紫草化学成分、药理作用及产品应用研究进展

钱 雪，李海涛，曾万祥，史晓芬，张峰伦，陈 斌1,*，葛翎1,，黄晓德，周 谦

(1.南京中医药大学，江苏 南京 210023；2.南京野生植物综合利用研究院，江苏 南京 211111；3.南京中医药大学附属中西医结合医院，江苏省中医药研究院，江苏 南京 210028；4.南京医科大学附属无锡人民医院，江苏 无锡 214023；5.博贤实业(广东)有限公司，广东 广州 510000)

紫草是紫草科植物新疆紫草Arnebiaeuchroma(Royle)Johnst.或内蒙紫草ArnebiaguttataBunge的干燥根[1]，通常为不规则的圆柱形，多扭曲，主要产于新疆、西藏、甘肃等地。紫草始载于《神农本草经》：“主心腹邪气，五疸，补中益气，利九窍，通水道”[2]。紫草性味甘、寒，归心、肝经，具有清热凉血、活血解毒和透疹消斑的功效，常用于治疗血热毒盛、斑疹紫黑、麻疹不透、疮疡、湿疹和烫伤等病症[1,3]。紫草中的化学成分主要包括萘醌类、多糖类、单萜苯酚及苯醌类和酯类等。现代药理和临床研究的成果显示，紫草具有抗炎、抗肿瘤、抑菌、保肝护肝和免疫调节等功效。目前，对紫草产品的开发如药品、纺织品和药妆等也较为广泛。因此，本研究对近年来紫草化学成分、药理作用及产品应用三个方面进行综述，旨在为紫草的进一步开发利用和研究提供理论依据。

1 化学成分

中草药的化学成分与其药效有着密切的关系，对其品种鉴定、质量及资源发掘等也有重要意义。目前，已从紫草中分离鉴定出多种萘醌、多糖、酚酸和酯类等化学成分[5-14]。

1.1 萘醌类色素

脂溶性的萘醌类色素是紫草的主要活性成分之一，具有抗炎、抗肿瘤、抑菌等作用，临床应用广泛，母核通常为5, 8-二羟基萘醌，并具备异己烯边链。迄今为止已从新疆紫草根中分离出数10种萘醌化合物，因其旋光性不同分为 R-型和S-型[3]，其中R-型命名为紫草素，见表1；S-型则被命名为阿卡宁[4]，见表2。2020版《中国药典》将羟基萘醌总色素和β, β'-二甲基丙烯酰阿卡宁作为紫草饮片的质量控制标准，规定左旋紫草素的质量分数不低于0.80%，β, β'-二甲基丙烯酰阿卡宁的质量分数不低于0.30%[2]。紫草必须生长7年才能使根部紫草素含量达到1～2%，这限制了植物细胞生产紫草素生物技术方法的发展[15]。周健等[16]研究出了提取紫草素的最佳工艺：95%乙醇浸提，温度50℃、提取4 h、提取2次，料液比为1:6，为紫草的广泛利用奠定了基础。

表1 紫草中紫草素类化合物

表2 紫草中阿卡宁类化合物

1.2 多糖类

水溶性紫草多糖是一类非特异性免疫增强化合物，具有免疫调节、抗肿瘤等作用，含量为2%左右。陈祥娜[17]通过薄层层析实验发现紫草多糖中含有D-葡萄糖，但由于多糖的结构太复杂，其质量标准不易控制，给多糖的研究和临床应用带来了很大的限制。朱艳红等[18]用水提取紫草多糖，确认最佳提取工艺为：煎煮1 h，料液比1:15，煎煮3次；杨豆等[19]以十二烷基硫酸钠水溶液为提取溶剂，可降低提取剂与紫草粉之间的的界面张力，多糖提取率显著提高。这些提取方法为紫草多糖和其他水溶性多糖的工业提取提供了参考。

1.3 单帖苯酚及苯醌类

紫草中单萜酚类化合物的结构至少含有一个酚基和一个亲酯基团，是前列腺素生物合成抑制剂特有的结构[20]。目前，已从紫草中分离得到紫草呋喃A、紫草呋喃B、arnebin-5和arnebin-6等成分，为紫草的进一步研究提供了物质基础，见表3。

