷F(dendroside F,145)[30]、树状苷G(endroside G,146)[30]、((7S,8R)-dehydrodiconiferylalcohol-9’-β-glucopyranoside,147)[37]、脱氢二烟酰基乙醇-4-β-D-糖苷(dehydrodiconiferyl alcohol-4-β-D-glu-coside,148)[37]、dendronobiloside A(149)[35]、dendronobiloside C(150)[22]、dendronobiloside D(151)[22]、daucosterol(152)[37]、dendroside(153)[37]、dendroside B(154)[22]、dendroside D(155)[30]、丁香树脂酚葡萄糖苷((+)-syringaresinol-O-β-D-glucopyr-anoside,156)[37]、narcissin(157)[37]、卡达烯-12-O-β-D-葡萄糖苷(158)[38]、2,4,6-三甲氧基苯-1-O-β-D-葡萄糖苷(159)[34]、3-methylbutan-1-ol-β-D-glucopyranoside(160)[34]。树状萜苷是单糖苷的主要成分,如树状苷A(140)、树状苷C(141)、树状苷E(142)、树状苷F(145)等。
1.6其他类化合物
金钗石斛中分离的化合物除以上几类外,还包含其他种类,如甾醇类、香豆素、内酯类、酚类等。据文献报道[8],目前从金钗石斛中分离的其他类化合物有二氢松柏醇二氢对羟基桂皮酸酯(dihydroconiferyl dihydro-p-coumarate,161)、3-羟基-1-(3-甲氧基-4-羟苯基)-丙酮-1-酮(3-hydroxy-1-(3-methoxy-4-hydroxyphenyl)-propan-1-one,162)、(E)-4-(2-甲氧基乙烯基)苯-1,2-二醇((E)-4-(2-methoxyvinyl)benzene-1,2-diol,163)、香兰素(vanillin,164)、对羟基苯甲醛(p-hydroxybenzaldehyde,165)、罗布麻宁(apocynin,166)、丁香醛(syringaldehyde,167)、丁香酸(syringic acid,168)、丁香乙酮(syringylethanone,169)、松柏醛(coniferyl aldehyde,170)、二氢松柏醇(dihydroconiferyl aleohol,171)、5-羟基苯丙醇(5-hydroxyphenylpropanol,172)、5-羟基-6-甲氧基苯乙醇(5-hydroxy-6-methoxyphenylethanol,173)、1,2-二羟基苯甲酸(1,2-dihydroxybenzoicacid,174)、4-(6-羟苯基)-2′-丁酮(4-(6-hydroxyphenyl)-2′-butanone,175)、阿魏酸二十二酯(docosyl ferulate,176)、对香豆酸十四烷酯(p-coumarate tetradecyl,177)、对香豆酸癸酯(p-coumarate decyl,178)、2′-羟基丁香丙酮(2′-hydroxypropiosyringone,179)、柚皮素(naringenin,180)、石斛苷(dendroside,181)、水仙苷(narcissin,182)、异甘草苷(isoliquiritin,183)、1,4,7-三羟基-5-甲氧基芴酮(dendroflorin,184)、2,7-二羟基-4-甲氧基-9-芴酮(nobilone,185)、2,4,7-三羟基-5-甲氧基-9-芴酮(denchrysan