牡丹皮化学成分、药理作用及其质量标志物(Q

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牡丹皮化学成分、药理作用及其质量标志物(Q

2024-07-11 08:04:20| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.2 萜类及其苷类

萜类化合物是牡丹皮中含量较高的一类化合物,其中单萜主要为具有笼状结构的蒎烷型,三萜则有齐墩果烷型、何帕烷型、环阿尔廷烷型和降三萜类等。

1.2.1单萜及其苷类单萜及其苷类是牡丹皮中含量较高的一类成分,其大多是芍药苷元或其类似物与糖缩合而成,目前从牡丹皮中分离得到的单萜(15~70)有56种,母核结构(D~F)及其他化合物(61~70)见图2,具体信息见表2。

1.2.2三萜类牡丹皮中三萜类成分含量较少,主要包括常春藤皂苷元(71)[20]、齐墩果酸(72)[21]、白桦脂酸(73)[21]、mudanpinoic acid A(74)[21]、30-norhederagenin(75)[10]、熊果酸(76)[16],具体化学结构见图3。

1.3 有机酸类

牡丹皮中还包括苯甲酸(77)[22]、对羟基苯甲酸(78)[22]、没食子酸(79)[23]、咖啡酸(80)[24]、1,3,6- O - 三没食子酰葡萄糖(81)[25]、1,2,3,4,6- O - 五没食子酰葡萄糖(82)[25]等,具体化学结构见图4。

1.4 其他类

武子敬等[26]采用同时蒸馏萃取法对牡丹皮中挥发油成分进行提取,并采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行鉴别分析,共分离鉴定出18个化合物(83~100),具体化学结构见图5。赵运霞等[27]采用GC-MS对不同产地牡丹皮中挥发油成分进行测定,结果显示不同产地均含有丹皮酚、油酸。此外,牡丹皮中还含有(+)-儿茶素(101)、槲皮素(102)、山柰酚(103)[22]等黄酮类化合物,具体化学结构见图6。

2 药理作用

牡丹皮的传统功效为清热凉血、活血化瘀,现代药理研究亦表明牡丹皮具有抗炎、解热、抗血小板聚集、抗血栓形成、改善血液流变性、抗肿瘤等与传统功效相对应的药理作用。

2.1 抗炎

研究表明,丹皮酚是牡丹皮中发挥抗炎作用的主要成分。巫冠中等[28]研究表明丹皮酚对由角叉菜、蛋清、甲醛、组胺、5-羟色胺和缓激肽致大鼠足肿胀、二甲苯性小鼠耳廓肿胀和内毒素所致腹腔毛细血管通透性升高,均有明显抑制作用。Fu等[29]采用牡丹皮对由脂多糖诱导的肺炎损伤SD模型大鼠进行治疗,能使白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)等多种细胞因子明显降低,同时使白细胞浸润、 肺泡蛋白渗出量也减轻,这表明牡丹皮能抑制炎症反应和凝血反应,可明显防治急性肺损伤。Yun等[30]在体外运用反转录聚合酶,发现丹皮酚通过下调42个炎症相关基因的表达发挥抗炎作用。

刘玲等[31]研究表明芍药苷可降低脂多糖诱导的急性炎性脑损伤小鼠血清肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和IL-1β含量,降低脑组织中髓过氧化物酶、一氧化氮合成酶活性及一氧化氮含量和TNF-α、IL-1β和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)mRNA表达,可使脑组织中核转录因子磷酸化蛋白表达减少。没食子酸对蛋清、右旋糖酐、5-羟色胺诱发急性炎症及甲醛所引起的慢性炎症均有显著抗炎作用,且没食子酸治疗指数明显高于水杨酸钠[32]。研究表明牡丹皮的其他有效成分也有抗炎活性,如去甲丹皮酚(亦称雷琐苯乙酮)是丹皮酚的结构类似物,其衍生物对二甲苯所致小鼠耳肿胀炎症有抑制作用[33]。

2.2 解热

蒋舜媛等[34]研究发现,牡丹皮10~40 g/kg能使内毒素、酵母和2,4-二硝基酚所致的发热消退。牡丹皮中丹皮酚亦具有解热作用,能降低小鼠正常体温,正常小鼠ip丹皮酚200 mg/kg,30 min后可使体温平均降低2.9 ℃,同时丹皮酚对口服伤寒、副伤寒菌苗引起的小鼠发热也有解热作用[35]。