表3 紫草中单帖苯酚及苯醌类化合物

1.4 酯类化合物和脂肪族化合物

紫草中的酯类化合物多为长链脂肪酯类，或以阿魏酸、咖啡酸等为母核的芳香类酯，而脂肪族化合物多为长链脂肪醇或脂肪酸。目前，已从紫草药材中分离出9-(2', 5',-二羟基苯基)壬酸乙酯、阿魏酸辛酯、二十四酸二十四酯和阿魏酸二十四酯等酯类化合物和二十四烷酸和二十九烷醇等脂肪族化合物，见表4。

表4 紫草中脂肪族化合物和酯类化合物

2 药理作用

紫草作为临床常用中药，具有抗炎、抗肿瘤、抑菌和保肝护肝等多种药理活性[20-23]。

2.1 抗炎作用

紫草素是紫草抗炎作用的重要活性成分。Ahn等[24]从紫草根中分离出一种新的紫草素衍生物和七种已知化合物，发现分离物可显著下调TNF-α诱导的人永生化角质形成细胞(Human immortalized keratinocytes, HaCaT)中IL-6的表达。乳腺炎小鼠实验中发现，与对照组小鼠相比，紫草素给药组小鼠乳腺损伤明显减少[25]。在脊髓损伤大鼠模型实验中，紫草素通过抑制HMGB1/TLR4/NF-κB信号通路，降低IL-1β、IL-6和TNF-α促炎细胞因子的表达，从而抑制脊髓水肿、减轻炎症反应、促进组织修复和运动功能[26]。在角叉菜胶诱导的急性炎症模型实验中，乙酰紫草素通过抑制TNF-α启动子的激活来减轻急性炎症反应[27]。Lu等[28]在二甲苯诱导的耳廓肿胀模型实验中发现，紫草素以剂量依赖性方式有效地抑制耳廓肿胀，4 mg/kg紫草素与2.5 mg/kg地塞米松抑制耳廓肿胀的作用相同。体外实验证明，紫草素能抑制脂多糖刺激的大鼠原代巨噬细胞产生TNF-α，并抑制NF-κB从胞浆到胞核的移位。

2.2 抗肿瘤作用

紫草对多种肿瘤细胞的增殖具有非常明显的抑制作用，紫草素可作为新型抗肿瘤药物的来源化合物[29]。Chen等[30]在三阴性乳腺癌实验中发现，紫草素通过糖原合成酶激酶-3β抑制β-连环蛋白信号传导来逆转上皮-间质转化，从而抑制三阴性乳腺癌细胞转移。此外，从紫草中分离的七种化合物对人胃癌细胞系MGC-803和肝癌细胞系BEL-7402等肿瘤细胞具有显著的生长抑制作用[31]。进一步研究发现，紫草素可影响肝癌细胞(Hepatocellular carcinoma, HCC)线粒体功能，进而抑制人高转移肝癌细胞(Human liver cancer cells(high rotation), HCCLM3)的增殖，且细胞凋亡量与紫草素含量呈正相关[32]。

2.3 抑菌作用

研究表明，紫草素对真菌如草本枝孢菌、白色念珠菌、酿酒酵母、新生隐球菌、皮肤毛孢子菌和烟曲霉等具有一定的抑制作用[33-34]；对一些革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌、巨大芽孢杆菌、树状微杆菌和黄微球菌有抑制作用；同时也能抑制一些革兰氏阴性菌如大肠杆菌、铜绿假单胞菌、中间耶尔森菌和柯色氏柠檬酸杆菌等的生长[35-36]。此外，乙酰紫草素对不同种类的口腔细菌如核梭杆菌、牙龈卟啉单胞菌和变形链球菌均有抑菌作用，其最小抑菌浓度分别为0.08、0.04和0.08 mg/mL[37]。进一步研究发现，乙酰紫草素对牙龈卟啉单胞菌的类胰蛋白酶和糖苷酶活性有抑制作用[38]。尽管乙酰紫草素表现出广泛的抑菌作用，但目前对其作用机制的研究很少，有待进一步探究。

