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石菖蒲的化学成分及对中枢神经作用机理实验研究进展

【摘要】    石菖蒲为芳香开窍类中药,具有开窍宁神、化湿和胃之功效。广泛用于临床各科,尤其是脑部疾病的治疗。对石菖蒲的实验研究多集中于化学成分,药理作用等方面,而其作用机理的研究尚不够成熟,值得更加深入和系统的研究,以更好的指导临床。

【关键词】  石菖蒲;CNS;作用机理

  Abstract:Calamus is a kind of aroma TCD inducing resuscitation,tranquilizing mind,removing dampness to regulate stomach.It is widely used in clinical departments,especially in brain diseases.The experimental research on Calamus mainly centers on chemical components and pharmacological functions,while it is not mature on functional mechanism,which is worth of further systemic research for better guiding the clinic.

  Key words:Calamus;CNS;functional mechanism

  石菖蒲为天南星科植物石菖蒲(Acorus tatarinowii Schott.)的干燥根茎。主产于江苏、浙江、四川。《名医别录》谓其能“聪耳明目,益心智”。《神农本草经》谓“开心孔,补五脏,通九窍,明耳目,出声音”。性味与归经:辛苦温,归心胃经,且归经于脑。唐游学[1]于1986年提出“中药归经于脑”学说。之后又系统地完善了这一学说,并把石菖蒲归属于主要归脑经药物之一。功能与主治:开窍宁神,化湿和胃。用于痰湿蒙蔽清窍之神志昏迷;湿阻中焦,脘腹胀闷,痞塞疼痛[2]。

   石菖蒲的应用广泛,菖蒲郁金汤、安神定志丸、定痫丸、开噤散等名方都以石菖蒲作为主要组成之一。在临床中石菖蒲广泛用于内、外、妇、儿等各个领域。在治疗脑部疾病如肺性脑病,肝性脑病,肾性脑病,癫痫,痴呆,脑出血等疾病中均取得很好的疗效。有关石菖蒲的实验研究多集中于其化学成分,药理作用,临床应用等方面。而作用机理的研究比较零散,尚缺乏系统的总结。本文重点归纳了其对CNS的作用机理研究进展。

  1  化学成分

   《中药学》中记载本品含挥发油0.11%~0.42%,其中主要为β细辛醚、α细辛醚、细辛醚等;尚含有氨基酸、有机酸和糖类[1]。对石菖蒲的化学成分研究主要分布于挥发油和其水溶性成分的实验研究,其研究近况

1  挥发油成分

 

  挥发油的成分较为复杂,含有单萜类成分、倍半萜类成分、苯丙素等几十种化学物质[2]。魏刚等[3]测得石菖蒲挥发油的6个特征性成分:甲基丁香酚、顺式甲基异丁香酚、反式甲基异丁香酚、榄香素、β细辛醚、α细辛醚。

2  糖类 

 

  洪永福等[4]对石菖蒲中所含多糖进行初步研究,发现石菖蒲多糖为单一多糖,测得多糖含量为12.22%,在中药制剂以及制订有关石菖蒲质量标准时,其中的多糖成分是不容忽视的。

3  其他水溶性成分 

 

  石菖蒲中水溶性成分也比较复杂。杨晓燕等[5]从石菖蒲的根茎的水煎液中分得8个单体化合物,经理化数据及光谱分析鉴定为2,4,5三甲氧基苯甲酸,4羟基3甲氧基苯甲酸,2,4,5三甲氧基苯甲醛,辛二酸,5羟甲基糠醛,双[5甲酰基糠基]醚,2,5二甲氧基苯醌。尹华等[6]正交法分析石菖蒲水煎液主要化学成分。模拟汤剂临床煎法获得的水煎液中分析结果表明汤液中含有大量挥发油成分。除外,2,3二氢3,5二羟基6甲基4H吡喃4酮和5羟甲基糠醛,细辛酮等多个水溶性成分也大量煎出。2,3二氢3,5二羟基6甲基4H吡喃4酮是首次检出。且实验发现挥发油在浓缩过程中大量丢失,水溶性成分含量大幅度提高。

