李 格，韓福國，郝艷麗，劉清飛1，*

(1.陜西中醫(yī)藥大學，咸陽 712046；2.清華大學藥學院，北京 100084)

紫姜是多年生姜科植物小花山柰(Kaempferiaparviflora)的根莖，主產于泰國北部、東北部、老撾及東南亞一帶，又稱泰國人參，因其呈深紫色到黑色，故亦稱為黑姜[1-3]，具有悠久的應用歷史，可用于治療多種疾病?，F代藥理研究表明，其對多種疾病都有很好的治療作用，如炎癥、潰瘍、痛風、膿腫、過敏、骨關節(jié)炎、疲勞、胃腸功能紊亂、性功能障礙等疾病[2-5]。本文在系統(tǒng)整理國內外相關文獻的基礎上對紫姜的化學成分和藥理作用進行綜述，以期為進一步研究開發(fā)提供參考。

1 化學成分

紫姜中含有較為豐富的化學成分。根據近年來的文獻報道，從紫姜中分離出了39種化合物[5-59]，見表1。其中，甲氧基黃酮類作為其代表成分，是紫姜化學成分中的研究熱點。紫姜中的主要化學成分結構式見圖1。

注：Glc:β-D-glucopyranosyl;Rha：α-L-rhamnopyranosyl;Api：β-D-apiofuranosyl。

表1 紫姜中的化學成分

1.1黃酮類 多甲氧基黃酮(PMFs)是苯基色原酮結構上的3、4、5、6、7、8、2′、3′、4′、5′、6′等位置處連有4個或4個以上甲氧基的黃酮類化合物[6]，幾乎只在蕓香科柑橘屬中發(fā)現[7]，柑橘類植物中最豐富的PMFs是川陳皮素(5，6，7，8，3′，4′-六甲氧基黃酮)和柑橘黃酮(5，6，7，8，3′-五甲氧基黃酮)。而紫姜中的PMFs與柑橘類中的PMFs在結構上有所不同，只有C-3、C-5、C-7、C-3′和C-4′等黃酮的特定位置甲基化[8]。由于 PMFs甲基化程度高，相對于多羥基黃酮類化合物和黃酮苷類化合物其脂溶性較好，口服生物利用度也較高[9-10]。除了PMFs之外，還發(fā)現了其他3種結構類型的黃酮類化合物。

1.2芳香酮類 芳香酮類在自然界中廣泛存在，目前從紫姜中已分離鑒定出芳香酮類化合物共4種。

1.3酚苷類 酚苷類大多存在于水果、蔬菜和中草藥中，是苷元分子中的酚羥基與糖的端基碳原子縮合而成的苷。大多數酚苷水溶性好，極性大，且能水解，水解時苷鍵斷裂，形成糖和含羥基的化合物，具有抗疲勞、抗衰老、抗癌等多種藥理作用，可用于多種疾病的預防和治療[11-12]。目前從紫姜中已分離鑒定出5種酚苷類化合物。

1.4蒽醌類 蒽醌類化合物在自然界中廣泛存在，是許多中藥的有效成分，具有抗菌[13]、抗癌[14]、抗炎[15]、止血[16]等多種生物活性，目前從紫姜中已分離得到2種蒽醌類化合物。

1.5甾醇類 甾醇類化合物是一類具有生命活性的天然物質，廣泛存在于自然界，與動植物的新陳代謝密切相關[17]。有研究表明，甾醇可降低血液中的膽固醇含量，具有抗癌[18]、免疫調節(jié)[19]、抗菌及抗氧化[20]等多種生物活性。目前已從紫姜中分離得到2種甾醇類化合物。