2.4 保肝护肝作用

紫草对肝脏也具有显著的保护作用。在小鼠肝损伤实验中，紫草素通过抑制丙氨酸氨基转移酶(Aminotransferase, ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(Aspartate aminotransferase, AST)，能有效缓解D-半乳糖胺和脂多糖诱导的肝损伤，抑制炎性细胞因子TNF-α和IL-1β的产生，且紫草素也可通过下调p-JNK的表达来减轻刀豆蛋白A诱导的急性肝损伤[39-40]。在四氯化碳(Carbon tetrachloride, CCl4)和小鼠胆管结扎(Bile duct ligation, BDL)诱导的肝纤维化实验中，紫草素可通过抑制纤溶酶原激活物抑制物-1(Plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1)和TGF-β1/Smads信号通路来减轻肝纤维化，减少细胞外基质的形成[41-42]。

2.5 免疫调节作用

紫草素已被证明可以调节免疫功能[43-45]。景玉霞等[46]通过观察新疆紫草对环磷酰胺所致小鼠免疫功能的影响，发现新疆紫草提取物对小鼠的特异性和非特异性免疫功能具有显著的上调作用。此外，紫草素也可抑制骨髓来源的树突状细胞的成熟来抑制哮喘小鼠的过敏性气道炎症，从而减少支气管肺泡灌洗液中IL-4、IL-5、IL-13和TNF-α的释放，并且降低肺细胞和纵隔淋巴结细胞中IL-4和IL-5的表达[47]。重要的是，紫草素已被证明可通过抑制JNK信号和IKKβ活性来抑制人T淋巴细胞的激活[43]。

3 产品开发

3.1 药品

紫草临床应用形式多样，有紫草油、膏、霜、液体喷雾、敷贴及颗粒剂等。研究发现，紫草油对新生儿红臀症的治疗效果良好，显著优于常规护理法[48]；治疗失禁性皮炎的效果优于康复新液，患者皮肤愈合时间明显缩短[49]。此外，紫草膏对于烧伤症的治愈率高达91.77%，另有8.03%有不同程度好转[50]。还有实验证明复方紫草颗粒能显著提高宫颈高危型HPV感染患者的转阴率，降低中医症候积分，改善柱状上皮外移评分，大幅降低细胞癌变恶化率，为宫颈癌的防治提供新思路，具有重要意义[51]。

3.2 纺织品

紫草根部富含紫色色素，是我国传统直接染紫的珍贵天然染料。采用天然紫草色素对皮革、真丝织物和大豆蛋白织物进行染色，发现其制品耐用性强且具有抑菌和抗紫外线功能，为染色工业提供了更加环保健康的新方式[52-54]。

3.3 化妆品

中药化妆品由于其特有的有效性和安全性，越来越受到业内人士和消费者的认可[55-56]。紫草与百部、白芍、白芷配伍组方制备成复方紫草乳液，具有保湿、止痒、解毒和美白等功效[57]；由紫草提取物制成的有机口红和润唇膏，不仅能改善唇部干燥、干裂，还具有抗过敏、抑菌、促进血液循环等作用[58-59]。此外，由紫草制成的祛痘霜对金黄色葡萄球菌有较强的抑菌作用，可有效改善痘性皮肤[60]。

4 展 望

紫草作为一种常用中药，其药用历史悠久，历代医家典籍都对其使用有相关记载，这促使人们对紫草的化学成分和药理作用进行了深入而广泛的研究，为紫草的临床应用提供了更多的理论依据。由紫草开发制成的药品在皮炎、皮疹、牛皮癣、小儿湿疹、荨麻疹和过敏性紫癜等疾病的治疗中具有广阔的应用前景。同时，紫草也可广泛应用于纺织品染色和药妆研发生产中。为了更有效地利用紫草资源，合理开发其在不同领域的作用，使紫草的利用率达到最大化，结合动物实验开发用于临床应用的新配方是非常必要的。