甘草中新发现化学成分和药理作用的研究进展

摘 要：甘草为临床常用配伍药材，在《神农本草经》中列为上品。甘草化学成分多样，至今已发现黄酮、三萜、香豆素、二苯乙烯等化合物共400余种。现代药理学研究表明，甘草具有广泛的抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、神经保护、肝脏保护等药理作用。对甘草中新发现的化学成分、人工合成化学成分、炮制对化学成分的影响以及药理作用的国内外相关研究进展进行综述，以期为甘草的进一步开发利用提供参考。

甘草为豆科植物甘草Glycyrrhiza uralensis Fisch.、胀果甘草G. inflata Bat.或光果甘草G. glabra L.的干燥根和根茎，具有补中益气、缓急止痛、清热解毒、化痰止咳、调和药性之功效。其初载于《神农本草经》，列为上品，距今已有千载史长。据现代药理学研究表明，有关甘草的研究方向已由药效活性成分、药效学研究逐渐向药效机制研究过渡。本文总结近5年来国内、外相关的研究进展，对甘草中新发现化学成分、药理作用及其机制进行综述，以期为进一步研究提供数据上的支持和理论上的参考。

1 化学成分

古语有云，十方九草，无草不成方。甘草，历经千余年用药实践检验，现流传下来的经典方剂搭配，如芍药甘草汤、大黄甘草汤、甘草附子汤、枳壳甘草汤等枚不胜举，均为其疗效之佐证，仅《伤寒论》一部中所载方剂就有约74%的处方使用甘草，足以说明甘草的药用价值^[1-4]。

1.1  新发现的化学成分

据报道，甘草属中已分离检测出化学成分多达400余个，主要成分为黄酮类和三萜类化合物，同时含有香豆素类和二苯乙烯类化合物^[5-9]。其常用研究模式主要为以HPLC、GC、pH区带、大孔树脂、硅胶、ODS、凝胶、IPL等色谱手段进行分离，通过UV、MS、NMR等手段进行检测^[10-16]。近5年来甘草中新发现的化学成分见表1。

1.2 人工修饰的化学成分

研究发现，通过特定化学成分生物合成相关酶编码基因，结合基因组和转录组数据，可在体外利用前体化合物人工合成目标产物，提高产物的产量和质量分数^[25]。

同时，甘草中活性成分种类繁多，部分化合物的药理效应仍不尽理想，因此，通过人工修饰化合物并以此增强药效成为中药临床应用的又一突破口。Hu等^[26]研究设计合成了一系列甘草素缩氨基硫脲衍生物，并通过体外试验对化合物抗肿瘤活性进行检测。结果表明，在甘草素骨架的4位引入缩氨基硫脲官能团可显著抗肿瘤活性，结构见图1中化合物1。Gaur等^[27]在人工合成异甘草素和甘草素衍生物的过程中发现，引入醚基和酯基可显著提高药物的降糖活性，结构见图1中化合物2～7。Lin等^[28]发现在甘草酸的糖苷处引入氨基酸残基，可有效增强化合物的抗菌活性，结构见图1中化合物8。

1.3  炮制对化学成分的影响

中药材化学成分受产地、气候、土地环境、日照条件、采集方式、炮制方式、贮存条件等诸多影响因素。炮制，作为中药特有的前处理方法，其经热、水、酒、蜜、醋等方式处理，可达到增效减毒，缓和药性之功效。甘草常以生制、炒制、蜜炙为多，其成分含量受炮制方式不同而有所差异^[29-31]。周倩等^[32]研究发现蜜炙后甘草中化学成分比例发生改变，葡萄糖与果糖含量增加，新产生了5-羟甲基糠醛，增加了补脾作用。鲁亚奇等^[33]通过HPLC比较甘草炒制前后8个药效成分的含量变化。研究发现，甘草炒制后，药效成分较炮制前有所差异，其中异甘草苷、异甘草素均呈上升趋势。Zhang等^[34]采用UPLC-MS/MS法考察蜜炙前后甘草中6个生物活性成分体内药动学差异，发现蜜炙后异甘草苷吸收减少，而异甘草素的吸收增加。

