摘要:山豆根是一种典型的中药植物,其因为含有多种药用功效而受到社会的广泛关注。越南槐(Sophora tonkinensis Gagnep)这种植物的属性为豆科槐属,而山豆根属于这种植物的干燥根和根茎部分,其具有苦、寒的特点,并且带有毒性。山豆根的特点决定了它的功效,清热解毒和消肿利咽就是山豆根具有的功能,因此,山豆根对诸多病症都能存在缓解的效果,例如咽喉肿痛、牙龈肿痛、口舌生疮和火毒蕴结等[1]。分布的地区包括广东、四川和广西等省份。
关键词:山豆根;化学成分;药理作用
引言
越南槐是豆科槐属植物,而山豆根就属于这类植物的干燥根和根茎部分,在中医喉科中,经常会使用山豆根作为药物。它具有非常丰富的生物碱,主要起作用的为其中的苦参碱氧化苦参碱。利用山豆根制成的药物有很多,例如复方山豆根冲剂、山豆根片和山豆根口服液等,对扁桃体炎和急性咽炎、慢性咽炎等疾病的治疗非常有效,除此之外,还能将山豆根的总碱或单一生物碱提取出来,然后完成药物的制造,这类药物的治疗效果主要发挥在慢性乙型肝炎、乙型脑炎和慢性活动性肝炎方面,同时,对于肝癌的治疗也具有辅助的效果。
1.化学成分
1.1生物碱
关于山豆根的所有成分,其中占据主要位置的活性成分为生物碱,另外,该物质也是药效形成的基础。从山豆根可以分离出很多物质,其中就有生物碱这种物质,而分离出这种物质一共包括四类,分别为苦参碱型、金雀花碱型、奥豆碱型和羽扇豆碱型,羽扇豆(lupin)类生物碱的另外一个名称为做喹诺里西啶(quinolizidine)类生物碱,这种生物碱并不特殊,是这四种生物碱中最常见的一种。经过不完全统计可知,这类生物碱分布的领域非常广泛,豆科植物中,存在此类生物碱的属有二十多个。经过对这类生物碱不断的探索和研究,到现在为止已经发现了160多种,已发现的所有生物碱成分大约有七千种,这类生物碱成分占比为2%。邓银华等[2]在分离山豆根的过程中,提取出了很多成分,包括氧化苦参碱、N-甲基金雀花碱和苦参碱等成分。窦金辉等[3]也对山豆根进行了分离,他从中提取出来的物质有氧化槐果碱、槐胺碱、金雀花碱和槐醇等。肖平等[4.5]在分离山豆根的过程中,先后提取出以下物质,即5α,9α-二羟基苦参碱、9α-羟基苦参碱、14α-羟基苦参碱、5α-羟基槐果碱、14β-羟基苦参碱、槐果碱,除此之外,还有两个新生物碱类化合物,分别是14α-乙酰苦参碱和14β-乙酰苦参碱。他并没有停下手中的分离工作,对山豆根又进行了进一步的分离提取,然后得到了去氢槐醇和14β-羟基氧化苦参碱。以下展示了部分物质的结构图:
1.2黄酮
山豆根不止含有生物碱,除此之外,黄酮类化合物涵盖的类型非常丰富,例如黄酮、异黄酮、二氢黄酮和紫檀素等,其中的二氢黄酮类化合物最丰富。而取代基的种类也比较丰富,不只局限于甲氧基和羟基这两种,除此之外,还包括3-甲基-3-羟基-丁基、熏衣草基、5-羟基-2-异烯丙基-5-甲基-己基和异戊烯基等,这种取代基有时会与邻位羟基环合,脱掉小分子后就能够得到六元吡喃环或五元呋喃环。最近几年,针对山豆根展开的分析和研究获得了新的突破和进展,特别是黄酮类成分的研究,邓银华等[6]对山豆根进行分离操作没然后提取出牡荆苷、异鼠李素-3-芸香糖甙、槲皮素以及一个新的化合物——越南槐醇。丁佩兰等[7]经过分离操作后,从山豆根中提取出新的黄酮类化合物,一共包括六种,具体如下:山豆根色满二氢黄酮A、山豆根色满二氢黄酮B、山豆根色满二氢黄酮C、山豆根色满二氢黄酮D、山豆根色满查耳酮B和山豆根色满查耳酮C。以下展示了部分物质的结构图:
