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天麻的研究进展 摘要：概述了天麻生活史和栽培生产的研究进展，及天麻化学、药理研究和临床应用的现状，提出了天麻研究开发利用的发展方向。 休 闲 居 编 辑 关键词：天麻 生活史 化学 药理▲ 天麻Gastrodia elata Bl.是一种名贵中药，具有平肝息风、止痉之功效。近年来的研究发现天麻还具有增智、健脑、延缓衰老的作用，对老年性痴呆症有一定的疗效［1，2］。天麻越来越受到人们的关注。笔者仅对天麻的研究作一概略回顾。 1、天麻生活史 天麻属兰科(Orchidaceae)非自养型植物，没有根和绿叶，所以不能进行光合作用而自养。天麻种子无胚乳及其它营养储备，仅由胚及种皮构成，胚组织无器官分化。早在1911年，日本学者Kusano报道：天麻赖以生存的营养物质是靠消化侵染的蜜环菌获得的，天麻与蜜环菌是一种共生关系。多年来，许多学者对天麻的生长发育进行了大量研究［3，4］。徐锦堂先生和他的同事们经过多年研究，发现并分离出紫萁小菇等种子萌发菌［5］。萌发菌的分离成功，使人们充分认识了天麻由种子萌发到新的种子成熟生长变化的全过程，即天麻完成生活史的全过程是靠两种或两种以上的真菌供给营养［6］。天麻种子萌发靠紫萁小菇等种子萌发菌供给营养，发芽后的原球茎靠同化蜜环菌才能正常生长，但是，研究发现蜜环菌对天麻种子萌发有明显的抑制作用。借助光学显微镜和电子显微镜，对天麻与真菌相互作用的形态与解剖进行了大量观察研究工作，揭示了天麻种胚被紫萁小菇侵染后的萌发动态，以及蜜环菌侵染原球茎、营养繁殖茎后细胞结构的变化［7，8］。还利用放射性自显影技术，从物质相互交流同化产物的运输途径方面，进一步观察到标记的紫萁小菇仅由天麻胚柄状细胞侵入胚体，种胚萌发过程中主要是通过细胞壁及胞间连丝运送营养，形成? 大量的研究从理论上阐明了天麻与真菌营养关系是一种特殊的共生关系，进一步揭开了天麻生活史的全部秘密，为天麻栽培生产奠定了理论基础。 2、栽培研究 天麻一直依靠采挖野生资源供药用，自然资源遭到严重破坏。60年代初，开始采用野生蜜环菌、天麻和木材三者同时种在一穴内的栽培方法即三下窝栽培法，但这种栽培方法产量低、生产周期长；70年代以后，天麻栽培研究迅速开展，特别是天麻有性繁殖技术的成功使天麻栽培生产有了新的突破，改进为活动菌材伴栽法，这种栽培方法缩短了生长周期，但是培养菌材与栽培天麻脱节；经过进一步研究改进为固定菌材栽培法，这种栽培方法既增加了产量又节约菌材。活动菌材法比三下窝栽培法增产2.18倍，固定菌材法比活动菌材法增产1.7倍。 随着研究的深入，栽培技术不断改进。栽培生产中用改善或补充营养条件的方法，如换土、换菌材、添加树叶等，对天麻和蜜环菌的生长有利，可以持续获得高产。此外，用特定的电磁波辐照种麻(TDP)进行人工栽培，试验证明应用TDP对提高天麻产量和质量有明显的作用［12］。 天麻同化营养方式特殊，在高等植物中是一个比较典型的异养型植物。在天麻整个生长发育过程中，主要依靠蜜环菌提供营养，才能正常地生长发育，所以，蜜环菌是决定天麻栽培生产的关键。对蜜环菌培养方法、木材选择以及纯菌种培养与应用等方面进行了大量研究［13，14］，研究结果显示：许多种树木均可作为栽培天麻的菌材，并不仅限于小叶青杠树，但不同种菌材栽培天麻，天麻苷含量有较大差异。研究还发现可以在林间栽种天麻，利用小杂木间伐材，不与粮争地，提高了土地利用率。 根据各地的具体条件，不少地区在寻找新的栽培途径。如利用地下室、人防工程、地洞等栽培天麻，取得了一定经验和效果。随着天麻箱栽技术等集约化栽培方式的推广，天麻栽培生产不再受地区自然环境因素的限制，不受场地和土质的限制，易于控制温度、湿度，扩大了天麻生产范围。 用种子繁殖天麻是培育种栽，解决大面积生产种源、防止品种退化以及进行良种定向培育的重要途径。近年来，随着天麻有性繁殖获得成功，对天麻有性繁殖技术进行了大量的研究。如“菌带须根菌床法”、“树叶菌床法”等，其中，有性繁殖树叶菌床法，解决了天麻栽培中退化的问题，这种栽培技术应用于生产，使种子发芽率提高到30%左右，播种半年最高穴产量达到3.5 kg，取得了显著效果。