  2  对中枢神经(CNS)的药理作用

  2.1  石菖蒲对中枢神经(CNS)具有兴奋

  镇静双向调节的作用  唐洪梅等[7]通过实验发现石菖蒲挥发油,水提液,去油水煎液均能明显降低谷氨酸钠所致的小鼠惊厥的发生率,能明显缩短士的宁所致惊厥持续时间,表现出中枢镇静和对抗惊厥的作用。周大兴等[8]实验研究表明石菖蒲的醇提取物具有明显的抗惊厥作用,并提示其作用部位可能是醇溶性成分。而挥发油可能不起主要作用。陈俐等[9]通过石菖蒲水煎剂抗癫痫动物模型的药效学实验发现,石菖蒲水溶部分具有显着的抗惊厥作用。

  2.2  益智作用

  胡锦官等[10]用石菖蒲去油煎剂、总挥发油、β细辛醚、α细辛醚进行实验,结果表明:石菖蒲各提取部位对小鼠正常学习均有促进作用,对小鼠各种类型记忆障碍模型均有不同程度的改善作用。且益智的有效部位是挥发油成分中的α细辛醚。

  2.3  抗抑郁作用

  李明亚等[11]通过实验证实了石菖蒲的抗抑郁作用。并推断抗抑郁成分的有效部位主要存在于水提液和乙醇撮液中,其抗抑郁作用可能与阻断中枢5HT等单胺类递质的重摄取有关。石菖蒲的抗抑郁作用是肯定的,但作用机理还有待进一步研究。

  2.4  对CNS的保护作用 

  吴启端等[12]实验研究发现石菖蒲挥发油能延长缺氧小鼠的生存时间。且石菖蒲的多数成分有增加血脑通透性的作用,其中以挥发油、β细辛醚的作用最好,可以有效地增加脑部血液灌流量,提高脑部的药物浓度,使药物发挥最大的作用效能。李翎等[13]通过实验研究石菖蒲系列提取物对大鼠脑缺血再灌注损伤的影响。把石菖蒲分为挥发油,β细辛醚,乙醚提取液,乙酸乙酯提取液,正丁醇提取液,水提取液六个有效部位。结果发现其系列提取液对缺血再灌注损伤大鼠的脑含水量都有降低,都具有减轻大鼠脑水肿的作用。杨立彬等[14]发现石菖蒲及α细辛醚能有效逆转癫痫幼鼠运动行为及空间学习记忆的能力的损伤,具有神经保护作用,机制尚有待研究。

  3  对CNS作用机制的实验研究

  3.1  对血脑屏障通透性的影响 

  石菖蒲的有效成分能迅速透过血脑屏障而发挥药理作用。方永奇等[15]通过实验发现石菖蒲挥发油中顺式甲基异丁香酚、榄香素、β细辛醚、α细辛醚4个成分能通过血脑屏障进入脑组织。且β细辛醚进入脑组织含量最高。说明石菖蒲治疗脑病的作用可能是以上几个成分综合作用的结果。吴宏斌等[16]通过实验了解石菖蒲挥发油主要成分β细辛醚的药代动力学特征。发现β细辛醚在大鼠体内吸收快,分布快,提示石菖蒲醒脑开窍作用及起效快的机制。且发现极易透过血脑屏障进入大脑,为阐明β细辛醚对大脑的药理作用提供了依据。

3.2  通过对脑组织内神经递质(氨基酸)及其代谢物的影响发挥作用 

  石菖蒲通过调节脑内神经递质的含量达到稳态平衡发挥其对CNS的作用。唐洪梅等[17]实验发现石菖蒲不同提取物(挥发油、去油水煎液、水提液)均能显着降低谷氨酸(GLU)水平,γ氨基丁酸(GABA)含量没有明显变化,挥发油、水提液使天门冬氨酸(ASP)含量降低;另外,挥发油组的牛磺酸(TAU)含量也有明显降低;说明石菖蒲可降低兴奋性氨基酸的含量,对脑细胞具有保护作用。提示石菖蒲的中枢镇静作用机制可能与降低脑内兴奋性氨基酸类神经递质有关。陈俐[18]实验发现石菖蒲能使大鼠海马的GABA含量明显升高,谷氨酸(GLU)显着降低。推断石菖蒲挥发油可调节癫痫大鼠脑内的兴奋性和抑制性氨基酸的平衡,从而起到抗癫痫的作用。柯雪红等[19]研究发现石菖蒲挥发油可以有效抑制脑缺血-再灌注后ASP、 GLU、GABA含量的异常升高,从而减轻对神经元的损害,起到脑保护的作用。

