張凌會 徐元慶 金 曉 史彬林

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，呼和浩特 010018)

艾蒿作為蒿屬菊科藥用植物有悠久的應(yīng)用歷史，在《黃帝內(nèi)經(jīng)》《傷寒論》《金匱要略》等中醫(yī)學著作中均有記載。它是一種主要生長在北溫帶地區(qū)的優(yōu)勢物種，葉呈灰綠色至銀色，芳香濃郁，為多年生草本或小灌木[1]。艾蒿植株的地上部分在東亞地區(qū)經(jīng)常被人們用做傳統(tǒng)食品的原料之一，富含蛋白質(zhì)、脂肪、可食用纖維、酚醛化合物、礦物質(zhì)、維生素C和必需氨基酸，且具有多種活性成分，主要包括多糖、揮發(fā)油、黃酮類、有機酸、萜烯和香豆素類等[2-5]，是傳統(tǒng)的民間藥物，用于控制痛經(jīng)、腹痛和炎癥[6]。現(xiàn)代科學研究表明，艾蒿的活性成分具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎、抗凝血、抗骨質(zhì)疏松以及神經(jīng)保護、免疫調(diào)節(jié)等多種生物學作用[2，7-12]。本文就國內(nèi)外關(guān)于艾蒿生物學作用方面的研究進展做一綜述，旨在為艾蒿的進一步研究與開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 艾蒿的生物學作用

1.1 抗氧化作用

艾蒿對畜禽機體的抗氧化功能具有一定的促進效果。多位研究人員對艾蒿多糖的體外抗氧化功能進行了評估，發(fā)現(xiàn)其具有清除羥基自由基、二苯基苦基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)自由基和超氧陰離子自由基的功效，且能夠提高總抗氧化能力[13-14]。本課題組近年來致力于研究艾蒿在畜禽抗氧化功能等方面的研究，也取得了一些經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)在肉仔雞飼糧中添加艾蒿水提物可一定程度上提高其抗氧化功能[15]。

異澤蘭黃素是在蒿屬植物中發(fā)現(xiàn)的一種特殊的多甲氧基黃酮(polymethoxy flavones，PMFs)，有人利用貓食管上皮細胞(esophageal epithelial cells，EECs)體外培養(yǎng)試驗評價其對過氧化氫(hydrogen peroxide，H2O2)誘導的氧化損傷的保護作用[16]，結(jié)果表明，異澤蘭黃素的作用呈劑量依賴性，異澤蘭黃素濃度在150 μmol/L時，能將EECs的存活率從40%提高到65%，其機制可能是通過抑制p38絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated porotein kinase，MAPK)和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)信號通路，下調(diào)5-脂氧合酶(5-lipoxygenase，5-LOX)的表達，進而抑制白三烯B4(leukotriene B4，LTB4)的產(chǎn)生。150 μmol/L異澤蘭黃素預處理12 h后，H2O2誘發(fā)的高水平5-LOX、LTB4和p38 MAPK磷酸化分別降低了10%、50%和21%。此外，異澤蘭黃素預處理后，H2O2刺激的EECs中磷酸化氨基末端蛋白激酶(p-JNK)的表達也減少。

通過測定艾蒿精油對自由基的清除能力、還原能力及其與金屬離子的螯合能力來評價其抗氧化作用[17]。艾蒿精油在體外表現(xiàn)出抗氧化潛力，特別是突出的金屬離子螯合活性。在0.1 mg/mL的濃度下，艾蒿精油螯合了95.63%的二價鐵離子(Fe2+)，這與典型的螯合劑乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA)相當。此外，艾蒿精油對黑色素瘤細胞(B16-F10)的黑色素合成有良好的抑制作用[17]。這些結(jié)果表明，艾蒿精油可作為一種天然抗氧化劑應(yīng)用于護膚品中。

