甘草抗氧化現代研究進展

李念虹,化敏,戴衍朋,石典花,周倩

(1.山東省中醫藥研究院,山東 濟南 250014;2.山東中醫藥大學，山東 濟南 250355)

甘草為豆科植物甘草(GlycyrrhizauralensisFisch.)、脹果甘草(GlycyrrhizainflataBat.)或光果甘草(GlycyrrhizaglabraL.)的干燥根和根莖。其分布于陜西、甘肅、青海、新疆、山東等地。甘草具有補脾益氣、清熱解毒、祛痰止咳、緩急止痛、調和諸藥之功效，臨床常用于脾胃虛弱、倦怠乏力、心悸氣短、咳嗽痰多、脘腹、四肢攣急疼痛、癰腫瘡毒，還可緩解藥物毒性和烈性。同時甘草作為一種天然的抗氧化劑，其抗氧化活性已在多個領域得到廣泛應用。自由基引起的膜脂質氧化性損傷是導致衰老、癌癥、心血管多種疾病的重要因素，而抗氧化劑具有抑制活性氧自由基產生或清除體內有害的自由基，從而起到減少腫瘤、炎癥和心血管疾病等退行性疾病的發生?，F代研究發現，甘草主要的抗氧化活性成分為黃酮類化合物，同時皂苷和多糖等其他類成分也有一定的抗氧化作用[1]。此外，甘草黃酮的抗癌、改善心血管系統疾病及預防老年癡呆等生理活性，也與抗氧化機制有關[2]。因此，將抗氧化活性成分作為甘草質量評價與控制的關鍵指標可作為未來重要研究方向之一，鑒于此，筆者對甘草的抗氧化的現代研究進行綜述如下。

1 甘草的抗氧化作用研究

1.1 甘草黃酮抗氧化作用研究進展 井元知子等[3]分別采用X-XO法、線粒體法和微粒體法對新疆甘草成分進行了抗氧化作用研究，結果發現甘草中5種查爾酮類成分(甘草查爾酮A～D和甘草素)均具有抗氧化作用，其中B環有兒茶酚結構的查爾酮B和D抗氧化作用最強，通過與刺凌德草堿抗氧化活性比較，明確了查爾酮類抗氧化活性與B環結構有關。木合布爾·阿布爾孜等[4]從新疆光果甘草中分離制備得到甘草總黃酮和光甘草定，利用人類HL-60 細胞和大鼠肝微粒體做體外抗氧化實驗模型，對其進行抗氧化活性測定，結果證明二者均具有明顯的強抗自由基活性，其中光甘草定與常用的自由基清除劑EGB761類似，是活性最強的異黃酮類成分之一。陳晶晶等[5]以甘草苷為研究對象，開展了其對肝癌細胞SH-EP1細胞株氧化應激損傷模型模型細胞的活力值及線粒體凋亡分子、抗氧化分子含量的影響研究，結果發現，甘草苷可顯著上調SH-EP1細胞株細胞活力值以及X連鎖凋亡抑制蛋白、Bcl-2、Bax、超氧化物歧化酶、核因子NF-E2相關因子、抗氧化反應元件、谷胱甘肽過氧化物酶和兒茶酚-1含量，下調Bax和caspase-3水平，從而起到抑制氧化應激導致的細胞凋亡的作用。且甘草苷濃度越高，細胞活力值越大。

異甘草素是甘草中具有明確抗氧化活性的黃酮類化合物之一[6]，但是該化合物含量低，提取效率低，分離難度大，因此研究建立簡便的合成異甘草素及其衍生物的方法十分必要。張光輝等[7]通過酰化、羥醛縮合反應合成異甘草素甲苷，利用其與DPPH自由基溶液的反應考察了其抗氧化活性，結果表明異甘草素甲苷也具一定的抗氧化活性，但明顯低于異甘草素，證實異甘草素的4位羥基是抗氧化活性的有效部位。崔譽蓉等[8]通過比較甘草苷、異甘草苷、甘草素、異甘草素4種化合物對體外6種氧自由基(羥自由基、金屬離子螯合能力、DPPH、超氧陰離子清除率、亞油酸過氧化抑制率和卵黃脂質過氧化抑制能力)的清除能力，探討了4種化合物抗氧化作用的構效關系，發現甘草黃酮類化合物中C4-OH是起抗氧化作用的必要基團，C環開環后形成的羥基和雙鍵是其抗氧化活性顯著增強的重要原因。張光輝等[9]以甘草素標準品為對照，對甘草甲苷、甘草乙苷清除DPPH自由基活性進行測試，結果三者抗氧化活性大小依次為甘草素>甘草甲苷>甘草乙苷。甘草甲苷和甘草乙苷均具有較強的抗氧化活性，推測與結構中的酚羥基可以被氧化為醌類物質有關，甘草素活性高于樣品，表明甘草素的2個酚羥基是抗氧化活性有效部位。上述研究結果可為開展抗氧化活性成分合成相關研究提供科學參考。

