全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 17 期 2014 年 9 月 ·2517·
板蓝根不同提取部位抗炎镇痛活性比较研究
马毅敏 1, 2, 3,李 娜 1, 2, 3,刘承伟 1, 2, 3,曹 亮 1, 2, 3,丁 岗 1, 2, 3,王振中 1, 2, 3,萧 伟 1, 2, 3*
1. 江苏康缘药业股份有限公司,江苏 连云港 222001
2. 中药制药过程新技术国家重点实验室,江苏 连云港 222001
3. 江苏省企业院士工作站,江苏 连云港 222001
摘 要:目的 比较不同板蓝根提取部位的抗炎、镇痛活性。方法 采用脂多糖(LPS)刺激小鼠巨噬细胞 RAW264.7 模型,
检测板蓝根不同提取部位对肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及前列腺素 E2(PGE2)的影响,考察其抗炎活性;采用醋酸扭体法及
热水缩尾法 2 种动物模型考察板蓝根提取物的镇痛活性。结果 板蓝根水洗及 30%、50%、70%乙醇提取 4 个部位均具有一
定的抗炎、镇痛活性,其中抗炎的有效部位集中在 50%、70%乙醇提取部位;镇痛的有效部位集中在水洗部位以及 70%乙醇
提取部位。结论 板蓝根的不同提取部位均具有抗炎、镇痛活性,板蓝根 70%乙醇提取部位在抗炎、镇痛活性上均显示出
较强的作用,其机制可能与抑制炎性因子 PGE2及 TNF-α 释放有关。
关键词:板蓝根;抗炎;肿瘤坏死因子-α;前列腺素 E2;镇痛
中图分类号:R285.5 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2014)17 - 2517 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2014.17.017
Comparative studies on anti-inflammatory and analgesic activities of different
fractions from Isatidis Radix
MA Yi-min1, 2, 3, LI Na1, 2, 3, LIU Cheng-wei1, 2, 3, CAO Liang1, 2, 3, DING Gang1, 2, 3, WANG Zhen-zhong1, 2, 3,
XIAO Wei1, 2, 3
1. Jiangsu Kanion Parmaceutical Co., Ltd., Lianyungang 222001, China
2. State Key Laboratory of New-tech for Chinese Medicine Pharmaceutical Process, Lianyungang 222001, China
3. Jiangsu Enterprise Academician Workstation, Lianyungang 222001, China
Abstract: Objective To observe the anti-inflammatory and analgesic activities of the different fractions from Isatidis Radix.
Methods The anti-inflammatory effects were observed by a in vitro model of LPS-stimulated RAW264.7 macrophages, and the
analgesic effects were evaluated by the writhing test and the tail-immersion test in mice. Results The water extract, 30%, 50%, and
70% ethanol extracts of Isatidis Radix all had anti-inflammatory and analgesic activities. The 50% and 70% ethanol extracts were the
main anti-inflammatory effective fractions. The water extract and 70% ethanol extract were the main analgesic effective fractions.
Conclusion Different fractions of Isatidis Radix all have anti-inflammatory and analgesic activities, and the 70% ethanol extract has
stronger activities. The mechanism of the anti-inflammatory and analgesic activities of the 70% ethanol extract may be related to the
inhibition of the release of TNF-α and PGE2 from macrophages.