2.3 对血液系统的影响

现代药理研究表明,牡丹皮中丹皮酚等通过抑制血小板聚集、抗调理素以及稳定红细胞膜等抑制血栓的形成。

2.3.1抗血小板聚集林碧璇[36]研究表明牡丹皮水提取物能抑制从花生烯酸AA至前列腺素H 2的环氧化酶反应。家兔iv丹皮酚50 mg/kg,能抑制凝血酶诱导的血小板聚集,当质量浓度为50、100、200 μg/mL时在体外能产生同样的抑制作用,使血小板内环磷酸腺苷含量升高,并能抑制凝血酶诱导的大鼠血小板5-羟色胺的释放,呈量效关系。另外,丹皮酚、苯甲酰芍药苷、苯甲酰氧化芍药苷对内毒素、胶原、二磷酸腺苷诱导的大鼠和人的血小板聚集也有抑制作用。

2.3.2抗血栓血栓形成与血管内膜损伤、血小板功能及凝血系统被激活有关[37]。因此防止血液凝固或抑制血小板聚集则可以预防血栓的形成。许超千 等[38]采用动静脉旁路血栓模型的方法,发现丹皮酚与芍药苷配伍能显著降低大鼠实验性动脉血栓的湿/干质量,表明丹皮酚与芍药苷配伍对血小板黏附、聚集所形成的血栓具有一定的抑制作用。

2.3.3对血细胞的影响红细胞的变形性是红细胞生理功能的一个重要生物物理特性指标。它既可以决定血液黏度,又是决定体内红细胞寿命和微循环灌注的重要因素。李薇等[39]研究发现丹皮酚可以通过降低全血表观黏度,使红细胞压积降低,同时降 低红细胞聚集性和血小板黏附性,使红细胞的变形能力显著增强,从而影响血液流变学指标。郭平等[40]研究发现芍药苷能显著升高放射线致血虚证小鼠外周血白细胞数量和骨髓粒细胞-巨噬细胞集落形成单位、爆裂型红细胞集落形成单位、红细胞集落形成单位、混合集落形成单位数量,上调骨髓红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子基因表达,其中骨髓红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子基因的表达,是芍药苷升高放射致血虚证小鼠外周血白细胞数量、促进各种造血祖细胞增殖的机制之一。

综上,牡丹皮具有抗血小板凝集作用,能够抗血栓形成,与牡丹皮的活血化瘀作用密切相关。牡丹皮中所含的丹皮酚、苯甲酰芍药苷和苯甲酰氧化芍药苷能够抑制血小板凝集,而丹皮酚、芍药苷和氧化芍药苷有抗调理素的作用,苯甲酰氧化芍药苷、苯甲酰芍药苷能够阻断纤维蛋白溶酶原活性及抗纤维蛋白溶解。通过各活性成分的协同作用,牡丹皮能有效地拮抗体内血栓形成,且很少出现出血的不良反应[41-42]。

3Q-Marker预测分析

Q-Marker是存在于中药材和中药产品(如中药饮片、中药煎剂、中药提取物、中成药制剂)中专属的、与临床疗效相关的、可被监测的化学成分,Q-Marker的核心内容基于特有性、可测性、有效性、传递性和中医药理论关联性的“五要素”,既反映了与有效性、安全性的关联关系,又体现了中药成分的专属性、差异性特征[43-44]。Q-Marker的提出有利于中药全程质量控制及其溯源,有利于提高中药质量一致性、可控性。因此,为了完善对牡丹皮的质量评价,根据Q-Marker的概念结合文献调研,对牡丹皮进行Q-Marker的预测分析,为建立牡丹皮更加科学的质量控制方法提供参考。

3.1 基于植物亲缘学及化学成分特有性证据的Q-Marker预测分析

牡丹皮原植物为木本植物牡丹,按照植物亲缘学属于芍药科(Paeoniaceae)芍药属Paeonia L.植物。芍药科系单属科,由毛茛科(Ranunculaceae)芍药属独立而来。芍药属约35种,划分为3个组,即牡丹组、北美芍药组和芍药组。其中北美芍药组仅2种,分布在北美西部;芍药组是该属最大的组,为草本类型,包括25种,主要分布在亚欧大陆;牡丹组为木本类型,包括8个种,6个亚种,分布在我国西南和西北一带[45-46],药用牡丹主要分布在安徽、四川、甘肃、湖南、湖北、陕西、山东、贵州等地。牡丹皮中含有多种化学成分,包括苯乙酮类、萜类及其苷类、黄酮类、有机酸类等,其中苯乙酮类和萜类及其苷类含量较高,苯乙酮类包括丹皮酚、丹皮酚原苷、丹皮酚新苷、suffruticosides A~E等,萜类及其苷类主要包括芍药苷、氧化芍药苷、牡丹皮苷C、苯甲酰氧化芍药苷等[14]。

