關黃柏化學成分與藥理活性研究進展△

馮媛，牛敏格，張清清，2*

1.河北中醫學院 藥學院，河北 石家莊 050200；2.河北省中藥炮制技術創新中心，河北 石家莊 050200

關黃柏為蕓香科植物黃檗Phellodendron amurenseRupr.的干燥樹皮，主產于我國東北三省、內蒙古、河北等地[1]，其味苦，性寒，歸腎、膀胱經，具有清熱燥濕、瀉火除蒸、解毒療瘡的功效。自《中華人民共和國藥典》（以下簡稱《中國藥典》）2005 年版，黃柏被分列為川黃柏和關黃柏2 種藥材，前者來源于蕓香科植物黃皮樹P.chinenseSchneid.的干燥樹皮。然而，臨床中常存在兩者混用的現象。關黃柏化學成分主要包括生物堿、內酯、酚酸、萜、苯丙素等類成分[2-3]。藥理研究顯示，其具有明顯的抗菌、抗炎、調節心血管系統疾病、免疫調節、降血糖等活性[3]，在臨床中被廣泛用于治療濕熱瀉痢、黃疸尿赤、帶下陰癢、骨蒸勞熱、盜汗、遺精等。因此，含關黃柏中成藥的開發和利用在臨床治療中具有重要意義。本文對關黃柏的化學成分及其提取方法、藥理活性、臨床應用和質量評價研究進行總結，以期為關黃柏質量控制和臨床精準用藥提供參考。

1 化學成分

生物堿是關黃柏中主要的有效成分，但在關黃柏和川黃柏中，生物堿的種類和含量存在差異。《中國藥典》2020 年版規定，在川黃柏中鹽酸小檗堿的質量分數不得少于3.0%，而在關黃柏中其質量分數不得少于0.60%；關黃柏中鹽酸巴馬汀質量分數較高，要求不得少于0.3%，有些批次關黃柏中鹽酸巴馬汀與鹽酸小檗堿的含量不相上下，而在川黃柏中鹽酸巴馬汀的含量很低，有時甚至檢測不到。另外，關黃柏中木蘭花堿的含量較高，且吳茱萸次堿、7-羥吳茱萸次堿、7，8-二羥基吳茱萸次堿和白蘚堿等都是僅在關黃柏中存在的生物堿成分；黃檗萜內酯A、黃檗萜內酯B 等內酯類成分只在川黃柏中存在，而黃檗寧A 和黃檗寧B 只在關黃柏中被檢測到[3]。

1.1 生物堿類

生物堿類化合物是關黃柏中的主要有效成分，目前有關關黃柏的研究中，已報道約42個生物堿類成分，其結構類型包括原小檗堿型、阿樸菲型、單萜吲哚型、喹啉型等，其中最具代表性的為原小檗堿型。各生物堿類化合物信息見表1，結構式見圖1。

圖1 關黃柏中生物堿類化合物結構

表1 關黃柏中生物堿類化合物信息

續表1

1.2 內酯類

關黃柏中的內酯類化合物是三萜類化合物的次生代謝產物，有黃柏內酯（obaculactone，42）[11]、白鮮交酯（dictamnolide，43）[12]、諾米林（nomilin，44）、黃柏酮（obacunone，45）[13]、黃柏酮酸（obacunonic acid，46）[14]、黃檗萜內酯A（47）、黃檗萜內酯B（48）、黃檗寧A（49）和黃檗寧B（50）[15]等，一般都是具有呋喃環的三萜類化合物（圖2）。

圖2 關黃柏中部分內酯類化合物結構

1.3 酚酸類

酚酸是關黃柏中的另一類有效成分，酚酸類化合物有松柏苷（coniferin，51）、丁香苷（syringin，52）、咖啡酸甲酯（methylcaffeate，53）[16]、3-羥基-4-甲氧基肉桂酸酯（3-hydroxy-4-methoxycinnamate，54）[17]、對甲氧基苯甲醛（p-methoxybenzaldehyde，55）、關黃柏內酯A（amurenlaetone A，56）、關黃柏內酯B（amurenlaetone B，57）、關黃柏酰胺A（amurenamide A，58）[18]、5-O-阿魏酰奎尼酸甲酯（methyl-5-O-fernloylquinate，59）、3-O-阿魏酰奎尼酸甲酯（methyl-3-O-fernloylquinate，60）[19]、3-O-阿魏酰奎尼酸（3-O-fernloyl-quiniacid，61）、5-O-阿魏酰奎尼酸（5-O-fernloyl-quiniacid，62）[20]等（圖3）。