Key words: Isatidis Radix; anti-inflammation; TNF-α; PGE2; analgesia
板蓝根 Radix Isatidis 为十字花科植物菘蓝
Isatis indigotica Fort. 的干燥根,作为著名的传统中
药,在《神农本草经》中记载已超过 2 千年。板蓝
根味苦,性寒,具有清热解毒、凉血利咽的功能。
现代药理实验证明板蓝根临床上常用于治疗流行性
感冒、咽喉肿痛、口咽干燥、急性扁桃体炎等病症,
具有抗病毒[1]、抗菌[2]、抗内毒素[3]、抗炎、镇痛[4-6]
以及增强免疫等药理作用;但板蓝根发挥抗炎镇痛
活性的有效部位以及物质基础仍不明确。本实验应
用大孔吸附树脂分离纯化的制备方法获得板蓝根提
收稿日期:2013-11-09
基金项目:国家科技部重大新药创制项目:现代中药创新集群与数字制药技术平台(2013ZX09402203)
作者简介:马毅敏(1985—),女,硕士研究生,研究方向为中药提取物的药理活性研究。E-mail: zdj123727@126.com
*通信作者 萧 伟,男,博士生导师,研究方向为中药新药的研究与开发。Tel: (0518)81152337/13905136437 E-mail: wzhzh-nj@163.net
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取物水洗部位及 30%、50%、70%乙醇提取 4 个部
位,并对其抗炎、镇痛活性进行考察,以期初步筛
选板蓝根抗炎镇痛的有效部位,为明确其物质基础
提供依据。
1 材料
1.1 实验动物与细胞
清洁级 ICR 雌性小鼠,144 只,体质量 18~22
g,由浙江省实验动物中心提供,生产许可证号
SCXK(浙)2008-0033,动物质量合格证号 0003659。
小鼠巨噬细胞系 RAW 264.7,来源于中国医学
科学院基础医学研究所细胞资源中心。
1.2 药物与试剂
板蓝根药材购自安徽亳州,经南京中医药大学
李祥教授鉴定为十字花科植物菘蓝 Isatis indigotica
Fort. 的干燥根。散利痛(批号 1204016),山东新
华 制 药 股 份 有 限 公 司 ; 塞 来 昔 布 ( 批 号
0204M4704V),Sigma 公司;雷公藤甲素(批号
111567-200502),中国食品药品检定研究院;DMEM
培养基,Gibco 公司;胎牛血清,浙江天杭生物有
限公司;脂多糖(LPS),南京百康生物科技有限公
司;冰醋酸(以生理盐水配制成 0.5%的溶液),国
药集团化学试剂有限公司。小鼠前列腺素 E2(PGE2)
ELISA 检测试剂盒,Enzo Life Science 公司;小鼠
肿瘤坏死因子-α(TNF-α)ELISA 检测试剂盒,
eBioscience 公司。其他试剂均为市售分析纯。
1.3 仪器
METTLER—AL—204 电子天平,梅特勒-托利
多仪器(上海)有限公司;DK—8B 型电热恒温水
槽,上海精宏实验设备有限公司;Thermo Scientific
3111 型 CO2 细胞培养箱,赛默飞世尔科技公司;
XDS—1B 型倒置显微镜,重庆光学仪器厂;M2e
酶标仪,Molecular Devices 公司。
2 方法
2.1 板蓝根不同提取部位的制备
板蓝根药材分别用 10、8 倍量水提取 2 次,1 h/
次,合并提取液,滤过,减压回收浓缩至适当浓度,
加乙醇调节乙醇体积分数为 60%,静置过夜,滤过,
取滤液减压浓缩至适当浓度,经 D101 大孔树脂吸
附后,依次用水及 30%、50%、70%乙醇洗脱,收
集水洗及 30%、50%、70%乙醇提取部位,各部位
的得膏率分别为 12%、0.28%、0.53%、0.37% [含(R,
S)-告依春的量分别为 0.14%、7.7%、0.013%、
0.010%]。依次取上述 4 个部位的干浸膏适量,用无
血清 DMEM 培养基配制成 2 500、1 000、500、100
μg/mL 浸膏溶液进行体外细胞模型筛选,以蒸馏水
配制成生药剂量 112 g/kg 浸膏溶液进行体内模型
筛选。
2.2 体外抗炎活性考察
2.2.1 MTT法检测板蓝根各提取部位对RAW264.7
细胞生长的影响 调整 RAW264.7 细胞密度至
5×104/mL,接种于 96 孔细胞培养板中,每孔 100
μL,置于 37 ℃、5% CO2细胞培养箱中培养 24 h。
培养结束后吸出细胞板中的培养基,处理组中加入
终质量浓度分别为 2 500、1 000、500 μg/mL 的 200
μL 含药培养基,空白对照组加入等体积的无血清培
养基,继续孵育 24 h,每组 3 个复孔。24 h 后每孔
加入 20 μL 的 MTT 溶液(终质量浓度为 0.5
mg/mL),继续孵育 4 h 后,取出 96 孔板,吸出孔
内液体,加入 150 μL 的 DMSO,振荡 5 min 后于
