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木香有效成分及药理作用研究进展



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 3 期 2012 年 3 月

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木香有效成分及药理作用研究进展
魏 华,彭 勇,马国需,许利嘉,肖培根*
中国医学科学院 北京协和医学院药用植物研究所,北京 100193
摘 要:木香为国内外常用药材,传统用于治疗多种疾病。简要对木香的品种进行了考证,发现木香虽然有许多异名,但
Saussurea lappa 为目前国际上广泛认可的。着重对木香有效成分以及药理作用的研究进展进行了综述,发现倍半萜内酯和三
萜类为木香的主要有效成分,且木香具有抗炎、抗肿瘤等多种药理作用。并对木香未来的研究方向进行了展望,为进一步合
理开发和综合利用木香药用植物资源提供参考。
关键词:木香;木香烃内酯;菜蓟苦素;抗炎;抗肿瘤
中图分类号:R282.71 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2012)03 - 0613 - 08
Advances in studies on active components of Saussurea lappa and their
pharmacological actions
WEI Hua, PENG Yong, MA Guo-xu, XU Li-jia, XIAO Pei-gen
Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing
100193, China
Key words: Saussurea lappa (Decne.) C. B. Clarke; costunolide; cynaropicrin; anti-inflammation; antitumor

木香为国内外常用药材,在我国始载于《神农
本草经》,有行气止痛、温中和胃之功效,用于胸腹
胀痛、呕吐、腹泻、痢疾、里急后重、食积不消等
症[1]。近年来,随着木香植物化学成分、药理活性及
临床应用等方面研究的日趋深入,证明其在抗心血
管疾病、抗炎、抗癌、抗溃疡、抗病原微生物以及
其他多方面表现出良好的药理活性[2]。然而,由于木
香用药历史悠久,其代用品、地方习用品、混淆品
种类较多,存在同名异物、一药多基源的现象[3],不
利于控制药材质量的安全性和有效性,难以保证临
床疗效。因此,本文对木香进行品种考证,对其有
效成分及其药理活性的最新研究进展进行全面综
述,以期为进一步合理开发和综合利用木香药用植
物资源提供参考。
1 品种考证
我国中药配伍中常用的木香类药材除木香外,
还包括川木香、土木香、红木香、白木香等,由于
各种木香的化学成分、药理活性和功效有一定差异,
因此,这些木香类药材不能混用。
在梁代,木香是经广州进口的舶来品,时称广
木香,因其质量较优,逐渐成为用药主流;后来在
云南引种成功,故又称云木香[3]。《中国药典》2010
版记载,菊科植物木香 Aucklandia lappa Decne. 的
干燥根为木香正品[4],而蜜香、广木香、云木香、
南木香等均为木香的中文异名;Saussurea lappa
(Decne.) C. B. Clarke 为目前国际上广泛认可和使用
的木香的拉丁名,而 S. costus (Falc.) Lipsch.、A.
costus Falc.和 A. lappa 均为木香的拉丁异名[5]。木香
生药学特征及其基原植物形态学特征在《中国药典》
和《中华本草》中有详细描述[4,6]。
2 有效成分
对木香化学成分的研究可追溯到 20 世纪 50 年
代,到目前为止,已经发现许多化合物,其有效成
分主要为萜类,还有生物碱、蒽醌、黄酮等其他类,
部分化合物结构见图 1。
2.1 萜类
木香中萜类有效成分种类繁多且量丰富,主要
具有抗炎、抗肿瘤和抗溃疡的作用,包括木香烃内

收稿日期:2011-05-24
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30530860)
作者简介:魏 华(1981—),男,湖南永州人,研究方向为天然产物化学。Tel: (010)62894462 E-mail: weihua20@126.com