1.2 免疫調(diào)節(jié)及抗炎作用

艾蒿的多種化學物質(zhì)已被證實可作為一般免疫系統(tǒng)刺激因子，通過調(diào)節(jié)細胞因子和抗體的分泌，增強自然殺傷細胞、T淋巴細胞和B淋巴細胞等免疫細胞的功能，增強宿主的防御反應(yīng)。例如，最近的一項研究表明，從艾蒿多糖提取的總多糖提高了體外淋巴細胞培養(yǎng)液中免疫球蛋白[免疫球蛋白M(immunoglobulin M，IgM)、免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)]、細胞因子[白細胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)]和一氧化氮含量，表明艾蒿多糖具有免疫調(diào)節(jié)的特性[2]。除多糖外，艾蒿乙醇粗提物對特異性皮炎樣損傷模型小鼠的免疫系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)作用[18]，研究表明，艾蒿提取物可通過抑制MAPKs、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB)和核因子-κB抑制蛋白(inhibitor nuclear factor kappa-B，IκBα)/核因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)通路改善特異性皮炎癥狀，但不能抑制Toll樣受體4(Toll like receptor 4，TLR4)/NF-κB通路。此外，飼糧中添加1 000 mg/kg艾蒿水提物可有效緩解肉仔雞因注射脂多糖所致的免疫應(yīng)激[19]。

各種免疫介質(zhì)的釋放和巨噬細胞的激活受到促炎細胞因子[TNF-α和干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)]的調(diào)節(jié)[20]。一項關(guān)于艾蒿的研究表明，艾蒿精油呈劑量依賴性地下調(diào)炎癥介質(zhì)誘導性一氧化氮合酶(inductible nitric oxide synthase，iNOS)和環(huán)氧酶(cyclooxygenase-2，COX-2)的基因表達，并抑制脂多糖誘導的RAW 264.7巨噬細胞中細胞因子干擾素-β(interferon-β，IFN-β)、IL-6、TNF-α和人單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)的釋放[21]。此外，通過建立大鼠耳腫脹模型和足腫脹模型來研究艾蒿精油的體內(nèi)抗炎作用發(fā)現(xiàn)，不同劑量艾蒿精油皮膚給藥均能顯著減輕二甲基苯所致的耳腫脹和角叉菜膠所致的足趾腫脹，降低冰醋酸所致的腹腔毛細血管通透性，且灌胃中劑量的艾蒿精油作用弱于皮膚給藥，這可能與艾蒿精油在皮膚的通透性優(yōu)于在胃腸道的吸收效果有關(guān)[3]。艾蒿精油可能通過下調(diào)Janus激酶(Janus kinase，JAK)/信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(signal transducer and activator of transcription，STAT)信號通路以及清除活性氧(reactive oxygen species，ROS)來抑制炎性反應(yīng)[21]。對于炎癥性皮膚病，艾蒿葉被認為是一種潛在的治療藥物，因為它不僅在體內(nèi)，而且在體外都能抑制炎性介質(zhì)的釋放，減少炎性細胞因子的產(chǎn)生[9]。

在艾蒿粗提物中，脫氫苦參素A(dehydromatricarin A，DA)也被鑒定為艾蒿的活性成分，不僅能抗卵清蛋白誘導的過敏性哮喘，還能對抗脂多糖誘導的急性肺損傷[22-23]。這可能是由DA抑制基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinases-9，MMP-9)和一些促炎細胞因子的基因表達所致。此外，據(jù)報道，艾蒿可通過改善炎癥反應(yīng)和減輕氧化損傷來保護小鼠免受乙醇誘導的胃黏膜損傷[24]。

1.3 抗腫瘤作用

許多研究人員集中研究艾蒿的化學物質(zhì)對癌癥發(fā)作和惡化的拮抗作用。一項研究發(fā)現(xiàn)，在12種不同的中草藥中，艾草的體外抗癌細胞增殖的作用是最強的。艾蒿水提物對癌細胞的抑制作用比人正常上皮細胞的抑制作用強2～7倍，提示艾蒿水提物可能具有選擇性地破壞癌細胞的作用[25]。

矢車菊素是艾蒿中含量豐富的一種黃酮。據(jù)報道，矢車菊素可選擇性地抑制含有人乳頭瘤病毒16(human papillomavirus 16，HPV16)的永生化細胞系的生長，并呈劑量依賴性。其抗癌特性可能與其對腫瘤蛋白(onco-proteins)和抑癌蛋白(tumor suppressor proteins)基因表達的調(diào)控有關(guān)，導致抑癌基因功能的恢復。這些研究表明矢車菊素可能是治療HPV16相關(guān)疾病(如宮頸癌和肛門癌)的潛在候選藥物[26]。此外，促凋亡作用可能與G2/M期阻滯、ROS產(chǎn)生、p53和兔抗人單克隆抗體B細胞淋巴瘤/白血病-2相關(guān)X蛋白(B-cell lymphoma/leukaemia-2-associated X protein，Bax)上調(diào)、線粒體膜電位降低、細胞色素的釋放和半胱天冬蛋白酶-3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3，Caspase-3)的激活有關(guān)。因此，矢車菊素可能通過線粒體-Caspase-3依賴途徑在腫瘤細胞中發(fā)揮誘導凋亡的作用[26]。有學者將矢車菊素及其他3種黃酮類物質(zhì)(異澤蘭黃素、芹菜素和金圣草素)進行了純化，并評估了它們的抗突變活性[27]，結(jié)果表明，4種黃酮類化合物均具有抗突變活性，且其抗突變功能可能是通過直接抑制3-氨基-1-甲基-5氫-吡啶[4,3-b]吲哚的誘變作用或通過抑制其代謝激活來實現(xiàn)的。