口服中藥經消化道吸收后進入血液，通過毛細血管滲透進入組織液，最后作用于靶標產生活性，因此體內具有藥動學特征的成分及在體內生成的活性代謝物組合物才是發揮藥效的物質基礎。羅麗平等[10]選擇具有明確抗氧化活性的6個甘草黃酮類化合物，包括刺甘草查爾酮、甘草查爾酮B、甘草查爾酮A、5-(1,1-dimethylally)-3,4,4′-trihydroxy-2-methoxychalcone、glycycourmarin和glyurallin B，將其與肝微粒體共同孵育,將孵育樣品中加入DPPH，分析不同代謝產物的抗氧化活性，結果表明6 個黃酮類化合物在經過大鼠肝微粒體體外代謝后，其代謝產物仍具有一定的抗氧化活性(見圖1)。

1.2 甘草三萜抗氧化作用相關研究 甘草三萜類成分具有含量高、生理活性強的特點，甘草的很多藥理作用都與該類成分有直接關系。其中甘草酸是發揮藥理活性的重要有效成分之一，在體內主要以其代謝物甘草次酸的形式被吸收[11]而發揮作用，甘草次酸具有明確的抗氧化損傷的藥理學作用[12]。蔡東森等[13-14]通過向團頭魴投喂飼料中添加甘草次酸觀察甘草次酸對團頭魴抗氧化功能的影響。結果顯示，飼料添加甘草次酸可顯著提高肝臟超氧化物歧化酶活性和還原型谷胱甘肽含量，降低丙二醛含量。可使肝臟中脂蛋白酯酶、肝酯酶和總酯酶活性顯著降低,這可能是由于甘草次酸加強脂解作用，提高脂肪代謝酶活性導致的。邢燕等[15]為探討甘草次酸對大鼠心肌細胞氧化性損傷的影響，以不同濃度甘草次酸作用于H9c2大鼠心肌細胞氧化損傷模型，檢測ROS的生成量，細胞凋亡率，PI3K、AKT1、p-AKT 蛋白的表達，結果發現，甘草次酸可能通過調節磷酸肌醇3激酶-蛋白激酶B(PI3K-AKT) 信號通道抑制H2O2導致的大鼠心肌細胞氧化損傷，減少細胞凋亡比例。

Liu等[16]對從甘草中新分離出的8種三萜皂苷的抗氧化作用進行了體外試驗評價，發現其中兩種化合物(glyuralsaponin B和glyuralsaponin H)對Fe3+/半胱氨酸誘導的0.1 μm的過氧化脂質肝臟微粒體有明顯的抗氧化活性。

1.3 甘草多糖抗氧化作用相關研究 甘草多糖是甘草中除甘草黃酮、三萜類等成分之外的又一重要生物活性物質。叢媛媛等[17]提取的脹果甘草多糖，運用化學發光體系產生自由基模型研究了不同質量濃度的脹果多糖對DPPH自由基、羥自由基及超氧陰離子自由基的清除作用，發現粗多糖對以上自由基均有一定的清除作用，說明脹果甘草多糖具有一定的抗氧化活性，可以保護細胞免受自由基破壞，避免自由基過多對人體造成傷害。烏蘭其其格等[18]以甘草為原料,采用水提醇沉法提取得到甘草粗多糖和水提一級、二級、三級多糖，根據芬頓反應原理研究其羥自由基的清除能力，并在醬油試樣中添加提取的多糖后，研究了其羥基自由基清除能力，結果表明，醬油試樣在加入甘草多糖后對羥基的清除能力可見明顯增強。衣蕾等[19]通過對高羅曼雞注射雞新城疫Ⅳ系疫苗構建模型，分組注射甘草多糖、生理鹽水，定血清總抗氧化能力、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶的活性和超氧化物歧化酶、丙二醛含量，結果發現，甘草多糖可以顯著提高羅曼雞的T-AOC、GSH-Px和CAT活性，對雞體內抗氧化活性的提高有顯著作用。