*通讯作者 肖培根,中国工程院院士。 Tel: (010)63011294 E-mail: xiaopg@public.bta.net.cn
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O
R
O
H
O
O
R2
H
H
5 R1=H, R2=CH2
6 R1=α-OH, R2=CH2
7 R1=β-OH, R2=CH2
11 R1=H, R2=α-Me, H
1 R=CH2
2 R=β-Me, H
3 R=β-CH2OMe, H
R1
O
O
H
H
OH
O O
O
H
8
O
R
HO
9 R=OH
10 R=OMe
O
H
H
O
4
O
HO
O
O
CH2OH
O
12
O
OH
H
O13
O
OH
O
H
14
O
O O
H
H
N
N
COOH
COOH
O
16
O
H
H
O
17
HN C
COOH
CH2CONH2
H
O
O
H
18
O
O
O
O
19 20
O
H
O21
O
O
H
22
O
O
H
23
OH
HO
O
H
H
O
24
O
O
O
O
HO
OH O
O
OH
OH
OH
HO25
O
O
HOOC
OH O
O
OH
OHOH
HO
OH OH
27
15
26
O
O
R1O
HO
OH
OCH3
O
O
R1O
OH
OH
O
O
28 R1=FG1
OR2
29 R1=FG1, R2=FG2
30 R1=FG1, R2=FG3
31 R1=FG1, R2=FG4
O
O
O
O
O
OH
HOO
HO
HO
OH
OO
O
HOHO
OH
FG1
O
O
OH
OH
OH
O
O
OH
OHO
OH
HO
OH
HO FG2
OO
HO
HO
HO HO
OOH
OH
OHOH
FG3
OH
O
OOHO
O
OHO
FG4
OH
32
OH
33
OH 34
O
HO
HO
O
OH
OH
OH
O
HO
35

图 1 木香中部分有效成分的化学结构
Fig. 1 Chemical structures of some active components in S. lappa
酯(costunolide,1)[7]、二氢木香烃内酯(dihydro-
costunolide , 2 )、 12- 甲氧基二氢木香烃内酯
(12-methoxydihydrocostunolide,3)[8]、二氢木香内
酯( dihydrocostus lactone, 4)、去氢木香内酯
(dehydrocostus lactone,5)[7]、α-羟基去氢木香内
酯(α-hydroxydehydrocostus lactone,6)、β-羟基去
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氢木香内酯(β-hydroxydehydrocostus lactone,7)、
lappadilactone(8)[9]、白桦酯酸(betulinic acid,9)、
白桦酯酸甲酯(betulinic acid methyl ester,10)、川
木香内酯(mokko lactone,11) [10]、菜蓟苦素
(cynaropicrin,12)、reynosin(13)、珊塔玛内酯
(santamarine,14)[11]、saussureamines A~C(15~
17)[12]、α-环木香烃内酯(α-cyclocostunolide,18)、
土木香内酯(alantolactone,19)、异土木香内酯
( isoalantolactone,20) [13]、异二氢木香烃内酯
( isodihydrocostunolide, 21 )、 β-环木香烃内酯
(β-cyclocostunolide,22)[14]、1β-hydroxy arbusculin
A(23)[15]和木香萜醛(saussureal,24)[16]等。
2.2 其他
木香中 3 种蒽醌类化合物 aloe-emodin-
8-O-β-D-glucopyranoside ( 25 )、 rhein-8-O-β-D-
glucopyranoside(26)和 chrysophanol(27),具有
抑制蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP-1B)活性的作用[17];