  3.3  通过清除脑组织内氧自由基,保护脑细胞发挥作用 
  吴启端等[20]通过实验研究发现石菖蒲具有兴奋CNS,抗缺氧,清除自由基,抑制脑神经细胞凋亡作用,其中高剂量石菖蒲的兴奋和保护作用最强。匡忠生等[21]通过实验研究探讨了石菖蒲提取液对脑缺血-再灌注诱导的神经细胞凋亡的防治作用。结果发现石菖蒲各提取成分均能不同程度地抑制皮质神经原凋亡,对神经细胞具有保护作用,且以挥发油的疗效最为显着。石菖蒲挥发油不仅能降低凋亡细胞的积分光密度,也能降低凋亡细胞的个数。郑良朴等[22]通过实验发现远志、石菖蒲水煎合剂能减轻衰老模型小鼠脑组织氧自由基的产生,并加速清除过氧化脂质,减少氧自由基对脑组织的损伤。并有防止脑组织萎缩的作用,从而有效地延缓脑组织的衰老和改善小鼠学习记忆功能。为石菖蒲等开窍益智类中药抗衰老作用的研究和应用提供可靠的实验依据。

  3.4  对神经元及脑电图的影响 

  景玉宏等[23]用实验观察石菖蒲水提液对AlCl3所致痴呆模型大鼠学习记忆的作用及突触机制。结果证实了石菖蒲能明显促进模型大鼠学习记忆改善,同时其海马CA3区突触后膜致密物质(PSD)增厚。推断石菖蒲对神经元的保护作用可能是防止神经元变性或延缓神经元结构的改变。唐洪梅等[24]研究石菖蒲对大鼠脑电图的影响。发现石菖蒲挥发油组及水提液组大鼠的脑电图的频率及振幅均显着降低,表现出良好的镇静作用。

  3.5  对基因表达的的调控 

  吴宾等[25]通过实验结果显示:石菖蒲对多种学习记忆障碍模型都有改善作用。其有效成分挥发油、β细辛醚能抑制脑内乙酰胆碱酯酶活力、提高脑内乙酰胆碱水平,诱导CJUN基因表达,这可能是石菖蒲改善学习记忆的重要作用机理之一。方永奇等[26]通过实验发现,β细辛醚有减轻脑水肿的作用,还能提高小鼠血脑通透性和耐缺氧能力。且有明显抑制缺血再灌注脑损伤大鼠脑皮质神经细胞凋亡的作用。表现为凋亡细胞数减少、凋亡积分降低;同时能抑制大鼠脑皮质和海马神经细胞Bax基因表达,而增强BclX基因的表达。

  4  总结及展望

   石菖蒲是为数不多的芳香开窍类中药的一种,在临床上广泛应用。石菖蒲的实验研究取得了很多有意义的经验和成绩。但是也存在一些问题值得共同研究和探讨。(1)石菖蒲的化学成分比较复杂,尤其是挥发油成分,这一方面的大量研究对于其主要成分基本明了,但是其成分并不完全清楚,还有很多未知因素;而且对石菖蒲中的有机酸和氨基酸成分未见深入研究的文献资料,这些成分对石菖蒲的药理作用有无影响还不清楚;对于所鉴定出来的化合物单体成分的药理作用及毒理缺乏进一步研究。(2)研究方式比较局限。对于其作用机理的研究进展也很慢,而且比较零散,缺乏系统性,需要加强这一方面的理论和实验研究的紧密结合以及吸取先进的科学技术及西医学的研究方法。(3)在研究过程中对于石菖蒲及其制剂缺乏统一的质量标准。且实验研究的石菖蒲制剂及剂型是否跟临床用法相一致也值得关注。(4)形态学方面的资料较少。在研究石菖蒲的作用机理的过程中,可以适当增加形态学方面的指标,这样可以促进对机理的探讨更快发展。

 

 

 

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