Lian等[20]研究了甘草多糖經硒化修飾后的結構特性和抗氧化活性，發現硒化甘草多糖在體外和體內都表現出更強的抗氧化活性，表明，硒化修飾顯著提高了甘草多糖的抗氧化活性，增加了其作為抗氧化劑的應用潛力。Zhang等[21]采用DEAE-52纖維素柱和Sephadex G-100柱層析法從甘草中分離純化出3種水溶性甘草多糖，通過對其理化性質及抗氧化活性進行了研究,發現低分子量和高葡萄糖比的甘草多糖在相同的濃度下具有較高的抗氧化活性,分子量和單糖組成比例對抗氧化活性有影響。

現代研究認為多糖的抗氧化作用一方面是通過Nrf2/ARE通路調節編碼下游抗氧化酶基因的表達，而抗氧化酶進一步阻斷自由基鏈式反應，從而減少自由基的生成[22-23]。另一方面則是通過抑制iNOS mRNA表達，減少NO生成，從而明顯增加抗氧化能力，減少氧化應激損傷[24]。

1.4 其他 鄭明初等[25]采用回流法提取制得甘草醇提物，將不同濃度的甘草醇提取物加入油脂樣品，定時測其過氧化值(POV)。通過研究發現，該提取物對棕櫚油、豬油、菜籽油均能有效的延長其氧化的反應期，延長過氧化物的生成速度，且當其在油脂中的添加量為0.02%時，抗氧化性能大于BHT，且隨添加量增加，抗氧化性能顯著增強，其抗氧化性能可能與甘草的黃酮類化合物具有不同程度的抗氧化性和抗菌性等作用有關。彭雪萍等[26]為篩選甘草抗氧化有效部位，對甘草分部位進行提取分離，將提取物加入到豬油中烘箱烘烤，隔天測定其過氧化值，發現甘草中各極性部位的抗氧化性乙酸乙酯部位最強，乙醚、石油醚、95%乙醇次之，二氯甲烷部位最弱。Fan等[27]通過清除自由基(ABTS·+,DPPH·和ONOO-)對提取物中不同部位的抗氧化活性進行了評價。采用在線HPLC-ABTS·+和HPLC-ESI-MS/MS 聯用技術篩選甘草提取物中的自由基清除劑。結果表明，提取物中乙酸乙酯和正丁醇組分中總酚和總黃酮含量較高，抗氧化活性較強。

1.5 甘草抗氧化性相關疾病研究 現代藥理研究表明，甘草在消化系統、抗病毒、抗衰老、抗腫瘤方面也表現出明顯活性，其中多種藥理活性作用機制與抗氧化有關。

孫國慶等[28]通過觀察不同劑量甘草苷對D-半乳糖(D-gal)造成的衰老型大鼠的學習記憶的影響，探討了甘草苷抗衰老大鼠模型的作用及其機制。結果發現，甘草苷可通過增強超氧化物歧化酶(SOD) 、谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px) 等體內抗氧化酶活性，降低大鼠腦組織中脂氧化代謝產物丙二醛(MDA)含量，從而起到改善大鼠海馬體神經元受損狀態，提高D-半乳糖致衰老大鼠的學習記憶能力的作用。趙凡凡[29]通過研究發現甘草水提物能夠顯著性改善D-gal誘導的衰老大鼠認知功能損傷和氧化應激損傷，增強SOD、GSH-Px和過氧化氫酶(CAT)活性，提高乙酰膽堿(ACh)含量，使乙酰膽堿酯酶(AChE)活性和 MDA 含量顯著性下降，同時甘草水提物具有調節膽堿功能紊亂和抑制細胞的凋亡作用。代謝組學研究結合多元統計分析發現甘草水提物還能夠明顯改善機體?；撬岷铣?，表明甘草水提物發揮抗衰老作用也可能是通過調節牛磺酸合成來發揮作用的，而?；撬峋哂兄匾目寡趸饔谩?/p>

