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姜黄为姜科植物姜黄 Curcuma longa L.的干燥根茎, 在我国的应用历史悠久, 多作为活血化瘀中药来使用, 具有破血行气、通经止痛的功效, 可用于治疗多种妇科疾病及伤痛痹症; 此外, 由于它气味芳香, 颜色
鲜艳, 在食品中工业也常作为天然香辛料及着色剂来使用。现代研究表明, 姜黄中的挥发油含量较高,
为姜黄的主要活性组分之一, 2020年版《中国药典》
规定姜黄药材含挥发油量不得少于7.0%, 饮片含油量不得少于5.0%。课题组前期从姜黄醇提物中分离得到了一系列的倍半萜, 发现这一系列倍半萜类成分具有显著的舒张血管活性, 且部分化合物还表现出抗动脉粥样硬化活性; 并对姜黄挥发油进行了GC-MS分析, 发现倍半萜类化合物的含量较高, 相对含量为 87.54%, 其中相对含量 > 1% 的化合物主要为芳姜黄酮、β-倍半水芹烯、α-姜黄烯、姜烯、β-姜黄酮、α-姜黄酮、β-红没药烯、
β-石竹烯。因此, 本文对姜黄挥发油进行舒张血管活性及机制研究, 以期进一步阐明姜黄活血功效的现代科学本质。姜黄挥发油对KCl或PHE预收缩大鼠胸主动脉血管环的影响
实验中选择同等体积 DMSO 为 KCl 预收缩血管环的溶剂对照, 以盐酸维拉帕米作为阳性对照, 研究姜黄挥发油对KCl诱导血管环收缩张力的影响。盐酸维拉帕米对 KCl 预收缩的血管环具有显著的舒张作用
(P < 0.01), EC50 = 64.43 ± 8.57 nmol·L-1, 且在最大浓度
300 nmol·L-1时, Emax = 93.63% ± 8.97% (图1A)。姜黄挥发油在 2.5、7.5、25 μg·mL-1质量浓度范围内对 KCl 预收缩的血管环具有显著的舒张作用 (P < 0.01), 且作用呈浓度依赖性, 其EC50 = 5.49 ± 0.86 μg·mL-1, 且在最大质量浓度25 μg·mL-1时, Emax = 98.43% ± 3.98% (图1B)。实验中选择同等体积的 DMSO 为 PHE 预收缩血
管环的溶剂对照, 以甲磺酸酚妥拉明作为阳性对照, 研
究姜黄挥发油对 PHE 诱导血管环收缩张力的影响。甲磺酸酚妥拉明对 PHE 预收缩的血管环具有显著的舒张作用 (P < 0.01), EC50 = 33.23 ± 5.54 nmol·L-1, 且在
最大浓度 250 nmol·L-1时, Emax = 107.79% ± 3.15% (图
1C)。姜黄挥发油在2.5、7.5、25 μg·mL-1 质量浓度范围内对 PHE 预收缩的血管环具有显著的舒张作用 (P <
0.05, P < 0.01), 且作用呈浓度依赖性, 其 EC50 = 9.31 ±
11.66 μg·mL-1, 且在最大质量浓度25 μg·mL-1时, Emax =
69.58% ± 6.92% (图1D)。![]()
姜黄挥发油对PHE预收缩去内皮大鼠胸主动脉血
管环的影响
血管舒张发生的途径包括内皮依赖性途径和非内皮依赖性途径。为了确认姜黄挥发油舒张血管的途径, 实验中比较了姜黄挥发油对完整内皮 (E+) 和去内
皮 (E−) 血管环的舒张作用。在姜黄挥发油质量浓度为 25 μg·mL-1 时, 对去内皮血管环的舒张率 (Emax =
48.49% ± 3.82%), 显著低于对完整内皮血管环的舒张
率 (P < 0.01), 说明姜黄挥发油可以通过内皮依赖性途径舒张血管 (图2)。![]()
eNOS 抑制剂和环氧合酶 (COX) 抑制剂对姜黄挥
发油舒张PHE预收缩大鼠胸主动脉血管环的影响
NO和前列环素 (PGI2) 是由血管内皮细胞产生并释放的重要内源性血管扩张因子, eNOS 和 COX 是它们的关键合成酶。为了确定它们是否参与了姜黄挥发油诱导的血管舒张, 实验中分别采用 eNOS 抑制剂 LNAME和 COX抑制剂吲哚美辛对血管环进行预孵育,
并比较预孵育组与单独给药组姜黄挥发油的舒张血管作用。在姜黄挥发油质量浓度为 25 μg·mL-1时, 与单独给药组 (Emax = 69.58% ± 6.92%) 相比, L-NAME预孵育后血管松弛效果显著降低 (Emax = 54.37% ± 3.10%)
(P < 0.01) (图3A), 而吲哚美辛预孵育后血管松弛效果无显著变化 (Emax = 77.22% ± 10.13%) (图 3B), 说明
eNOS参与了姜黄挥发油诱导的血管舒张。![]()
NO 是一种内源性的血管舒张因子, 其产生受
eNOS调控, 上述实验已经证明了 eNOS会参与姜黄挥发油诱导的血管舒张。实验采用 NO 荧光探针测量
HUVECs中NO的水平。结果表明25 μg·mL-1姜黄挥发
