3.化学成分差异
3.1黄芩主要化学成分
黄芩主要含黄酮类化合物,饮片的总黄酮含量为6.6%~16.4%,目前已分离纯化100多个黄酮及黄酮苷类化合物。黄酮类化合物主要包括黄芩素、汉黄芩素、千层纸素A及白杨素等,黄酮苷类化合物主要包括黄芩苷、汉黄芩苷、千层纸素A-7-O-葡萄糖醛酸苷及白杨素-7-O-葡萄糖醛酸苷等。黄芩主要化学成分为黄芩苷,2015版《中国药典》规定黄芩苷按干燥品计算不得少于9.0%。除黄芩苷外,黄芩素、汉黄芩素和汉黄芩苷等为黄芩的特征化学成分,2020版《中国药典》征求意见稿将3个特征性成分列入含量测定的范畴内,规定饮片中4个化合物的含量不得少于15%。黄芩中除了含黄酮类化合物等成分外,还含有挥发油、多糖、多种二萜苷类及铁、锌、铜、锰、铅、镉等微量元素。
3.2枯芩与子芩化学成分差异
研究表明,枯芩中黄芩苷的含量低于子芩,而黄芩素、汉黄芩素和千层纸素A的含量约为子芩的2倍。赵佳文等发现,子芩中黄芩苷和汉黄芩苷含量比枯芩分别高28.87%、54.12%,黄芩素、汉黄芩素、千层纸素A含量比枯芩分别低70.37%、44.44%、59.09%。王丹等研究表明,枯芩枯心部分的高效液相(HPLC)指纹谱总峰面积显著低于非枯心部分,且黄芩素与黄芩苷、汉黄芩素与汉黄芩苷、千层纸素A与千层纸素A苷含量的比值显著高于子芩。上述研究均表明枯芩与子芩的化学成分存在一定的差异且有规律可循。
4.生物合成途径
枯芩和子芩化学成分的差异受植物生物合成的影响。黄芩根部总黄酮最初来源于苯丙氨酸,苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶(PAL)催化下生成肉桂酸。肉桂酸依次被cimmaoyl-CoA连接酶(CLL-7)、查尔酮合成酶(CHS-2)、查尔酮异构酶(CHI)催化形成松属素。然后,松属素被黄酮合酶特殊亚型(FNSII-2)转化为白杨素,白杨素被黄酮6-羟化酶(F6H)和黄酮8-羟化酶(F8H)进一步羟基化,分别产生黄芩素和汉黄芩素。糖基转移酶是黄芩黄酮、O-葡萄糖醛酸和O-葡萄糖苷形成糖苷键的主要酶。研究表明,sbUBGAT对多种黄酮具有O-葡萄糖醛酸基转移酶活性,可能参与黄芩苷和汉黄芩苷等葡萄糖醛酸类化合物的生物合成。如图2所示。
有学者从黄芩的愈伤组织中分离出内源性β-葡萄糖醛酸酶,这种酶可以将黄芩根部储存的黄芩苷高效水解为黄芩素,并迅速进入细胞核诱导凋亡。枯芩中黄芩素的含量高于子芩中的黄芩素含量,可能与内源性β-葡萄糖醛酸酶介导凋亡的机制有关。此外,马宗敏等从黄芩植株体内筛选可发酵转化黄芩苷的内生真菌Penicilliumsp.R3,该菌能够转化黄芩苷为黄芩素,为黄芩苷向黄芩素转化提供新思路。如图2所示。
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