A,186)、dengibsin(187)、dengibsin(188)、syringaresinol (189)、松脂酚(pinoresinol,190)、medioresinol (191)、lirioresinol A(192)、香豆素(coumarin,193)、走马芹内酯(moellendorffiline,194)、异茴芹内酯(isopimpinellin,195)、(-)-decumbic acid (196)、zhepiresinol (197)、decumbic acid A (198)、decumbic acid B(199)、3′,4′,5′-三甲氧基乙酸肉桂酯(3′,4′,5′-trimethoxycinnamyl acetate,200)、(+)-denobilone A(201)、(-)-denobilone A(202)、β-谷甾醇(β-sitosterol,203)、胡萝卜苷(daucosterol,204)、豆甾醇(stigmasterol,205)、邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,206)、正二十四烷醇(1-tetracosanol,207)、正二十六烷醇(1-hexacosanol,208)。
2金钗石斛的药理作用
现代药理研究表明,金钗石斛具有调节糖脂代谢、保护神经系统、调节免疫、抗肿瘤、抗炎、保肝等多种药理作用,研究发现,这些药理作用与其药材中的生物碱类、菲类、联苄类、倍半萜类、糖苷类等成分密切相关。经金钗石斛化学成分整理发现,生物碱类成分母核多以picrotoxane 骨架型的倍半萜生物碱为主,具五元内酯环结构,其次为酰胺类结构;菲类成分以单菲及双菲类结构居多;联苄类结构多以苯环及联苄基不同连接方式得到;倍半萜类生物碱因其小分子倍半萜结构有一定挥发性,故此类生物碱多呈挥发性,如石斛碱;糖苷类成分以氧苷形式的单糖苷为主要结构。不同种化合物其母核结构的不同,一定程度影响金钗石斛药理作用的不同,具体见图1。
2.1对糖脂代谢的改善作用
现代研究发现,金钗石斛提取物对糖脂代谢类疾病有一定的治疗作用,其中,生物碱、石斛酚、多糖类等是金钗石斛提取物中影响糖脂代谢的主要成分。黄琦等[39]研究金钗石斛总生物碱(D.bium nobile total alkaloids,DNLA)的降糖作用,以腹腔注射链脲佐菌素(STZ)制备糖尿病大鼠模型,以血糖、体质量随机分为模型组、二甲双胍(100 mg·kg-1)组及DNLA低、中、高剂量(20、40、80 mg·kg-1)组,另设对照组,给组ig给药4周,结果发现,模型组大鼠空腹血糖(FPG)、三酰甘油(TG)、总胆固醇(TC)、空腹胰岛素(FINS)等水平明显升高、骨骼肌组织中葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)的表达较对照组减少,二甲双胍组及DNLA中、高剂量组大鼠FPG、FINS较模型组显著降低,骨骼肌组织中GLUT4 mRNA表达明显增加,进而得出DNLA降糖作用的机制包括减轻胰岛素抵抗,同时上调糖尿病大鼠骨骼肌组织GLUT4的表达。潘中闪等[40]通过建立高糖高脂小鼠模型,研究石斛酚对小鼠血糖及血清脂质指标的影响,研究发现石斛酚可降低小鼠血清中葡萄糖(GLU)、果糖胺(FMN)、糖化血红蛋白(HbA1c),血清中TC、TG、高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)的含量,表明石斛酚类成分能显著降低高糖高脂小鼠的血糖值,改善糖代谢紊乱,有助于糖代谢紊乱及相关疾病的防治。