490 nm 处测定吸光度(A)值,计算细胞存活率。
存活率=药物组平均 A 值/空白对照组平均 A 值
2.2.2 对 LPS 刺激 RAW264.7 细胞释放 TNF-α 的
影响 实验分为 7 组,分别为对照组(无血清培养
基),模型组(终质量浓度为 1 μg/mL 的 LPS),雷
公藤甲素阳性对照组(25 nmol/L 的雷公藤甲素及 1
μg/mL 的 LPS),板蓝根水洗部位及 30%、50%、70%
乙醇提取部位给药组(500 μg/mL 的板蓝根提取物
及 1 μg/mL 的 LPS)。调整 RAW264.7 细胞密度至
1×105/mL,接种于 24 孔细胞培养板中,每孔 500
μL,置于 37 ℃、5% CO2细胞培养箱中培养 24 h。
24 h 后弃去上清,将 500 μL 质量浓度为 500 μg/mL
的板蓝根提取物分别加入培养板,预处理 1 h,每
组 3 个复孔。1 h 后,再加入 LPS(终质量浓度为
1 μg/mL)。LPS 刺激 18 h 后收集细胞上清,按
ELISA 试剂盒说明书操作要求进行 TNF-α 检测,
计算抑制率。
抑制率=(模型组 TNF-α 水平-给药组 TNF-α 水平) /
(模型组 TNF-α 水平-对照组 TNF-α水平)
2.2.3 对 LPS 刺激 RAW264.7 细胞释放 PGE2的影
响 实验分为 7 组,分别为对照组(无血清培养基),
模型组(1 μg/mL 的 LPS),塞来昔布阳性对照组(3
μmol/L 的塞来昔布及 1 μg/mL 的 LPS),板蓝根水
洗及 30%、50%、70%乙醇提取部位给药组(100
μg/mL 的板蓝根提取物及 1 μg/mL 的 LPS)。细胞培
养与给药方法同“2.2.2”项,于 LPS 刺激 18 h 后
收集细胞上清,按 ELISA 试剂盒说明书要求进行
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 17 期 2014 年 9 月 ·2519·
PGE2 检测,抑制率计算方法同“2.2.2”项。
2.3 体内镇痛活性考察
2.3.1 对醋酸致小鼠扭体反应的影响 取 ICR小鼠
72 只,体质量 18~22 g,随机分为 6 组:模型组(蒸
馏水),阳性对照组(散利痛 0.17 g/kg),板蓝根水
洗部位(生药 112 g/kg)、30%乙醇提取部位(生药
112 g/kg)、50%乙醇提取部位(生药 112 g/kg)、70%
乙醇提取部位(生药 112 g/kg),每组 12 只。适应
性饲养 3 d,各组按 20 mL/kg 给药体积分别 ig 给予
各受试药物,每日 1 次,给药 3 d。于末次给药前
禁食 12 h,末次给药后 1 h,各组小鼠 ip 0.5%冰醋
酸 0.2 mL/只,观察注射冰醋酸后 15 min 内各组小
鼠出现扭体反应的时间(扭体潜伏期)和扭体反应
次数。
2.3.2 对小鼠热水缩尾反应的影响 小鼠分组与
给药方法同“2.3.1”项,于末次给药前禁食 12 h,
末次给药后 1 h,将各组小鼠尾下部垂直浸入(55±
0.5)℃热水中恒温水浴(浸入长度为 3 cm),用秒
表计时,以尾回缩出水面的潜伏期为测痛指标。测
甩尾时间以 30 s 为限,超过 30 s 以 30 s 计。
2.4 统计学分析
实验所得数据用 SPSS 16.0 统计软件分析,结
果均用 ±x s 表示,组内比较采用 ANOVA(one-way
analysis of variance)单因素方差分析,组间比较采
用 LSD 法。
3 结果
3.1 抗炎活性比较
3.1.1 板蓝根各提取部位对 RAW264.7 细胞生长
的影响 500 μg/mL 的板蓝根水洗部位及 30%、
50%、70%乙醇提取部位作用于 RAW264.7 细胞,
存活率分别为 114.32%、 104.95%、 95.00%、
100.02%,因此在 500 μg/mL 的质量浓度下,各受
试药物对 RAW264.7 细胞基本无细胞毒作用,见
图 1。
3.1.2 对 LPS 刺激 RAW264.7 细胞释放 TNF-α 的
影响 与对照组相比,模型组 TNF-α 水平显著升高
(P<0.05);阳性药雷公藤甲素可显著降低 TNF-α
水平(P<0.05);板蓝根水洗及 30%、50%、70%
乙醇提取部位均可显著降低TNF-α水平(P<0.05),
见表 1。结果提示板蓝根水洗部位及 30%、50%、
70%乙醇提取部位对 LPS 刺激 RAW264.7 细胞释放
TNF-α 均具有抑制作用,其中 70%乙醇提取部位作
用最佳。
图 1 板蓝根不同提取部位对 RAW264.7 细胞增殖的影响
( ± = 3x s n, )
Fig. 1 Effects of different fractions from Isatidis Radix on
