土牛膝的傳統(tǒng)應(yīng)用及化學(xué)成分和藥理活性研究進(jìn)展

畢武,孫輝,丁野,李文莉

(湖南省藥品檢驗(yàn)檢測研究院,湖南省藥品質(zhì)量評價(jià)工程技術(shù)研究中心,湖南 長沙 410001)

土牛膝(又名柳葉牛膝,AchyranthesasperaLinnacus)為莧科(Amaranthaceae)牛膝屬(Achyranthes)多年生草本植物,為我國民族藥土牛膝的基原之一。《Flora of China》(《中國植物志》英文修訂版)記載土牛膝有3個變種:銀毛土牛膝(A.asperavar.argentea)、鈍葉土牛膝(A.asperavar.indica)、禾葉土牛膝(A.asperavar.rubrofusca)。土牛膝資源分布較為廣泛,國內(nèi)外均有分布。國內(nèi)主要分布在福建、廣東、廣西等十余個省份;國外主要分布在南亞的印度、斯里蘭卡、不丹、尼泊爾,東南亞的印度尼西亞、馬來西亞、老撾、柬埔寨、緬甸、菲律賓、泰國、越南等國,以及亞洲西南部、非洲、歐洲等地區(qū)[1]。

由于土牛膝的分布廣泛,因此國內(nèi)外很多地區(qū)均有土牛膝的傳統(tǒng)用藥記載。來自傳統(tǒng)應(yīng)用的線索為土牛膝的現(xiàn)代研究提供了很好的基礎(chǔ),近年來有關(guān)揭示土牛膝的化學(xué)成分及現(xiàn)代藥理活性等方面的研究取得了很大進(jìn)展,本文擬對土牛膝的傳統(tǒng)應(yīng)用情況和近年的化學(xué)成分及藥理活性研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié),以期為該植物的進(jìn)一步深入研究和開發(fā)利用提供參考。

1 國內(nèi)外傳統(tǒng)應(yīng)用情況

在我國,土牛膝主要為西南苗族、壯族、瑤族、白族、傣族等多個少數(shù)民族的常用藥材,常以根及根狀莖入藥[2]。土牛膝的苗藥名為“酒嗓咯咯額牛”,主要用于清熱解毒、活血祛瘀、利尿通淋[3]。瑤藥“老班藥”(瑤族的經(jīng)典藥)、“五虎九牛十八鉆七十二風(fēng)”中的牛膝風(fēng),即為土牛膝,可治療腎炎水腫、下肢關(guān)節(jié)腫痛、石淋。瑤醫(yī)認(rèn)為,牛膝風(fēng)穿經(jīng)走脈,導(dǎo)滯開結(jié),散瘀消腫,活血通經(jīng)[4]。壯族歌謠中“八角王根土牛膝,拿來一起要切細(xì),醋炒以后煎茶飲,跌打損傷就得治”記載了土牛膝也為壯藥的常用藥[2]。在白族用藥中,土牛膝為奇效三味藥之一,名為“尺光子”[5]。在傣藥中,土牛膝被稱為“懷哦囡”“懷哦龍”[6];此外,土牛膝在中成藥東梅止咳顆粒、喉咽清口服液、喉咽清顆粒、復(fù)方無花果含片、金烏骨通膠囊中使用。

在國外,土牛膝的傳統(tǒng)藥用記載也比較豐富,根、全草及種子均可藥用,已有上千年的使用歷史。在印度,土牛膝被稱為Prickly Chaff Flower,一些部落將根磨成粉服用用于治療癲癇,由它的根做成的糊與酪乳一起服用可作為避孕藥。新鮮的根煎汁置入陰道可終止妊娠。根做成的膏用于外陰也可引起產(chǎn)前陣痛[7]。全草煎汁服用具有利尿作用,有助于治療腎性水腫,大劑量使用時則可用作催產(chǎn)劑。它的種子與牛奶一起制作成甜點(diǎn)食用用于腦部疾病的治療[8-9]。有的部落用它的莖治療黃疸[10]。土牛膝的汁液用于治療眼炎和痢疾。用水研磨花絮制得的薄膏用于外陰可誘導(dǎo)流產(chǎn)。此外土牛膝還用于治療多種疾病,如婦科疾病、哮喘,牙痛、痔瘡、腹部腫瘤和各種創(chuàng)傷、蚊蟲毒蛇咬傷等[8-9]。巴基斯坦人和斯里蘭卡人用土牛膝的葉子治療皮膚病,腎臟和心臟疾病、水腫及糖尿病等[8]。在孟加拉國,土牛膝的根用于治療腹部腫瘤和皮膚創(chuàng)傷。在菲律賓,土牛膝被用于治療牙痛。此外,馬賽人也使用土牛膝來緩解瘧疾癥狀[8]。在尼泊爾,土牛膝與地桃花(UrenalobataL.)混在一起搗碎后提取的汁液用于治療扁桃體炎、腹瀉和痢疾[11]。

