甘松的化学成分及其药理活性的研究进展

王雪娇 ,  刘玉仙 ,  孟宪华 ,  林鹏程

西北药学杂志 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (2) : 266 -276.

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西北药学杂志 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (2) : 266 -276. DOI: 10.3969/j.issn.1004-2407.2024.02.044
综述

甘松的化学成分及其药理活性的研究进展

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Research progress in the chemical constituents of Nardostachys jatamansi DC. and its pharmacological activities

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摘要

目的 对甘松(Nardostachys jatamansi DC.)近5年的化学成分及其药理活性的相关研究进行系统综述,为甘松的有效成分及药理、毒理学及临床应用的研究提供参考。 方法 使用《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)2020年版工具书,检索中国知网、PubMed、万方、经纶知识资源系统等数据库。 结果 综述了近5年甘松研究中新发现的64种化学成分,包括倍半萜类、五环三萜类、环烯醚萜类、木脂素类等。现代药理学研究显示,甘松提取物及活性成分具有广泛的生物活性,包括调节神经、抗炎、抑菌、抗氧化、调节代谢等。其中临床应用效果显著,主要集中在治疗心律失常、心绞痛、冠心病等心血管系统疾病以及糖尿病等。 结论 甘松是一种常用藏药,具有广泛的生物活性,且成分复杂,结构新颖;临床应用效果良好。

Abstract

Objective A systematic review was conducted on the chemical constituents and pharmacological activities of Nardostachys jatamansi DC. (N.jatamansi) over the past 5 years.This review offers a point of reference for the exploration of active components,pharmacology,toxicology,and clinical applications of N.jatamansi. Methods Based on the 2020 edition of the Chinese Pharmacopoeia, various databases including CNKI,PubMed,Wanfang,Jinglun Knowledge Resource System,and others were searched. Results There were 64 newly discovered chemical constituents,including sesquiterpenes, pentacyclic triterpenes,iridoids and lignans in the last 5 years.Modern pharmacological studies showed that the extracts and active ingredients of N.jatamansi have a wide range of biological activities,including neuromodulation,anti-inflammatory,antibacterial,antioxidant,and regulation of metabolism.Among them,the clinical application is remarkable,mainly focusing on the treatment of cardiovascular system diseases such as arrhythmia,angina pectoris, coronary heart disease and diabetes mellitus. Conclusion N.jatamansi is a commonly used Tibetan medicine with a wide range of biological activities and a complex composition.The herb has good clinical application.

Graphical abstract

关键词

甘松 / 化学成分 / 药理作用 / 临床应用

Key words

Nardostachys jatamansi DC. / chemical composition / pharmacological effects / clinical application

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王雪娇,刘玉仙,孟宪华,林鹏程. 甘松的化学成分及其药理活性的研究进展[J]. 西北药学杂志, 2024, 39(2): 266-276 DOI:10.3969/j.issn.1004-2407.2024.02.044

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甘松为败酱科植物甘松(Nardostachys jatamansi DC.)的干燥根及根茎1,其为多年生草本植物,高10~60 cm,主要生长在喜马拉雅山脉的高山和亚高山地区,在我国主要分布在青海、甘肃、云南、四川、西藏等地;在国外主要分布在印度、尼泊尔、不丹、缅甸等地2-3。目前被列为国际自然保护联盟(international union for conservation of nature,IUCN)濒危物种红色名录的A2cd ver 3.1类的极度濒危物种,同时该物种也被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(the convention on international trade in endangered species of wild fauna and flora, CITES)附录Ⅱ4-5
甘松中含有倍半萜类、环烯醚萜类、五环三萜类、黄酮类、木脂素类以及挥发油等多种成分6。甘松的药用价值在中藏医以及不丹、印度、日本和尼泊尔等国均得到认可7。在2020年版《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)中记载其功能与主治为理气止痛、开郁醒脾;外用祛湿消肿。可用于脘腹胀满、食欲不振、呕吐;外用治牙痛、脚气肿毒1。近几年研究发现其具有调节神经、抑菌抗炎、抗肿瘤、抗氧化、抗辐射、调节糖代谢等多种药理作用8。2018年,REHMAN T等7对甘松的化学成分和药理活性进行了综述。近5年对甘松的研究中涌现出了许多新的化合物和药理活性。本文进一步对这些研究进行综合分析,以期对甘松更深入的研究与开发提供有益参考。