由金钗石斛提取的粗多糖及其他均一多糖组分均对白内障有一定治疗作用,尤其是由STZ诱导的糖尿病型白内障,王军辉等[41]取金钗石斛各个多糖组分DNP-W、DNP-W1A、DNP-W1B、DNP-W2、DNP-W3、DNP-W4、DNP-W5和DNP-W6,SD大鼠ip STZ(65 mg·kg-1)造模,造模动物分为模型组及多糖处理组。每个多糖组分设50、100、200 mg·kg-13个剂量进行实验,经形态学观察发现,DNP-W和DNP-W1A组延缓白内障的效果远好于其他多糖处理组,且清除晶体活性氧自由基各项指标的值显著大于其他多糖处理组,且各多糖处理组之间差异较大,以粗多糖与DNP-W1A处理组的效果最好,呈剂量相关性。
2.2对神经系统的保护作用
金钗石斛中起神经系统保护作用的主要成分为生物碱及多糖等成分。DNLA可以通过减轻内质网损伤、抑制蛋白质磷酸化、减少淀粉样蛋白沉积、调控自噬、调控衰老相关基因和蛋白等方式对神经系统进行保护,进而达到抗衰老的作用[42]。Liu等[43]利用SAMP8衰老小鼠模型,通过内质网途径,研究DNLA的抗衰老作用,以10月龄SAMP8小鼠和SAMR1对照小鼠进行行为测试,检测内质网应激相关蛋白,研究发现DNLA可下调蛋白激酶RNA样内质网激酶(PERK)信号通路,降低钙蛋白酶1、糖原合成酶激酶3(GSK-3β)和细胞周期素依赖蛋白激酶5(Cdk5)活性并降低微管蛋白(Tau)过度磷酸化,说明DNLA可有效改善老年SAMP8小鼠的认知缺陷。王丽娜等[44]研究金钗石斛多糖(D.polysaccharides,DNP)对脂多糖(LPS)诱导的大鼠学习记忆减退的作用机制,以DNP(40、80、160 mg·kg-1)给药7 d,侧脑室注射20 μg LPS制备大鼠学习记忆减退模型。检测发现,DNP组肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)、转化生长因子β1(TGF-β1)的mRNA及蛋白表达均降低,证实DNP可减轻LPS诱导的大鼠学习记忆减退及神经元损伤。
2.3对免疫反应的调节作用
金钗石斛调节免疫作用的主要成分为多糖类,其粗多糖及精多糖均可直接促进脾细胞增殖来提高免疫[45]。多糖的结构可影响其功能,体外实验表明,在不同种多糖中,金钗石斛多糖组分DNP-W1B能显著促进刀豆凝集素A(Con A)诱导的脾T淋巴细胞和LPS诱导的脾B淋巴细胞的增殖,且促进作用随着DNP-W1B浓度的增加而增强,呈现剂量相关性,同时DNP-W、DNP-W2、DNP-W3、HDNP-W2等均对脾T细胞和B细胞具增殖作用,金钗石斛中多糖DNP-W5分支及乙酰基结构,均具有增强T细胞和B细胞免疫活性作用[46-47]。体外实验中,金钗石斛多糖可增强巨噬细胞活力及吞噬作用,在环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠中,金钗石斛多糖可增加血清TNF-α、IL-6和γ干扰素(IFN-γ)水平,通过改善16S核糖体RNA基因测序检测的肠道菌群群落失衡来调节免疫[48]。
2.4抗肿瘤作用
