中药黄芪的化学成分及药理活性研究进展

杨秀华，刘志军，智慧，艾丹，李慧，王雯雯

(内蒙古呼伦贝尔职业技术学院，内蒙古 呼伦贝尔)

0 引言

黄芪是我国传统医学上常用的一味补气药材，始载于《神农本草经》，列为上品[1]。其药用部位为豆科植物黄芪属植物膜荚黄芪或蒙古黄芪的干燥根，性温味甘，归脾肺经[2]，具有扶正固本、补中益气、利水消肿等功效[3]，临床上常用于治疗脾胃气虚之食少、腹泻、气短乏力等疾病。随着黄芪在医药和保健领域的应用日益广泛，人们对黄芪的化学成分及药理活性研究逐渐增多，本文对其进行归纳总结，详细情况如下。

1 化学成分

现有研究表明[4]，已经从黄芪中提取分离出皂苷、多糖、黄酮、固醇、氨基酸和挥发油等成分。其中皂苷类、多糖类和黄酮类化合物等成分具有显著的化学活性。

1.1 皂苷类化合物

皂苷类化合物是黄芪中重要的活性成分之一，多数为四环三萜皂苷类化合物。已从蒙古黄芪、膜荚黄芪及其同属植物中分离出40多种皂苷类化合物，主要有黄芪皂苷Ⅰ～Ⅷ、异黄芪皂苷I～Ⅳ、乙酰基黄芪皂苷、大豆皂苷等[5]。黄芪甲苷(AS-IV)是黄芪强心的主要成分，具有保护心脏、抗炎、抗氧化、抗凋亡和抗病毒[6]等广泛的生物学活性。

1.2 多糖类化合物

黄芪多糖(APS)是黄芪药材中活力最高的有效成分[6]，也是现代医学研究的热点内容。APS主要有葡聚糖和杂多糖，APS参与调节机体免疫，具有抗肿瘤、抗感染活性、保护心血管等作用[7]。

1.3 黄酮类化合物

黄酮类化合物(AFS)是一类生物活性广泛的化合物，多达40多种，迄今为止已从黄芪属植物中分离得到黄酮类、异黄酮类、紫檀烷、异黄烷等4大类[8]。黄酮类化合物具有增强免疫、清除氧自由基、抗辐射损伤等作用，并具有显著的抗癌活性，能够阻止癌细胞的生长和扩散[9]。

1.4 其他成分

黄芪中包含除苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸等人体必需的氨基酸外[10]，还有γ-氨基丁酸、天冬酰胺、天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸等25种氨基酸[11]。

2 药理活性

2.1 对心脏的作用

现有实验研究表明，黄芪对心脏具有一定的保护作用。Xu XL等研究表明[12]，AS-IV可以改善异丙肾上腺素引起大鼠广泛的心内膜下坏死，降低血清LDH、CK活力，促进左心室舒张和收缩功能。此外，经AS-IV处理可减轻肌浆网钙泵功能、下调SERCA2a mRNA和蛋白水平及降低lamban磷酸化水平。APS对H2O2诱导的乳鼠心肌细胞凋亡具有显著的抑制作用，其机制可能是APS可以改善SOD、CAT的活性而降低氧化应激损伤、上调Bcl-2并下调Bax表达，降低Caspase-3、NF-κB的蛋白表达，从而发挥对H2O2诱导心肌细胞凋亡的保护作用[13]。近年来，大量体内外实验研究均已证实单味中药黄芪、黄芪复方制剂及黄芪的有效成分均对病毒性心肌炎和心衰发挥治疗作用[14-15]。

2.2 抗肿瘤作用

大量实验研究表明，黄芪中的有效成分黄芪皂苷、多糖、黄酮类化合物对多种肿瘤均有抑制作用[16]。Li Jin等[17]将多糖肽(PSP)和黄芪多糖(APS)组合在一起，作为辅助阿霉素(AMD)化疗的新复合处方(PSP+APS)。将艾氏腹水癌(EAC)细胞腹腔注射于昆明小鼠体中建立实体瘤模型。结果显示PSP和PSP+APS可以显着增加CD3+和CD4+T淋巴细胞的百分比，CD+/CD8+的比例以及肿瘤组织中脾脏和Bax中IL-2/IL-2R的表达，减少肿瘤组织中Bcl-2和CDK4的表达。因此，该新配方(PSP+APS)的免疫调节和抗癌作用优于单独的PSP，并且还可以抵抗AMD诱导的免疫抑制。多项研究报道，APS通过下调Bcl-2表达、上调Bax表达，诱导人胃癌细胞MKN45、肺癌细胞A549、肝癌细胞HepG2等癌细胞凋亡[18]。

