青钱柳的化学成分及功效(青钱柳是中药吗还是西药)

青钱柳化学成分及抗代谢性疾病药理作用

青钱柳Cyclocarya paliuruss (Batal.) Ijinskaja为胡桃科青钱柳属乔木植物,又名摇钱树、青钱李、甜茶树,是冰川时代幸存下来的孑遗物种,目前仅存于中国,被列为国家二级保护植物[1-2]。该植物主要分布于长江以南部分地区,位于海拔420~2500 m的山区、溪谷或石灰岩山地,喜生于温暖湿润、排水良好的酸性红壤或黄红壤上[3]。在湖北鹤峰、四川沐山和广西金钟等地,青钱柳常与其他乔木混生,组成常绿与落叶阔叶混交林群落,并且不同气候与土壤条件下青钱柳群落物种组成差异明显[4]。

青钱柳叶为青钱柳的主要活性部位,具有清热解毒、生津止渴、降压强心的功效[5],在湖北鹤峰、江西修水等地被制成保健茶饮用。近年来国内外学者对青钱柳的化学成分及药理活性开展研究,发现其在降血糖、调血脂、降血压、降尿酸和肝脏保护等方面具有较强的活性,具有多成分、多靶点、多环节的治疗特点,使青钱柳的药用价值进一步提高[6]。

代谢性疾病是一类与遗传、环境和生活方式等因素有关的疾病,包括糖尿病、高血脂、高血压、高尿酸和肝病等,其病因复杂且难以治愈[7]。随着人们饮食结构和生活方式的改变,代谢性疾病的发病率逐年升高,严重危害人体的生命健康[8]。代谢性疾病如糖尿病和高血脂多为慢性病,由于长期服用化学药,导致患者产生药物耐药和肝肾损伤等问题。而中药治疗代谢性疾病,具有多成分、多靶点的特点,又可通过辅助治疗改善单一药物治疗引起的不良反应[9-10]。青钱柳作为我国传统的药食同源植物,因具有降血糖、调血脂、抗高血压、降尿酸等功效,可作为代谢性疾病的重点防治药用植物。本文对青钱柳主要活性成分及抗代谢性疾病药理作用进行综述,并对其在开发应用方面存在的问题进行分析,为青钱柳药用资源的充分利用提供理论依据。

1 青钱柳的活性成分

青钱柳的化学成分研究始于20世纪80年代,截至目前已从中分离出多种三萜、黄酮、多糖和有机酸等化学成分,此外,青钱柳还含多种无机元素[6]。本文主要介绍青钱柳中的三萜、黄酮、多糖及常量微量元素。

1.1 三萜

三萜及其皂苷是青钱柳中数量众多的一类化合物,包括四环三萜、裂环四环三萜和五环三萜,因其化学结构复杂,修饰位点多样,可赋予青钱柳丰富的生物学活性[11]。目前已从青钱柳中分离并鉴定出150种三萜类化合物,包括达玛烷型、裂环达玛烷型、齐墩果烷型和乌苏烷型三萜及其皂苷,如青钱柳苷(4111216212532)、青钱柳酸(56)、青钱柳醇(4451)等。

1.2 黄酮

青钱柳含有丰富的黄酮类化合物,其中绝大多数为山柰酚、槲皮素等黄酮醇结构,此外还有少量异黄酮、二氢黄酮和和异戊二烯黄酮醇等化合物,这些黄酮苷元可与葡萄糖、鼠李糖和甘露糖等单糖连接形成黄酮苷。

1.3 多糖

青钱柳多糖主要由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、和甘露糖等单糖组成。对青钱柳多糖进行特定官能团修饰,如磷酸化、硫酸化、羧甲基化和乙酰化修饰等[63-66],可赋予其更好的生物学活性,这也是青钱柳多糖研究热点之一。

1.4 常量及微量元素

青钱柳中不仅含有磷、镁、钾、钙等人体所必需的常量元素,还含有许多对人体有保健功能的微量元素,包括锰、铁、铜、锌、镍、硒、钒等。此外,通过研究青钱柳叶干制品中的锌、锰、镁、铁等元素在不同溶剂中的溶出特性,发现与常温水浴相比微波萃取效果较好,且元素在人工胃酸中的溶出量较大,此结果为该植物资源的药物剂型开发提供理论基础[71]。