金钗石斛对多种癌症的治疗均有一定效果,目前,金钗石斛中多糖(DNP)、总生物碱(DNLA)、菲类及联苄类等成分的抗肿瘤作用研究较多,主要集中在体外实验。有文献报道,DNP和DNLA可对S180肿瘤细胞、白血病HL-60细胞、人乳癌MCF-7细胞、肺癌A549细胞、肝癌HepG2和胃癌MNK45等细胞的生长均具有抑制作用[49-53]。菲类化合物densiflorol B、cypripedin 、moscatin具有良好的抗肿瘤活性,其中体外实验表明,cypripedin可通过抑制Akt/GSK-3β信号传导来减少非小细胞肺癌H460细胞的典型间充质表型,对上皮-间充质的转化(EMT)呈现负活性,导致EMT标志物Slug、N-cadherin和波形蛋白下调,以此抑制肺癌细胞的转移[54]。周威等[19]采用四甲基偶氮唑蓝法,将金钗石斛分离的部分单体成分进行体外活性测试,以抗肿瘤活性为其目的,发现3个菲类化合物coelonin、densiflorol B和cypripedin可明显抑制MCF-7细胞增殖。此外,联苄类化合物crepidatin、chrysotoxin及moscatilin可抑制人肝癌FHCC-98细胞的增殖,化合物nobilin E和dendrocandin V对人慢性髓原白血病细胞株K562、人胃癌细胞SGC-7901、人肝癌细胞BEL-7402、人肺癌细胞A549和人宫颈癌细胞HeLa等均有一定的细胞毒活性作用[55-56]。
2.5其他作用
金钗石斛还有抗炎[57]、抗疲劳[58]、保肝护肾[59]、抗氧化[60]等其他生物活性。其中DNLA可调节小鼠肝脏中脂质代谢基因的表达,增强牛磺酸结合胆汁酸,改善肝脂稳态,防止肝脏受损,尤其可改善CCl4所致的线粒体损伤[61-62]。此外,DNLA也可显著改善多柔比星致肾损伤大鼠肾纤维化,樊小宝等[63]制备多柔比星肾病大鼠模型,将SD大鼠随机分为对照组、模型组、阳性对照组(依那普利,4 g·kg-1)及金钗石斛多糖低、中、高剂量(5、10、20 g·kg-1)组,ig给药,每天1次,连续给药4周后,检测发现,肾组织中平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、纤维连接蛋白(FN)、结缔组织生长因子(CTGF)、磷酸化PI3K(p-PI3K)、Akt及磷酸化Akt(p-Akt)、HIF-1α蛋白水平均显著降低,保护肾脏功能免受损伤的机制可能与抑制PI3K/Akt/HIF-1α信号通路有关。Gao等[64]研究金钗石斛的乙醇提取物中各极性组分对D-半乳糖诱导的衰老小鼠的影响,乙醇提取物可通过降低丙二醛(MDA)水平,增加皮肤、血液、肝脏和大脑中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性,表现抗氧化活性,达到抗衰老作用,故其醇提物可用作抗衰老药物或功能性食品。另有研究表明,利用氧葡萄糖剥夺(OGD)细胞模型,评估胎盘生长因子(PLGF)和诺里病蛋白(NDP)的水平,发现金钗石斛提取物及其联苄类成分moscatilin可通过下调PLGF和上调NDP水平来分别防止视网膜缺血/缺氧变化来预防发育式视网膜血管疾病[65]。
3金钗石斛Q-Marker预测分析
金钗石斛化学成分复杂,因产地、生境、加工处理方式等不同均会影响金钗石斛药材品质。为保证临床用药安全有效,基于中药质量标志物五原则,近年来,中药质量控制提出了新概念:即中药质量标志物,质量标志物的核心内容是基于有效、特有、传递与溯源、可测和处方配伍的“五要素”,既反映了与有效性(和安全性)的关联关系,又体现中药成分的专属性、差异性特征,特别是基于方-证对应的配伍环境,使质量研究回归到中医药理论,体现针对疾病的中药有效性表达方式及其物质基础的客观实质,可更加系统反应中药材质量[66]。本文通过文献综述分析,对金钗石斛Q-Marker进行预测分析,为完善其质量评价提供依据。
3.1基于植物亲缘关系的金钗石斛Q-Marker预测分析