2.3 肾保护作用

黄芪是我国传统的中药，具有益卫固表、利水消肿之功效，在治疗肾病领域中，使用更为广泛和悠久。目前，在临床患者和实验动物中显示，黄芪能够减少蛋白尿和高脂血症以及免疫调节和肾保护作用[19],主要通过抗氧化应激和炎症因子、抗细胞凋亡作用来实现的[20]。Shigang Li[21]等用每天给大鼠(模型组和治疗组)皮下注射C-BSA加弗氏不完全佐剂，大鼠模型组从第2周至第7周通过尾静脉注射C-BSA，以诱发肾小球肾炎。大鼠(治疗组)从第2周到第7周腹腔注射给予APS，用ELISA法测定白细胞介素2(IL-2)，白细胞介素6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)。结果显示，治疗组的NF-κB表达，IL-2，IL-6，TNF-α浓度明显降低，表明APS通过抑制NF-κB活化和NF-κB调节的细胞因子表达来预防C-BSA引起的肾小球肾炎。

2.4 降血糖作用

糖尿病(DM)是由遗传或环境等因素引起胰岛素分泌绝对或相对不足，以高血糖为主要特征的慢性疾病，严重威胁全人类健康。黄芪是大多数中草药抗糖尿病配方中的关键成分。近年来研究显示，APS可以降低1型DM的发病率并推迟了非肥胖型1型DM小鼠的发作[22]。它还可以降低了自身免疫性胰岛炎，增加胰腺β细胞的增殖，并降低β细胞的凋亡[23]。皂苷和类黄酮组分通过共同的脂联素和AMPK代谢途径对2型DM大鼠的血糖水平升高具有拮抗作用。它们增加了糖尿病大鼠肝脏和骨骼肌中AMPK，脂联素和adipo-R1水平的基因和细胞表达[24]。

2.5 免疫调节作用

大量实验研究发现，APS、AS-IV都具有显著的免疫调节作用[25]。研究发现，APS对器官免疫作用表现为多方面。APS能够刺激胸腺发育，刺激法氏囊的生长来加速分化B淋巴细胞，通过对脾脏淋巴细胞增殖作用加强B淋巴细胞和T淋巴细胞的作用[26]。在细胞免疫作用上，AS-IV通过上调CD4+CD25-Treg IL-4蛋白表达、下调 IFN-γ蛋白表达来拮抗高迁移率族蛋白B1(HMGB1)对小鼠调节T淋巴细胞(Treg)免疫功能的抑制作用，减轻脓毒症的炎性反应，提高细胞免疫功能[27]。

2.6 治疗哮喘

哮喘是临床常见的呼吸系统疾病，以气道高反应性、气道炎症、黏液分泌过多为主要特征[28]。Du Q等[29]用雾化卵清蛋白(OVA)慢性攻击BALB/c小鼠8周。在每次OVA攻击期间，口服AS-IV50mg/(kg·d)-1。研究结果发现，通过AS-IV的治疗，可显着减少嗜酸性细胞气道炎症，气道高反应性，支气管肺泡灌洗液中白介素(IL-4、IL-13)的水平以及血清中总免疫球蛋白E的水平。此外，AS-IV治疗可显著抑制气道重塑，包括上皮下纤维化，平滑肌肥大和杯状细胞增生。

2.7 脑保护作用

随着全球人口逐渐趋于老龄化，缺血性脑血管疾病已经成为严重威胁人类生命健康的常见病和多发病[30]。目前，临床上主要通过再通血液灌注进行治疗。然而，临床病例显示，这会引起脑组织及其功能造成更严重的损害，即脑缺血再灌注损伤。ZhengHu Xu等[31]发现，AS-IV在脑缺血再灌注损伤中发挥了一定的保护作用，结果显示，经AS-IV(60μg/mL)处理后明显增加OGD/R诱导的细胞SOD活性，显著降低MDA活性和ROS的产生；明显提高p-JAK2和p-STAT3蛋白的表达。当加入JAK2抑制剂AG490时，上述AS-IV的保护作用减弱或消失。此外，AS-IV对JAK2/STAT3信号传导的影响，在体内I/R损伤的患者也得到了验证。因此，体外和体内分析表明AS-IV可能预防部分由JAK2/STAT3信号通路介导的脑I/R损伤和抗氧化作用，AS-IV可以作为脑I/R损伤的新型治疗方案。

2.8 其他作用

AS-IV还可以改善记忆，抗抑郁、抗帕金森综合征、保护神经[32]。C Tohda[33]等研究发现黄芪提取物可以逆转了淀粉样蛋白Ab(25-35)引起的记忆力减退并预防小鼠大脑皮质和海马轴突和突触的丢失。马建春等[34]研究发现，在强迫游泳实验、悬尾实验两种经典抑郁动物模型中，40mg/kg AS-IV具有抗抑郁作用。研究发现，AS-IV预处理显着且剂量依赖性地减轻了6-羟基多巴胺诱导的多巴胺能神经元损失[35]。

3 小结

综上所述，黄芪及其主要活性成分多糖、皂苷、黄酮类化合物对心脏、肾脏疾病、肿瘤、糖尿病、免疫调节等方面具有良好作用，其药用价值和保健价值逐渐得到了学术界的认可，具有广阔的发展前景。由于黄芪化学成分多且复杂，在今后的研究中，应采取现代医学的研究手段和技术，明确治疗各种疾病机制和成分，寻找新靶点，进一步提高黄芪的应用价值，使其得到更加广泛的应用。