木香碱(saussurine)具有减轻支气管和胃肠道平滑
肌痉挛的作用;4 种黄酮苷类(28~31)具有抗微
生物的作用[18]。此外,shikokiols 类化合物(32~34)
具有抗肿瘤作用[19],绿原酸(35)具有抗氧化和清
除自由基的作用[20]。
3 药理作用
3.1 抗炎作用
木香或木香配伍的中药临床上多用于治疗食管
炎、胃炎、消化性溃疡、风湿性及类风湿性关节炎
等炎症疾病,其抗炎作用的药理学基础主要表现为
其有效成分对致炎性因子的抑制作用。致炎因子包
括 NO、细胞因子诱导中性粒细胞化学趋化因子
(CINC)、肿瘤坏死因子 α(TNF-α)、白细胞介素
(IL)、γ-干扰素(IFN-γ)等。
木香醇提物能抑制角叉菜胶、弗氏佐剂引起的
大鼠足跖肿胀和炎性细胞的积累[21],能抑制脂多糖
(LPS)诱导的 CINC、IL-8、TNF-α 产生[22-23],也
能增强白细胞的吞噬功能,并可抑制淋巴细胞增殖
和 IFN-γ分泌[24]。
木香中抗炎的主要成分是倍半萜类,其也有稳定
溶酶体膜和抗增殖的作用[25]。Cho 等[11]通过活性筛选
实验分离出的 3 种倍半萜内酯(菜蓟苦素、reynosin
和珊塔玛内酯)在一定剂量下能抑制 TNF-α活性,其
中,菜蓟苦素可能是木香中抑制 TNF-α的主要成分;
进一步的实验证明,菜蓟苦素是通过抑制炎症介质产
生和淋巴细胞增殖来参与炎症反应的[26]。去氢木香内
酯能使核转录因子(NF-κB)失活而抑制诱导型一氧
化氮合酶(iNOS)基因的表达,进而使 NO 产生减
少,也能降低脂多糖(LPS)诱导的 TNF-α水平[27-28];
saussureamine A 和 saussureamine B 能有效抑制 LPS
诱导的 NO 的产生和 NF-κB 的活化[29];木香烃内酯
除抑制 NO 产生和 NF-κB 活化外,也能降低 MAPKs
蛋白激酶的活化和 AP-1 蛋白的 DNA 结合活性,从
而抑制 IL-1β基因的表达[30]。构效关系的研究结果表
明,Δ11(13)环外双键是倍半萜类成分抑制 NO 产生所
必需的结构[12]。
3.2 抗肿瘤作用
临床上常用含木香的复方治疗肿瘤,王绪颖
等 [31]对普济方数据库中的肿瘤用药规律分析得
出,在与肿瘤相类似的病名与症状中,木香应用
频次位列第 2。近年来,大量药理学研究也证实
木香中有效成分对多种癌细胞具有杀伤作用。
借助于生物活性导向分离方法,具有抗肿瘤作
用的有效成分从木香中逐渐被发现。Jung 等[19]从木
香粗提物中得到 3 种 shikokiols 类化合物,其对肺
癌细胞 A549、卵巢癌细胞 SK-OV-3、黑色素瘤
SK-MEL-2、中枢神经瘤 XF498 和结肠癌细胞
HCT15 等人类肿瘤细胞有一定的细胞毒活性;Sun
等[9]从木香中得到了 8 种对人类癌细胞具有细胞毒
活性的化合物,其中,lappadilactone、去氢木香内
酯和木香烃内酯显示出非特异性的细胞毒活性,它
们对 HepG2、OVCAR-3 和 HeLa 等癌细胞的作用相
似。构效关系研究表明,α-methylene 和 γ-lactone
部分是细胞毒性所必需的结构,羟基的出现会导致
活性的降低。Kanetoshi 等[32]推测木香丙酮提取物中
的 β-盾叶鬼臼素(β-peltatin)和木脂素衍生物对 3
种人类癌细胞(胰腺癌细胞、肺癌细胞和鳞状癌细
胞)可能具有抑制作用。Park 等[33]的研究表明,去
氢木香内酯和木香烃内酯还具有显著抑制人类乳腺
癌细胞 MCF-7 和 MDA-MB-453 的活性。Choi 等[15]
研究发现 1β-hydroxy arbusculin A、木香烃内酯和
reynosin 能抑制 B16 小鼠黑色素瘤细胞,且对磷酸
二酯酶抑制剂(IBMX)诱导的黑色素生成有抑制
作用,其 IC50 值分别为 11、3 和 2.5 mg/mL,远低
于熊果苷的 IC50 值(29 mg/mL)。Robinson 等[14]从
木香中分离得到了异二氢木香烃内酯和其他几种已
知抗肿瘤化合物(木香烃内酯、β-环木香烃内酯、
二氢木香烃内酯和去氢木香内酯),其中,异二氢木
香烃内酯对人结肠癌(Colo-205)、皮肤癌(A-431)、
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乳腺癌(MCF-7)细胞表现出强细胞毒活性,对 A549