圖3 關黃柏中酚酸類化合物結構

1.4 萜類

關黃柏中的萜類化合物有二氫尼洛替星（dihydroniloticin，63）、尼洛替星（niloticin，64）[21]、二氫尼洛替星乙酰酯（dihydroniloticin acetate，65）、尼洛替星乙酰酯（niloticin acetate，66）、無羈萜（friedelin，67）、毒魚割舌樹醇A（piscidinol A，68）、剛毛鷓鴣花醇B（hispidol B，69）、布約巨盤木醇酮A（bourjotinolone A，70）、鬃毛酮（hispidone，71）、尼奧木素-NP36（cneorin-NP36，72）和苦楝子酮（melianone，73）[22]，結構式見圖4。

圖4 關黃柏中萜類化合物結構

1.5 苯丙素類

香豆素類、黃酮類和木脂素類都是苯丙素類的衍生物。目前，在關黃柏中已發現的苯丙素類化合物約有21種，具體信息見表2。

表2 關黃柏中苯丙素類化合物信息

續表2

1.6 揮發性成分

目前研究報道中，從關黃柏中分離得到揮發性成分約29種，化合物具體信息見表3。

表3 關黃柏中揮發性成分信息

1.7 甾醇類化合物

對關黃柏70%乙醇提取物中的化學成分進行研究，分析其化學結構，結果表明，關黃柏中的甾醇類化合物主要包括β-谷甾醇（β-sitosterol，124）、豆甾醇（stigmasterol，125）、菜油甾醇（campestero，126）等[31]，見圖5。

圖5 關黃柏中甾醇類化合物結構

2 有效成分提取方法

關黃柏化學成分的提取方法主要包括水煎煮法、酸水法、石灰水法、乙醇回流法、超聲提取法、酶輔助提取法等。其中，傳統提取方法提取時間較長、能耗大，一些熱敏性的有效成分容易被破壞，且提取效率相對較低。相對于傳統的提取方法，超聲提取法、酶輔助提取法具有提取效率高、熱敏性或易揮發性成分不宜被破壞或損失等優點。

水煎煮法作為傳統的提取方法，操作簡單易行、所需設備簡單、價格便宜，但提取時間一般較長，雜質較多，提取效率較低。關黃柏的主要有效成分為生物堿，采用酸水加熱提取相對于水煎煮來說更有利于生物堿的浸出，但酸水加熱提取會將果膠、黏液質等水溶性成分提取出，造成濾過、浸出的困難。石灰水可與含有羧基的水溶性雜質果膠、黏液質等生成鈣鹽沉淀，同時創造堿性條件，使得生物堿類成分游離進入溶劑，因此，石灰水提取法很好地解決了后期濾過困難的問題；但提取過程需要長時間加熱，會破壞熱敏性活性成分。另外，采用醇類溶劑提取也可以減少黏液質的浸出，且提取效率也相對較高，因此實驗室常用乙醇回流提取法；但乙醇的穿透力相對水較弱，因此可以用超聲法輔助提取，以獲得較高的提取效率[32]。

超聲提取法相對于傳統的煎煮方法來說，能較大限度地保留關黃柏中的抑菌成分。李景華等[32]采用超聲法提取關黃柏中的巴馬汀，實驗結果顯示，影響關黃柏中巴馬汀提取效果的主次順序為提取溫度＞料液比＞提取時間＞提取功率。張少君等[33]利用超聲提取法提取關黃柏中具有抗氧化活性的總黃酮類物質，實驗結果表明，優化后的工藝方法具有高效安全、簡便穩定的優點。