除了不同的提取方法可能会对青钱柳元素的利用造成影响,不同采摘部位、种源和采收时间的青钱柳元素含量也会存在较大差异。柏文恋等[74]研究了黔产青钱柳叶片中氮、磷、钾、铁、锰、铜、锌元素含量的变化规律,发现青钱柳叶片对营养元素的富集能力更高,黎平种源、广西种源和江西种源青钱柳元素的含量各不相同,并且在同一种源同一种植模式下4月份采集的青钱柳叶片营养元素总量最高。

2 青钱柳对代谢性疾病的改善作用

2.1 糖尿病

现代药理学研究表明青钱柳对糖尿病动物模型有很好的降血糖效果,其降糖作用表现出多成分、多靶点、多环节的特点[75],三萜类、黄酮类、多糖类化合物及一些微量元素均与其降糖作用相关。

研究发现青钱柳多糖、黄酮成分或青钱柳乙醇提取物、水提取物等均可降低四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠模型的血糖,其作用方式包括增强糖尿病小鼠对葡萄糖耐受力、抑制α-葡萄糖苷酶活力、保护胰岛β细胞等[76-80]。

扶丽君等[81]采用高脂饲料结合链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)构建2型糖尿病大鼠模型,青钱柳叶水提取物ig给药4周后模型大鼠空腹血糖和胰岛素水平显著降低,胰岛素敏感指数得到改善,肝脏胰岛素受体、胰岛素受体底物2(insulin receptor substrate 2,IRS2)的mRNA水平升高。

青钱柳对糖尿病相关并发症,如血脂异常、氧化应激、糖尿病视网膜病变和糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)等,也有一定的改善作用。

2.2 高脂血症

青钱柳活性成分可以通过多种途径调血脂。黄明圈等[91]、叶振南等[92]、李楠等[93-94]、胡文兵等[95]、和王蔚倩等[96]研究均证实青钱柳可降低高脂血症动物模型中总胆固醇、三酰甘油、LDL-C水平,同时升高HDL-C水平,其活性与洛伐他汀相当。

2.3 高血压

研究发现青钱柳的醇提取物和水提取物对高血压有明显的缓解作用。张彩珠等[103]对家兔耳缘静脉注射由生理盐水配制的0.1%青钱柳溶液后,检测到家兔动脉血压、心率显著降低,而肠系膜微动、静脉血管扩张,血液流速加快,血流量增加,表明青钱柳对家兔肠系膜微循环障碍方面有明显的改善作用,同时也有助于降低心率和动脉血压。

刘晓霞等[104]探究了青钱柳叶的水提取物对Nω-硝基左旋精氨酸甲酯盐酸盐诱导的高血压大鼠的影响,发现青钱柳治疗后高血压大鼠的收缩压和舒张压均降低,与卡托普利治疗效果相当,主动脉病理切片显示青钱柳治疗组左心室和肾脏质量指数下降,主动脉中膜增厚现象得到了一定的缓解。侯小利等[105]研究发现青钱柳总黄酮具有一定降血压作用,具体表现为显著降低自发性高血压大鼠的收缩压、舒张压,缓解左心室、肾脏、脾脏和主动脉病变,增加红细胞、血红蛋白、GSH-Px、一氧化氮和一氧化氮合酶含量,降低血浆心房钠尿肽含量,在某种程度上逆转自发性高血压大鼠的靶器官损害作用。

2.4 高尿酸血症

尿酸是嘌呤化合物代谢的终末产物,嘌呤代谢紊乱使尿酸生成过多,或尿酸排泄减少时则会引发高尿酸血症,诱发肾功能障碍、痛风等疾病[106]。最近的研究表明青钱柳对尿酸有一定抑制作用,其机制包括抑制XOD和NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)炎症小体。

Ye等[48]发现青钱柳叶的新型戊二烯基黄酮苷可抑制XOD,其中活性最好的淫羊藿次苷E和淫羊藿次苷J对XOD的半数抑制浓度分别为(31.81±2.20)、(29.71±3.69)mmol/L。XOD是尿酸生物合成中一种重要酶,催化次黄嘌呤转化为黄嘌呤,最后产生尿酸。当XOD异常积累会导致尿酸的过度产生,因此XOD是治疗高尿酸血症的关键靶点。Xia等[107]研究表明青钱柳多糖对STZ诱导的DN有一定改善作用,高剂量组可逆转糖尿病组小鼠体内尿酸水平的升高。