1 化学成分

近5年,关于甘松的研究报道了倍半萜、环烯醚萜、五环三萜、木脂素等结构类型,共64个化合物。

1.1 倍半萜类

倍半萜类化合物共有52个,其基本结构见图17。此外,新发现了马兜铃烷型、纳多辛烷型的开环变体、倍半萜二聚体、其他环杂化倍半萜以及2种新型母体结构。

1.1.1 马兜铃烷型

化合物1~4是从甘松根茎部体积分数95%乙醇提取浸膏中提取得到,1的基本结构类型为类马兜铃烷型,与马兜铃烷型不同的是,在B环C-8和C-9处发生氧化裂解开环,形成了2个新的羧基9。化合物2~9均为马兜铃酮型,区别在于羰基、羟基的数量及位置不同10。化合物4~8是从甘松体积分数70%乙醇浸膏中提取得到。化合物45为一对对映异构体;化合物6是由化合物45裂解得到的马兜铃烷型倍半萜酸酐衍生物;化合物 7的3位为羟基,8的3位为酮羰基11;从甲醇溶液提取浸膏中得到的化合物9相对构型与蒽酮相同,但旋光度相反12。化合物10中三元氧杂环取代了原本烯烃的位置,为马兜铃烷型环氧化衍生物11。见图2表1

1.1.2 愈创木烷型

化合物11的基本结构类型为愈创木烷型,分子式为C15H22O3,是从甘松体积分数70%乙醇浸膏中分离得到。由于其五元环上存在αβ-不饱和羰基,因此是一种愈创木酮型倍半萜12。见图3

1.1.3 纳多辛烷型

倍半萜类化合物1213是一对C-1差向异构体13;化合物14~19均是从甲醇提取浸膏中分离得到的纳多辛烷型倍半萜,其中化合物1415为非对映体关系14;化合物16、17的结构相似,但16的C-6位不存在异丙醇基团;化合物18为纳多辛烷型的变体,在B环上多了一个甲氧基;化合物19与已知化合物kanshone D为非对映异构体15;化合物20~25是从甘松体积分数70%乙醇浸膏中分离得到,具有相同碳骨架可以相互转化,化合物20氧化得到21,脱水得到23,通过互变异构及过氧化得到22。化合物2425中三元氧杂环取代了A环中原本烯烃的位置,化合物24为环氧纳多辛酮,化合物2524的基础上多了一个环氧五元环为纳多辛烷型环氧化衍生物11。从甘松甲醇浸膏中分离得到化合物26,其为含有γ-内酯的新型异纳多辛烷型倍半萜12。化合物2728是从风干甘松地下部分用体积分数95%乙醇在室温下提取3次所得到的浸膏中分离得到,它们是首次报道的4,5开环纳多辛烷型倍半萜类化合物,其中化合物28的结构与27相比,它在C-6处失去了一个异丙烯基16。见表2图4

1.1.4 桉叶烷型

化合物29~35是从甘松根茎部体积分数95%乙醇浸膏中分离得到,均为桉叶烷型,化合物2930为一对对映异构体,化合物29的C-6为S构型,化合物30R构型10;化合物31~34均存在反式烯酮的结构,其中化合物333432的2个立体异构体,化合物35为桉叶烷型类倍半萜17。见表3图5

1.1.5 胡萝卜烷型

化合物36为甘松样品在甲醇溶液中通过超声提取分离得到,其分子式为C15H24O3,是存在醚桥的七元环胡萝卜烷型倍半萜15。见图6

1.1.6 二聚体倍半萜

二聚体形式的倍半萜在2个结构单元间共轭,大多形成吡喃环或呋喃环的氧桥结构。化合物37~43是从乙酸乙酯提取部位梯度洗脱得到。化合物37~40为查尔酮-马兜铃杂交结构9,化合物3738中C-10和C-2"的氧桥共轭成2,3二氢呋喃环;而化合物3940形成了吡喃环;化合物4142是二氢黄酮-马兜铃倍半萜杂化二聚体,且它们是一对差向异构体;化合物43是马兜铃烯倍半萜二聚体化合物18。化合物44是倍半萜二聚体,带有稠合的3,8 d二氧杂环[3.2.1.0]十二烷-11-酮环系统,推测可能是由Diels-Alder加成得到;化合物45中含有6/6/5/6/6五环系统的纳多辛烷型的二聚体,化合物46为具有吡啶核的纳多辛烷-马兜铃烷倍半萜缀合物二聚体19;化合物47~49是从甘松地下部分通过体积分数95%乙醇浸膏中分离得到。化合物47~5046相似,都是纳多辛烷-马兜铃烷的二聚体形式,化合物47~49在2个结构单元之间形成了额外的吡喃或呋喃环17;化合物50则为氧桥直接相连,是从甘松甲醇提取浸膏中分离得到12。见表4图7