異甘草素可以顯著減輕大鼠實驗性腦出血后早期腦損傷，具有一定的腦保護作用，曾軍[30]通過研究證實該神經保護作用涉及ROS產生、NF-κB途徑、NLRP3炎癥小體途徑的抑制和Nrf2活化所介導的抗氧化途徑的活化。并進一步在大鼠腦出血實驗模型上進行了Nrf2在體的干擾試驗，研究結果提示，異甘草素是通過促進Nrf2活化介導的抗氧化途徑，進而達到對NF-κB途徑、NLRP3炎癥小體途徑的抑制，最終發揮其腦出血后腦組織損傷的神經保護性作用。氧自由基或活性氧在腦瘤出現的某個階段也會起到非常重要的作用，有研究表明[31]，甘草中所含的黃酮類成分，包括甘草素、異甘草素、甘草苷、異甘草苷、新甘草苷、新異甘草苷和異甘草素-4-β-葡萄糖-β-洋芫妥糖苷，可有效地清除氧自由基，起到保護細胞膜免受損害，從而對缺血再灌注型的腦損害起到保護作用。

肺纖維化一方面是與免疫系統及炎癥的損傷有關，此外還可能跟體內細胞正常結構的變化或凋亡、氧化/抗氧化及免疫系統失衡等因素有關。甘草有著明顯的抗氧化活性，可使正常細胞不受氧化所侵害，從而對肺纖維化起到一定的保護作用。王明新[32]通過資料總結發現甘草查耳酮A可通過減少一氧化氮酶的表達，來抑制一氧化氮的合成，從而抑制炎癥介質的釋放，從而起到對自身肺臟的保護作用。甘草酸對肺纖維化具有較強的非特異性抗氧化能力，可以抑制肺成纖維細胞的增殖和分泌膠原，從而對肺損傷起到保護作用。

2 甘草炮制品抗氧化的相關研究

炙甘草為甘草臨床最常見的炮制規格，傳統中醫藥理論認為，甘草蜜炙后可增強補益作用?，F代研究發現，甘草蜜炙后仍具有一定的抗氧化作用。胡曉慧等[33]采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基法、鐵離子還原法、總抗氧化能力測試(ABTS法)以及福林試劑法測定相同生藥濃度的生甘草浸膏和炙甘草浸膏的抗氧化能力，發現生甘草與炙甘草均具有DPPH自由基清除能力、鐵離子還原能力和總抗氧化能力。且甘草經過炮制其抗氧化作用有所增強，炙甘草的抗氧化能力大于生甘草。

炙甘草湯是《傷寒論》中治療心動悸、脈結代的名方。方中炙甘草甘溫益氣，通經脈，利血氣，緩急養心為君藥。袁杰等[34]研究發現炙甘草湯可以提高SOD活性,降低ROS和MDA的含量,提示炙甘草湯可以增強心肌的抗氧化能力,從而減少膜的脂質過氧化損傷，最終達到保護心肌的作用。同時,炙甘草湯還具有保護缺血-再灌注損傷心肌的作用，這種作用可能與炙甘草湯能提高抗氧化酶活性、清除過多氧自由基有關。

3 小結與討論

甘草是我國最常用的傳統中藥之一，其分布廣泛，藥用歷史悠久，臨床療效顯著，臨床應用價值很高，其具備的抗氧化活性為其廣泛應用奠定了堅實的基礎，也展示出了非常廣闊的應用前景，臨床多種疾病都與氧化作用有關，因此研究甘草抗氧化作用對于預防、治療心血管疾病、炎癥、腫瘤、抗衰老可能意義重大。但目前甘草抗氧化研究機理方面并未完全闡明，甘草及其炮制品之間的抗氧化性能之間的差異以及與甘草炮制前后功效差異之前的關系尚不明確。隨著對甘草的進一步研究，甘草會得到更有效的開發和利用，使甘草的抗氧化性能在治療疾病、食品加工等方面發揮更大的作用。