酶輔助提取法是指先利用纖維素酶對待提取中藥進行酶解，破壞其細胞壁，降低中藥細胞內目標成分的溶出障礙，從而使活性成分在提取時有較高的提取效率。該過程條件溫和，不會破壞細胞內的有效成分。林靜等[34]運用酶解輔助酸性乙醇回流法提取關黃柏中的活性成分生物堿，實驗結果表明，該提取方法提取率高，節省提取時間，無需有機溶劑和大型設備。且該方法可避免工業生產中大量酸水的處理，具備工業生產的條件與潛力，但購買纖維素酶費用較高。

3 藥理活性

關黃柏的藥理活性主要包括抗心律失常、抗炎、抗菌、抗癌、降血糖、降血壓等，其活性成分主要包括藥根堿、小檗堿、木蘭花堿、非洲防己堿、黃柏酮、巴馬汀、黃柏內酯等化合物[24]。

3.1 抗菌作用

關黃柏主要通過破壞真菌細胞壁和細胞膜的完整性、增加能量代謝基因的表達，達到抑制痤瘡丙酸桿菌的目的[35-36]。關黃柏中的小檗堿可以抑制革蘭陰性菌及革蘭陽性菌，有廣譜抗菌作用，當小檗堿的濃度很高時，也能達到殺菌效果。目前小檗堿主要用于治療腸胃炎和細菌性痢疾等疾病[24]。劉春平等[37]提取黃柏中鹽酸小檗堿，觀察其對紅色毛癬菌、須癬毛癬菌、犬小孢子菌、石膏小孢子菌和絮狀表皮癬菌的抑制作用。研究結果顯示，黃柏中鹽酸小檗堿對5 種常見皮膚癬菌均有抑制作用。黃柏葉中的黃酮苷對金黃色葡萄球菌、檸檬色葡萄球菌及枯草桿菌也有抑制作用。李志成等[38]的研究表明，關黃柏中巴馬汀也具有一定的抑菌作用，對革蘭陽性菌的抑制作用明顯強于對革蘭陰性菌的抑制作用。

3.2 抗炎作用

有研究報道，關黃柏通過抑制一氧化氮（NO）的生成及抑制白細胞介素-6（IL-6）、IL-1β和單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）等細胞因子的表達，達到抗炎的作用[39]。有研究表明，關黃柏中的小檗堿和檸檬苦素成分通過降低NO 的形成和一氧化氮合酶的表達，達到抗炎的作用[39]。也有研究報道，關黃柏生物堿通過對花生四烯酸代謝、甘油磷脂代謝、嘌呤代謝等代謝通路的調節，有效干預非細菌性前列腺炎的產生與發展[40]。

3.3 抗癌作用

關黃柏中抗前列腺癌細胞增殖的成分有木蘭花堿[41]、蝙蝠葛任堿、巴馬汀、小檗堿[42]。尼克魯汀（nexrutine）為關黃柏的提取物，Zhuang 等[43]研究發現，該提取物通過負調節信號傳導轉錄激活因子3（STAT3）/核轉錄因子-κB（NF-κB）信號通路和抑制黏著斑激酶（FAK）的表達，抑制胃癌的惡性進展。有研究發現，巴馬汀有抑制前列腺癌細胞增殖的作用[44]。Li 等[45]研究了關黃柏對人前列腺癌細胞22RV1 皮下接種于BALB/c 裸小鼠后抑制異種移植瘤生長的治療效果，結果表明，關黃柏可顯著延緩22RV1 細胞異種移植瘤的生長。巴馬汀也有抑制胰腺癌的作用，通過抑制谷氨酸介導的胰腺癌細胞GLI 信號轉導的改變，阻斷胰腺癌星狀細胞與癌細胞的相互作用，從而抑制了胰腺癌細胞的增殖[46]。此外，有研究表明，關黃柏中的黃酮苷通過抑制磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）、蛋白激酶B（Akt）、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路來抑制骨肉瘤細胞的活力并誘導其凋亡。因此，關黃柏可作為治療骨肉瘤的新型潛在藥物[47]。

