黄连的化学成分及药理作用研究进展

《中国药典》2015年版^[1]规定黄连为毛茛科植物黄连Coptis chinensisFranch.（味连）、三角叶黄连C. deltoideaC. Y. Cheng et Hsiao（雅连）或云连C. teetaWall.（云连）的干燥根茎，具有清热燥湿、泻火解毒的功效。其炮制品有黄连片、酒黄连、姜黄连、萸黄连等。黄连药材中含有生物碱、木脂素、香豆素、黄酮、萜类、甾体、有机酸、挥发油、多糖等多种化学成分，从而表现出广泛的药理活性，包括降血糖、抗菌、抗炎、抗肿瘤、调血脂、抗心律失常等。其中，黄连用于糖尿病的治疗已有悠久的历史且有自身独特的优势。本文对近年来国内外有关黄连药材的化学成分及药理活性的研究进展进行综述，为更好地利用该植物资源、进行深入研究开发提供依据和参考。

1  化学成分

黄连中含有多种类型的化合物，包括生物碱、木脂素、香豆素、黄酮、萜类、甾体、有机酸、挥发油、多糖等^[2-5]。

1.1  生物碱

黄连药材中所含的化学成分种类众多，主要是生物碱类化合物，其中小檗碱（黄连素，berberine，1）含量最高，高达10%^[6]。小檗碱的含量与其药用部位有关，小檗碱在根茎中质量分数为5%～8%，在须根中为5%，在叶中为1.4%～2.9%^[7]。不同种黄连中小檗碱的含量也略有差异，其中味连5.56%～7.25%，雅连5.20%～5.32%，云连6.83%～7.69%^[8]。研究发现^[9]，相比于雅连和云连，味连中巴马汀（palmatine，2）、黄连碱（coptisine，3）、表小檗碱（epiberberine，4）、非洲防己碱（columbamine，5）含量较高，药根碱（jatrorrhizine，6）含量较低。不同的产地、采收时间、生长环境、产地加工及炮制方法均对黄连中生物碱的含量产生不同程度的影响。赖先荣等^[10]建立黄连生品、姜炙、醋炙、酒蒸、酒炙、萸炙6种饮片中生物碱（盐酸药根碱、盐酸非洲防己碱、盐酸表小檗碱、盐酸黄连碱、盐酸巴马汀、盐酸小檗碱）的含量测定方法，并采用数理统计方法对定量结果和前期药效学结果进行分析，结果表明酒蒸、酒炙、萸炙与生品黄连饮片存在明显差异，且盐酸非洲防己碱是6种生物碱成分中受炮制影响最大的化合物。《中国药典》2015年版黄连项下以小檗碱、表小檗碱、黄连碱、巴马汀作为黄连的指标成分。黄连中与之具有相同母核结构的化合物还有药根碱、非洲防己碱、格兰地新（groenlandicine，7）、小檗红碱（berberrubine，8）等。将N环上的氢由甲基取代，可衍生出甲基小檗碱（worenine，9）和甲基黄连碱（methylcoptisine，10）；N环上的氢由氧原子取代可衍生出8-O-小檗碱（8-oxoberberine，11）、8-O-黄连碱（8-oxocoptisine，12）、8-O-表小檗碱（8- oxoepiberberine，13）等化合物。此外，黄连中的生物碱类化合物还包括木兰碱（magnoflorine，14）、小檗胺（berberamine，15）、紫堇定（corydine，16）、降氧化北美黄连次碱（noroxyhydrastineine，17）、唐松草林碱（thalifoline，18）等^[11-14]。化合物1～18的结构见图1。

1.2  木脂素类化合物

利用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱、高效液相色谱等多种色谱分离技术对黄连95%乙醇提取物进行分离，从氯仿萃取部分得到木脂素类化合物开环异落叶松脂醇（secoisolariciresinol，19）^[12]、(±)-5,5′-二甲氧基落叶松酯醇[(±)-5,5′-dimethoxy- lariciresinol，20]^[13]，其中开环异落叶松脂醇为首次从该属植物中分离得到。陈亮等^[15]对黄连的乙醇提取物进行研究，分离鉴定了7种木脂素，分别为erythro-guaiacylglycerol-8-O-4′-(coniferyl alcohol) ether（21）、threo-guaiacylglycerol-8-O-4′-(coniferyl alcohol) ether（22）、(±)-松脂醇 [(±)-pinoresinol，23]、(±)-5′-甲氧基松脂素 [(±)-medioresinol，24]、(±)-落叶松树脂醇 [(±)-lariciresinol，25]、(±)-5′-甲氧基落叶松树脂醇 [(±)-5′-methoxylariciresinol，26]、(±)-异落叶松树脂醇 [(±)-isolariciresinol，27]，其中化合物21、22、24、26为首次从黄连属植物中分离得到。陈国超等^[16]从黄连的根茎部分分离得到5种木脂素9-acetyl lanicepside B（28）、lanicepsideA（29）、woorenogenin（30）、(+)-isolariciresinol（31）和(+)-lariciresinol gluciside（32），进一步为探讨黄连药理活性提供物质基础。部分木脂素结构见图2。