1.1.7 新型倍半萜

在室温下,甘松风干地下部分从体积分数95%乙醇浸膏中分离得到化合物51~52。化合物51具有原始的6/5融合去甲半萜碳骨架以及四氢呋喃环和环氧乙烷;化合物52为具有2个特殊氧桥和6个不同手性中心的戊烯类倍半萜类化合物16。见表5图8

1.2 环烯醚萜类

从甘松全植物体积分数95%乙醇浸膏中分离得到化合物53~57,其中53~55具有相同的碳骨架,为环烯醚萜苷类,且均与d-葡萄糖相连205657为具有环烯醚萜和一个氧桥结构的差向异构体21。化合物58~61为环烯醚萜苷类,其中596061具有相同的苷元结构,同时通过异戊酰基部分与C-1处的半缩醛碳的酯键又可将其归类为半缩醛酯22

1.3 五环三萜类

化合物62为羽扇豆烷型五环三萜,为甘松阴干根茎在索氏提取器中用体积分数95%乙醇溶液提取72 h得到,与三萜糖苷酯分子式相对应为C54H93O723。见图10

1.4 木脂素类

用体积分数95%的乙醇溶液提取甘松地下部分得到的化合物6364为一对外消旋对映体木脂素,其绝对构型分别为8R和8S,它们的分子式为C20H22O524

2 药理作用

2.1 神经调节作用

2.1.1 抗抑郁作用

PANCHAL R等25将甘松的乙醇提取物与氟西汀联合应用于强迫游泳实验、悬尾实验和运动实验制作的抑郁模型大鼠,给药后大鼠静止时间、游泳时间和攀爬时间均显著缩短,且呈剂量依赖性,证实了甘松乙醇提取物与氟西汀合用具有协同抗抑郁作用,且不改变大鼠的正常运动行为。汪志梅26也通过悬尾实验验证了甘松总提取物具有较强的抗抑郁作用。

2.1.2 改善睡眠障碍

PANARA K等27利用旋转杆实验和戊巴比妥睡眠实验测定甘松对瑞士白化小鼠中枢神经系统的影响。与对照组相比,甘松在缩短睡眠潜伏期(P<0.01)和延长睡眠总时间(P<0.05)方面发挥了显著作用。研究结果表明,甘松能抑制中枢神经系统活性,且不影响小鼠的活动和肌肉协调能力。

2.1.3 抗神经炎症

YOON C S等14-15 在甘松根茎部中分离得到的多种化合物对脂多糖诱导小鼠小胶质细胞产生的NO具有剂量依赖性抑制作用,对细胞毒性低且可抑制其他促炎介质以及促炎细胞因子的产生。

2.1.4 抗老年痴呆

WU P Q等16 采用拟人化秀丽隐杆线虫AD病理模型对甘松地下部分乙醇提取物进行抗AD活性评价,分离出的多数化合物活性与美金刚烷抗AD活性相当。ANUPAMA K P等28从甘松中分离得到的化合物jatamansinol可以降低AD果蝇模型微管结合蛋白(microtubule-associated protein tau,Tau)水平,抑制Tau诱导的AD模型中胆碱酯酶活性,防止Tau的神经毒性作用,从而改善眼变性,改善运动活动,增强学习和记忆能力,显著延长寿命。因此,化合物jatamansinol是一种潜在的治疗AD的候选药物。

LIU Q F等29通过实验验证甘松提取物在体内外均可起到抑制AD的作用。在体外实验中,甘松的乙醇提取物主要成分绿原酸可以抑制人神经母细胞瘤细胞β淀粉样蛋白毒性导致的细胞死亡;在体内实验中,甘松提取物可以减少AD果蝇模型体内活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平以及胶质细胞数量,降低NO水平和细胞外信号调节激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)磷酸化程度,从而起到抗AD的作用。

2.1.5 抗帕金森(parkinson disease,PD)

在传统中医“脾胃”学说和现代医学理论“微生物-肠-脑轴”的指导下,万国慧等30通过研究甘松提取物对鱼藤酮致大鼠PD模型的影响发现,甘松提取物可以减轻PD患者通常并发的肠道炎症,调节肠道菌群,减少结肠及纹状体中突触核蛋白(α-synuclein,α-syn)的表达,有效避免由于α-syn在脑部聚集成为路易小体而导致的神经炎症和多巴胺能神经元的退化,从而缓解PD病情。

李佳园等31研究发现,甘松可以激活大鼠核因子E2相关因子2(rat nuclear factor E2 related factor 2,Nrf2)信号通路,减少ROS含量并抑制多巴胺 D1受体(dopamine D1 receptor,D1R)-ERK通路过度活化,可有效改善长期服用左旋多巴治疗PD引起的异动症。

