天麻中巴利森苷类化合物的研究概述

张琦，王兆丰，王秋颖*

1.中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所，北京 100193；2.新疆农业大学，新疆 乌鲁木齐 830052

天麻GastrodiaelataBl.又名赤箭、神草、离母、定风草等，属兰科多年生草本植物，无根无叶绿体，不能进行光合作用，立冬后至次年清明前采挖，主要以地下块茎入药，传统用药主治高血压、头晕目眩、惊风抽搐、口歪眼斜、小儿惊厥、肢体麻木等症[1]。天麻中含有天麻素、天麻苷元(对羟基苯甲醇)、对羟基苯甲醛、对羟基苯甲酸、对羟苄基甲醚、巴利森苷等酚类、有机酸类、甾醇类及多糖类化合物[2-6]。2015年版《中华人民共和国药典》中将天麻素和天麻苷元作为评价天麻质量标准的指标，近几年来，随着对天麻化学成分的研究，发现在中药天麻中，巴利森苷类化合物的含量远远高于天麻素和天麻苷元，并且中药成分复杂，起作用的往往不是单一成分，控制中药质量的标准物质也并不都是活性或是有效成分。经研究发现，天麻中巴利森苷类成分具有较强的生理活性和多种药理作用[7-9]，所以仅仅以天麻素和天麻苷元2个指标来评价天麻品质的优劣，已经不能满足对中药天麻的进一步开发以及利用，将巴利森苷类化合物作为质量考察指标，将会是一种更加科学合理且全面的评价天麻商品质量的方法。本文对天麻中巴利森苷类成分进行探究，以期为综合评价天麻商品质量提供必要的理论依据。

1 天麻中巴利森苷类化合物结构及其特征

1.1 巴利森苷类化合物结构及其分类

截至目前，共从天麻中分离鉴定出了33种巴利森苷类化合物[10]。1981年Taguchi等[11]第一次从天麻中发现巴利森苷类化合物，并且证实巴利森苷由3分子的4-(β-D-吡喃葡萄糖氧基)苄醇和1分子的枸橼酸通过脱3分子H2O缩合形成，命名为tris[4-(β-D-glucopyranosyloxy)benzyl]citrate。1996 年Lin 等[12]从天麻的根茎中分离出2个新化合物巴利森苷B和巴利森苷C，分别命名为1，2-bis[4-(β-D-glucopyranosyloxy)benzyl]citrate和1，3-bis[4-(β-D-glucopyranosyloxy)benzyl]citrate。Yang等[13]于2007年首次从天麻中分离出巴利森苷D和巴利森苷E，分别命名为1，3-bis(4-hydroxybenzyl)citrate和 1-(4-β-D-glucopy-ranosyloxybenzyl)citrate。Wang等[14]于2012年从天麻中分离到新化合物巴利森苷F和巴利森苷G，并将巴利森苷F命名为 1，3-di-[4-O-(β-D-glucopyranosyl)benzyl]-2-{4-O-[β-D-glucopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranosyl]benzyl} citrate，将巴利森苷G命名为2-[4-O-(β-D-glucopyrano-syl)benzyl] citrate。2015年Li 等[15]建立了超高效液相色谱-电喷雾-质谱联用技术(UPLC/Q-TOF-MS/MS)追踪和鉴定天麻提取物中新化合物的方法，并且使用此方法表征了天麻中64种化合物，其中包括16种新的潜在酚类物质——巴利森苷H～W。为了验证此方法的可靠性，Li等[15]从天麻中分离纯化了巴利森苷J和巴利森苷K，使用NMR分析方法建立了这2种化合物的结构，分别命名为2-[4-O-(β-D-glucopyranosyl)benzyl]-3-methyl-citrate和1，2-di-[4-O-(β-D-glucopyranosyl)benzyl]-3-methyl-citrate。Wang等[16]利用超高效液相-紫外-质谱联用技术 (HPLC-UV-MS)方法测定天麻中酚类和核苷类衍生物，共鉴定了21种化学成分，确定了5种新的巴利森苷类化合物，并分别命名为Monosubstituted parishin-H2O、Disubstituted parishin、Disubstituted parishin glucoside、Disubstituted parishin glucoside isomer和Methyl disubstituted parishin。Chen等[17]基于UPLC结合ESI-三重四极杆离子MS以及ESI-线性离子阱高分辨率MS的方法定量和定性测定天麻中的酚类化合物，共分离鉴定出23个化合物，其中有5种为巴利森苷类新化合物，分别命名为：Mono-substituted parishin glucoside、methoxy mono-substituted parishin、methyl parishin、p-hydroxybenzyl di-substituted parishin和p-hydroxybenzyl parishin。巴利森苷类化合物都具有由3分子天麻素和1分子柠檬酸缩合而成的酯类结构，由于酯类结构上取代基的变换，又衍生出不同的巴利森苷衍生物。巴利森苷类化合物共有结构及其常见几种取代官能团结构见图1、表1。