的细胞毒活性一般。
近年来,对木香中部分有效成分的抗肿瘤机制
进行了研究。木香烃内酯、川木香内酯通过引起线
粒体通透性转换(MPT)、细胞色素 C 释放或破坏线
粒体膜电位而诱导人白血病细胞 HL-60 凋亡[34-35];
菜蓟苦素能有效抑制 U937、Eol-1 和 Jurkat T 等白
细胞性的癌细胞增殖,但对张氏肝细胞和人类成纤
维细胞无显著抑制作用[36]。另有研究表明,去氢木
香内酯有抑制 Rb 蛋白和癌细胞生长的作用,其通
过抑制 CDK2 激酶活性和诱导细胞凋亡来阻止癌细
胞增殖,通过阻止 HL-60 细胞中 I-κBα蛋白的降解
和磷酸化(由 TNF-α引起)来抑制 NF-κB(能诱导
癌细胞抗药性)活化,并通过增强 caspase-8 和
caspase-3 活性使 HL-60 癌细胞发生凋亡[37-38]。
作为木香中倍半萜内酯的主要成分去氢木香内
酯显著的抗肿瘤活性已得到大量研究的证实。最近,
Choi 等[39]用 MTT 法研究了去氢木香内酯对人类乳
腺癌细胞(MDA-MB-231、MDA-MB-453、SK-BR-3)
和卵巢癌细胞(SK-OV-3、OVCAR3)的抗增殖作
用。去氢木香内酯对受试癌细胞表现出剂量依赖性
抑制作用,对 MDA-MB-231、MDA-MB-453、
SK-BR-3、SK-OV-3 和 OVCAR3 的 IC50 值分别为
21.5、43.2、25.6、15.9 和 10.8 mmol/L。流式细胞
术结果表明,去氢木香内酯通过促进细胞凋亡和细
胞周期停滞(停滞于 G2/M 期)而起到抗细胞增殖
作用。
3.3 对消化系统的作用
木香或木香配伍的中药临床上可用于治疗消化
道方面的疾病,如食管炎、胃炎胃痛、溃疡病、胆
结石、消化不良、食欲不振、腹胀腹痛、胸腹作痛、
恶心呕吐等。近年来,许多药理学研究对木香这方
面的临床应用提供了佐证。
3.3.1 利胆作用 Yamahara 等[40]研究发现木香丙
酮提取物和木香烃内酯具有利胆和抑制小鼠胃溃疡
的功效;邵芸等[41]比较了木香醇提物对大鼠给药前
后胆汁流量的影响,结果表明,木香醇提取物能增
加胆汁流量,具有利胆作用;刘敬军等[42]探讨了木
香对犬胆囊运动的影响及其机制,结果表明,在灌
服木香药液后犬胆囊明显收缩,但血浆中胆囊收缩
素无明显改变。
3.3.2 促胃动力作用 陈少夫等[43]发现木香汤剂
能加速胃排空和增强胃动素的释放;朱金照等[44]通
过动物试验,发现不同剂量木香煎剂对胃排空及肠
推进均有促进作用(剂量依赖性)。此外,周晓棉
等[45]也考察了木香动力胶囊内容物(木香为主要成
分)对小鼠胃排空的影响,发现其对阿托品、左旋
麻黄碱负荷下胃排空抑制有一定拮抗作用。
3.3.3 抗胃溃疡作用 陈少夫等[46]用木香煎剂 ig
带有海氏小胃的犬,发现木香煎剂对胃酸及血清胃
泌素浓度无显著影响,但能使血浆生长抑素明显升
高,说明木香能促进生长抑素分泌,可能益于消化
性溃疡治疗;木香提取物对盐酸-乙醇和利血平诱导
的大鼠胃黏膜急性损伤均有明显的保护作用[47]。从
木香中分离到的 3 种有效成分(saussureamines A、
B 和 C)对盐酸、乙醇引起的胃损伤显示出良好的
抗溃疡活性,saussureamine A 对胁迫引起的小鼠胃
溃疡也有抑制活性[12]。除 saussureamines A、B、C
外,木香烃内酯和去氢木香内酯对大鼠胃溃疡有明
显改善作用[48]。
3.4 解痉镇痛及对心血管系统的作用
木香或木香配伍的中药临床上也用于治疗心绞
痛、胆绞痛、胃痛腹痛、高血压、糖尿病、支气管
哮喘等疾病,药理学基础在于其解痉镇痛和对心血
管系统的作用。
3.4.1 解痉镇痛作用 木香提取物中的生物碱对组
胺引起的豚鼠肠平滑肌和气管平滑肌具有显著解痉
作用[49];其总内酯、木香烃内酯、二氢木香烃内酯
和二氢木香内酯对离体兔十二指肠有舒张作用,能
减轻由组胺和乙酰胆碱气雾剂引起的豚鼠支气管痉
挛[50],且木香烃内酯和去氢木香内酯能抑制由氯化
钾引起的兔离体主动脉收缩[51]。
此外,木香与延胡索的热水混合提取液对乙酰
胆碱引起的小鼠离体肠管收缩有较强的抑制作用,
能增强延胡索抗胆碱活性[52];木香甲醇提取物的
解痉作用对自发收缩和经阿托品处理的兔空肠表
现明显,这种作用是通过其钙离子通道阻滞作用介
导的[53]。这些结果为木香的解痉镇痛疗效提供了