1.3三萜
山豆根中还包括了非常多样化的三萜及三萜皂苷物质,这类物质中,齐墩果烯型比较多,而羽扇豆烷型几乎没有,一些化合物的羰基被取代的位置为22位。现如今,已经从山豆根中分离出很多三萜及三萜皂苷类成分,分别有17种和15种。已经被发现的三萜及三萜皂苷:相思皂醇、广东相思子三醇(cantoniensis triol)、槐花二醇(sophoradiol)、槐花皂苷Ⅱ,Ⅲ[8]、Soyasapogenol A[9]和Lupeol[10]。以下展示了部分物质的结构图:
1.4其它成分
除了上述成分外,山豆根中还包括很多成分:蒽醌、香豆素、脂肪酸、甾醇、蛋白质、酚性化合物、氨基酸和多糖等,例如对羟基苯甲酸、番石榴叶乙酸乙酯、麦芽酚、大黄素甲醚、香草酸和大黄素[11]。
1.5微量元素
孟君等[12]对山豆根含有的微量元素进行研究的过程中,关于各元素测定步骤的落实,他选择了微波消解-氢化物发生-电感耦合等离子体发射光谱联用技术,对其进行提取和检验,然后获得了砷、锑、铋和锡的能区分于噪声的最低检出浓度如下:0.006、0.009、0.003和0.005μg·g-1。
2.药理作用
2.1体外抗菌作用
丁凤荣等[13]在研究山豆根浸出液的作用时,选用了K-B纸片扩散法,经过一系列的分析后发现,他确实对很多细菌都存在明显的抑制效果,例如大肠杆菌、甲型链球菌、乙型链球菌、金黄色葡萄球菌和白色葡萄球菌,胡庭俊等人针对山豆根的研究重点在于其总生物碱、水提物和醇提物部分,选择大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为研究的辅助对象,分析上述三种物质对于这两种细菌的抑制效果,经过探究后发现得到了总生物碱和醇提物起效果的最小浓度,它们分别为62.5 mg/m L、31.25 mg/m L,而金黄色葡萄球菌遇到山豆根醇提物时,其敏感程度为中毒敏感。
2.2抗氧化作用
通过相关研究可知[14],关于体外产生的羟自由基和超氧阴离子这两类物质,山豆根醇提物对其的清理效果非常明显,同时也能有效的应对由过氧化氢引起的红细胞氧化溶血的情况,并且这种对抗的能力和效果与浓度成正比。
2.3对免疫系统的影响。
帅学宏等[15]致力于建立小鼠免疫抑制模型,在此过程中,他选择的免疫抑制剂为地塞米松(Dex),设置了三种计量的山豆根多糖(SSP),即50、100和200 mg·kg-1,利用它们分别对小鼠进行腹腔注射,从而实现胸腺和脾脏器官指数的测定,另外,对于组织匀浆中隧的三类物质活性也进行测量,包括谷胱甘肽过氧化物酶(GP)、过氧化物酶(M PO)和黄嘌呤氧化酶(XO)。经过试验后发现,体内生成自由基的过程会受到SSP的影响,并且清除能力也会相应发生一定程度的变动,产生这种影响的方式如下:对机体内的自由基相关酶的活性进行调整和改变,通过这样的方式就能避免出现过氧化损伤和拮抗Dex,有效防止其危害到机体免疫器官,机体也会因此获得更强的免疫能力。
2.4抗炎作用
通过相关研究可知[16],山豆根水提物在小鼠身上的诸多症状都表现出非常明显的抑制效果,例如,由二甲苯引起的小鼠耳肿胀、由组织胺引起的大鼠皮肤毛细血管的通透性,除此之外,也能有效消除和缓解急性炎症和免疫性炎症。另外,山豆根碱对于炎症的抑制效果不止体现在毛细血管通透性、炎症性渗出和组织水肿这三个方面,对于炎症后期肉芽组织增生的情况,其也存在十分显著的抑制效果。在使用药物之后,大鼠的肾上腺坏血酸迅速下降,由此可见,血红蛋白能够直接抗炎,还能刺激垂体-肾上腺皮质,从而间接的产生抗炎效果。