proliferation of RAW264.7 cells ( ± = 3x s n, )
表 1 板蓝根不同提取部位对 LPS 刺激 RAW264.7 细胞
释放 TNF-α的影响 ( ± = 3x s n, )
Table 1 Effects of different fractions from Isatidis Radix
on TNF-α release in LPS-stimulated RAW264.7
cells ( ± = 3x s n, )
组别 ρ / (μg·mL−1) TNF-α / (pg·mL−1) 抑制率 / %
对照 — 3.18± 0.50 —
模型 — 891.34±34.96# —
板蓝根水洗 500 248.89±45.73* 72.33
板蓝根 30%醇提 500 228.24±57.44* 74.66
板蓝根 50%醇提 500 438.18±49.04* 51.02
板蓝根 70%醇提 500 201.11±21.64* 77.71
雷公藤甲素 25 nmol·L−1 239.90±27.60* 73.35
与对照组比较:#P<0.05;与模型组比较:*P<0.05
#P < 0.05 vs control group; *P < 0.05 vs model group
3.1.3 对LPS刺激RAW264.7细胞释放PGE2的影响
与对照组相比,模型组 PGE2 水平显著增加(P<
0.01);阳性药塞来昔布组的 PGE2 释放量减少,与
模型组比较差异显著(P<0.01);板蓝根水洗部位
和 30%乙醇提取部位组 PGE2 的水平增加,对 LPS
刺激 RAW264.7 细胞释放 PGE2 无抑制作用;板蓝
根 50%及 70%乙醇提取部位组的 PGE2 的释放量均
减少,与模型组比较差异均显著(P<0.01),见表
2。结果提示板蓝根提取物 50%及 70%乙醇提取部
位对 LPS 刺激 RAW264.7 细胞释放 PGE2具有明显
的抑制作用。
3.2 镇痛活性比较
3.2.1 对醋酸致小鼠扭体反应的影响 冰醋酸注
射后,小鼠呈现较明显的扭体反应,阳性对照散利
500 μg·mL−1
1 000 μg·mL−1
2 500 μg·mL−1
存
活
率
/
%
150
100
50
0
水洗 30%醇提 50%醇提 70%醇提
板蓝根不同提取部位
·2520· 中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 17 期 2014 年 9 月
表 2 板蓝根不同提取部位对 LPS 刺激 RAW264.7 细胞
释放 PGE2的影响 ( ± = 3x s n, )
Table 2 Effects of different fractions from Isatidis Radix
on PGE2 release in LPS-stimulated RAW264.7
cells ( ± = 3x s n, )
组别 ρ / (μg·mL−1) PGE2 / (pg·mL−1) 抑制率 / %
对照 — 6.64± 0.03 —
模型 — 2 599.88±13.17## —
板蓝根水洗 100 3 361.26±45.89* −29.36
板蓝根 30%醇提 100 2 758.83±29.93 −6.13
板蓝根 50%醇提 100 1 253.08±5.60** 51.94
板蓝根 70%醇提 100 1 587.34±9.19** 39.05
塞来昔布 3 μmol·L−1 7.49±0.03** 99.98
与对照组比较:##P<0.01;与模型组比较:*P<0.05 **P<0.01,下同
##P < 0.01 vs control group; *P < 0.05 **P < 0.01 vs model group, same as below
痛组与模型组比较,扭体潜伏期延长、扭体次数降
低,差异显著(P<0.01);板蓝根水洗组及 50%乙
醇提取部位、70%乙醇提取部位组对扭体潜伏期也
体现出良好的延长作用,扭体次数明显下降,与模
型组比较差异显著(P<0.05、0.01);板蓝根 30%
乙醇提取部位组扭体次数明显下降,与模型组比较
差异显著(P<0.01)。见表 3。
3.2.2 对小鼠热水缩尾反应的影响 阳性对照散
利痛组的缩尾潜伏期延长,与模型组比较差异显著
(P<0.01);板蓝根水洗及 70%乙醇提取部位组小
鼠缩尾潜伏期延长,与模型组比较差异非常显著
(P<0.01);板蓝根 50%乙醇提取部位组小鼠缩尾
潜伏期延长,与模型组比较差异显著(P<0.05)。
见表 3。
表 3 板蓝根不同提取部位对醋酸致小鼠扭体反应和热水缩尾反应的影响 ( ± = 12x s , n )
Table 3 Effects of different fractions from Isatidis Radix on writhing response induced by acetic acid and tail-immersion