1.3  酸性成分

黄连中所含的酸性成分多为含羟基和羧基等酸性基团的小分子化合物，常与葡萄糖结合成糖苷。具体化学成分名称及结构见表1和图3。

1.4  黄酮类成分

黄连中还含有一些黄酮类成分，其名称见表2。

1.5  其他成分

另外，黄连中还含有淀粉、树脂、鞣质、β-谷甾醇、色素、微量无机元素、拓扑异构酶I和II抑制剂等物质^[22-23]。黄连中含有的部分其他成分见表3。

由于黄连的主要活性成分为生物碱类化合物，因此对这类成分的研究较多，涉及化学结构、分离方法和药理活性等方面。而对黄连中的其他成分，目前尚未发现新的化合物，探讨黄连中所含化合物的构效关系也可以作为未来研究的一个方向。

2  药理作用

2.1  降糖作用

糖尿病是一种以高血糖为特征的常见内分泌系统代谢异常疾病。由于糖尿病的代谢紊乱，常伴随众多并发症，如脂代谢异常引起的一系列心脑血管疾病^[24]。随着现代生活水平的提高和人们生活方式的改变，该疾病逐渐呈现年轻化、老龄化，并不断增长的趋势，严重威胁人类的健康和影响人们的生活质量。2型糖尿病在中医中属于“消渴”证的范畴，而黄连以其清热生津、泻火解毒的功效早已应用于糖尿病的治疗。以106例2型糖尿病患者作为研究对象，对小檗碱的降血糖活性进行研究，发现其可有效控制患者的血糖水平，且可降低血压、改善肾脏功能^[25]。以高脂、高糖、高盐制备胰岛素抵抗大鼠模型，考察黄连解毒汤对模型大鼠白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）等因子水平的调节作用，结果表明其可剂量依赖性地改善大鼠的胰岛素抵抗，且效果显著，优于二甲双胍^[26]。覃小军等^[27]建立糖尿病合并脑缺血再灌注大鼠模型，观察黄连对大鼠脑组织中Bax蛋白和Bcl-2蛋白表达的影响，结果表明黄连能修复神经功能损伤、改善细胞凋亡、保护脑组织。文献报道小檗碱用于临床治疗糖尿病合并高血压患者的疗效显著，耐受性好，副作用小^[28]。实际临床应用中，为获得更好的治疗效果和降低不良反应的发生，常采取联合化学药^[29]、联合抗菌疗法^[30]等方式进行糖尿病的治疗。然而由于糖尿病的发病机制、病机病理过程较为复杂，黄连用于糖尿病治疗的降糖机制尚未阐明。目前对黄连中小檗碱抗糖尿病分子机制的研究较多^[31-34]。Lee等^[35]报道小檗碱能够抑制线粒体激活环磷酸腺苷（AMP）活化蛋白激酶，从而达到降低血糖浓度的作用。另有研究发现^[36]，黄连通过抑制肝脏将非糖物质转化为葡萄糖或糖原，减少糖类物质的产生，同时促进其消化吸收，提高脂肪细胞活性，有效降低血糖浓度。研究结果显示，小檗碱可以促进胰岛β细胞的修复和再生，临床有效率高，副作用小^[37]。小檗碱可活化肝脏和肌肉细胞内胰岛素受体基因的表达，使胰岛素的敏感性增加^[38]。还可提高糖尿病大鼠血清和肠道内胰高糖素样肽-1（GLP-1）水平、血清胰岛素及胰岛β细胞的数量^[39]，从而间接降低血糖浓度。研究发现小檗碱的生物利用度极低，其可能通过对肠道微生物的调节发挥其降糖调脂的功能^[40-41]。目前对黄连的降糖机制仍存在着一些争议，需进行深入的研究给予明确阐释。