香豆素是艾蒿中具有代表性的成分之一。Adams等[28]在一項篩選天然抗增殖成分的研究中，使用乙酸乙酯溶劑從艾蒿中分離出2種香豆素：東莨菪素和異東莨菪素，研究結(jié)果表明，東莨菪素和異東莨菪素對人急性淋巴白血病細胞(human acute lymphatic leukemia cell，CCRF-CEM)均有顯著抑制作用，半數(shù)抑制濃度(half maximal inhibitory concentration，IC50)值分別為2.6和4.0 μmol/L。值得注意的是，多藥耐藥亞株(CEM/ADR5000)對這2種小分子藥物的IC50值均為1.6 μmol/L。與常用的細胞抑制藥物阿霉素、長春新堿和紫杉醇相比，CEM/ADR5000細胞對東莨菪素和異東莨菪素沒有表現(xiàn)出具有交叉耐藥性。因此，雖然東莨菪素和異東莨菪素是一種簡單的香豆素類化合物，但它們都有可能成為開發(fā)抗癌藥物的先導化合物。

Bao等[29]以荷瘤小鼠(Sarcoma 180，S180)為模型，研究了從艾蒿中純化的多糖類(water-soluble polysaccharide fromArtemisiaargyi，F(xiàn)AAP-02)的抗腫瘤活性。結(jié)果表明，F(xiàn)AAP-02對移植瘤的抑制作用呈劑量依賴性，且與陽性對照的典型化療藥物5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil，5-FU)相比，F(xiàn)AAP-02組的荷瘤小鼠具有更長的存活時間；此外，F(xiàn)AAP-02顯著提高了白細胞介素-2(interleukin-2，IL-2)、IL-6、白細胞介素-12(interleukin-12，IL-12)、TNF-α含量以及脾臟T淋巴細胞表面抗原CD4+和CD8+的表達，提示FAAP-02的抗癌作用可能是由于其對機體產(chǎn)生的免疫刺激作用所致。

通過蛋白轉(zhuǎn)移酶(farnesyl protein transferase，F(xiàn)PTase)在細胞原癌基因c(cell carcinoma gene c，c-Ras)的表達產(chǎn)物Ras蛋白翻譯后修飾中起關(guān)鍵作用。當Ras蛋白的法尼酰化被阻斷時，它們的致癌活性被消除。因此，開發(fā)FPTase抑制劑已成為癌癥治療的一個非常有吸引力的領(lǐng)域[30]。在此基礎(chǔ)上，從艾蒿地上部分分離到6種黃酮作為FPTase抑制劑，其50%的抑制濃度為25～200 μg/mL[8]。細胞毒性試驗表明，5,6-二羥基-7,3,4′-三甲氧基黃酮和5,6,4′-三羥基-7,3′-二甲氧基黃酮有效抑制了結(jié)腸癌(tumor cell lines comprising colon，SW620和HCT15)、肺泡Ⅱ型上皮細胞(type Ⅱ alveolar epithelial cell line，A549 cells)、前列腺癌PC-3細胞(prostate carcinoma，PC-3 cells)和黑色素瘤(melanoma，LOX-IMVI)的增殖，半數(shù)試驗藥物濃度(the concentration of half test drug，GI50)值為2.6～19.3 μmol/L。進一步的裸鼠飲食喂養(yǎng)研究表明，連續(xù)攝入這2種黃酮60 mg/kg體重的劑量22 d，腫瘤體積可分別減少44.6%和14.6%。幾乎同時，3種二聚愈創(chuàng)木酚內(nèi)酯[青蒿素內(nèi)酯(arteminolides)B、C、D]被鑒定為新型FPTase抑制劑，IC50值為0.76～1.10 μmol/L[31]。在細胞原癌基因(cell carcinoma gene H，H-Ras)轉(zhuǎn)化的小鼠胚胎成纖維細胞(mouse embryonic fibroblasts，NIH3T3)中，青蒿素內(nèi)酯C能顯著抑制H-ras處理的細胞生長，IC50為1.5 μmol/L[31]。有趣的是，這些FPTase抑制劑比正常細胞更強烈地抑制轉(zhuǎn)化細胞的生長。因此，青蒿素內(nèi)酯被認為是一種很有前途的FPTase抑制劑，可用于治療Ras基因突變的人類癌癥或其他相關(guān)癌癥。近些年有研究者純化了4種二聚倍半萜類化合物[青蒿素(Artemisians)A、B、C、D]，并在體外證實了其抗腫瘤作用[32]。其中，青蒿素B劑量依賴性地增加人乳腺癌細胞株(human breast cancer cell,MDA-MB-468)的凋亡率，在5 μmol/L劑量時表現(xiàn)出優(yōu)于陽性對照奧沙利鉑的活性。細胞周期阻滯被認為是青蒿素抑制腫瘤細胞增殖的重要途徑。

