川芎化学成分、药理作用及质量控制研究进展

川芎化学成分、药理作用及质量控制研究进展

四川是李克氏科的一种杏仁植物。干燥的根系被记录在《神农本草经》中。其性温,味辛、微苦;具有活血行气、祛风止痛的功效。主治血瘀气滞所致月经不调,痛经经闭,肝郁气滞而致血行不畅的胸胁疼痛,头痛,风寒湿痹,跌打肿痛等疾病。临床主要用于治疗心脑血管、呼吸、泌尿系统及妇科方面的疾病。川芎不但是常用汤剂配方饮片,而且是许多中成药的原料。近年来川芎的化学成分、药理作用及药代动力学和质量控制研究取得显著进展。现综述如下。1化学成分的研究1.1东南角烷基苯川芎中的苯酞类化合物可分为三大类型:烷基苯酞、羟基苯酞和苯酞二聚体。到目前为止共从川芎中分离到45个苯酞类化合物,其名称见表1,其中化合物3、6、8、26、27、38和39为川芎药材中含量较高的成分。butylphthalide(3)已被研发成我国拥有自主知识产权的治疗脑血管病的药物。研究表明,川芎烷基苯酞具有热和光不稳定性,在受热的情况下易转化成羟基苯酞,而在见光的情况下易聚合成苯酞二聚体。如ligustilide在受热的情况下主要转化成senkyunolideI和senkyunolideH,而在见光的情况下则聚合成二聚体levistolideA和riligustilide。1.2fe定形acid目前从川芎中分得酚酸类化合物主要有ferulicacid、coniferyferulate等,coniferyferulate不稳定,受热或光照易降解转化为ferulicacid。1.3chuaxioggene的分离和鉴定早期从川芎中分离到chuanxiongzine,并一直被认为是川芎的主要活性成分。但Li等采用HPLC-UV-MS法测定了100多批新鲜、干燥和炮制的川芎药材和饮片,都没有检测到chuanxiongzine。事实上,1977年首次从川芎中分离得到chuanxiongzine的文献明确指出,chuanxiongzine提取得率很低,含量不超过0.0001%,由于其结构简单,进行了人工合成,并做了一系列药效学研究。由此可见chuanxiongzine在川芎中含量甚微,虽然人工合成的chuanxiongzine是著名的心脑血管药物,但它不是川芎主要活性成分。2给药剂研究2.1生物活性的表征对文献整理归纳,川芎中苯酞类化合物主要有十个方面的生物活性,有关化合物及活性总结见表2。川芎苯酞类化合物十个方面的药理活性与川芎活血行气、祛风止痛的传统功效密切关联,因此苯酞类化合物是川芎的主要活性成分。2.2发表综述发表文献对ferulicacid的药理作用研究较多,已有综述发表。ferulicacid具有抑制血小板聚集、阻止静脉旁路血栓形成、抗动脉粥样硬化、清除自由基、增强免疫功能等多方面的药理活性。3药代动力学研究3.1纯lignusilica—苯酞类化合物药代动力学研究文献报道了川芎主要苯酞类化合物butylidenephthalide、ligustilide和川芎水煎汤剂的动物代谢和动力学研究结果。Sekiya等发现butylidenephthalide经皮给药后快速渗透入外周循环系统且无皮肤蓄积,分布于肺、肝、胆汁和肾,以半胱氨酸结合物的形式经尿排泄。Yan等研究了ligustilide在大鼠中的药代动力学,显示纯ligustilide静注后在大鼠体内分布广泛并且快速消除,静注川芎提取物后ligustilide的清除率显著高于纯ligustilide,提示川芎提取物中的其它成分与ligustilide存在相互作用。鉴定了ligustilide的七个代谢物,其中三个被确证为butylidenephthalide、senkyunolideI和senkyunolideH。