2 藥理作用

2.1抗癌 目前，癌癥作為人類的高發(fā)疾病之一，研究治療癌癥的方法是抗腫瘤的主要任務，而在藥物治療中，由于化學合成藥物毒性較大，迫切需要研究和開發(fā)毒性較低的天然藥物。近年來，大量研究證實，紫姜醇提物可有效抑制腫瘤細胞的生長，具有明顯的抗癌作用。Ratana B等[24]學者研究發(fā)現，用紫姜95%醇提物能夠抑制人早幼粒細胞白血病U937細胞的增殖和活力，并促進細胞凋亡，表現為濃縮的細胞核、凋亡體以及線粒體跨膜電位(MTP)的降低，表明紫姜醇提物是以劑量依賴的方式使含半胱氨酶的天冬氨酸蛋白水解酶3 (Caspase-3)信號通路線粒體凋亡途徑活化，觸發(fā)細胞凋亡。Paramee S等[25]研究發(fā)現，在紫姜95%醇提物濃度增加時，表皮生長因子(EGF)存在的情況下，紫姜醇提物對人卵巢細胞SKOV3細胞具有毒性作用，能顯著抑制細胞的增殖、遷移和侵襲；基質金屬蛋白酶-2(MMP-2)和基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)的活性被抑制，誘導SKOV3細胞凋亡，同時蛋白激酶B(AKT)和細胞外信號調節(jié)蛋白激酶(ERK1/2)的磷酸化水平降低，表明紫姜的抗腫瘤活性可能是通過磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/AKT和絲裂原活化蛋白激酶/細胞外信號調節(jié)激酶(MAPK/ERK)信號通路進行調節(jié)，紫姜可能成為一種新的治療卵巢癌的候選藥物。亦有研究結果顯示，紫姜甲醇提取物對茶堿誘導的小鼠黑色素瘤B16-4A5細胞的黑色素合成有抑制作用，其機制可能與抑制酪氨酸酶、酪氨酸相關蛋白-1(TRP-1)和酪氨酸相關蛋白-2(TRP-2)mRNA的表達有關[26]。Potikanond S等[27]研究發(fā)現,紫姜95%醇提物影響人宮頸癌細胞HeLa的生長和存活，主要表現為ERK1/2、E26轉錄因子1(ELK1)、PI3K和AKT磷酸化水平顯著降低，其機制是通過PI3K/AKT和MAPK/ERK信號通路來實現的；另外，紫姜醇提物抑制了HeLa細胞的轉移和侵襲，這可能與抑制MMP-2的表達有關，從而誘導細胞凋亡。有學者采用紫姜醇提物對HuCCA-1和RMCCA-1 2種人膽管癌細胞株進行抗腫瘤實驗，發(fā)現醇提物中黃酮類成分對2種類型的膽管癌細胞均有明顯的抗癌作用，其中化合物5是紫姜醇提物中誘導癌細胞凋亡的主要生物活性物質，對腫瘤的侵襲、生長和增殖有明顯的抑制作用[28]。有學者采用LLC-GA5-COL150細胞體外轉運的試驗方法，探討了紫姜醇提物對P-糖蛋白(P-gp)功能的影響，發(fā)現其能顯著增加P-gp的底物羅丹明123和道諾霉素在細胞中的積累，抑制P-gp功能，有助于克服P-gp介導的多藥耐藥性，提高抗癌藥物的口服生物利用度，可作為癌癥多藥耐藥的調節(jié)劑[29]。紫姜中化合物5、13、15對人結腸癌細胞(HCT-15)的抑制作用均呈劑量依賴性，通過活化Caspase-3信號通路，Caspase-3酶活性升高，誘導細胞凋亡。因此這些化合物都具有成為新型抗癌藥物的潛力[30]。

2.2抗勃起功能障礙 Stein R A等[31]選擇14名年齡在50～68歲之間患有輕度勃起功能障礙的老年男性作為研究對象，每天服用100 mg紫姜醇提物，連續(xù)30 d，發(fā)現勃起功能國際問卷(IIEF)、全球評估問題(GAQ)的平均得分、勃起功能及性交滿意度均顯著提高。此外，有研究發(fā)現，紫姜混懸液可顯著提高鏈脲佐菌素(STZ)誘導的糖尿病大鼠血清睪酮水平、精子密度和睪丸質量，改善交配行為[32]。研究表明，每天給予70 mg·kg-13種紫姜不同提取物(乙醇、正己烷和水)，給藥4周后，醇提物顯著縮短射精潛伏期，顯著增加了睪丸的血流量。進一步研究表明，靜脈注射紫姜醇提物可使睪丸血流量依賴性增加[33]。Temkitthawon P等[34]采用兩步放射性比色法證實了紫姜醇提物對5型磷酸二酯酶(PDE-5)有抑制作用，其中化合物5能誘導血管平滑肌和血管舒張，增加流向陰莖組織的血流量，提示其可成為開發(fā)選擇性高的強效PDE-5抑制劑以及治療勃起功能障礙的潛在先導化合物。亦有研究發(fā)現，紫姜醇提物能夠顯著縮短性行為的潛伏期，顯著增加下丘腦中多巴胺受體DA1免疫陽性神經元的密度，因此，可能是由于下丘腦多巴胺功能的增強，促使其進一步開發(fā)成為男性功能性食品或保健品，特別是對于有性功能障礙風險的男性，為臨床應用提供了實驗依據[35]。Wannanon P等[36]報道，在90 mg·kg-1劑量下，紫姜醇提物能夠提高勃起活性，顯著縮短對性刺激的反應潛伏期，在靜息狀態(tài)和勃起狀態(tài)下陰莖的長度和大小均顯著增加，再一次表明紫姜有可能成為開發(fā)治療老年男性勃起功能障礙的保健藥物的潛在資源。