response induced by hot water in mice ( ± = 12x s , n )
组别 剂量 / (g·kg−1) 扭体潜伏期 / s 扭体次数 缩尾潜伏期 / s
模型 — 207.75± 69.39 31.00±18.81 2.432±0.759
散利痛 0.17 367.83±178.31** 9.00± 5.01** 4.179±1.392**
板蓝根水洗 112 378.00±178.86** 10.67± 7.09** 3.337±0.739**
板蓝根 30%醇提 112 323.08±133.82* 11.33± 8.30** 2.853±0.958
板蓝根 50%醇提 112 336.25±190.88* 13.92± 7.83** 3.208±0.755*
板蓝根 70%醇提 112 289.92± 73.99* 13.67± 5.68** 3.581±1.157**
4 讨论
伤害性疼痛信号最早始于外周感觉神经元末梢
的伤害性感受器,伤害性感受器对酸性物质、热、
剧烈的机械压力等外界的直接压力启动应答反应。
外周伤害性感受器通过表达包括电压门控通道,酸
敏感离子通道以及温度感受器的瞬时受体电位通
道等一系列的分子来检测外界的有害刺激。当组织
的完整性被破坏后,受损组织对于外伤、高热、感
染、毒素等的敏感性增加,因此产生炎性疼痛。一
旦发生组织损伤,受损细胞以及多种免疫细胞将释
放各种化学介质(如 TNF-α、PGE2、NO 等),影响
痛阈及痛感受[7-8]。
LPS 作为革兰氏阴性菌细胞壁的主要成分,具
有广泛的生物学活性。LPS 与之相应的受体结合后,
通过激活核因子-κB(NF-κB)等信号通路,启动一
系列细胞因子及生物活性分子如 TNF-α、PGE2、
IL-1β、IL-6、NO 等的级联反应,引发炎症[9]。PGE2
是环氧化酶-2(COX-2)作用于花生四烯酸后的主
要代谢产物,PGE2 不仅是炎症介质,还是一类重要
的疼痛介质,在机体发生炎症、发热以及疼痛等病
理生理过程中起着重要的作用[10-11]。实验结果显
示,板蓝根水洗部位及 30%、50%、70%乙醇提取
部位对 LPS 刺激 RAW264.7 细胞释放 TNF-α 均具
有抑制作用。板蓝根 50%及 70%乙醇提取部位对
LPS 刺激 RAW264.7 细胞释放 PGE2 具有抑制作用。
根据上述结果,板蓝根水洗部位及 30%乙醇提取部
位主要对 TNF-α 具有一定的抑制作用,而板蓝根
50%及 70%乙醇提取部位对 TNF-α 及 PGE2因子均
具有较强的作用。上述结果表明,板蓝根抗炎的有
效部位可能集中在 50%及 70%乙醇提取部位。板蓝
根 50%乙醇提取部位主要含苯丙素类成分,70%乙
醇提取部位主要含生物碱类成分[12],因此苯丙素及
生物碱类成分可能是板蓝根发挥抗炎作用的主要
活性成分。
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 17 期 2014 年 9 月 ·2521·
醋酸是一种刺激性化学物质,注入体内可刺激
脏层和壁层腹膜,引起深部较大面积、较长时间的
炎性疼痛。醋酸介导的伤害性反应可能由于腹腔 pH
值降低而直接刺激传入神经和炎症介质合成共同作
用导致[13]。热水缩尾实验是一种常用的热刺激致痛
模型。本研究采用了醋酸致小鼠扭体及热水致小鼠
缩尾反应考察了板蓝根不同提取部位的镇痛作用。
实验结果显示,在小鼠扭体实验中,板蓝根水洗部
位及 30%、50%、70%乙醇提取部位均表现出不同程
度的镇痛作用,其中水洗部位的镇痛效果最强,能
够极其显著地改善醋酸致小鼠扭体次数及扭体潜伏
期;在小鼠热水缩尾实验中,板蓝根提取物水洗部
位及 50%、70%乙醇提取部位均表现出一定的镇痛
作用,其中水洗部位以及 70%乙醇提取部位的镇痛
效果较强,能够极其显著的延长缩尾潜伏期。上述
结果表明,板蓝根镇痛的有效部位可能集中在水洗
部位以及 70%乙醇提取部位,板蓝根水洗部位主要
含板蓝根多糖类成分,70%乙醇提取部位主要含生物
碱类成分[12],因此板蓝根多糖以及生物碱类成分可
能是板蓝根发挥镇痛作用的主要活性成分。
综合板蓝根不同提取部位体内外的抗炎、镇痛
活性研究结果,板蓝根抗炎的有效部位集中在 50%
及 70%乙醇提取部位;板蓝根镇痛的有效部位集中
在水洗部位以及 70%乙醇提取部位;并且板蓝根
70%乙醇提取部位在抗炎、镇痛活性上均显示了较
强的作用,其机制可能与抑制炎性因子 PGE2 及
TNF-α 释放有关。本研究提示,板蓝根 70%乙醇提
取部位可能是抗炎镇痛作用的主要有效部位,其活
性成分及作用机制正在进行深入研究。
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