全球石斛属植物有1 500~1 600个原生种,我国约86 种,主要分布在我国云南、广西、贵州、中国台湾、海南、四川、广东、河南、福建、安徽等地[67]。石斛属植物地域分布广泛,基本涵盖了秦岭-淮河以南的所有范围,其种质的亲缘关系是否存在相关性,不同研究报道的结果并不一致。学者通过研究植物亲缘关系发现,秦巴山区石斛属植物中,金钗石斛D. nobileLindl、曲茎石斛D. flexicaule Z.H.Tsi和细叶石斛D.hancockiiRolfe因在分子水平出现明显分化,故可分别聚为3支,揭示3种石斛可分别作为独立物种[68]。张迎辉等[69]将31种石斛属植物资源进行SRAP分析,发现Me2-Em5、Me4-Em3、Me4-Em5、Me7-Em3、Me7-Ee7等5对引物组合可石斛种质间存在较高的遗传变异度,进而鉴别石斛属种类,如遗传相似性系数为0.660时,金钗石斛单独聚为一类,故利用DNA指纹图谱技术可有效鉴别31种石斛属植物。熊文皙等[70]对25种石斛属和1种金石斛属(均为鲜石斛)的多糖含量进行比较,结果表明,石斛多糖含量介于0.044%~30.086%,其中霍山石斛多糖含量最高,其次为铁皮石斛、报春石斛、密花石斛和矩唇石斛,反瓣石斛多糖含量最低,表明不同石斛中多糖含量不同。王晓媛等[71]对6种石斛干茎中多糖、醇溶性成分和氨基酸等成分含量差异进行鉴别,发现6种石斛中多糖质量分数介于6.92%~26.90%,醇溶性成分质量分数为3.82%~13.01%,Ser、Tyr、Phe 3种氨基酸可作为石斛的特征氨基酸。以上研究发现,同一种属石斛亲缘关系相似,在分子水平利用不同技术手段可将其种属细分归类以利石斛属植物鉴别。其中多糖、醇溶性成分、氨基酸等成分在不同种石斛中含量均有差异,表明石斛属植物的药理作用不尽相同,故以上成分可为金钗石斛Q-Marker的筛选提供参考。
3.2基于植物生长年限的金钗石斛Q-Marker预测分析
药用植物的化学成分随不同采收月份及生长年限产生一定差异,相关研究表明,两年生金钗石斛茎多糖含量较一年生与三年生高,总生物碱与石斛碱作为金钗石斛的主要活性成分与特征性成分[72],其含量因生长年限不同呈现先上升后下降的趋势,在不同采收月份中,多糖含量在2月份最高,石斛碱含量在12月份最高[73]。陆安静等[74]比较金钗石斛群居内的生物碱含量,发现生长年限是影响同一丛中不同枝条石斛碱含量的主要因素,其中石斛碱含量1年生>2年生>3年生,地势也是影响石斛碱含量的次要因素,年限相同时,高地势的金钗石斛中石斛碱含量较高。王勤等[75]通过研究野仿生石栽金钗石斛在不同生长年限中次生代谢物积累情况,发现随着生长年限增加,其中黄酮类、酚酸类、生物碱类和萜类等次生代谢物水平均有显著积累。综上,金钗石斛中的总生物碱、多糖、石斛碱等成分在金钗石斛不同生长年限中含量差异较大,且药效作用广泛,可作为金钗石斛Q-Marker的参考。
3.3基于化学成分可测性下的金钗石斛Q-Marker预测分析
金钗石斛提取物含多种有效成分,黄丹丹等[76]建立了金钗石斛中黄酮苷(芹菜素-6-C-α-鼠李糖-8-C-β-葡萄糖苷)成分的含量测定方法,通过药效作用实验,发现黄酮苷可对H2O2所致的MSC损伤有一定保护作用,具有一定的抗氧化活性。许莉等[77]研究发现,根据生长年限不同,金钗石斛内多糖的单糖组分有显著差异,经测定发现一年生多糖由甘露糖、鼠李糖、半乳糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、木糖、阿拉伯糖等7种单糖组成;二年生多糖由6种单糖组成,与一年生相比,单糖组分内并无鼠李糖,此发现可用于金钗石斛多糖中单糖组成的分析。欧焕娇等[78]建立了金钗石斛中黄酮类及酚类组分的HPLC指纹图谱,可较好的分离出黄酮类和酚类成分,并选定出10个共有指纹峰进行测试,可作为金钗石斛药材质量控制方法之一。联苄类成分毛兰素具有较好的抗癌作用,张聪[79]建立了毛兰素含量测定的方法,比较12种石斛中毛兰素含量的差异,确定利用毛兰素测定毛兰素用于中药石斛属植物质量评价的可行性。因此,黄酮苷、金钗石斛多糖、金钗石斛总生物碱、石斛酚、毛兰素成分可作为金钗石斛的潜在质量标志物。