苯乙酮类和单萜苷类是牡丹皮中主要的活性成分,王志强[47]研究发现丹皮酚在除牡丹以外的芍药属植物中含量较少,而且苯甲酰氧化芍药苷在芍药属中系牡丹皮的特有成分。研究表明丹皮酚可能的生物合成途径为莽草酸途径,由莽草酸途经生成的苯丙氨酸,经由桂皮酸途径失去侧链碳合成丹皮酚。丹皮酚的生物合成途径见图7。

综上所述,由植物亲缘学可知,苯甲酰氧化芍药苷、丹皮酚可作为牡丹皮Q-Marker,根据牡丹皮化学成分特有性分析结果可知,苯乙酮类成分丹皮酚原苷、丹皮酚新苷,萜及其苷类成分氧化芍药苷、牡丹皮苷C等可作为Q-Marker的筛选参考。

3.2 基于质量传递与溯源的Q-Marker预测分析

中药中的化学成分是中药发挥药效的物质基础,其在中药中的含量可以反映中药质量。中药来源众多,成分复杂,且经历药材采收加工、饮片炮制、制剂成型工艺等复杂的药物制备过程,药物传输及体内过程也具有多组分交互作用的特点[48]。因此,中药质量控制应关注中药生长合成、采收加工、饮片炮制、制剂成型、入血成分的全过程。

中药Q-Marker首先要系统地辨识中药形成过程中各环节化学物质组及传递变化的规律,为中药全程质量控制提供方法和参考[49]。中药生长过程中 其化学成分也是不断变化的。范俊安等[50]采用高效液相色谱法(HPLC)对3~7年生牡丹皮中丹皮酚、芍药苷2种有效成分含量进行测定,结果表明2种成分含量均有显著变化,两者含量在3~5年生中均呈上升趋势,且5年生所含有效成分含量最高,6~7年生样品丹皮酚含量下降,芍药苷含量基本不变。夏成凯等[51]采用HPLC法测定了山东、山西、安徽铜陵等不同产地4年生牡丹皮中13种化学成分的含量,其中各产地均以丹皮酚、芍药苷含量最高,其次是1,2,3,4,6- O - 五没食子酰葡萄糖、氧化芍药苷、苯甲酸、没食子酸等成分含量相对较高。黄绮韵等[52]采用HPLC法对牡丹皮炭中没食子酸、5-羟甲基糠醛、儿茶素、丹皮酚4种成分进行含量测定,结果表明没食子酸和5-羟甲基糠醛的含量随着炮制程度的加深先升高后降低;儿茶素和丹皮酚的含量则是随着炮制程度的加深呈不同程度的下降。樊晓荃等[53]采用超高效液相色谱法结合四极杆飞行时间质谱法技术(UPLC-Q-TOF/MS)对六味地黄苷糖片中的化学成分进行快速辨识,共鉴定和推测 出71个化合物,31个来自牡丹皮,其中单萜类成分主要是牡丹皮中的芍药苷、氧化芍药苷等。潘坚扬[54]采用液相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对双丹方的入血成分进行分析,共鉴定出16个入血成分,包括13个原型成分和1个代谢产物,主要包括芍药苷、丹皮酚、没食子酸等。基于牡丹皮生长过程分析可知,牡丹皮中丹皮酚、芍药苷随生长年限增长有较大变化,根据 其加工炮制、制剂及其入血成分可知,除丹皮酚、芍药苷外, 1,2,3,4,6- O - 五没食子酰葡萄糖、氧化芍药苷、苯甲酸、没食子酸等成分在牡丹皮生长-入血全过程有重要影响。综上所述,牡丹皮中丹皮酚、芍药苷、1,2,3,4,6- O - 五没食子酰葡萄糖、氧化芍药苷、没食子酸等成分,可以作为筛选Q-Marker的重要参考。

3.3基于质量评价的牡丹皮Q-Marker预测分析

化学成分可测性是建立质量评价的必要条件。《中国药典》2020年版规定了牡丹皮中丹皮酚的含量测定方法和限定要求。伍淳操等[55]采用HPLC法对垫江牡丹皮中丹皮酚和芍药苷进行含量测定;范旭航等[56]利用UPLC对不同产地牡丹皮不同部位的没食子酸、芍药苷、苯甲酸、苯甲酰氧化芍药苷、苯甲酰芍药苷和丹皮酚含量进行测定;王美慧等[57]利用声光可调-近红外光谱技术测定牡丹皮中丹皮酚的含量,进而评价牡丹皮质量;陈菲菲等[58]利用UPLC-TQ-MS技术对牡丹皮药材中丹皮酚、没食子酸、芍药苷、1,2,3,4,6- O - 五没食子酰葡萄糖等18个化学成分的含量进行测定分析。