3.4 對心血管系統的影響

關黃柏中對心血管系統有明顯的影響，有研究表明，關黃柏水提液（0.06 g·mL-1）和醇提液（0.06 g·mL-1）對垂體后葉素和鹽酸異丙腎上腺素誘導的大鼠心肌缺血有保護作用，其作用機制可能與抑制氧自由基生成、降低脂質過氧化有關[48]。此外，關黃柏對心臟有雙向調節作用，臨床可用于治療冠心病、心動過速、高血壓等[29]。

3.5 降血糖作用

關黃柏中的小檗堿成分可以有效降低血糖。有研究發現，小檗堿通過降低成人的空腹血糖、餐后血糖及血紅蛋白A1c 值，使總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平也顯著下降。小檗堿通過改善胰島素作用、增加胰島素分泌、抑制脂肪生成和抑制線粒體來影響葡萄糖代謝[49]。

3.6 免疫調節作用

關黃柏中發揮免疫調節作用的化學成分主要有木蘭花堿、黃柏堿和小檗堿。其中黃柏堿抑制抗宿主反應較為明顯，黃柏堿也具有抑制細胞免疫的作用[50]。木蘭花堿和黃柏堿通過抑制局部抗宿主反應和誘導期，實現抑制遲發性超敏免疫反應的作用[51]。也有研究表明，關黃柏中的總多糖對刀豆球蛋白A（ConA）誘導的小鼠脾淋巴細胞體外增殖具有顯著的抑制作用，證明關黃柏多糖可發揮免疫抑制的作用[52]。

3.7 抗氧化作用

關黃柏的抗氧化作用與其提取物濃度成正比，由于乙醇提取物中所含的酚類和類黃酮的濃度高于水提物，因此乙醇提取物具有較好的抗氧化效果[53]。關黃柏中的黃柏堿成分可通過調控斑馬魚胚胎的Akt/NF-κB 通路發揮抗氧化作用。此外，關黃柏中的黃酮類化合物是天然的抗氧化劑，可以清除人體中超氧離子自由基，發揮抗衰老、提高機體免疫力的作用[54]。

3.8 其他

研究表明，消化性胃潰瘍與心理壓力和精神疾病有關。Wang 等[55]通過實驗發現，中等劑量的黃柏提取物能顯著降低腦血清素和腎上腺中去甲腎上腺素水平，可在抑郁癥的治療中發揮作用。此外，巴馬汀具有抑制單胺氧化酶A，調節腦去甲腎上腺素、血清素、多巴胺水平的能力。有研究報道，關黃柏中除去小檗堿的生物堿成分有抑制胃液分泌的作用[56]。正常狀態下，該成分對大鼠胃黏膜血流量的影響很小，主要通過使大鼠胃黏膜前列腺素E2（PGE2）的量增加或減少，發揮抗胃潰瘍的作用。

有研究表明，關黃柏中的巴馬汀可通過抑制乙酰膽堿酯酶（AChE）、丁酰膽堿酯酶（BChE）和神經氨酸酶-1（NA-1）活性來治療阿爾茨海默病[57]。同時，巴馬汀和小檗堿聯合使用能顯著提高乙酰膽堿酯酶的抑制強度，從而更有效地治療阿爾茨海默病。

綜上所述，關黃柏中有多種化學成分發揮藥理作用，其中小檗堿和巴馬汀的作用最為顯著，小檗堿有抗炎、抗菌、降血糖、免疫調節等作用，巴馬汀有抗抑郁、治療帕金森、抗潰瘍、抑制胰腺癌等作用。但在現階段研究中，對關黃柏中其他化學成分藥理作用的研究不多，也有很多文獻直接敘述其藥理作用，沒有對其發揮作用的成分作具體說明。未來應加強對關黃柏不同化學成分藥理作用的研究，最大程度地開發和利用關黃柏，以更好地應用于臨床治療。