2.3抗高血壓 高血壓是最常見的慢性病，也是心腦血管病最主要的危險因素。近年來諸多學者研究證實，紫姜醇提物具有較顯著的抗高血壓作用，并對其作用機制進行深入研究。Wattanapitayakul S K等[37]研究發(fā)現，紫姜醇提物對苯腎上腺素(PE)和乙酰膽堿(ACH)具有預收縮主動脈和回腸的作用。在PE或ACH誘導的離體組織中，呈劑量依賴性引起主動脈環(huán)和回腸舒張。Yorsin S等[38]研究發(fā)現，給予中年雄性大鼠紫姜提取物6周后，胸主動脈和腸系膜動脈對PE導致收縮的作用減弱，對ACH的血管舒張作用增強，其機制可能與內皮型一氧化氮合酶(eNOS)表達上調和一氧化氮(NO)生成有關。紫姜醇提物與人臍靜脈血管內皮細胞(HUVEC)共孵育48 h，可上調HUVECs中eNOS的表達，且呈劑量依賴性，顯著增加NO的產生，在維持血管正常功能和預防心血管疾病方面發(fā)揮著重要作用[39]。紫姜醇提物質量濃度在0.1～100 μg·mL-1范圍內可舒張大鼠主動脈血管，這種舒張作用通過環(huán)氧合酶(COX)途徑，涉及內源性NO和前列腺素。此外，紫姜醇提物誘導的血管舒張作用可能是由于KCa、KIR、KATP通道的K+流出增加、Ca2+流入減少所致，其結論支持了紫姜作為抗高血壓藥的傳統(tǒng)應用[40]。亦有研究發(fā)現，紫姜醇提物質量濃度在75～300 μg·mL-1范圍內，能顯著增加心臟作用和Ca2+變化，通過NO信號通路的下游級聯作用增加心肌細胞的環(huán)磷鳥嘌呤核苷(cGMP)水平，Ca2+瞬變現象減少，表明在一定的質量濃度范圍內，紫姜醇提物通過減少Ca2+內流，起到血管舒張的作用[41]。有研究發(fā)現，化合物2對甲氧胺預收縮主動脈環(huán)具有濃度依賴性的舒張作用，說明其可引起內皮依賴性舒張，部分機制是通過NO-cGMP途徑實現，其血管松弛反應主要是由于K+外流和抑制Ca2+流入血管平滑肌。進一步研究將內皮完整環(huán)與一氧化氮合酶(NOS)抑制劑亞硝基左旋精氨酸甲酯(L-NAME)共同孵育，化合物2的血管舒張明顯減弱，說明NO在化合物2中誘導的血管舒張反應中發(fā)揮重要作用，支持了紫姜在泰國傳統(tǒng)藥物治療心血管疾病中的應用，尤其是治療高血壓的臨床應用[42]。