油可以显著提高HUVECs中NO水平 (P < 0.01) (图4), 验证了eNOS会参与姜黄挥发油诱导的血管舒张。![]()
姜黄挥发油对HUVECs中PI3K/Akt/eNOS蛋白磷
酸化的影响
PI3K/Akt信号通路是调控eNOS的主要通路之一,
结合实验室前期研究, 猜测姜黄挥发油可以通过激
活 PI3K/Akt通路促进 eNOS 表达, 从而诱导 NO 合成。为了进一步证实这一推测, 通过Western blot评估了姜黄挥发油对 HUVECs 中 PI3K/Akt/eNOS 蛋白磷酸化的影响。与对照组相比, HUVECs 经 12.5、25 μg·mL-1
姜黄挥发油处理1 h后, p-PI3K和 p-Akt 的蛋白表达水平显著升高 (P < 0.05, P < 0.01), 经 25 μg·mL-1姜黄挥发油处理 1 h 后, p-eNOS 的蛋白表达水平显著升高
(P < 0.01) (图 5)。以上实验表明, 姜黄挥发油的舒张作用可能与调控PI3K/Akt/eNOS信号通路有关。![]()
加入PI3K和Akt抑制剂后姜黄挥发油对HUVECs
中eNOS蛋白磷酸化的影响
采 用 PI3K 的 抑 制 剂 LY294002 和 Akt 的 抑 制
剂 MK-2206 验 证 姜 黄 挥 发 油 是 否 通 过 调 控 PI3K/
Akt/eNOS 通路舒张血管。与单独给予姜黄挥发油
(25 μg·mL-1) 相 比 , 加 入 LY294002 (10 μmol· L-1) 或MK-2206 (100 nmol·L-1) 都能显著降低姜黄挥发油对
p-eNOS蛋白表达水平的提高 (P < 0.01) (图6)。![]()
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姜黄挥发油作为姜黄的主要有效组分之一, 具有抗肿瘤、降血脂、抗菌、抗氧化、舒张子宫平滑肌等多
种药理活性。本实验采用水蒸气蒸馏法从 500 g
姜黄饮片中提出姜黄挥发油 28 mL, 出油率为 5.6%
(mL·g-1), 符合中国药典的规定。课题组前期对姜黄
挥发油进行了GC-MS分析, 得知其主要成分为倍半萜类化合物, 且发现姜黄中的倍半萜类化合物具有显著
的舒张血管活性。因此本实验对姜黄挥发油的舒张血管活性及机制进行了探索, 以期丰富姜黄挥发油的药理活性, 并阐明其药效机制, 利于姜黄的后续开发。 现代研究证明血管舒张可以通过多种途径进行, 包括内皮依赖性舒张和非内皮依赖性舒张。其中内皮依赖性舒张主要依赖血管内皮细胞释放的内源性因
子如 NO、PGI2 和内皮依赖性超极化因子 (EDHF)。NO 由 eNOS 激活产生, 其上游可能通过 PI3K/Akt[19]、
MAPK等信号通路控制; PGI2 由 COX-2 激活产生;
而 EDHF 的化学性质尚不清楚, 有待进一步研究。此外, 非内皮依赖性舒张主要通过阻断钙通道与激活钾通道产生效应。 为了探究姜黄挥发油舒张血管的作用机制, 本实验采用离体大鼠胸主动脉环模型证实了姜黄挥发油具有舒张血管活性, 并通过去除大鼠胸主动脉的内皮证
实了姜黄挥发油的舒张血管活性具有内皮依赖性及非内皮依赖性, 本文仅针对姜黄挥发油的内皮依赖性舒张血管活性进行了探讨。通过使用 eNOS 和 COX 的
抑制剂, 证明姜黄挥发油的舒张血管作用是受 eNOS
调控; 利用 HUVECs细胞模型发现姜黄挥发油可以提高HUVECs中NO的水平对这一结果进行了验证。现代研究发现 eNOS 的活化大部通过激活 Ser1177 磷酸化位点实现, 同时 PI3K/Akt 通路具有调节 eNOS 磷酸化的重要作用, 并且Akt能促进eNOSSer1177的磷酸化从而增加 eNOS 活性, 促进 NO 释放, 舒张血管。因此, 推测姜黄挥发油的舒张血管作用可能与PI3K/Akt/
eNOS通路有关, 实验结果对这一推测进行了验证, 明确了姜黄挥发油的内皮依赖性舒张血管作用可能经
PI3K/Akt/eNOS通路调控。本实验对姜黄挥发油的舒张血管机制进行了一定的探索, 证实了姜黄挥发油具
有舒张血管活性, 且其内皮依赖性舒张血管活性通过
PI3K/Akt/eNOS通路调控。综合实验室前期对姜黄中倍半萜类成分的舒张血管活性研究, 说明姜黄挥发油
发挥舒张血管作用的物质基础主要是倍半萜类成分,
其显著的药效可能与多种活性成分的协同作用有关,
具体机制有待进一步的研究。![]()
文章原作：
1.成都中医药大学药学院, 西南特色中药资源国家重点实验室
2.成都中医药大学,
西南特色药材创新药物成分研究所
3.成都中医药大学医学技术学院
李泊雨1,2, 陈金凤1,2, 崔 婷1,2, 彭 成1
, 刘 菲1,2*, 熊 亮1,2,3*![]()
芳香芳疗知识传播者
芳香芳疗行业建设者