2.5对心血管系统的影响
刘芬等[17]经过研究后发现,氧化苦参碱存在剂量依赖性的特点,能够有效降低血压,另外,它还对多沙唑嗪具有明显的促进效果,使其表现出明显的降压效果,但和普萘洛尔共同存在时,就无法起到降压的作用,对大鼠双侧颈总动脉进行结扎,这样能够形成急性不完全性脑缺血,在这个步骤之后,实施灌注损伤模型的环节,这样的方式有利于山豆根碱影响效果的研究和分析,特别是对大脑海马组织Na+-K+-ATP酶、GSH-Px活性、Ca2+-ATP酶及MDA含量等方面,经过研究后发现,山豆根碱对ATP酶、SOD、GSH-PXD活性具有明显的提升效果,但MDA含量会降低,这表明,其能够保护脑缺血再灌注损伤。
3.毒理作用
3.1肝毒性
由相关报道可知,山豆根之所以存在毒性,是因为其包含了生物碱,例如苦参碱(约占0.4%)、金雀花碱、氧化苦参碱和槐果碱等。换而言之,就是啥都跟的生物碱部分属于毒性成分,可能具有DA受体阻断作用。其余部分都没有表现出明显的毒性。吕莉莉等[18]设置了不同剂量的山豆根,连续七天将其喂给小鼠,然后对小鼠的血清进行检测,发现每种剂量对小鼠造成的加重程度是不同的,对于肝脏的损伤方面,其与剂量和用药时间均成正比。由此可见,过氧化损伤能够影响到山豆根肝毒性的损伤机制。忻耀杰等[19]选用SD大鼠进行了毒性实验,经过研究后发现,50倍量组的大鼠明显出现了肝脏灶性坏死的情况,另外,还包括肾脏的血管袢与球囊壁粘连、肾小管上皮水肿的问题,在100倍量组和增毒组中,肝实质内细胞脂肪变性的问题比较明显,而解毒组表现出的问题包括两种,即肝细胞点状坏死和肾小管上皮轻度水肿。
3.2神经毒性
据相关资料显示,第四军医大学第一附属西京医院治疗山豆根中毒患儿的数量为十例,所有患儿每天都会服用一计量中草药,该草药中含有山豆根中草药成分。对所有患儿的各类信息进行回顾,例如临川表现、治疗方法、头颅MRI结果和预后,然后有针对性的进行分析,发现十例患者都存在以下这些神经系统症状:步态不稳、失语、意识障碍、肢体无力和十例模糊等[20]。
3.3其他毒性
山豆根胆碱能够造成神经系统处于兴奋状态,然后造成过敏反应,中毒剂量会不仅导致心肌出现损伤,胃肠道也会因此受到非常猛烈的刺激,这会导致胃肠道出现功能障碍的问题。根据现代研究的内容和结论,发现苦参碱存在烟碱样作用,因此,胆碱能够对神经系统进行刺激,从而产生兴奋的状态,同时,也能刺激到中枢神经系统和呼吸肌肉,使其呈现出麻痹的状态,另外,还能刺激胃肠道平滑肌的收缩,使得胃肠蠕动、唾腺和汗腺的分泌速度更快,以及瞳孔缩小和神经肌肉接头受阻,主要的症状如下:头晕、呼吸短促、出汗、呕吐、抽出、呼吸暂停等,如果中毒较轻通常就不会引起心血管系统的症状,但中毒比较严重的话,还有可能出现心率加快和血压下降等症状。除此之外,山豆根还含有金雀花碱,这种物质的毒性也非常强,同样能够引起呼吸中枢和血管运动中枢的兴奋,造成呼吸急促、心跳加快和血压升高等问题。
山豆根属于非常常见的传统中药,其具有非常丰富的化学成分和药用价值,并且表现出十分多样化的生理活性,例如抗肿瘤、保肝降酶、抗心律失常和抗炎抑菌等。现阶段,针对其药理作用物质基础的研究逐渐走向成熟,但关于其作用机制方面的研究还比较浅显,需要进行更深层面的挖掘和研究。另外,未来的研究重点应当确保更加深入,要重点关注以下几个方面:增强山豆根其他活性成分;深入探究山豆根的药用价值;构建与之相关的指纹图谱;强化中药质量控制的方法。本研究可为进一步合理开发利用山豆根药物资源提供参考。