图1 巴利森苷类化合物共有结构及常见取代官能团结构

表1 巴利森苷类化合物结构

1.2 巴利森苷类化合物的特性

巴利森苷及其衍生物主要是由3分子天麻素和1分子柠檬酸缩合而成，由于巴利森苷类成分的这种结构，使巴利森苷类化合物具有热不稳定性，容易产生降解作用。在蒸煮加热等炮制过程中，巴利森苷中的酯键容易断裂，发生降解反应，因此炮制后天麻中天麻素的含量显著增加[18]。巴利森苷的降解符合一级降解动力学特征，其降解速率易受到 pH 和温度的影响[19]。巴利森苷稳定性有关研究表明，此类化合物应于低温下保存，并且在一定条件下，巴利森苷类化合物之间、巴利森苷类化合物与天麻素之间存在相互转化的关系。所以，鲜天麻中天麻素含量往往低于经过炮制加工后天麻饮片中天麻素的含量，这提示药农在天麻生产过程中，要控制好加工炮制的条件，才能获得优质的商品天麻。

2 测定不同产地天麻中巴利森苷类成分的方法和含量差异

1965年，徐锦堂[20]利用生长有蜜环菌的死树根作为菌材，首次伴栽天麻成功，使天麻的人工栽培变为可能。此后，栽培天麻成为主要商品天麻来源。天麻种植产地范围较广，从北方的黑龙江到西南地区的云南等地均有种植，主要分布于黑龙江、吉林、辽宁、山东、安徽、陕西、四川、湖北、湖南等地[21]。有研究者[22-23]将采自云南昭通、贵州大方、湖北宜昌、四川广元、安徽大别山、陕西汉中、河南郑州和吉林抚松8个产地，包括乌天麻、红天麻和乌红杂交天麻3种变型的37份新鲜天麻样品，利用超高效液相色谱-三重四级杆串联质谱法(UPLC-MS/MS)方法进行分析，结果发现：四川产区天麻中的巴利森苷类总量最高，可达26.213 7 mg·g-1，其次是安徽产区。总体来看，安徽、四川和贵州产区的中药天麻中8个指标性成分(天麻素，对羟基苯甲醇，对羟基苯甲醛，巴利森苷，巴利森苷B、巴利森苷C、巴利森苷E和腺苷)总含量较高。对于不同变型天麻样品分析可得，贵州和湖北的乌天麻化学成分相似，但和云南乌天麻有很大差异；安徽、河南、陕西红天麻含量差异不显著，但是四川和吉林红天麻质量差异明显；湖北和贵州的乌红天麻化学成分含量存在明显差异。王信等[24]用一测多评的分析方法，对来自安徽、陕西、四川、湖北、吉林、河南、云南和贵州8个省份天麻中巴利森苷类成分进行分析，并且利用外标法进行检测，验证了此方法的可行性。由测定结果可得：除云南和贵州产地巴利森苷类化合物含量较高外，其余产地中巴利森苷类化合物含量均无明显区别，不同种类的巴利森苷类化合物在不同省份天麻中的含量也无明显规律。王庆等[25]比较了西南地区(云南、贵州、四川)天麻中巴利森苷类成分的含量，其中四川地区天麻巴利森苷类成分含量最高，质量最好。李平等[26]建立了天麻的UPLC指纹图谱，对来自不同地区的28个天麻样品中巴利森苷、巴利森苷B和巴利森苷C的含量进行比较分析，并且确定了这3种巴利森苷类成分为天麻的共有成分。其中浙江、陕西、贵州和湖北产地巴利森苷A的含量最高；贵州产地巴利森苷B的含量最高；贵州、湖北和浙江产地巴利森苷C的含量最高。

相关文献表明，云南、四川、安徽和贵州产地的天麻巴利森苷类成分含量优于其他省份，说明地域等环境因素会影响天麻药材质量。不同变型天麻中巴利森苷的含量也有一定差异，说明天麻种内的遗传因素对天麻药材质量也会产生一定影响。所以要想得到稳定优质且高产的天麻商品，需结合地理环境、栽培方式、种麻选择等多种因素全方位考量。