2 主要化學(xué)成分

到目前為止,國內(nèi)外關(guān)于土牛膝化學(xué)成分初步探索的報(bào)道較多,但關(guān)于物質(zhì)基礎(chǔ)研究的報(bào)道相對較少,目前共分離得到各類成分70余個,主要為三萜及其皂苷類,甾酮類,有機(jī)酸類、生物堿類、黃酮類等類型(具體成分如表1所示)。土牛膝的這些化學(xué)成分主要從根及根莖、葉、種子、嫩芽、地上部分等部位分離得到。氣相色譜分析表明,土牛膝葉子中還含有較為豐富的揮發(fā)油[31]。

表1 土牛膝中分離得到的化學(xué)成分

3 藥理活性

現(xiàn)代藥理研究表明,土牛膝具有抗氧化,抗腫瘤,抗菌、抗病毒和抗感染,抗驚厥、抗焦慮和抗抑郁和神經(jīng)保護(hù),肝臟和胃腸保護(hù)作用,免疫調(diào)節(jié)作用,抗生育活性,降血糖和降血脂,促進(jìn)傷口愈合等多種藥理活性。

3.1 抗氧化活性人體自由基產(chǎn)生過多會導(dǎo)致氧化應(yīng)激的發(fā)生,氧化應(yīng)激可造成多種疾病,抗氧化劑可清除人體自由基,因此具有抗氧化活性的物質(zhì)可幫助人體維持正常生理機(jī)能,預(yù)防疾病的發(fā)生。多項(xiàng)研究結(jié)果表明,土牛膝是一種具有良好抗氧化活性的植物。Sinan等[32]研究發(fā)現(xiàn),土牛膝地上部分熱水和甲醇浸提取物均具有較好的抗氧化活性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和2,2′-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)自由基清除活性分別為(24.45±1.36)mg TE/g～(70.75±1.22)mg TE/g,(32.20±0.71)mg TE/g～(84.48±3.24)mg TE/g;熱水浸提物的銅離子還原能力(CUPRAC)和鐵還原氧化能力(FRAP)還原能力分別為(122.42±0.52)和(62.59±0.20)mg TE/g,約為甲醇浸提物的兩倍。Priyamvada等[33]通過DPPH自由基清除活性測定了土牛膝葉的抗氧化能力,結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲醇和石油醚提取物在250 μg·mL-1時的抑制活性分別為68%±0.44%和63.06%±0.56%,與陽性對照維生素C的抑制活性77%±0.45%相當(dāng)。Sivasankari等[34]報(bào)道,土牛膝葉乙醇提取物的抗氧化活性(IC50為7.49 μg·mL-1)強(qiáng)于陽性對照維生素C(IC50為11.73 μg·mL-1)。Kumar等[35]比較了土牛膝不同部位(葉、莖和根)的抗氧化能力,結(jié)果表明,葉、莖和根的提取物均表現(xiàn)出良好的抗氧化能力,其中葉的乙醇提取物活性最好。

3.2 抗腫瘤活性土牛膝對多種腫瘤均有抑制作用,表現(xiàn)出潛在的抗腫瘤活性。Singh等[36]通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),土牛膝葉的甲醇提取物可通過抑制PKCα信號通路促使線粒體凋亡,從而發(fā)揮抗道爾頓淋巴瘤(Dalton′s Lymphoma)的作用。土牛膝根的70%乙醇提取物(100 μg·mL-1)對肝癌細(xì)胞Hep-2和結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29均具有較好的抑制活性,抑制率分別為81%和79.5%[37]。Subbarayan等[38]研究發(fā)現(xiàn)土牛膝葉提取物對胰腺癌細(xì)胞具有較好的抑制作用,并進(jìn)一步通過動物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了證實(shí)。Meles等[39]則證明土牛膝的生物堿部位可增加乳腺癌細(xì)胞中自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell,NK)的量。Aafrin等[40]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,土牛膝全草的水和乙醇提取物對艾氏腹水瘤細(xì)胞具有較好的細(xì)胞毒活性。Omidiani等[41]通過比較土牛膝根、莖、葉不同極性溶劑提取物對HeLa細(xì)胞的細(xì)胞毒活性,發(fā)現(xiàn)根的丙酮提取物細(xì)胞毒活性最強(qiáng)。