此外，同一炮制方法，可能也受其炮制过程的影响产生差异性变化。Ota等^[35]以3批野生甘草药材为原料，采用HPLC-ESI-IT-TOF-MSⁿ对生品、炒制和蜜炙甘草样品中的化学成分进行了分析。发现共有41个峰的面积在加工过程中发生了明显的变化，其中12个峰面积与炮制温度呈正相关。

2 药理作用

2.1 抗肿瘤作用

恶性肿瘤已成为严重威胁人类生命安全的重大疾病，其病因复杂，死亡率高、预后较差，暂无有效的治疗手段。现代医学研究表明，甘草中药效成分具有广谱的抗肿瘤作用，可通过抑制肿瘤细胞的增殖减少迁移，促进机体自噬等方式进行治疗，

2.1.1  抗肝癌 肝癌临床症状不明显，如食欲减退、身体消瘦、肝区疼痛等，其发病机制常与病毒性肝炎、肝硬化或其他致病物质有关，是我国男性高发癌症之一。Wang等^[38-39]对甘草提取物对肝癌HCC细胞的潜在抗癌作用及其分子机制进行了研究。结果发现，甘草苷可通过活性氧介导的MAPK/Akt/NF-κB信号通路诱导肝癌细胞周期阻滞和凋亡。同时，甘草素可通过活性氧介导的MAPK/STAT3/NF-κB信号通路诱导肝癌细胞凋亡，二者具有协同作用。

Wang等^[40]研究采用形状筛选和诱导拟合对接的方法研究光甘草定的抗肝癌机制，发现光甘草定能抑制BRAF/MEK通路，减少MEK1/2的磷酸化及其下游分子细胞外调节蛋白激酶1/2、转录激活因子1和环磷腺苷效应元件结合蛋白的磷酸化水平，同时通过下调细胞周期蛋白D3、周期蛋白依赖性激酶2、4，使细胞周期阻滞在G₁期，抑制肝癌HepG2细胞的增殖。Cai等^[41]从蛋白质组学和化学生物学的角度评价了甘草酸对肝癌细胞的影响，发现甘草酸可作用于c-Jun氨基末端激酶1，抑制肝癌干细胞特性，诱导分化。

2.1.2  抗胃癌 胃癌是发病率最高的消化道恶性肿瘤，其治疗方式单一，预后较差，常伴随有溃疡、穿孔、食管阻梗等并发症。Xie等^[42]研究肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体联合甘草苷的抗胃癌作用发现甘草苷通过下调细胞周期蛋白D1、细胞周期蛋白A和细胞周期蛋白依赖性激酶4水平，促进p53、p21基因表达，抑制胃癌细胞增殖和迁移，进而诱导凋亡和自噬。

2.1.3  抗妇科癌 妇科癌症特指发病于女性的恶性肿瘤，常指包括宫颈癌、子宫内膜癌、卵巢癌在内的3大癌症。Wu等^[44]以人子宫内膜基质T-hESCs细胞系和人子宫内膜癌Ishikawa、HEC-1A和RL95-2细胞为靶细胞，检测异甘草素对细胞增殖、细胞周期调控、凋亡或自噬相关蛋白表达的影响。研究

Chen等^[45]发现异甘草素能够通过抑制卵巢癌SKOV3、OVCAR5细胞的间充质特征，抑制上皮细胞-间充质转化，阻断癌细胞腹腔内移，延长了荷瘤小鼠的生存时间。He等^[46]研究发现甘草苷可通过激活Caspase-3和多聚多聚二磷酸腺苷-核糖聚合酶核糖聚合酶酶，诱导宫颈癌细胞凋亡，抑制宫颈癌细胞的迁移、侵袭和克隆能力。

2.1.4 抗皮肤癌  研究发现，异甘草素可以作用于黑色素瘤细胞代谢201条生化通路共计390个基因对异甘草素的抗黑色素瘤作用及其可能机制开展研究。结果显示，异甘草素可通过抑制miR-301b/ LRIG1信号通路来抑制黑色素瘤细胞的增殖。Chen等^[49]选用斑马鱼模型和分子对接技术研究了光甘草定对酪氨酸酶的抑制动力学及其作用机制，发现光甘草定可通过形成稳定的复合物方式，对酪氨酸酶产生非竞争性抑制作用，影响黑色素的形成。