综合分析,牡丹皮中丹皮酚、芍药苷、苯甲酸、苯甲酰芍药苷、1,2,3,4,6- O - 五没食子酰葡萄糖与牡丹皮有效性密切相关,作为主要药效物质基础,且能够利用HPLC等方法进行含量测定,可作为牡丹皮Q-Marker进行筛选。

3.4基于药效活性的牡丹皮Q-Marker预测分析

中药质量与中药中有效成分密切相关,因此,化学成分有效性是质量控制的重要部分[59]。按照Q-Marker的定义与要求,可从中药的药性和药效2个方面与化学成分有效性进行相关性分析,以确定Q-Marker。

中药的药性和药效是中药的特有属性,也是中药治疗疾病的客观依据。中药性味归经与组方配伍密切相关。《中国药典》2020年版[1]记载牡丹皮味苦、辛,性微寒,归心、肝、肾经。现代研究表明寒凉药多有苦味,而中药清热功效主要来源于苦味,牡丹皮性微寒,味苦,这与其清热凉血功效相适应;辛味药的药效物质基础以挥发油、苷类、萜类等成分为主[60-62]。通过以上分析,牡丹皮中丹皮酚、芍药苷、氧化芍药苷等可作为其Q-Marker选择的重要参考依据。

中药的传统功效是现代研究与临床用药的基础,可作为Q-Marker确定的依据之一。《中国药典》2020年版记载牡丹皮具有清热凉血、活血化瘀的作用,属于清热凉血类中药,用于热入营血、温毒发斑、吐血衄血、夜热早凉、无汗骨蒸、经闭痛经、跌扑伤痛、痈肿疮毒。以丹皮酚为代表的苯乙酮类具有解热、抗炎、抑制血小板聚集等作用,以芍药苷为代表的单萜及其苷类具有抗菌、抗血栓等作用[41-42]。这2类化合物与牡丹皮传统功效一致,是其清热凉血、活血化瘀的主要药效物质基础,也是牡丹皮Q-Marker筛选重要依据。

综上所述,牡丹皮中丹皮酚、芍药苷、丹皮酚原苷、丹皮酚新苷、苯甲酰芍药苷、氧化芍药苷等可作为Q-Marker的参考指标。

4结语

牡丹皮是清热凉血的要药,牡丹皮中苯乙酮类、萜类及其苷类、有机酸类是其主要活性成分,而挥发油类、黄酮类以及无机元素也是其重要成分。牡丹皮作为大宗常用药材,药用历史悠久,常与白芍、熟地、当归、红花等配伍治疗温热病、痛经以及跌打损伤等,近年来随着对牡丹皮研究的深入,牡丹皮的临床应用范围也不断被拓展,常用于治疗高血压、急性软组织损伤等疾病,这与牡丹皮清热凉血、活血化瘀的功效相一致。由于牡丹皮成分复杂,牡丹皮作为单味药材使用时的研究仍存在诸多问题,如牡丹皮入血成分及体内代谢物的相关研究较少;牡丹皮的研究大多基于丹皮酚、芍药苷,而其他成分研究较少;牡丹皮“清热凉血、活血化瘀”传统功效的药效物质基础缺乏进一步挖掘;同时,市场上牡丹皮质量良莠不齐,而其质量控制多以丹皮酚单一成分为主,使得牡丹皮的质量评价并不全面,因此,建立以Q-Marker为准则的质量评价体系有重大意义。基于刘昌孝院士提出的“Q-Marker”概念,本文结合中药Q-Marker“五原则”,从植物亲缘学、质量传递与溯源、化学成分有效性、化学成分可测性等方面对牡丹皮Q-Marker的选择进行了论述,推测牡丹皮中丹皮酚、芍药苷、没食子酸、苯甲酰芍药苷、苯甲酰氧化芍药苷、氧化芍药苷、1,2,3,4,6- O - 五没食子酰葡萄糖、丹皮酚原苷、丹皮酚新苷、牡丹皮苷C、苯甲酸等化合物可作为其Q-Marker,为后续牡丹皮建立质量评价体系提供参考和思路。

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