2.2 抑菌、抗炎

SINGH V等32研究发现,干燥甘松根茎中的挥发性成分对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色假丝酵母菌和黑曲霉均有一定的抑制作用。此外,董岩等33研究发现,甘松挥发油对金沙门氏菌、乙型副伤寒杆菌同样具有抑制作用。

LIO C K等34对甘松根茎提取物中分离得到的化合物nardosinanone N(NAN)的抗炎作用进行了评价。结果发现,NAN可以降低NO、诱导型一氧化氮合酶和前列腺素E2的水平,且不影响环氧化酶-2的表达活性。同时,NAN能显著降低ROS的产生和M1、M2型巨噬细胞的极化。此外,机制研究表明,NAN可激活核因子-红血球2-Nrf2信号通路,进而增加血红素加氧酶-1(heme oxygenase 1, HO-1)的表达,从而发挥抗炎作用。

2.3 抗肿瘤

SANG C Y等35研究表明,从甘松中分离出的化合物nardoguaianone L(G-6)可抑制人胰腺癌细胞集落形成和细胞迁移,调节MET/PTEN/转化生长因子通路,从而诱导细胞凋亡,是一种潜在的抗胰腺癌药物。基于稳定同位素标记定量蛋白质组学技术分析了G-6处理人胰腺癌细胞后的差异表达蛋白,结果表明其调控了143个蛋白的差异表达,包括生物过程、细胞成分和分子功能。

2.4 抗氧化、防辐射

张小荣等36通过体外实验发现,甘松的不同提取物均有一定的清除DPPH·、ABTS·+、超氧阴离子自由基及还原Fe3+的能力,其中乙酸乙酯萃取相的抗氧化活性最强。RAWAT V等37证明甘松次级代谢产物中有大量酚及单宁类以及较高活性的抗氧化酶,可清除自由基,保护细胞抗氧化分子免受辐射损伤。

甘松根茎提取物在阳光照射下与AgNO3溶液在加热或者搅拌条件下均可合成纳米银颗粒,具有显著的抗氧化作用,且通过实验对比发现,在加热条件下产生的纳米银颗粒的抗氧化能力更强38

具有抗氧化特性的植物已被证明可以保护哺乳动物系统免受电离辐射引起的损伤,MENON A等39通过进行辐射防护作用测试发现,经甘松提取物处理后的小鼠抗凋亡基因表达增强,促凋亡基因表达降低,细胞抗放射治疗的存活率升高,从而起到抗辐射的作用。

2.5 调节代谢

2.5.1 调节糖代谢

YOU H N等40将常规饮食(对照组)的小鼠与添加了甘松提取物的2型糖尿病小鼠(模型组)进行对比,结果发现,模型组小鼠的血糖、糖化血红蛋白和血浆胰岛素水平明显低于对照组小鼠。口服葡萄糖耐量实验结果同样显示,甘松提取物组小鼠的胰岛素抵抗的稳态指数、血脂浓度明显降低。该研究结果表明,甘松提取物通过改善胰岛素敏感性和抑制肝脏中的糖异生来缓解高血糖。

2.5.2 调节脂质代谢

马泽强等41研究发现,甘松新酮可显著增加肝脏中线粒体的数量,促进脂质消耗;甘松新酮还可以改善肠道微生物菌群,使有害菌群和肥胖标志菌群的丰度下降,抑制脂质在肝脏中的积累。

2.6 保护损伤细胞

孙杨等42-43研究发现,甘松乙酸乙酯提取物可以清除低压、低氧状态下小鼠脑细胞及心肌细胞中产生的过量ROS,提高抗氧化酶的活性和非酶抗氧化剂谷胱甘肽水平,通过提高ATP水平及ATP酶活性缓解低压、低氧导致的能量代谢障碍,上调Nrf2/HO-1信号通路,增强细胞内抗氧化体系,缓解脂质过氧化和氧化应激,抑制高原缺氧导致的损伤。

梁晟楠44通过观察细胞切片发现,甘松活性物质甘松新酮(nardosinone, Nar)可以减少凋亡蛋白caspase-3的表达,降低小鼠心肌细胞受损及纤维化程度;钱薇等45研究发现,Nar可能抑制SD大鼠心肌细胞钠离子通道,起到保护心肌细胞和抗心律失常的作用。杨涛等46证实了大剂量的甘松挥发油可以保护大鼠缺血再灌注的心肌细胞,可逆性地抑制线粒体内膜表面钠、钾、钙离子通道开放,保持其正常功能,从而减轻心肌损伤。