3.3 抗菌、抗病毒和抗感染活性近年來,關(guān)于土牛膝對細(xì)菌、病毒、真菌等微生物具有良好抑制作用的研究相繼被報(bào)道。Mishra[42]研究發(fā)現(xiàn)土牛膝全草提取物中生物堿類成分對革蘭陽性菌Bacillussubtillis、Staphylococcusaureus和革蘭陰性菌Escherichiacoli、Pseudomonasaeruginosa均具有較好的抑制活性,其中對Bacillussubtillis的抑制活性最強(qiáng),且對革蘭陽性菌的抑制活性強(qiáng)于革蘭陰性菌。Mishra等[43]研究了土牛膝葉的不同溶劑提取物對3種革蘭陽性菌和6種革蘭陰性菌的抑菌活性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)高濃度的甲醇提取物(10 mg·mL-1)對兩種陰性菌和一種陽性菌具有很好的抑制作用,而石油醚提取物僅具有中等程度的抑菌活性。Elumalai等[44]比較了土牛膝葉的水、甲醇和乙醇提取物對臨床上11種重要真菌的抑菌活性,結(jié)果表明,甲醇和乙醇提取物對部分真菌具有較好的抑制活性,具有進(jìn)一步的開發(fā)潛力。Baraik等[45]研究發(fā)現(xiàn)新鮮土牛膝的甲醇提取物對真菌Fusariumoxysporum、Alternariasolani、Atheliarolfsii和Rhizoctoniasolani具有很好的抑制作用。Beg等[46]的研究揭示了土牛膝具有潛在的抗結(jié)核活性。Manickan等[47]的研究結(jié)果初步表明土牛膝葉的甲醇提取物表現(xiàn)出抗乙肝病毒的活性。在印度,它還被報(bào)道具有抗皰疹病毒的活性[48]。Aparna等[49]研究發(fā)現(xiàn)土牛膝甲醇提取物具有較好的抗HIV病毒活性。Dutta等[50]通過分子對接研究發(fā)現(xiàn)土牛膝中多個化合物對新冠病毒SARS-CoV-2具有潛在的抑制作用。由于土牛膝對不同類型微生物均有較好的抑制活性,因此土牛膝也可能具有較好的抗感染活性。不同的研究人員通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究均證實(shí)了土牛膝提取物的抗感染作用[51-53]。

3.4 降血糖和降血脂活性糖尿病和高脂血病是危害現(xiàn)代社會的主要慢性疾病,多項(xiàng)研究結(jié)果表明,土牛膝對二者均有一定的防治作用。Deshpande等[54]研究發(fā)現(xiàn)土牛膝乙酸乙酯提取物可通過抑制細(xì)胞色素 P4502E1(CYP2E1)酶的活性而有效抑制糖尿病大鼠大腦中活性氧的產(chǎn)生,從而減輕病情。Lakshmi等[55]通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)土牛膝根乙醇提取物氯仿萃取部位具有較好的降糖活性。Kumaran[56]則通過鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型考察了土牛膝種子的含水醇提物的降糖作用,結(jié)果表明,土牛膝處理組大鼠血糖,血紅蛋白和胰島素水平顯著降低,同時總膽固醇,血清甘油三酯水平,低密度脂蛋白和極低密度脂蛋白均顯著降低,而高密度脂蛋白水平則顯著升高。Sarvesh等[57]利用膽固醇誘導(dǎo)的高脂血癥大鼠模型也證明了土牛膝葉提取物的抗高血脂活性。Sharma等[58]通過高脂飲食誘導(dǎo)大鼠模型評價(jià)了土牛膝種皮的乙醇提取物和粗皂苷的抗動脈粥樣硬化活性,結(jié)果表明,種皮的乙醇提取物和粗皂苷可顯著降低血清總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白、血糖和動脈粥樣硬化指數(shù),同時顯著增加高密度脂蛋白。