3 不同加工方法对巴利森苷类化合物的影响

3.1 蒸制

王信等[27]采用HPLC探究天麻药材在清蒸过程中，巴利森苷及巴利森苷B、巴利森苷C和巴利森苷E的含量变化。使用聚类分析(HCA)、偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)等统计学分析结果可得，天麻蒸制60 min后，巴利森苷类成分含量呈稳定趋势，在蒸制过程中，巴利森苷A和巴利森苷E发生不完全水解，转化为天麻素、柠檬酸和巴利森苷B，使天麻素和巴利森苷B含量显著增加，而巴利森苷C含量几乎不发生变化。笔者认为，从天麻炮制后药效增强的角度考虑，巴利森苷B很有可能成为研究天麻新的切入点，为天麻中药质量标志物的研究提供理论依据。周碧乾等[28]发现，由发汗、酒制、煮制和蒸制4种加工方法HPLC结果分析可得，巴利森苷及巴利森苷B、巴利森苷C和巴利森苷E在蒸制处理时含量均最高，可达对照组天麻的2倍，原因是：发汗处理会抑制天麻素水解，加快巴利森苷类化合物转化为天麻素；酒制法中乙醇会灭活相应的水解酶，使巴利森苷类成分减少；煮制时巴利森苷类成分会少量溶于水导致含量下降。

3.2 煮制

宁子琬等[29]采用HPLC测定天麻中5中有效成分的含量。在天麻蒸煮工艺比较中，经蒸制加工所得的天麻药材中天麻素、巴利森苷、腺苷、对羟基苯甲醛等成分的含量均高于煮制加工所得的天麻，从多个指标成分角度进行分析，结果表明，天麻使用蒸制工艺显著优于煮制工艺。天麻药材在煮制的过程中，天麻素可能易被与之共存的酶所分解，投料后还会造成水温的急剧下降，从而进一步加剧酶解的过程，同时还会造成其他水溶性成分的溶解损失，因此煮制加工不利于保留天麻药材中的有效成分。这与相关研究[18，28]结果一致。

3.3 硫熏

硫黄熏蒸加工方法在中药材的初加工和贮藏环节应用普遍，主要起到干燥、防腐、漂白、延长贮藏期的作用[30]。但是硫熏过量不仅会残留大量二氧化硫，还会严重影响药材质量，许多地方已经渐渐取缔硫熏这种炮制方法。靳灿灿[31]使用传统HPLC检测硫熏前后天麻中主要成分天麻素、天麻苷元、巴利森苷、巴利森苷B、巴利森苷C及巴利森苷E的含量变化。所得结果与未硫熏样品的相比，硫熏天麻中6个化合物的含量均有不同程度的降低。康传志等[22]利用Progenesis QI 软件分析经硫黄熏蒸处理后天麻药材中巴利森苷类化合物的含量变化，由结果可得，天麻素、巴利森苷、巴利森苷B、巴利森苷C这4种成分含量明显降低，但是与靳灿灿实验结果不同的是，巴利森苷E含量有所升高，笔者推测这是因为在酸性环境下，其他巴利森苷类成分发生降解反应，生成巴利森苷E，同时产生了1种稳定性好、灵敏度高的新的硫熏标志物p-hydroxybenzyl hydrogen sulfite。

综上所述，根据分子离子峰响应强度判断，硫熏后天麻药材中的天麻素和巴利森苷类成分含量明显降低，推测天麻药材中各成分的变化可能是在二氧化硫和水反应生成酸性物质的环境下，发生降解，使亚磺酸化或发生氧化还原反应的结果。硫黄熏蒸天麻有效成分有一定的损失并且产生一定残留，效果远不如蒸制处理的中药天麻，建议在今后的产地加工过程中应严格控制硫熏天麻的度，避免因过度硫熏而影响天麻药效及用药的安全性。硫黄熏蒸导致天麻化学成分变化的原因及机制、新化学成分的产生以及对药理作用的影响还有待更深入的研究。此外，寻找1种安全有效的炮制方法替代硫熏，也成为今后重点研究的方向。