2.2  抗菌作用

黄连具有广谱抗菌活性，对金黄色葡萄球菌、白喉杆菌、肺炎双球菌等革兰阳性菌和大肠杆菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、结核杆菌、肺炎克雷伯氏菌、淋球菌等革兰阴性菌，以及红色毛藓菌、白色念珠菌等真菌敏感^[42-43]。黄燕飞^[44]测定黄连对病原痢疾杆菌的最低抑菌浓度（MIC）为5 mg/mL，并在分子水平上对黄连痢疾杆菌的抑菌机制进行了探讨，显示黄连可破坏细菌细胞膜及细胞壁的完整性，通过结合菌体基因组DNA而影响蛋白质的合成。小檗碱的抗幽门螺杆菌药敏实验表明^[45]，其平均抑菌圈直径和有效率均在一定梯度范围内呈剂量相关性；250 μg剂量组与克拉霉素和阿莫西林效果相当。对黄连解毒汤的MIC和最低杀菌浓度（MBC）进行测定，表明其对副溶血弧菌、金黄色葡萄球菌的抗菌活性明显，MIC分别为62.5、125.0 mg/mL，MBC分别为125.0、125.0 mg/mL^[46]。苏杞敏等^[47]采用琼脂二倍稀释法测定小檗碱联合左氧氟沙星对肺炎克雷伯菌（KPn）的MIC、抑制99%细菌生长浓度及防突变浓度（MPC），采用比浊法测定二者联用对KPn生长曲线的影响。结果表明，联合用药与单独用药相比，可增加对菌株的抑制效果，且随着浓度的升高，抑菌效果增强。

随着抗菌药物的广泛使用，细菌的多重耐药性问题呈逐年增长的趋势。近年来，许多医药工作者也开展了一系列的中药抗菌感染研究工作，从中筛选了一些有效成分或者联合用药方案。黄琨明等^[48]研究了黄连等9种生药饮片对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌（MRCNS）、耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌（CRAB）、耐碳青霉烯铜绿假单胞菌（CRPA）等多重耐药菌株的抑菌作用，结果显示黄连的抗菌效果良好，显示了中药饮片对抑制多重耐药菌生长的优势所在。应用平皿打孔法筛选黄连等7味中药对20株淋菌耐药菌株的抑菌活性，结果显示黄连的MIC和MBC值最高^[49]。针对多重耐药性大肠埃希菌，黄连提取物、盐酸巴马汀或者盐酸小檗碱与左氧氟沙星联合用药可产生良好的体外抗菌作用，对90.9%的耐药菌均表现为协同或者相加抑菌作用^[50]。此发现为解决临床中的多重耐药性问题，降低医疗成本提供实验依据。林少华等^[51]提出小檗碱能够通过增强细菌细胞膜的通透性，使得胞内酶大量外漏，从而逆转多重耐药鲍曼不动杆菌的耐药性。

2.3  抗氧化作用

自由基是一种化学性质活泼且具有破坏性的未配对电子基团，参与很多机体内的生命活动，包括神经传导、细胞增殖、分化、凋亡、肌肉收缩等。而活性氧自由基对人体的损害实际上就是一种氧化过程。据目前研究结果可知，自由基引起的氧化损伤与人体的许多疾病如心脑血管疾病、糖尿病、高血压、冠心病及衰老等密切相关^[52-53]。因此，寻找更多天然抗氧化剂有效地抵抗自由基诱导的机体损伤，从而预防疾病，具有重要的意义。

采用硫代巴比妥酸比色法、彗星电泳、SDS-PAGE法等多种方法检测小檗碱单独或与N-乙酰半胱氨酸（N-acetyl-L-cysteine, NAC）联合时对鼠肝微粒体脂质过氧化、DNA损伤、2,2-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐（AAPH）引发的蛋白质氧化降解的保护，用邻苯三酚自氧化法、甲基紫法和N,N-二甲基-对苯二胺（DMPD）法检测二者对超氧阴离子和自由基的清除能力，表明小檗碱具有呈浓度依赖性的抗氧化效果^[54]。徐颖等^[55]从整体动物实验和电生化实验角度考察黄连对小鼠红细胞抗氧化功能的影响，显示黄连具有保护活性氧对正常红细胞损伤的作用，具有抗氧化（还原）活性。陈红英等^[56]深入研究了黄连发挥抗氧化活性的物质基础，通过提取分离方法将黄连分为多糖、多酚、总碱及亲水性组分，实验表明各组分均显示出一定程度的抗氧化活性。李云等^[57]用阴离子交换色谱柱分离得到黄连多糖，用化学分析法测定黄连粗多糖及带电量不同的组分对羟自由基、DPPH·和超氧阴离子的清除作用，结果显示其均具有一定程度的清除作用，且活性与带电量呈正相关。采用紫外分光光度法研究发现，经配伍后黄连解毒汤复方的抗氧化活性有所增强，主要是黄酮类成分发挥作用^[58]。