科学依据。
3.4.2 对心血管系统的作用 木香对心血管系统的
作用首先表现在降血压和抗血液凝集方面。经动物
实验筛选,木香提取物中含有降低血液中胆固醇和
三酰甘油水平的成分[54],以及扩张血管和降压的成
分(去内酯油、总内酯、生物碱、木香内酯、二氢
木香内酯、去氢木香内酯和 12-甲氧基二氢木香烃
内酯)[50,55];木香水煎剂体外对纤维蛋白溶解有增
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强作用[56],木香挥发油、去氢木香内酯和木香烃内
酯成分具有抑制 ADP 诱导的血小板聚集作用[57]。
木香中白桦酯酸、白桦酯酸甲酯、川木香内酯、
去氢木香内酯和蒽醌类成分还表现出对 PTP-1B(一
种与 2 型糖尿病的胰岛素信号传导、高血脂、肥胖
密切相关的酶)的抑制活性[10,17]。
3.5 抗病原微生物作用
木香或木香配伍中药临床上用于治疗胃炎、胃
溃疡、肝炎、反流性食管炎、痢疾、皮肤病以及某
些口腔疾病等,这可能与木香抗病原微生物的药理
作用有关。
3.5.1 抗幽门螺杆菌作用 幽门螺杆菌是导致多种
疾病的重要病原微生物,主要包括消化道功能性疾
病(如胃炎胃癌、消化不良等)[58],也包括消化道
功能性以外的疾病,如某些自身免疫性疾病和内分
泌紊乱性疾病等[59-60]。Yang 等[61]研究了木香醇提物
对 5 种临床幽门螺杆菌株的体外作用,结果表明,
木香提取物对所有受试菌株都有很强的抑制作用
(MIC 约为 40 mg/mL)。
3.5.2 抗变异链球菌作用 变异链球菌是目前公认
的最重要的致龋菌,也是传染性内膜炎的致病菌[62]。
木香传统上具有治疗口腔疾病的效用,如口臭、龋
齿和牙周炎[63],提示木香可能对变异链球菌有一定
抑制作用。Yu 等[64]考察了木香醇提取物对变异链球
菌生长、产酸、黏附和非水溶性葡聚糖合成的作用,
结果表明,木香醇提物(0.5~4 mg/mL)能显著抑
制变异链球菌生长和产酸,显著降低变异链球菌的
黏附性,且能显著抑制非水溶性葡聚糖的合成。这
些研究结果证明木香对变异链球菌的致龋作用具有
显著抑制活性。
3.5.3 抗其他微生物作用 木香中的有效成分还表
现出抑制福氏志贺菌 R 质粒接合传递[65]、乙型肝炎
表面抗原(HBsAg)和核心相关抗原(HBeAg)基
因表达[66]的作用,以及抑制真菌(或细菌)生长[17]
的药理作用。
3.6 其他药理作用
木香还具有抗血管生成[67]、免疫调节[68]、调控
中枢神经系统(CNS)[69]、抗氧化[20]、抗寄生虫[70]、
昆虫拒食[71]以及调节植物生长[16]等方面的作用。
4 结语与展望
木香在临床上主要用于治疗癌症、炎症性疾病
和消化道疾病等。目前,已从木香中分离到多种有
效成分,其中木香烃内酯、去氢木香内酯和菜蓟苦
素具有多种药理作用。部分有效成分有望被开发为
治疗某些疾病的新药物,如木香烃内酯、去氢木香
内酯和木香碱有望被开发为治疗慢性支气管炎和哮
喘的药物;川木香内酯、去氢木香内酯和蒽醌类化
合物有望被开发为与 2 型糖尿病相关的新型 PTP-1B
抑制剂;菜蓟苦素、去氢木香内酯和木香烃内酯有
望被开发为治疗炎症性疾病(如内毒素血症、风湿
性关节炎)的有效药物;菜蓟苦素、lappadilactone、
异二氢木香烃内酯、木香烃内酯和去氢木香内酯有
望被开发为有效的血管生成抑制剂和治疗多种癌症
的新药物;saussureamines A、B、C,木香烃内酯和
去氢木香内酯有望被开发为促进胃动力和治疗胃溃
疡的新药物;木香烃内酯和去氢木香内酯有望被开
发为特异性抗乙型肝炎病毒的药物;1β-hydroxy
arbusculin A、木香烃内酯和 reynosin 有望被开发为
新型美容产品(抗皮肤癌和黑色素生成)。
木香临床用药上的代用品川木香,对其有效成
分和药理学方面的研究较少,因此,进一步开展川
木香有效成分的分离、鉴定和药理学研究对发现更
高效的药理活性成分具有意义。此外,木香中能增
强延胡索抗胆碱、抗氧化、抗寄生虫,以及抑制变
异链球菌、福氏志贺菌和幽门螺杆菌的新有效成分
需要进一步的分析和鉴定。木香中有效成分对TNF-α
和幽门螺杆菌引起的多种疾病的药理作用以及这些
有效成分新的临床应用等方面值得深入研究。
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