2.7 其他

研究结果显示,甘松根部的己烷提取物与石油醚提取物均具有极好的杀蚊子幼虫潜力47。且与传统的化学杀蚊剂相比,甘松提取物未产生耐药性,对非目标生物的危害较小且具有非生物降解性。

3 临床应用

甘松的临床应用主要集中在治疗心律失常、心绞痛、冠心病等心血管系统疾病以及糖尿病等。

3.1 心血管系统疾病

3.1.1 心律失常

陈端等48以94例慢性心力衰竭合并室性心律失常患者为研究对象,观察参松养心胶囊联合常规西药对患者的影响,结果发现联合用药可以显著改善心脏功能以及血流动力学异常。李菲49通过观察96例参松养心胶囊辅助治疗急性非ST段抬高型心肌梗死合并心律失常患者发现,联合用药组患者的心功能指标明显提升。李玲君等50通过观察90例急性心肌梗死合并心律失常患者发现,参松养心胶囊联合胺碘酮具有明显的抗心律失常作用,且安全性高,值得临床推广应用。药理学研究证实,甘松酮能与心肌细胞膜上的特异性通道蛋白结合,调节心肌细胞膜的自律性,影响钠离子、钾离子等离子通透性及离子交换,改善心功能。

罗孝成等51通过观察倍他乐克联合稳心颗粒治疗84例冠心病合并心律失常患者发现,联合用药组的临床疗效、心输出量、心脏指数及射血分数明显高于单用倍他乐克组。其中,甘松的主要成分甘松酮和缬草酮能有效抑制室性异位节律,改善心律失常。

3.1.2 心绞痛

李华52选取108例中医辨证为气滞血瘀型心绞痛患者,将甘松复脉汤与常规西医治疗做对比,治疗后,2组患者外周静脉血中NO明显升高且甘松复脉汤组含量高于常规西医治疗组;2组内皮素-1、血栓素B2、TNF-α、C反应蛋白水平明显下降,且甘松复脉汤组低于常规西医治疗组;甘松复脉汤组不良反应也明显小于常规西医治疗组。现代药理研究表明,甘松中的挥发油成分使钠离子通道失活,降低心肌兴奋性,改善心肌缺血。该研究证明甘松复脉汤可抑制血小板聚集,改善血管内皮功能紊乱,从而缓解心绞痛症状。

3.1.3 冠心病室性早搏

程爱芝53通过观察70例冠心病室性早搏(气阴两虚证)患者发现,三参甘松汤能有效提高治疗有效率,减少患者的室性早搏次数,降低平均心率,降低三酰甘油、总胆固醇及低密度脂蛋白水平,且对肝功能、肾功能及血压无不良影响,从而提高患者的生存质量。

3.2 降血糖

张恒耀等54以100例气郁痰阻型2型糖尿患者为研究对象,比较甘松降糖颗粒与盐酸二甲双胍片在用药12周后的影响。结果显示,甘松降糖颗粒组血糖下降明显优于对照组。甘松具有改善胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能以及保护肾脏的药理作用。此项临床试验结果表明,甘松降糖颗粒的降糖疗效与二甲双胍相当,可有效控制血糖、减轻体质量。

4 小结

近5年来在甘松中发现的新化合物有64种,主要为倍半萜类,包括开环的马兜铃型、开环的纳多辛烷型以及6/5融合去甲半萜碳骨架、新型缬烯类倍半萜以及二聚体形式的倍半萜等,为甘松化合物的发现提供了新思路。

传统中藏药甘松在现代药理学研究及临床应用中依然具有很高的价值55,甘松提取物具有多种药理活性,包括在神经调节方面抗抑郁、改善睡眠障碍、抗神经炎症、抗老年痴呆、抗帕金森;此外还有抑菌抗炎、抗肿瘤、抗氧化防辐射、调节糖及脂质代谢、保护脑及心肌细胞等。

但在质量控制方面的研究文献较少,对于标准化甘松质量及指纹图谱的建立还需要进一步研究,这对合理开发及应用这一野生濒危藏药材尤为重要。

在临床应用方面,主要有参松养心胶囊、稳心颗粒、甘松复脉汤、三参甘松汤以及甘松降糖颗粒等制剂,用于治疗心血管系统疾病以及糖尿病。联合用药的临床效果优于常规西医治疗,可以明显改善患者的不良反应,为临床用药提供新思路及指导。

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基金资助

青海省应用基础研究项目(2022-ZJ-739)

青海省药材资源保护与高值化利用创新团队项目(2021XJPI02)

青海省创新平台建设项目(2022-ZJ-Y14)

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