4 關黃柏的臨床應用

由于關黃柏和川黃柏所含化學成分種類和含量存在差異，因此在臨床上應注意兩者的區別用藥，但目前仍存在川黃柏及關黃柏混用的現象。未來應繼續完善兩者的質量控制標準，如含川黃柏制劑的含量測定應以鹽酸小檗堿及鹽酸黃柏堿為指標；而含關黃柏的制劑則應以鹽酸小檗堿及鹽酸巴馬汀為指標。川黃柏和關黃柏的抑菌成分小檗堿在含量上存在顯著差異，但自《中國藥典》2005 年版至今所收錄的關黃柏及其制劑用量或處方尚未調整，兩者在臨床應用過程中應更加注意用量的區別[58]。《中國藥典》2015 年版中收錄的含關黃柏中成藥有9 種，如烏蛇止癢丸、頸復康顆粒、郁金銀屑片、癬寧搽劑、腎炎消腫片、障眼明片、四制香附丸、固經丸、前列通片，其中頸復康顆粒由關黃柏、黨參、石決明、葛根等成分組成，有活血通絡、散風止痛的功效。另外，在臨床中廣泛應用的含關黃柏中藥制劑還有芩柏軟膏[59]、黃柏膠囊[60]、參柏消斑洗劑[61]等。隨著對關黃柏化學成分和藥理作用研究的不斷深入，關黃柏的臨床應用將會更加精準、科學、合理。

5 關黃柏的質量評價

中藥中所含藥效物質的種類和含量與藥物的臨床治療效果有直接關系，通過對中藥化學成分的定性和定量分析、不同產地（或批號）藥材的指紋圖譜分析和質量差異性分析，能夠為中藥的質量控制、藥效物質及其作用機制研究提供參考。對于關黃柏的質量評價，有一測多評法、對照物提取法、高效液相色譜法（HPLC）指紋圖譜、聚類分析結合HPLC、核磁共振指紋圖譜法等。劉順[62]采用一測多評法和對照提取物法測定關黃柏中生物堿含量，該方法能解決對照品缺乏和昂貴的問題，為中藥質量標準及多成分含量測定提供了依據。黃少雄等[63]采用HPLC 分別檢測野生、市售關黃柏樣品中鹽酸黃柏堿、木蘭花堿、鹽酸藥根堿、鹽酸巴馬汀和鹽酸小檗堿5 種生物堿成分的含量，利用電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）測定關黃柏中10個微量元素含量，以評價野生、市售關黃柏的質量。Cao 等[64]采用HPLC 指紋圖譜結合系統聚類法對不同產地關黃柏和川黃柏藥材進行分析，初步確定了關黃柏的分級標準為優級、一級和混合級。

單純的指紋圖譜技術不足以把不同批次中藥得到的信息進行充分的整合分析，而結合多元統計方法，如層序聚類分析（HCA）、主成分分析（PCA）、偏最小二乘法-判別分析（PLS-DA）和灰色關聯度分析（GRA）等可對復雜化學數據信息（色譜峰的保留時間、峰面積等）進行充分整合，更加形象、客觀、無歧視地反映不同批次間的質量差異，有利于不同產地、批次藥物的質量控制。GRA 對樣本容量和數據規律性要求較低，易于掌握。關樹光等[65]通過GRA 對吉林省不同產地關黃柏藥材的質量進行綜合評價，實驗說明各產地關黃柏的質量存在一定差異。另外，基于液相色譜-質譜法（LC-MS）結合多元統計分析用于不同產地、批次間關黃柏藥材的差異分析，并根據大量的數據信息可實現對差異性成分篩選和鑒定。

6 結語與討論

目前，關黃柏中已知的化學成分包括生物堿、內酯、酚酸、苯丙素等類成分，其中生物堿類是關黃柏的主要活性成分。關黃柏生物堿類成分中，小檗堿的藥理作用研究較多，而其他成分的研究報道較少。關黃柏和川黃柏在化學成分種類和含量上均存在差異，兩者的藥理作用同樣會有區別，今后仍需加強關黃柏與川黃柏藥理作用的差異性研究。在質量控制方面，當前關黃柏的質量評價方法中以HPLC 指紋圖譜應用較為廣泛，但在目前的質量評價研究中，特征成分的指認或鑒定個數較少，關黃柏的物質基礎有待進一步明確。另外，關黃柏產地不同，化學成分也存在差異，因此在關黃柏質量評價研究中，要充分考慮不同產地對其質量的影響，以期為關黃柏科學合理的質量評價體系的建立提供依據，為其臨床精準用藥提供參考。