1.4 神經(jīng)保護作用

為了改善三甲基錫誘導的認知功能障礙，人們發(fā)現(xiàn)從艾蒿中純化的3,5-二咖啡?？鼘幩釋τ袑W習和記憶缺陷的小鼠有改善作用[33]。模型小鼠腦組織分析顯示，3,5-二咖啡酰奎寧酸使小鼠的乙酰膽堿(ACh)含量升高，乙酰膽堿酯酶(AChE)活性下降。此外，3,5-二咖啡酰奎寧酸抑制丙二醛和氧化型谷胱甘肽含量的增加，以及超氧化物歧化酶活性的下降。該研究表明，3,5-二咖啡?？鼘幩嵬ㄟ^維持線粒體活性和抑制凋亡信號分子如磷酸化蛋白激酶B(p-Akt)、Bax和磷酸化Tau[phospho-Tau，p-Tau (Ser 404)]來抑制神經(jīng)元凋亡[33]。另一項研究表明，紅曲霉發(fā)酵的艾蒿通過減輕線粒體損傷和細胞膜損傷，對H2O2誘導的神經(jīng)毒性有顯著的保護作用[34]。進一步的超高效液相色譜-四級桿串聯(lián)飛行時間質(zhì)譜(ultra performance liquid chromatography-quadrupole tandem time of flight mass spectrometry，UPLC-Q-TOF/MS)分析表明，奎寧酸及其咖啡酸衍生物和綠原酸是提供艾蒿發(fā)酵菌神經(jīng)保護活性的主要有效化學物質(zhì)[34]。

艾蒿中純化的一種新的倍半萜二聚體化合物(sesquiterpene dimer,DSF-52)，通過下調(diào)NF-κB、JNK/p38 MAPKs和JAK2/STAT3信號通路來緩解小膠質(zhì)細胞介導的神經(jīng)炎癥[12]。這一結(jié)果提示，DSF-52可能用于保護炎癥介導的神經(jīng)退行性疾病中的神經(jīng)元。

1.5 抗凝血作用

早在1992年，從艾蒿中首次分離出了環(huán)氧乙烷-谷甾醇，并與已知化合物2-(3,4-二甲氧基)-6-甲氧基-4-氧代-4氫-色烯-5,7-二羧酸一起被證實具有抑制血小板聚集的作用[35]。最近，Lv等[10]測試了2種新純化的黃酮類化合物依帕替林7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷和5,6,2′,4′-四羥基-7,5′-二甲氧基黃酮的體外抗凝活性，結(jié)果表明，2種化合物分別通過延長凝血酶時間和凝血酶原時間延緩凝血。通過冰浴法建立急性血瘀大鼠模型，在體內(nèi)驗證了艾蒿精油的抗凝血性能，艾蒿精油在皮膚給藥劑量為0.125～0.500 mL/kg時，可降低低、中、高剪切速率的血液黏度。此外，據(jù)報道，這種作用與降低紅細胞聚集的能力有關(guān)[3]。