2.1.5  其他  Kim等^[50]研究发现异甘草素可显著降低人肾癌Caki细胞的存活率并诱导其凋亡，其机制为通过产生活性氧诱导Caki细胞凋亡，减少p53的表达，抑制STAT3信号通路。Zhang等^[51]研究发现，异甘草素对人前列腺癌PC-3、22Rv1细胞有抗癌作用，机制可能与其使细胞周期阻滞于G₂/M期相关。Zhang等^[52]以结肠癌CT-26细胞建立荷瘤小后，肿瘤质量明显减轻，其机制可能通过影响肠道菌群组成而发挥抗肿瘤作用。此外，已有研究证实，甘草中黄酮成分对鳞状细胞癌也有治疗作用^[53-54]。

2.2 抗炎作用

2.2.1 广谱抗炎及机制  甘草活性成分通过作用于源性代谢物质，如亚油酸、鞘氨醇、色胺、皮质酮和白三烯B4等，影响到机体内花生四烯酸代谢，鞘脂、色氨酸和脂肪酸的代谢以及磷脂的合成等多种途径，表现出广泛地抗炎作用，现已应用于临床治疗肺损伤和哮喘等疾病^[36,55-56]，见表3。

2.2.2  抗病毒作用  2020年1月，全球爆发新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19），其发病速度之快，传染能力之强，实属罕见。在COVID-19临床诊治过程中，目前仍无明确特效药物，中医药在预防和治疗中发挥了不可或缺的重要作用。杨璐等^[69]基于网络药理学，对小柴胡汤治疗COVID-19发热的可行性进行了研究，运用分子对接技术将小柴胡汤中柴胡、黄芩、甘草等成分和作用靶点与COVID-19感染受体进行拟合，初步探讨了甘草抑制COVID-19发热的可能性。

周珊珊等^[70]基于网络药理学和分子对接技术，探讨了清肺达原颗粒治疗COVID-19的作用机制，验证了甘草酸可能作为抗新型冠状病毒的潜在活性成分，推测了COVID-19的治疗机制可能与调节炎症和免疫相关的信号通路有关。

2.3  神经系统作用

2.3.1 神经保护  Zhu等^[71]建立了大鼠认知障碍模型，通过异甘草素处理，对模型小鼠的认知功能、海马损伤、突触蛋白等进行了评价。结果表明，异甘草素可通过磷酸化降低糖原合成酶激酶-3β（glycogensynthase kinase 3β，GSK-3β）活性，增强核因子E2相关因子2（nuclea factor erythroid-2-related factor 2，NRF2）表达，降低NF-κB响应，

Teng等^[72]研究发现甘草苷可作用于ERK和AKT/GSK-3β通路，增强细胞外信号调节激酶AKT和GSK3β的磷酸化水平，使谷氨酸诱导的大鼠嗜铬细胞瘤PC12细胞的存活率显著提高。Rashedinia。

2.3.2 抗抑郁  抑郁症生理变化主要表现为机体内5-羟色胺或去甲肾上腺素分泌减少。Wang等^[74]采用强迫游泳试验和悬尾试验评价了甘草苷和异

Su等^[75]对甘草素减轻脂多糖诱导的小鼠抑郁样行为进行了研究，结果发现，甘草素能有效降低促炎细胞因子水平，降低NF-κB/p-p65和p-IκBα表达，上调海马脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）和酪氨酸激酶受体B发现甘草素可通过PI3K/Akt/mTOR介导的BDNF/TrkB通路治疗慢性抑郁症，具有明显改善抑郁症状。

2.3.3 治疗神经退行性疾病  神经退行性疾病临床表现为大脑和脊髓的细胞神经元丧失的疾病状态，包括阿尔茨海默病、帕金森症等。Mirza将配体受体信息对接，分析了这些化合物的药动学情况。研究发现，甘草次酸和白藜芦醇苷是具有较高结合能的强效化合物，可作为抗帕金森病的潜在药物。Abdel Bar等^[78]合成了14个甘草次酸类乙酰胆碱酯酶抑制剂衍生物，具有明显的乙酰胆碱酯酶抑制活性，可增加乙酰胆碱的水平和作用时间，从而