2.4抗炎 炎癥性疾病是生活中的常見疾病，受很多因素影響，致病機制復雜，多為慢性病，一種炎癥的出現可引起多種炎癥的產生，具有一定的關聯性。近年來，對紫姜主要活性成分在炎癥方面的作用進行了相關研究。Sae-Wong C等[43]研究發(fā)現，紫姜醇提物中化合物2、5、73種活性成分對脂多糖(LPS)激活的RAW264.7細胞產生的NO有明顯的抑制作用，對腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的產生有一定的抑制作用，對iNOS信使RNA和誘生型一氧化氮合酶(iNOS)蛋白的表達呈劑量依賴性抑制作用，表明紫姜醇提物對RAW264.7巨噬細胞的抗炎作用主要與下調iNOS蛋白的表達有關。有研究發(fā)現[44]，紫姜醇提物對LPS誘導的RAW267.4細胞產生的前列腺素E2(PGE2)有明顯的抑制作用，其抗炎作用是以劑量依賴的方式抑制iNOS mRNA表達，而部分通過抑制環(huán)氧合酶-2 mRNA的表達來實現。除此之外，對角叉菜膠致大鼠足腫脹，紫姜醇提物減輕了大鼠足跖水腫的癥狀。Tewtrakul S等[45]研究化合物15對LPS誘導RAW264.7細胞的作用，發(fā)現其對NO釋放的抑制作用最強，同時對PGE2的釋放有明顯的抑制作用，但對TNF-α無明顯抑制作用，表明化合物15可能是通過抑制NO和PGE2的釋放來治療炎癥性疾病，但部分也可能是對TNF-α的作用。Tewtrakul S等[46]學者采用酶聯免疫吸附(Elisa)法檢測了紫姜醇提物中分離得到的化合物對炎癥介質NO的作用，發(fā)現化合物15的抑制活性最高。用Elisa試劑盒測定PGE2和TNF-α的濃度，其對PGE2有顯著的抑制作用，而對TNF-α的抑制作用較弱，表明紫姜醇提物治療炎癥相關疾病的作用機制是通過抑制NO、TNF-α和PGE2等炎癥因子的釋放實現的。Horigome S等[47]將RAW264.7巨噬細胞與不同質量濃度的紫姜醇提物共同孵育，用LPS刺激RAW264.7小鼠巨噬細胞，用熒光標記的人單核細胞白血病人外周血的單核細胞系(THP-1細胞)與TNF-α刺激的人臍靜脈血管內皮細胞(HUVECs)結合，發(fā)現化合物2可降低RAW264.7細胞亞硝酸鹽水平(作為NO產生的指標)，并抑制THP-1細胞與HUVECs的黏附，誘導內皮細胞表達人血管eNOS，下調多種細胞黏附分子、炎癥介質和內皮功能相關基因的表達，顯示出潛在的抗炎活性。Wattanapitayakul S K等[39]研究發(fā)現，紫姜醇提物能呈劑量依賴性增加HUVEC培養(yǎng)液中亞硝酸鹽的濃度，提示紫姜可能通過激活內皮NO的產生與eNOS mRNA蛋白的表達，從而增加亞硝酸鹽的濃度，起到抗炎作用。

2.5抗肥胖 體內外試驗證實，紫姜醇提物具有抗肥胖作用。Akase T等[48]采用與人類代謝綜合征(MS)相似的多因素遺傳性疾病動物模型TSOD小鼠，并以Tsumura、Suzuki、Non-Obesity(TSNO)小鼠為對照。隨機給TSOD和TSNO小鼠添加含有質量分數1%或3%紫姜粉末的混合飼料8周后，TSOD小鼠體質量增加、內臟脂肪堆積、脂代謝異常、葡萄糖耐受性降低、胰島素抵抗、高血壓及外周神經病變均得到抑制，但對TSNO小鼠無明顯影響，表明紫姜對肥胖及多種代謝紊亂具有預防作用，抑制內臟脂肪的積累是抗肥胖的主要機制。亦有學者采用3T3-L1前脂肪細胞，化合物5、16是降低3T3-L1成熟脂肪細胞內三酰甘油(TG)的主要成分，均可上調脂肪三酰甘油脂肪酶(ATGL)和激素敏感性脂肪酶(HSL)，增加脂解過程中的關鍵因子ATGL和HSL的mRNA表達，促進成熟細胞脂肪細胞的脂解[49]。Kobayashi H等[50]學者以自發(fā)性2型糖尿病動物Tsumura、Suzuki、TSOD為研究對象，發(fā)現紫姜醇提物可劑量依賴性地增加棕色脂肪細胞中TG的積累，過氧化酶體增殖劑激活受體γ(PPARγ)、解偶聯蛋白(UCP-1)和β3腎上腺素受體(β3AR)中基因的表達與對照組相比均呈上升趨勢，進一步表明紫姜醇提物對脂肪細胞有直接作用，可增強棕色脂肪細胞的分化和生熱作用。