4 巴利森苷类化合物的药理作用

现代药理学研究表明，天麻中天麻素具有益智、脑保护、镇静催眠、镇痛和抗晕眩等多种药理作用。随着天麻药理作用研究的深入，其有效成分，尤其是巴利森苷类成分的研究取得了许多突破性进展：2014年，冯育林等[32]从天麻中经过提取、精制，并且经过结构鉴定后分离得到了巴利森苷J，发现了该化合物在防治血管性痴呆、改善脑血管缺血引起的记忆力减退疾病中具有一定成效。刘智慧等[33]于2016年采用东莨菪碱造成的学习记忆障碍模型和在体长时程增强 (long-term potentiation，LTP)记录，研究了天麻素、巴利森苷和巴利森苷C的作用并分析其构效关系。在Morris水迷宫实验中，巴利森苷以及巴利森苷C可显著改善东莨菪碱损伤的空间学习记忆能力，巴利森苷和巴利森苷C都对短期记忆有改善作用，但是对长期工作记忆，巴利森苷C的作用优于巴利森苷，而天麻素作用不显著。大鼠在体LTP 研究结果显示，巴利森苷和巴利森苷C均可剂量依赖地改善东莨菪碱抑制的LTP(P<0.05)，而天麻素的作用最弱，仅表现出改善趋势 (P>0.05)。因而，在东莨菪碱模型中巴利森苷C的作用强于巴利森苷，其中，巴利森苷C的改善效果比巴利森苷高约10 倍，比天麻素高约20～30倍，因此巴利森苷C 有可能成为新一代抗痴呆药物的先导物。同年，Liu等[34]研究了巴利森苷C对注射可溶性Aβ1-42寡聚体改善大鼠LTP的影响以及潜在的电生理机制。实验证明，巴利森苷C可显著改善由脑内注射可溶性Aβ1-42寡聚体诱导的LTP损伤。可溶性Aβ1-42寡聚体显著抑制海马神经元中的NMDAR电流，同时不影响AMPAR电流和电压依赖性电流。用巴利森苷C对小鼠进行预处理，可使NMDA(N-甲基-D-天冬氨酸)受体介导的Aβ对离子通道电流产生抑制作用，保护NMDA受体电流免受Aβ诱导的损伤，因此，巴利森苷C可以是治疗神经元退行性疾病的有效化合物。2017年，郑州郑先医药科技有限公司利用巴利森苷B以及阿司匹林、三叶苷、β-乙酞氧基异戊酞阿卡宁等化学药组合，研制出1种治疗上呼吸道感染的化学药，经过临床试验，证明该化学药组合具有起效快、作用稳定、长期服用无不良反应的特点[35]。孟姣等[36]于2018年发明了1种用于治疗非小细胞肺癌的药物组合物及其制剂，包括免疫检查点抑制剂和巴利森普类化合物。巴利森苷类化合物包括巴利森苷和巴利森苷B。巴利森苷类化合物和免疫检查点抑制剂在治疗非小细胞肺癌时，会产生明显的协同作用，大幅提高药物疗效，并且当药物组合物中添加顺铂、紫杉醇或培美曲塞等化疗药物后，还会进一步提高药物组合物的治疗效果。

除此之外，天麻中巴利森苷类成分对缓解精神分离行为异常症具有一定的疗效[37]，同时还具有增强抗体细胞氧化酶的功效，对淋巴癌也有一定的治疗作用[38]，巴利森苷作为天麻药材的入血化学成分，也具有一定的生物活性，说明巴利森苷类成分对天麻发挥药效起到了重要作用[39]。由此可见，天麻中巴利森苷类成分药理作用广泛，仅仅以天麻素作为活性成分不能完全反映天麻的功效。故应加大对天麻中巴利森苷类成分药理作用的研究，为综合评价天麻质量、阐明天麻药效以及新药的研制和开发奠定基础。

5 研究展望

近年来，有关天麻化学成分的研究，特别是有关天麻中巴利森苷类化合物作用的研究逐渐增多，并且在多方面取得了重要的研究成果，越来越多的研究者将巴利森苷作为天麻的质控成分。随着中药指纹图谱、UPLC、核磁、质谱等新仪器、新方法的应用，天麻中更多的巴利森苷类成分被分离纯化出来。在现代医药学飞速发展和天麻化学成分、药理作用研究不断深入的新时期，更要积极开发巴利森苷类化合物的富集技术，加强药理活性、作用机制以及药代动力学特征等方面的研究，为进一步探究巴利森苷类成分提供技术支持，为天麻药材的质量控制标准提供依据，并为新药的开发与利用奠定基础。现阶段天麻药用产品以及保健品的研制主要集中在天麻素上，相信随着巴利森苷类成分研究的不断深入，天麻产品的开发范围会更加广泛。