3.5 免疫調(diào)節(jié)活性關(guān)于土牛膝免疫調(diào)節(jié)作用的研究較多,多集中在對魚類的作用,目前有學(xué)者已開始關(guān)注它對小鼠和大鼠的免疫調(diào)節(jié)作用。Chakrabarti等[59]通過喂飼卡特拉魚(Catlacatla)土牛膝種子,發(fā)現(xiàn)了土牛膝對免疫的調(diào)節(jié)作用。Sharma等[60-61]先后在池塘條件進(jìn)一步研究證實(shí)了土牛膝葉和種子對露斯塔野鯪(Labeorohita)和胡鯰(Clariasbatrachus)的免疫調(diào)節(jié)作用。Kolli等[62]則通過環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的骨髓抑制小鼠和Arthus型即刻超敏反應(yīng)大鼠兩種不同的模型評價(jià)了土牛膝全草水和甲醇提取物的免疫調(diào)節(jié)活性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)水和甲醇提取物均具有顯著的免疫調(diào)節(jié)活性,但甲醇提取物的活性更好。Sharma等[63]通過砷中毒雌性小鼠模型研究發(fā)現(xiàn),土牛膝葉和根的水提物可明顯改善模型小鼠各種血液學(xué)參數(shù)、血清免疫球蛋白(Ig)水平、巨噬細(xì)胞產(chǎn)量和活力、吞噬指數(shù)和黃體酮水平,將體內(nèi)被破壞的平衡恢復(fù)到正常水平,具有開發(fā)成藥物的潛力。

3.6 抗驚厥、抗焦慮、抗抑郁及神經(jīng)保護(hù)活性土牛膝對神經(jīng)系統(tǒng)疾病也具有較好的防治潛力。Gawande等[64]通過不同抗驚厥模型動物測試了土牛膝根甲醇提取物的抗驚厥效應(yīng),結(jié)果表明,與生理鹽水對照組相比,土牛膝處理組在5、10 mg·kg-1的劑量下可顯著增強(qiáng)皮層和海馬中γ-氨基丁酸(GABA)的水平,且無急性毒性和神經(jīng)毒性。有學(xué)者通過小鼠六赫茲癲癇模型評價(jià)了土牛膝地上部分的抗驚厥效果,發(fā)現(xiàn)其具有輕度抗驚厥活性,可有效緩解癲癇癥狀[65]。Barua等[66]通過動物實(shí)驗(yàn)考察了土牛膝葉甲醇提取物的抗焦慮活性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在孔板試驗(yàn)中,小鼠頭部戳傷的次數(shù)和持續(xù)時間均顯著增加;高架十字迷宮試驗(yàn)中,大鼠進(jìn)入開放臂次數(shù)和停留時間均顯著增加;明/暗探索試驗(yàn)中,顯著增加了小鼠花費(fèi)的時間和進(jìn)入次數(shù),同時減少了在明箱的時間;曠場試驗(yàn)中,顯著增加了動物肢體越過的格子數(shù),后肢站立次數(shù)等。在小鼠強(qiáng)迫游泳試驗(yàn)和懸尾試驗(yàn)中,與丙咪嗪陽性對照相比,土牛膝甲醇提取物處理組表現(xiàn)出顯著的抗抑郁效果,可能是通過提高腦內(nèi)單胺的水平發(fā)揮作用[67]。土牛膝葉含水醇提物對氟哌啶醇所致大鼠帕金森癥狀具有改善作用,同時還能改善抗氧化狀態(tài)[68]。Paramanik等[69]通過斑馬魚模型研究發(fā)現(xiàn),土牛膝葉對過氧化氫誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激具有神經(jīng)保護(hù)作用。

3.7 抗生育活性在印度等的傳統(tǒng)應(yīng)用中,土牛膝常用于避孕和流產(chǎn),多項(xiàng)現(xiàn)代藥理研究也證實(shí)了這一作用。Vasudeva等[70]給懷孕的雌性白化大鼠喂飼土牛膝根的乙醇提取物(200 mg·kg-1)1～7 d,結(jié)果發(fā)現(xiàn)土牛膝具有很好的抗著床、抗生育作用。體外實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,土牛膝和桐葉千金藤[Stephaniahernandifolia(Willd.)Walp.]的50%乙醇組合提取物具有顯著的殺滅精子的作用;而體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示,正己烷組合提取物精子殺滅活性最強(qiáng),且大鼠陰道避孕效果可達(dá)100%,可考慮開發(fā)為陰道避孕藥[71-72]。另據(jù)報(bào)道,Anuja等[73]從土牛膝根中分離得到一個具有精子毒性的蛋白。

3.8 保肝活性多項(xiàng)研究結(jié)果表明,土牛膝對肝臟具有良好的保護(hù)作用。Fahim等[74]研究發(fā)現(xiàn),土牛膝根和樹皮對四氯化碳引起的肝毒性小鼠具有良好的肝保護(hù)作用。Manjunatha等[75]通過動物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了土牛膝的保肝活性。Kumar等[76]的研究也曾證實(shí)過土牛膝地上部分甲醇提取物的保肝作用。