2.6抗菌 細菌引起的疾病多用抗生素進行治療，但過度使用抗生素會導致細菌產生耐藥性，因此選用中藥或天然藥物抑菌不僅避免了細菌耐藥性的產生，而且也減少了因細菌耐藥造成的無法控制的疾病，降低了死亡率。近年來，研究者采用體外實驗對紫姜的抗菌作用進行了相關研究。Kummee S等[51]采用紙片瓊脂擴散法研究發(fā)現，紫姜醇提物對皮膚真菌有較強的抗真菌活性，進一步采用瓊脂稀釋法研究發(fā)現，紫姜醇提物中只有化合物11對皮膚真菌表現出明顯的抗真菌活性，而其他化合物并未顯示出明顯的抗真菌活性。進一步研究表明，紫姜醇提物與純化合物相比具有更高的抗真菌活性，支持了其在傳統(tǒng)治療皮膚真菌感染方面的應用。Yenjai C等[52]用改良的甲氮法測定抗真菌活性，結果發(fā)現，化合物5、7具有抗瘧原蟲、抗真菌、抗細菌活性?；衔?、13對白色假絲酵母菌具有較小的抗菌活性，最小抑菌質量濃度(MIC)分別為200、50 μg·mL-1。

2.7抗胃潰瘍 Rujjanawate C等[53]研究發(fā)現，紫姜醇提物預處理潰瘍大鼠，在劑量60、120 mg·kg-1的情況下，對大鼠胃壁黏液有明顯的保護作用，能顯著增加HCl/EtOH潰瘍大鼠胃黏液含量，而劑量為30 mg·kg-1時對胃壁黏液無明顯影響，表明紫姜醇提物的抗胃潰瘍作用與其保護胃黏液分泌有關。

2.8抗病毒 近年來，病毒性疾病給人類生活帶來了嚴重威脅?；瘜W藥的抗病毒作用不僅藥效差，而且毒性和不良反應大。天然藥物在抗病毒方面比西藥具有特有的優(yōu)勢，毒性和不良反應小，開發(fā)治療與病毒性疾病相關的天然藥物是今后的必然趨勢。隨著學者的研究，發(fā)現紫姜具有抗病毒作用。Sookkongwaree K等[54]研究發(fā)現，從紫姜中分離得到的8種黃酮類化合物中，化合物1、2是對人類免疫缺陷病毒1型(HIV-1)蛋白酶最有效的抑制劑，表明紫姜為HIV-1蛋白酶提供了新的特異性抑制劑，具有特異抗病毒的特性，可能有望成為新型先導化合物。

2.9抗過敏 Kobayashi S等[55]研究采用Ca2+載體鈣鎂混合鹽(A23187)和二特丁基對苯二酚(DTBHQ)分別刺激2種化合物，其中化合物14在A2387和DTBHQ刺激后均表現出明顯的抑制作用，而化合物12并不能抑制A23187的刺激效應，結果表明，這2種化合物對抗原刺激的RBL-2H3細胞脫顆粒的抑制作用主要是抑制不同機制的脫顆粒介導的Ca2+內流。通過免疫印跡實驗證實，化合物12、14抗過敏的作用機制是通過下調磷酸酯酶-Cγ-1(PLCγ1)信號轉導、下調SYK和細胞膜上PLCγ1的磷酸化水平實現的，且對細胞表面免疫球蛋白E(IgE)高親和力受體(FcεRI)有抑制作用。紫姜中甲氧基黃酮類化合物具有多種脫顆粒機制，可抑制RBL-2H3細胞的生長，有較顯著的抗過敏作用，有利于減輕Ⅰ型過敏癥狀。Tewtrakul S等[5]通過抗過敏活性實驗發(fā)現化合物15表現出最高的抗過敏活性，其次是化合物1、4。其中化合物1、15對離子霉素誘導的己糖胺酶釋放的抑制作用與抗原在RBL-2H3細胞中的作用相似，可能主要通過鈣釋放激活的鈣通道激活鈣內流；而化合物4也可能通過抑制細胞內Ca2+內流來實現。這3種化合物均為紫姜抗過敏活性成分，這一發(fā)現支持了紫姜在治療過敏和與過敏相關的疾病方面的應用。