1.6 其他生物學作用

除了以上所述的生物學作用外，艾蒿的降血糖、抑菌和殺蟲性能也被認為是其重要的生物學作用。利用白色念珠菌SC5314進行的體外抑菌試驗發(fā)現(xiàn)，艾蒿精油通過促進細胞內(nèi)ROS積累和線粒體損傷發(fā)揮抗菌作用[36]。另一項研究發(fā)現(xiàn)，艾蒿精油促進口腔潰瘍組織修復，其作用與其抗菌活性有關(guān)[37]。有趣的是，利用艾蒿精油制備的微膠囊的溶解度、穩(wěn)定性和生物活性顯著提高[38-39]。負載艾蒿精油的微膠囊對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率在保存60 d后仍保持在83%。因此，載有艾蒿精油的微膠囊可作為一種長效抗菌藥物。在殺蟲活性方面，艾蒿精油對鋸齒目的成蟲表現(xiàn)出較強的接觸毒性和較弱的熏蒸毒性，每只鋸齒目的成蟲的接觸毒性半數(shù)致死量(median lethal dose，LD50)為6.42 μg艾蒿精油，鋸齒目的成蟲熏蒸毒性的LD50為每升空氣中8.04 mg艾蒿精油[40]。Huang等[41]指出，在金魚體內(nèi)，當艾蒿劑量為300 mg/L時，其驅(qū)蟲效果在48 h內(nèi)為100%?？官Z第蟲試驗表明，3,5-二咖啡?？鼘幩狨ヮ愌苌飳λ{氏賈第蟲有殺滅作用[42]。這些結(jié)果表明，艾蒿具有開發(fā)天然抗菌劑和殺蟲劑的潛力。

本課題組還研究了艾蒿水提物、艾蒿多糖、艾蒿黃酮對肉仔雞肉品質(zhì)和小腸黏膜形態(tài)，發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加艾蒿水提物、艾蒿多糖、艾蒿黃酮可以一定程度上改善肉仔雞的肉品質(zhì)和小腸黏膜形態(tài)[43-45]。最近有學者提出，艾蒿具有抗骨質(zhì)疏松活性?？捎糜诳诜陌镏械漠悵商m黃素被認為是一種有效的多用途的骨孔病治療干預手段[11]。一方面，異澤蘭黃素通過抑制活化T細胞c1(NFATc1)核因子的轉(zhuǎn)錄，抑制聚合肌動蛋白環(huán)的形成，在體外表現(xiàn)出抑制多核細胞分化的作用；另一方面，異澤蘭黃素誘導成熟的破骨細胞變成成纖維細胞樣細胞，但未觀察到細胞凋亡，主要表現(xiàn)為胞質(zhì)萎縮和多核聚集。此外，異澤蘭黃素對脂多糖和卵巢切除所致骨質(zhì)疏松模型小鼠的體內(nèi)骨吸收均有明顯的抑制作用。然而，這是迄今為止唯一一項關(guān)于艾蒿抗骨質(zhì)疏松作用的研究報道。

此外，有報道稱，異澤蘭黃素治療可誘導過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptor，PPAR)活化，且呈劑量依賴性。然而，在PPAR-γ、PPAR-δ和視黃素X受體-α(retinoid X receptor-α，RXR-α)上，沒有或幾乎沒有轉(zhuǎn)錄激活。因此，異澤蘭黃素被認為是一種選擇性PPAR激動劑，可能有助于一些代謝性疾病的治療[46]。

2 小 結(jié)

綜上所述，艾蒿提取物具有多種生物活性，它具有抗癌、抗炎、抗氧化、抗凝血、抗骨質(zhì)疏松和神經(jīng)保護等多種藥理作用，是一種潛在的健康促進食材。研究者雖然對艾蒿提取物的生物活性已作了較多的研究，但關(guān)于植物化學物質(zhì)對機體健康產(chǎn)生影響的確切分子機制仍未得到系統(tǒng)的探究，且大多是針對粗提物或某種單一的活性物質(zhì)進行研究，在動物飼料添加劑方面的研究較為單一，主要是集中在小鼠和家禽上的研究，對反芻動物并未見相關(guān)報道。到目前為止，有關(guān)于艾蒿提取物中一些植物化學物質(zhì)的代謝組學的研究甚少，功能研究僅限于體外試驗，動物試驗也不并廣泛?，F(xiàn)有的研究結(jié)果表明，植物的單一化合物的生物活性并不如粗提物的作用效果好，可能是因為粗提物中所含的成分之間也有相互協(xié)同的作用，但具體機制并不清楚，為了填補這一空白，未來的研究可能會深入研究艾蒿活性成分的潛在作用機制，如參與信號通路、分子靶點、藥物受體結(jié)合模式的確定等。在全面了解艾蒿提取物的真正潛力之前，仍需我們進行大量的研究探索。