罗丹等[108]对高尿酸血症小鼠连续ig给药14周的富硒青钱柳-黄精复方后,小鼠的血清尿酸、尿素氮及肌酐水平显著降低,XOD、黄嘌呤脱氢酶和腺苷脱氢酶的活力受到明显抑制,表明该复方可缓解高尿酸血症小鼠的症状。Lou等[109]报道青钱柳中的一种三萜类化合物3β,23-dihydroxy-12-ene-28-ursolic acid,可通过PI3K/Akt/mTOR依赖性自噬抑制NLRP3炎症小体的表达,从而改善由高尿酸引起的痛风。Zhu等[110]发现青钱柳水提取物可以显著抑制XOD的活性,降低高尿酸血症小鼠的尿酸含量,并通过抑制NLRP3炎症小体和IL-1β的表达改善肾脏炎症。

2.5 肝脏保护

有研究发现,青钱柳可通过减轻肝脏氧化应激和炎症反应而具有一定保肝作用。Hu等[111]发现青钱柳叶中类黄酮成分可抑制肝脏中氧化应激、炎症反应和细胞凋亡,预防脂多糖/D-半乳糖胺诱导的急性肝功能衰竭。Xie等[112]初步研究发现青钱柳叶中黄酮类化合物对CCl4诱导的小鼠急性肝损伤也有一定的保护作用,可显著降低小鼠血清中丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶和肝脏组织中丙二醛水平,升高小鼠肝脏组织中SOD和T-AOC的水平。

Jiang等[113]发现青钱柳三萜提取物对糖尿病引起的肝脏炎症具有改善作用。Yang等[114]发现青钱柳乙醇提取物可通过脂肪自噬途径诱导肝脏脂肪清除,从而改善非酒精性脂肪肝病。Chen等[115]通过RNA-seq与分子生物学技术相结合的方法揭示青钱柳多糖对人正常肝细胞L02的保护作用,发现青钱柳多糖可调节PI3K/Akt以及MAPK活性,增加SOD、HO-1和醌氧化还原酶1等抗氧化酶的活性,减轻肝细胞的氧化应激并恢复线粒体功能,从而对H2O2诱导的L02细胞氧化损伤具有一定的保护作用。

3 结语与展望

青钱柳被称为医学界“第三棵树”,是一种极具开发潜力的药用植物,尤其对改善糖尿病有着独特的作用[116]。现代药理学也证实青钱柳对调血脂、降血压、提高免疫力、抗肿瘤和抗衰老有一定的功效[117]。随着中医药现代研究的发展,通过对青钱柳的化学成分和药理作用的深入研究,已从中分离并鉴定出150种三萜,52种黄酮及多糖和有机酸等。其中,阿江榄仁酸、α-乳香酸等三萜化合物和山柰酚、槲皮素等黄酮化合物是青钱柳降糖作用的主要活性成分,可靶向STAT3、PTPN1、MMP-2、MMP-9、IGF1R等血糖相关蛋白调节血糖。此外,青钱柳多糖也能通过调节PPARαPPARγFASGLUT3ATGL等脂质代谢相关基因,进而缓解高脂血症。青钱柳的活性成分对代谢性疾病的改善作用有多成分、多靶点的优势。

虽然青钱柳活性成分和药理作用的研究已取得一定的进展,但青钱柳药用开发尚处于实验室阶段,除保健茶外,未有其他保健产品和药品获批上市。青钱柳分布较广,地域差异较大,不同种源成分和活性有所不同。青钱柳治疗代谢性疾病的活性成分研究对象多为青钱柳总提取物、总三萜、总黄酮,以及个别单体化合物,未能阐明其余多数单体的药理作用及作用机制。此外,作为一种药食同源植物,还没有对青钱柳提取物进行安全性研究和质量控制,这也阻碍了青钱柳药用产品的深入研究。

为了促进青钱柳资源的开发应用,需要在筛选出优良青钱柳种源的前提下,充分保护植物资源的同时开发优质药物品种,并在未来对青钱柳的研究中完善以下几个方面:(1)研究青钱柳提取物的安全性,基于化学表征和生物效价对青钱柳进行质量控制,助力青钱柳走向现代化与国际化;(2)利用网络药理学、生物信息学等技术确定青钱柳的活性成分、构效关系以及作用机制,为青钱柳的药用开发提供理论依据;(3)通过构效关系分析、计算机辅助药物设计等方法对青钱柳活性成分进行结构修饰,以提高其药理作用;(4)考虑青钱柳活性成分与临床一线治疗代谢性疾病的药物联合使用,以发挥减毒增效的作用。

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:徐若宸,张 鹏,向 明.青钱柳化学成分及抗代谢性疾病药理作用研究进展 [J]. 中草药, 2023, 54(9):2962-2977.

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