Zuo等采用HPLC-ESI-MS/MS法鉴定了口服川芎汤剂后大鼠血浆中被吸收的成分和代谢产物,在大鼠血浆中共检测到25个化合物,其中12个苯酞类化合物以原型吸收入血,分别为senkyunolideJ、senkyunolideI、senkyunolideD或4,7-dihydroxy-3-butylphthalide、senkyunolideF、senkyunolideM、senkyunolideQ、senkyunolideA、E-butylidenephthalide、E-ligustilide、neoc-nidilide、Z-ligustilide、levistolideA,12个为结合型代谢物,包括6个senkyunolideI相关代谢物、4个senkyunolideJ相关代谢物和2个butylidenephthalide相关代谢物,与谷胱甘肽、半胱氨酸、葡萄糖醛酸和硫酸结合是苯酞类的主要代谢方式。推测这些化合物在血浆中的可能代谢途径是:烷基苯酞类经口服后吸收入血,经过Ⅰ相反应如氧化、还原和水解转化成羟基苯酞类化合物,烷基苯酞类和羟基苯酞类是体内主要药效成分。经上述过程后,羟基苯酞类经Ⅱ相反应与一些内源性分子(葡萄糖醛酸、谷胱甘肽、氨基酸等)结合产生结合代谢物,这些反应能显著增加它们的亲水性,从而促进药物的排泄。3.2ferulcacid核心代谢特征文献主要报道了ferulicacid的药代动力学研究。ferulicacid在大鼠肠道内主要以被动扩散方式吸收,在小肠吸收较好,而结肠吸收较差,其肠内吸收机制可能经由一元羧酸运载体(MCT)完成;可通过血脑屏障进入脑内,但含量较低;ferulicacid的代谢途径可能为在胃中以游离态迅速吸收入血,经门静脉进入肝脏,大部分被代谢为葡萄糖醛酸结合物和硫酸结合物经肾排泄,小部分游离ferulicacid分泌到胆汁,随后可能进入肝肠循环,一部分游离ferulicacid及其结合物进入体循环和组织中代谢为其他化合物,如香草酸和双氢阿魏酸;ferulicacid在大鼠体内主要经尿排泄。4质量控制研究4.1分析4.1.1高温热氧化反应如前所述,川芎烷基苯酞具有热和光不稳定性,如ligustilide和sedanenolide在高温下可经过氧化、异构化、聚合作用或快速分解转变成羟基苯酞或苯酞二聚体。研究发现即使在温度低于100℃,苯酞也会发生Diels-Alder反应。因此GC法并不是川芎中苯酞类化合物最理想的分析方法。4.1.2重及测质量评价吕光华等建立了HPLC测定川芎药材和饮片中游离ferulicacid和总ferulicacid的方法,结果表明ferulicacid在植物组织中以结合型(coniferyferulate)存在为主,游离ferulicacid相对较少。由于中药饮片常用水煎煮,coniferyferulate在水溶液中加热条件下全部水解成ferulicacid,故以总ferulicacid的含量评价质量。Yan等用HPLC-UV同时测定川芎中12种苯酞和酚酸类活性成分的含量,针对不同的化合物选择不同的检测波长,提高方法的灵敏度,并以α-naphthaflavone为内标物提高方法的准确度。结果发现Z-ligustilide含量最高,其次为coniferylferulate和senkyunolideA,三者占总含量的86%~95%。Li等建立了用HPLC-DAD-MS联用技术分析川芎化学成分的方法,采用紫外光谱、质谱信息与对照品和文献资料对照,共鉴定川芎药材中苯酞和酚酸类17种化学成分。李松林等应用HPLC-DAD-MS联用技术建立了川芎指纹图谱,对四川GAP基地3个公司的9个川芎样品研究进行分析,得21个共有峰,色谱图可分为酚酸类、羟基苯酞类、烷基苯酞类、苯酞二聚体类4个区,Z-ligustilide被指定为参照峰。