4.实验部分
4.1实验药材
山豆根两批药材(批号:WX_20190901)的提供方为贵州三力制药有限公司,进行鉴定的为贵州中医药大学的魏升华教授,认定其的确属于豆科植物越南槐(Sophora tonkinensis Gagnep)的干燥块根,其标本的保存位置为贵州中医药大学。
4.2实验仪器、试剂与材料
4.3提取与分离
干燥的山豆根(第二批:WX_20190901)的根及根茎,切段粉碎得20 kg,选用95%的甲醇,然后进行加热回流处理,提取次数为三次,每两个小时进行一次,将提取液合并之后,通过减压的方式回收溶剂,然后利用其继续进行浓缩,得到6.5Kg的总浸膏,将浸膏中的有机溶剂挥发干净,然后将水注入制成溶液状,当完全溶解后,下一个步骤为萃取,该操作过程选用了石油醚、乙酸乙酯和正丁醇溶液,此步骤会重复3-5次,在保存萃取液的水层时,必须要确保其具备足够的密封型(待筛选);合并不同萃取部位并回收溶剂,然后得到各萃取部位浸膏。
称量正丁醇部位萃取浸膏,取出400g进行硅胶板样,设置不同的二氯甲烷梯度:甲醇(1:0~0:1)进行洗脱,每个梯度的使用量为20L,收集的容器为大锥形瓶,每选2L溶剂进行一次旋干,然后将其合并,最后会对层析柱进行冲洗,该步骤选用甲醇溶液实现,对经过旋转蒸发仪进行浓缩的每个柱体积包含化合物,利用TLC点板实现检测,其中拥有同一极性的部分会合并起来。然后得到了八个极性段位(RS-RZ),保存。
关于RV(3.27 g)的洗脱环节,可以选用Sephadex LH-20(甲醇),然后再对其进行分离,由此获得四个组分(RV1~RV4),其中,RV3(297.0 mg)过MCI(30%-100%,甲醇/水)进行梯度洗脱,然后获取化合物1(4.8 mg)。
RW(9.7 g)经过ODS柱,然后对其进行梯度洗脱步骤,此步骤选用甲醇-水(V/V(1:9~1:0)实现,然后再对其进行分离后,从而获取五个组分(RW1~RW5)。其中的RW2(1.3 g)的洗脱步骤选用了Sephadex LH-20(甲醇),经过分离操作,从而获取了4个组分(RW2.1~RW2.4),RW2.1(82 mg)过MCI(30%-100%,甲醇/水)梯度洗脱,得到化合物2(2.0 mg)。
5.化合物的结构解析
5.1化合物的结构鉴定
化合物1为无色固体,溶于甲醇等极性溶剂。254 nm无荧光,碘化铋钾显色显橙黄色。ESI-MS m/z 529.5[2M+H]+;1H NMR(600 MHz,CD3OD)δ4.92(1H,dt,J=9.9,5.0 Hz,H-11),4.32(1H,dd,J=12.2,5.0 Hz,H-17e),4.05(1H,t,J=12.5 Hz,H-17a)是苦参碱型生物碱的特征氢;在13C NMR(150 MHz,CD3OD)中,由于氧配位键的诱导效应,δ68.5(C-10),68.0(C-2)向低场位移,δ16.9(C-3),16.8(C-9)向高场位移。以上波谱数据与文献[31]基本一致,故确定化合物1为氧化苦参碱。