2.4 心脑血管系统保护作用

研究发现，甘草次酸可与11β-羟基类固醇脱氢酶-2相互作用，具有显著的降压作用。同时，甘草甜素和甘草次酸可作为凝血因子Xa和凝血酶抑制剂，具有抗血栓作用，可用于颅内出血性中风的治疗^[80]。Qi等^[81]研究发现，异甘草素可以减轻模型小鼠动脉粥样硬化病变，降低血脂水平，抑制瞬时受体电位通道5的表达。

Xu等^[82]发现，甘草酸可激活心肌Nrf2/血红素加氧酶-1（heme oxygenase，HO-1），抑制NF-κB信号通路，改善心肌缺血性损伤，对心肌梗死有保护作用。Zhang等^[83]研究发现，甘草苷通过抑制NF-kB和MAPKs信号通路对高糖诱导的心肌纤维化具有保护作用。

2.5  其他作用

Huo等^[87]研究发现，甘草酸不同构型配比可以体现不同的肝脏保护活性，其中以18α-H-甘草酸与18β-H-甘草酸配比为4∶6时活性最强，其机制与调节氧化应激和脂质代谢有关。

2.5.2  抗糖尿病  Sawada等^[88]研究发现，光甘草定可通过调节骨骼肌细胞内的一磷酸腺苷活化蛋白激酶途径刺激L6肌管摄取葡萄糖，对糖尿病、高血糖等代谢紊乱有一定的治疗作用。Gaur等^[27]通过合成异甘草素和甘草素衍生物，并对其口服葡萄糖耐量进行筛选，发现在衍生物中引入醚基和酯基可显著提高其抗糖活性。

2.5.3  解毒  在传统经方中，甘草常作为解毒良方与部分毒性中药，如草乌、附子、雷公藤、牛黄等配伍使用^[89]，其机制可能与调节P糖蛋白、乳腺癌耐药蛋白和多药耐药相关蛋白2等外排转运蛋白的表达，抑制肠道吸收，促进外排转运有关^[90-91]。

2.5.4 抗骨质疏松  Choi等^[92]研究发现，光甘草定可通过改善线粒体功能，保护成骨细胞免受抗霉素A诱导影响，减少骨细胞衰老过程中引起的线粒体功能障碍，防止成骨细胞损伤。Uchino等^[93]研究发现，甘草素同时具有促进成骨细胞分化和抑制破骨细胞分化的双重作用，可用于进一步开发治疗和预防骨质疏松症的新药研究。

2.5.5  免疫调节  Han等^[94]发现，甘草酸通过调节过敏相关免疫细胞，对IgE介导的变态反应具有抗过敏作用。Ayeka等^[95]以CT26荷瘤BALB/c小鼠为试验动物，以甘草多糖作用后免疫器官质量和指数、免疫器官指数、免疫细胞数量和血清细胞因子水平的变化为评价指标，验证了甘草多糖可提高试验动物的免疫器官指数，具有免疫调节作用。

2.5.6  其他  Choi等^[96]研究发现异甘草素在溃疡小鼠体内具有胃黏膜保护作用，其机制为药物生物利用度较低，在胃中分布较高，继而增强胃黏膜分泌，降低COX-2活性，起到保护作用。Zhao等^[97]研究发现，大鼠服用甘草酸后，可诱导P-gp和细胞色素P450酶活性，提高大鼠肝脏清除率，减少对扁蒴藤素的吸收，影响其药动学特性。此外，甘草提取物还具有抗菌、抗病毒、改善发育、增强肌肉质量等药理作用^[98-104]。

3 结语

甘草的化学成分复杂，药效作用广泛，如何进一步开展甘草药效成分系统研究和药理作用机制研究，对于中药药效物质基础研究、掌握中药材禁忌配伍和临床不良反应、指导临床用药均有重大意义^[105]。当前，研究方向已由提取分离有效成分、临床疗效评价转为修饰甘草药效成分、优化药理作用、研究药效机制。随着现代分析手段，如分子生物学、代谢组学、网络药理学等的不断发展，甘草的药用价值还有进一步挖掘的客观需求，对于COVID-19的治疗作用仍有待进一步研究与验证。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献（略） 

来  源：李葆林，麻景梅，田宇柔，张铁军，牛丽颖．甘草中新发现化学成分和药理作用的研究进展   [J]. 中草药, 2021, 52(8): 2438-2448 .