3.9 其他活性除上述主要活性外,土牛膝還具有多種藥理活性,如抗?jié)儭⒛I臟保護(hù)、抗關(guān)節(jié)炎、減肥、止瀉、抗瘧驅(qū)蟲、止痛、促進(jìn)傷口愈合等。Das等[77]通過實(shí)驗(yàn)證明土牛膝葉的乙醇提取物具有抗?jié)冏饔?并推測發(fā)揮作用的主要成分類型為黃酮類、皂苷類和鞣質(zhì)類。Aggarwal等[78]報(bào)道,土牛膝水提物喂飼乙二醇誘導(dǎo)的腎結(jié)石模型大鼠,可發(fā)揮維持腎功能,減少腎損傷的作用。Gehani等[79]的研究表明,土牛膝葉的水、醇提物對腺嘌呤誘導(dǎo)的慢性腎病雄性大鼠表現(xiàn)出良好的治療和腎臟保護(hù)作用。有學(xué)者報(bào)道,土牛膝富含皂苷的提取部位對佐劑誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎大鼠具有治療作用,可抑制關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展[80]。通過甲醛關(guān)節(jié)炎模型小鼠和大鼠實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果也表明,土牛膝的水提物對關(guān)節(jié)炎癥和關(guān)節(jié)炎具有很好的防治作用[81]。土牛膝醇水提取物還具有驅(qū)蟲活性和質(zhì)子泵抑制作用[82]。通過小鼠實(shí)驗(yàn)測試了土牛膝幼苗的水提取物對瘧疾的作用,發(fā)現(xiàn)它在400 mg·(kg·d)-1和600 mg·(kg·d)-1劑量下,可顯著降低瘧原蟲的數(shù)量,表現(xiàn)出潛在的抗瘧活性[83]。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,土牛膝提取物對高脂飼料誘導(dǎo)的肥胖大鼠具有潛在的減肥作用[84],對3種不同類型腹瀉動物模型均表現(xiàn)出良好的止瀉作用[85],還具有較好的止痛活性[86],促進(jìn)傷口愈合的作用[87]。土牛膝可抑制草酸鈣(CaOx)晶體晶核形成與長大,在防治尿結(jié)石方面也具有較好的作用[88]。

此外,土牛膝對多種酶具有一定的影響,從而發(fā)揮相應(yīng)的活性。土牛膝莖的水提物對鼓腹咝蝰(Bitisarietans)蛇毒蛋白酶具有顯著的激活作用,而對磷脂酶A2則具有顯著的抑制活性,表現(xiàn)出對蛇咬傷的潛在治療作用[89]。土牛膝全草提取物還表現(xiàn)出很強(qiáng)的α-淀粉酶和脲酶抑制活性,根的提取物對高精氨酸酶活性具有很好的抑制作用[90]。

4 小結(jié)

綜上所述,土牛膝在多個國家或地區(qū)均具有傳統(tǒng)用藥的記載,而且用途廣泛,為該品種的進(jìn)一步開發(fā)利用提供了寶貴的線索。近年研究表明土牛膝化學(xué)成分多樣,并具有多樣的藥理活性,對心血管系統(tǒng),神經(jīng)系統(tǒng),胃腸道和肝臟等人體系統(tǒng)的疾病均具有潛在的治療作用,而且未表現(xiàn)出明顯的急性毒性和副作用。土牛膝全身是寶,根、莖、葉、花、種子及種皮等多個部位均具有藥理活性,是一種價(jià)值很高的藥用植物。目前國外有關(guān)土牛膝的研究已有不少,但我國學(xué)者對該品種的研究相對較少,主要集中在化學(xué)成分的研究,對藥理活性的研究很少。今后可在以下幾方面深入開展研究:①土牛膝不同部位的化學(xué)成分研究;②基于傳統(tǒng)功效的線索,進(jìn)一步挖掘其藥理活性,可重點(diǎn)針對神經(jīng)保護(hù),抗感染,抗生育等活性開展研究;③利用土牛膝降血糖降血脂,免疫調(diào)節(jié),抗氧化等作用開發(fā)保健食品。我國土牛膝資源較為豐富,且在少數(shù)民族中具有較好的應(yīng)用基礎(chǔ),因此,進(jìn)一步開發(fā)利用好土牛膝不僅有利于人民的生命健康,還可以為資源分布地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興提供助力。