3.4基于不同炮制方法的金钗石斛质量标志物预测分析
金钗石斛多以茎为药用部位,古法炮制中须去根、去芦,多采用“桑灰汤沃”、酒浸、“米饮浆晒”等预处理方法,多用切、锉、拍打、捣等手段进行破碎处理,以炒、焙、炙、蒸、煮等方法进行炮制处理,其中最常用的为酒制法,近现代炮制方法有砂炒、发汗炕黄、硫磺熏等[80]。路继刚等[81]通过清炒、净制及酒炙三种炮制方法比较金钗石斛中石斛碱及多糖的溶出率,经测定发现酒炙后的石斛碱及多糖溶出率最高。邓贤芬等[82]采用正交试验法分析醋炙工艺及直接干燥的金钗石斛水溶性浸出物、多糖及石斛碱等成分的溶出度,结果表明,醋炙后可溶性多糖及石斛碱含量较直接干燥品均有增加。罗春丽等[83]通过测定金钗石斛中石斛碱及可溶性糖成分的含量,优选金钗石斛鲜切片的制备工艺,结果发现采用燀制-冻干法加工的石斛碱及可溶性糖含量均高于直接干燥及定型制品。
综合以上研究,可发现在比较不同炮制方法对金钗石斛品质的影响时,多以石斛碱及多糖含量为测定指标,提示,在不同炮制品下寻找金钗石斛Q-Marker可以金钗石斛生物碱及多糖类成分为主要目标。
3.5基于传统功效与临床配伍的金钗石斛Q-Marker预测分析
中药传统功效是临床用药的理论依据,通过研究其传统功效与临床配伍应用也可作为筛选金钗石斛Q-Marker 的重要指标。金钗石斛一词首载于《本草衍义》[84]:“真石斛治胃中虚热有功。”《神农本草经》[85]载:“石斛,味甘,平,主伤中,除痹,下气,补五脏虚劳羸瘦,强阴,久服浓肠胃。”说明金钗石斛可强阴清热,尤擅长清胃热。《本草害利》[86]中又言,“〔害〕长于清胃除热,惟胃肾有虚热者宜之,虚而无火者,不得混用。〔利〕甘淡微寒,清胃除虚热,补肾涩元气,疗脚膝。”即若体内无热者,不可使用金钗石斛,进一步说明金钗石斛的清热作用。《本草崇原》[87]对此进一步补充,“今之石斛,其味皆苦,无有甘者,须知《神农本草经》诸味,皆新出土时味也,干则稍变石斛生于石上,得水长生,是禀水石之专精而补肾。”由此说明,金钗石斛味苦,入肾经,为强阴之药,善清热退虚,除水消肿。另金钗石斛其性微寒,兼具补性,又降而不升,对此,《本草新编》[88]解释道:“石斛微寒,自不伤骨,骨既不伤,则骨中之热自解,骨中热解,必散于外。”进一步说明金钗石斛药性平和,可补益后天。近现代研究中,也对金钗石斛功效进行了说明,《中国药典》2020 年版[89]记载金钗石斛:“益胃生津,滋阴清热,多用于热病津伤,口干烦渴,胃阴不足,骨蒸劳热”等症状。近代名医张寿颐也曾说:“金钗石斛躯干较伟,色泽鲜明,能清虚热,而养育肺胃阴液者,以此为佳。”古今记载均可证实金钗石斛的清热退虚作用。
现代研究发现,金钗石斛中联苄类、菲类等成分具有很好的抗肿瘤效果,如联苄类化合物鼓槌石斛素、鼓槌菲,菲类化合物毛兰菲等对K562肿瘤细胞的增殖有很好的抑制作用[90];金钗石斛菲醌对肝癌细胞HepG-2、胃癌细胞SGC-7901和乳腺癌细胞MCF-7均具有良好的抗肿瘤活性,菲醌类化合物cypripedin可通过诱导癌细胞凋亡,抑制非小细胞肺癌扩散以遏制癌症[62,91];联苄类成分的双苄基也具有良好的抗肿瘤、抗糖尿病及其并发症等作用[92]。以上研究表明,金钗石斛具有抗炎消肿作用,与其传统功效相一致。据此分析,针对去水肿、抗肿瘤等方面作用,鼓槌石斛素、鼓槌菲、cypripedin可作为金钗石斛Q-Marker的预测成分。