所建立的指纹图谱特征性和专属性强,可作为川芎药材内在质量控制的有效方法。Jin等采用二元色谱指纹图谱分析川芎化学成分,用亲水作用色谱(HIL-IC)分析极性成分,传统的RP-HPLC分析中等极性和弱极性成分。通过这两种色谱模式的结合可以提供更大量的信息,从而更严格控制药材质量。4.2质量评价研究4.2.1采收期的影响4.2.2干燥方法的影响4.2.3生产方法的影响正是由于川芎中苯酞类成分和酚酸类成分的热和光不稳定性,川芎药材的干燥和炮制工艺必须规范化才能保证药材质量的一致性。5研究现有中药汤剂质量控制的意义综上所述,苯酞类和酚酸类是川芎主要活性成分,而chuanxiongzine在药材中含量甚微,不是川芎的主要活性成分,不能作为川芎质量控制的指标成分;川芎药理作用广泛,苯酞类成分的心脑血管系统的作用尤为显著;川芎活性成分多以原型快速吸收入血,其中烷基苯酞类化合物经过Ⅰ相反应如氧化、还原和水解转化成羟基苯酞,烷基苯酞和羟基苯酞是体内产生生物活性作用的主要药效成分。羟基苯酞经Ⅱ相反应与内源性分子(葡萄糖醛酸、谷胱甘肽、氨基酸等)结合而排泄;由于川芎主要成分苯酞类化合物和酚酸类化合物的热和光不稳定性,气相色谱不适合作为川芎质量控制的方法,液相色谱能同时分析川芎中苯酞类和酚酸类活性成分,且可建立相关色谱指纹图谱用于整体质量评价;由于川芎酚酸类和苯酞类成分的热和光不稳定性,药材干燥和炮制方式都对川芎的有效成分的组成和含量产生明显影响,干燥和炮制工艺必须规范化才能保证药材质量的稳定。作为常用中药,川芎仍有许多科学问题值得深入研究:(1)川芎苯酞类化合物具有显著的心血管活性,且结构多样,对其进行构效关系研究可为基于川芎的创新药物先导化合物发现提供科学依据;(2)作为整体应用时,川芎中酚酸类成分和苯酞类成分之间有无协同作用?机制如何?这些都是阐明川芎多成分整体作用的基础;(3)当前广泛使用的体现中药汤剂特色的川芎配方颗粒也未见深入研究。研究探讨川芎配方颗粒制备过程(煎煮、浓缩和制剂等)中的化学成分转化与药效的关联性和质量控制方法,是保证川芎临床应用安全有效和质量稳定可控的切实可行的措施。因为苯酞类物质存在于川芎挥发油中,常采用GC-MS分析其中的成分。如Zhang等建立了用顶空固相微萃取-气质联用(HS-SPME-GC-MS)分析川芎中挥发性成分的方法,并与水蒸气蒸馏-气质联用法(SD-GC-MS)比较,新方法样品用量少、提取时间短、处理过程简单、能得到与水蒸气蒸馏相同的结果。对川芎进行质量控制的液相色谱分析法主要有HPLC-UV和HPLC-DAD-MS等方法。川芎传统采收时间都是在每年的5月底。Li等研究了川芎中主要活性成分的时间积累过程,发现化学成分总含量在4月中旬达到最大值。川芎根茎在4月中旬后快速膨大,考虑到药材的重量因素,活性成分总量在5月底时达到最大值。表明传统的采收期是科学的。Li等发现新鲜川芎药材经过不同方式的干燥后,其中的三个主要成分coniferylferulate、senkyunolideA和Z-ligustilide含量降低,而ferulicacid、riligustilide和levistolideA含量显著增加,senkyunolideI和senkyunolideH则在新鲜药材中检测不到,只存在于干燥的药材中。研究发现Z-ligustilide经60℃加热干燥后产生senkyunolideI和senkyunolideH等,而经日晒后可通过DielsAlder反应和环合加成反应产生苯酞二聚体levistolideA和riligustilide等;coniferylferulate经干燥后水解生成ferulicacid。