2.10抗骨關節(jié)炎 骨關節(jié)炎(OA)是一種關節(jié)軟骨的慢性退行性疾病，多發(fā)于中老年人，主要病理改變?yōu)檐浌腔|降解，軟骨周圍骨質增生，骨贅形成。OA的發(fā)病機制并不明確，可能與年齡、性別、創(chuàng)傷、炎癥有關，有待后續(xù)進一步的研究。紫姜提取物具有治療OA的作用，其機制研究也取得了一定的進展。Wu L等[56]在體內研究中，證實化合物7通過降低骨關節(jié)炎大鼠關節(jié)滑液中的白細胞介素-1β(IL-1β)、TNF-α和PGE2的濃度，對軟骨進行保護；體外實驗中，經過PEG2誘導后，軟骨細胞凋亡率明顯增加，PEG2增加了軟骨細胞環(huán)腺苷酸/蛋白激酶A (cAMP/PKA)信號通路的表達，積累了β-catenin，激活了β-catenin信號通路的表達，化合物7可劑量依賴性地消除PEG2誘導后的活性。綜上所述，化合物7通過抑制EP/cAMP/PKA信號通路和β-catenin信號通路，成為潛在的具有軟骨細胞保護作用的化合物。有學者通過建立軟骨細胞糖原合酶激酶(GSK-3β)基因敲除或過表達的方法，發(fā)現GSK-3β可顯著增強內質網應激反應(ERS)誘導軟骨細胞凋亡，化合物7可通過下調GSK-3β和ERS的表達改善軟骨細胞的凋亡[57]。Kobayashi H等[58]運用大鼠OA模型，發(fā)現紫姜提取物可降低OA痛閾和OA的軟骨損傷嚴重程度。進一步用IL-1β處理人膝關節(jié)軟骨細胞，發(fā)現紫姜提取物中的化合物2、5是主要活性成分，在體內有較好的吸收，可降低軟骨基質金屬蛋白酶(MMPs)的表達，MMPs是降解軟骨中膠原的主要細胞外基質酶。提示紫姜醇提物可能是通過降低軟骨中的MMPs表達來發(fā)揮抗OA的作用。

2.11抗膽堿酯酶 Sawasdee P等[59]采用核磁共振技術(NMR)發(fā)現化合物2、5對乙酰膽堿酯酶(AchE)和丁酰膽堿酯酶(BchE)的抑制率在43%～85%范圍內，構效關系研究發(fā)現，C-5、C-7含有取代基甲氧基和C-3含有自由取代基的化合物在劑量為0.1 mg·kg-1時，具有明顯的抑制作用?；衔?具有很高的選擇性，對BchE的抑制率達85%，超過了對AchE的抑制作用。因此開發(fā)這種BchE選擇性抑制劑可能對闡明該酶的生理作用和為阿爾茨海默癥提供新的治療藥物具有重要意義。

3 總結與展望

紫姜在泰國民間有上百年的應用歷史，被廣泛用來治療多種疾病。本文通過對國內外研究成果進行收集、整理，對紫姜的化學成分及藥理作用研究現狀進行了系統(tǒng)介紹，研究表明，其主要活性成分為黃酮類化合物，尤其是甲氧基黃酮類成分，具有多種藥理作用，包括抗炎、抗勃起功能障礙、抗癌、抗過敏、抗菌、抗高血壓、抗病毒、抗胃潰瘍、抗肥胖等。

目前對于紫姜的活性成分、藥理作用等方面的研究雖然取得了一些進展，但研究僅局限于黃酮類成分，且對其毒理與安全性缺乏系統(tǒng)深入的研究，從而在一定程度上限制了其深度開發(fā)和利用。今后，有必要對紫姜的其他成分及其藥理毒理作用進行深入研究，同時，加強對小花山柰其他植物部位的研究探討，以期更合理有效地全面挖掘小花山柰的藥用價值，拓展其臨床應用。