3.6基于网络药理学的金钗石斛Q-Marker预测分析
网络药理学将药物发现转向“网络靶点、多组分”,进一步丰富了中药研究方向,结合现代药理研究,金钗石斛多用于对糖尿病、神经系统及癌症等作用的研究。Li等[93]运用网络药理学方法分析2型糖尿病的相关靶点,研究发现金钗石斛提取物和金钗石斛多糖可显著改善T2DM大鼠高血糖、胰岛素抵抗、血脂异常等,其中α-亚麻酸、二氢松柏酰、二氢对香豆酸、柚皮苷、反式-N-阿魏酰酪胺、石斛酚、杓唇石斛素、4-O-甲基松香酸、venlafaxine、nordendrobin和tristin被认为是金钗石斛的关键降糖物。段灿灿等[94]研究发现nobilin D、nobliomethylene、decunbic acid B、(+)-dendro-lactone、(-)-denobilone A和nobilin等成分是金钗石斛治疗神经系统疾病的主要药效物质基础。Xu等[95]利用网络药理学及试验验证金钗石斛提取物dendrobin A对抗胰腺导管腺癌的影响,研究发现dendrobin A通过靶向PLAU可有效对抗PDAC。Jie等[96]运用网络药理学方法发现金钗石斛提取物可抑制Huh-7细胞的生长,且提取物的抗肝癌活性呈剂量依赖性,并鉴定了金钗石斛抗癌作用的活性成分,分别为鼓槌联苄、鼓槌石斛素、石斛酚、杓唇石斛素和鼓槌菲。结合以上网络药理学的预测发现,反式-N-阿魏酰酪胺、石斛酚、Dendrobin A、杓唇石斛素等活性物质可作为金钗石斛相关药效的金钗石斛的重要选择。
4结语
金钗石斛为石斛属中药品种之一,药用历史悠久,其滋阴补益功效较为显著,临床上常用其不同复方配伍以治各种病证。因石斛属植物种类繁多,质量良莠不齐,临床效果不尽相同,故建立科学有效的质量评价方法,对于金钗石斛药材的质量控制及区分石斛属植物种类具有重要意义。近年来关于金钗石斛的研究已取得一定进展,但研究丰度还有待进一步加强,主要药理研究的化学成分集中在生物碱及多糖类成分,具有显著的免疫调节、抗肿瘤、保护神经系统等作用。作为生物碱成分之一的石斛碱,可有效将其与其他种石斛相区别,石斛碱同时为倍半萜型生物碱,且经化学成分研究发现,倍半萜类成分在金钗石斛中有一定占比,其他石斛种类中倍半萜类化学成分较少,但对金钗石斛中倍半萜类成分的提取及药理作用探索较少,后续可加强对倍半萜类成分的研究。且关于金钗石斛对于治疗疾病的某些作用机制研究并不明确,可深入从化学结构、细胞、基因等多个层次探索金钗石斛化学成分与其药理作用相关性。此外,经整理发现,金钗石斛味苦,与其他石斛属植物有所不同,确定味道与其药效之间有无关联,或可作为石斛属植物鉴别方向之一,为金钗石斛的进一步开发利用提供方向。
目前,仅单一成分的测定指标并不足以全面说明金钗石斛的质量控制需求,故本文在对金钗石斛的化学成分及药效作用关系的归纳总结基础上,以Q-Marker为指导,进行了不同生长年限、化学成分可测性、不同炮制方法、传统功效及网络药理学等分析。选取可测定的、功效相关的、成分含量较高的药效活性成分,以石斛碱、毛兰素、石斛酚、moscatin作为金钗石斛Q-Marker,为金钗石斛Q-Marker的研究及建立系统的质控体系提供参考。
利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突
参考文献(略)
来 源:张 静,韩 伟,杨长福,钱海兵,于 佳,张石宇,刘志霞,王建科,林 昶.金钗石斛化学成分和药理作用研究进展与质量标志物(Q-Marker)预测分析 [J].药物评价研究, 2024, 47(8): 1914-1928.
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