化合物2为黄色油状,溶于甲醇等极性溶剂。254 nm无荧光,碘化铋钾显色显橙黄色。分子式为C15H24N2O3,ESI-MS m/z 281.2[M+H]+;化合物的NMR与化合物1类似,在1H NMR(600 MHz,CD3OD)谱中,4.06(1H,d,J=13.0 Hz,H-17b),4.33(1H,d,J=13.0 Hz,H-17a),δ4.81(1H,td,J=10.7,5.2 Hz,H-11)为典型苦参碱型生物碱的特征氢。以上波谱数据与文献[33]基本一致,故确定化合物2为氧化槐醇。其结构图如下:
5.2化合物的波谱数据
化合物1:氧化苦参碱
无色固体(甲醇)。分子式C15H24N2O,ESI-MS,m/z 529.5[2M+H]+;1H NMR(600 MHz,CD3OD)δH:4.92(1H,m,H-11),4.33(1H,dd,J=12.2,5.0 Hz,H-17b),4.05(1H,t,J=12.5 Hz,H-17a),3.34(2H,m,H-2),3.08(2H,m,H-10).13C-NMR(150 MHz,CD3OD)δC:171.5(C-15),68.5(C-10),68.0(C-2),66.6(C-6),53.6(C-11),42.2(C-7),41.9(C-17),34.3(C-5),32.2(C-14),27.9(C-12),25.4(C-4),23.7(C-8),18.3(C-13),16.9(C-3),16.8(C-9)。
化合物2:氧化槐醇
黄色油状(甲醇)。分子式为C15H24N2O3,ESI-MS,m/z 281.2[M+H]+;1H NMR(600 MHz,CD3OD)δH:4.81(1H,td,J=10.7,5.2 Hz,H-11),4.33(1H,d,J=13.0 Hz,H-17a),4.06(1H,d,J=13.0 Hz,H-17b).13C NMR(150 MHz,CD3OD,)δC:173.8(C-15),72.4(C-6),69.9(C-10),68.9(C-2),67.9(C-5),55.0(C-11),48.3(C-17),37.3(C-7),36.6(C-4),33.6(C-14),29.4(C-12),24.9(C-8),19.8(C-9),19.0(C-13),17.8(C-3)。
6结果与讨论
本实验对山豆根药材进行分离,成功提取出两个生物碱类化合物,分别是氧化苦参碱和氧化槐醇。得到的这个研究结果不仅对山豆根中包含特殊化学成分提供了进一步的验证,同时也支撑了其更深层面的研究。
这次实验提取了很多药液,所以要在第一时间做好详细的标记;当使用存在毒性的试剂时,要注意做到安全谨慎;如果使用的有毒试剂具非常轻的刺激性气味和易挥发的特点,那么就必须要将其放置在通风橱,如果使用的试剂具有很强的腐蚀性,例如硫酸等,那么一定要在操作过程中穿戴好实验的衣服和手套,并且操作环境必须要安静无人。
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致谢
伴随着论文的完成,大学生活就要结束了,感谢在我大学生活的每位,特别感谢我们的指导老师和师姐,在她们悉心的指导和帮助下成功完成了毕业论文。在此,向老师和师姐致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
在此,我还要感谢一起度过大学生活的每位同学、师姐及老师,正是你们的陪伴,我才能克服接踵而来的困难和疑惑,直至本文的顺利完成,也在此感谢大学对我四年的培养。
再次谢谢实验各位师姐、师兄的关心和帮助!
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