2.4  抗炎作用

炎症反应可诱发多种疾病，涉及心血管系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统，如糖尿病、动脉粥样硬化等常见疾病。有关研究表明，黄连中的小檗碱能够有效抑制急慢性炎症反应^[59]，sc小檗碱可有效缓解二甲苯所致的小鼠耳廓肿胀，也可抑制由角叉菜胶引起的大鼠足趾胀痛、慢性棉球肉芽肿^[60]。黄慧敏等^[61]采用多种经典动物模型，包括角叉菜胶致大鼠足肿胀模型、二甲苯致小鼠耳肿胀模型、脂多糖（LPS）诱导小鼠内毒素休克模型，研究四氢黄连碱的抗炎、抗LPS致休克作用，实验结果显示其有效抑制大鼠足肿胀和小鼠耳肿胀，同时能够显著提高LPS所致休克小鼠的存活率。以药动学-药效学结合方法评价黄连碱对大鼠炎性发热模型解热作用的量效关系及作用时间窗，通过函数计算表明黄连碱的解热效果好、效价高、消除速度快、体内分布小^[62]。钟晓晴等^[63]报道小檗碱对治疗小儿早期病毒性肠炎具有很好的疗效，可有效缓解小儿发热、呕吐、腹痛、腹泻等症状，缩短病程，提高患儿的生活质量。研究表明小檗碱应用于慢性乙型肝炎合并胆囊炎患者的临床治疗，能显著降低血清中的TNF-α和IL-1水平，进一步揭示了小檗碱的抗炎机制^[64]。陈凯等^[65]从细胞因子水平上比较了黄连乙醇提取物与盐酸小檗碱的体外抗炎活性，显示黄连乙醇提取物抗炎作用较强，故推测黄连中的抗炎成分不止小檗碱。

2.5  抗肿瘤作用

肿瘤作为全球死亡率最高、最难治愈的疾病之一，对人们的健康和生活水平造成了极大的威胁。近年来，越来越多的学者专注于中药治疗肿瘤的研究之中^[66]。采用MTT法、免疫荧光分析、Westernblotting等方法检测肿瘤细胞增殖及蛋白的表达，考察小檗碱对肺腺癌A549细胞^[67]、结肠癌HT-29细胞^[68]、胰腺癌Panc-1和MIA-PaCa2细胞^[69]、胃癌MGC-803细胞^[70]、胃癌BGC-823和SGC-7901细胞^[71]、卵巢癌SKOV3细胞^[72]、乳腺癌TNBC细胞株^[73]、肝癌HepG2细胞^[74]、食管癌YES-2细胞^[75]等的作用，发现其可抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和黏附，促进细胞凋亡，从而发挥抗肿瘤的效果。小檗碱抗癌作用的分子机制主要包括：阻滞细胞周期、抑制相关蛋白和酶的活性、调节信号通路、诱导细胞线粒体膜电位、降低IL-6水平、下调原癌基因表达、阻断钾离子通道等方面。如通过观察小檗碱对A549细胞中总Cx43蛋白、细胞膜蛋白的表达，缝隙链接功能的改变及蛋白激酶C（PKC）的表达，研究小檗碱增强顺铂对肿瘤细胞毒性的作用，为联合用药提供了实验依据和新的方向^[76]。通过对结肠癌SW480细胞经小檗碱作用后的基因及蛋白表达进行测定，证明小檗碱通过抑制GRP78的表达，使得Bax表达上调，Bcl-2表达下调，从而抑制肿瘤细胞增殖并促进细胞凋亡，达到抗肿瘤的结果^[77]。

2.6  其他作用

此外，黄连及其制剂还广泛应用于肝病^[78]、胃炎^[79]、动脉粥样硬化^[80]、心律失常^[81]、血小板聚集^[82]、溃疡^[83]、精神分类症^[84]、皮肤损伤^[85]等疾病的治疗。

3  结语

目前对黄连中生物碱尤其是异喹啉类生物碱的研究报道较多。小檗碱为其含有的主要有效成分，具有明显的抗菌、抗炎作用。黄连中所含有的其他种类的化合物如木脂素、萜类、酚酸等也具有独特的结构特性和相应的药理活性。这些均可为今后进一步深入研究构效关系，从分子水平、细胞水平和基因水平阐明黄连的作用机制提供物质基础。

黄连中含有的生物碱、黄酮、萜类等化合物表现出降糖、抗菌、抗炎、抗氧化、抑制肿瘤生长、改善心肌缺血等多种药理活性。但对于一些疾病的病理病机及作用机制研究尚未深入，对这一方面的进一步探索仍是未来研究的一个主要方向。

黄连作为我国使用历史悠久的中药，具有丰富的临床应用基础。对于传统中药，应加以传承，并运用现代科学技术手段不断发展创新。在今后的工作中可以着重对黄连中新的化学成分进行深入研究，开发创新药物，使黄连资源的开发、研究更全面，逐步走向成熟和规范化。同时注重黄连药理活性的研究，充分发挥其独特的优势，使其更加有效地应用于临床。

参考文献（略） 

来  源：盖晓红，刘素香，任  涛，刘  毅，田成旺. 黄连的化学成分及药理作用研究进展 [J]. 中草药, 2018, 49(20):4919-4928.