此项研究成果获得国家二等发明奖，这种栽培方法也得到了广泛的推广。进行了天麻杂交育种研究，天麻杂种优势利用试验结果显示，天麻类型间杂交具有明显的杂种优势。 3、化学成分 50年代，从天麻中分离得到香荚兰醇；70年代以后，用石油醚和70%乙醇从天麻提取物中分离得到8个成分，根据光谱分析、衍生物制备和苦杏仁酶水解确定为：天麻素、对羟基苯甲醇、β-谷甾醇、蔗糖、D-葡萄糖苷、柠檬酸、对称单甲酯及棕榈酸。另外，从天麻的乙醇提取物中分离得到7个成分，根据红外光谱、核磁共振谱、质谱分析及衍生物制备证明，除与石油醚和70%乙醇提取的前4种化合物相同外，其它3种为琥珀酸、对羟基苯甲酸、1，4-二取代芳环化合物。试验证明天麻素即对羟甲基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷为天麻的主要成分。在对新鲜天麻的成分分析中，从乙醚和正丁醇的抽提物中，经硅胶柱层析得到9种酚性成分，经鉴定分别为：天麻素、对羟基苯甲醇、对羟基苯甲醛、3，4-二羟基苯甲醛、4，4-二羟基二苯基甲烷、对羟苄基乙基醚、三［4-(β-D-吡喃葡萄糖氧)苄基］柠檬酸酯和4，4-二羟基二苄基化合物和4-乙氧甲苯基4-羟苄基醚。 天麻的生化研究方面：从天麻的顶生块茎中分离并纯化得到一种抗真菌蛋白(GAFP)。用SDS-聚丙烯酰胺电泳及凝胶过滤层析，确定该蛋白为单多肽链，分子量为14 kD；用离子交换结合法测得等电点为8.1，富含天冬酰胺、甘氨酸、丙氨酸和亮氨酸，块茎外层组织富含这种蛋白，内层薄壁组织无此蛋白。GAFP在阻止真菌侵染当年顶生和侧生块茎的防卫机制中起重要作用［15］，进一步研究表明，GAFP作为抗真菌药物的开发前景广阔。 从天麻分离得到的化合物中，以天麻素含量最高。为进行药理和临床研究，以及结构与活性关系研究，人工合成了天麻素。合成的天麻素与天然天麻素的熔点、红外光谱、核磁共振谱完全一致，药理作用也完全相同。对天麻苷的结构进行一系列改造合成了许多衍生物，如乙酰天麻素、香荚兰醛、含氟天麻等［16］。 考察天麻质量多以天麻苷为指标，可采用薄层紫外法、薄层-酚试剂比色法、薄层色谱扫描法、高效液相色谱及反相高效色谱法［17，18］等进行分析测定。 4、药理研究 天麻的药理实验证明香草醇、天麻素和天麻苷元都有生物活性。双-(4-羟基苄基)醚-单氧-β-D吡喃葡萄糖苷经水解后得到天麻素和天麻苷元，也有类似作用。近年来，对天麻药理研究报道的文章很多，主要有以下几方面。 4.1 镇静作用：天麻有一定的镇静作用［19］。天麻注射液与戊巴比妥钠、水合氯醛及硫喷妥钠等均有协同作用，使小鼠睡眠时间延长。正常成人服用天麻素或天麻苷元后出现嗜睡感，脑电图的α-波指数减低，出现睡眠波型。天麻素可以抑制自发活动［20］。乙酰天麻素系天麻素的衍生物也具有镇静作用。香荚兰醛是由天麻块茎和松柏苷经苦杏仁酶水解制得，药理研究表明具有明显的镇静作用，可使小鼠自发活动减小。 4.2 抗惊厥作用：天麻浸膏具有明显对抗戊四氮阵挛性惊厥的作用。进一步实验表明，天麻素及其苷元能延长戊四氮阵挛性惊厥的潜伏期［21］，与戊巴比妥钠有明显协同作用，能提高戊四氮在小鼠的半数惊厥量，并能使小鼠自主活动降低。天麻素、香草醇均有相同作用。天麻素能对抗咖啡因引起的兴奋。 4.3 抗炎作用：天麻能抑制醋酸所致的小鼠腹腔毛细血管通透性增加，抑制5-HT，PGE2所致大鼠皮肤毛细血管通透性增加，说明天麻对炎症早期的渗出有抑制作用，并能明显抑制多种炎症的肿胀。天麻多次用药，对肾上腺重量无明显影响，显示其抗炎效应可能与垂体-肾上腺皮质系统无关［21］。研究还发现天麻注射液有抗巴豆油鼠耳炎症的作用。 4.4 镇痛作用：天麻具有明显的镇痛作用。皮下注射天麻制剂5 g/kg能明显对抗小鼠腹腔注射醋酸引起的扭体反应。小鼠热板法也表明天麻制剂有提高痛阈作用。 4.5 抗衰老、改善学习记忆的作用：小鼠球后注射D-半乳糖80 mg/kg，50 d后成亚急性衰老模型，同时口服天麻4，8 g/kg能显著恢复D-半乳糖衰老模型小鼠被动回避反应能力的下降，明显提高RBC中SOD活力，皮肤羟脯氨酸含量，减少心肌脂褐质，而对脑、肝脂褐质减少不明显［22］。天麻醇提物10～40 g/kg能明显增加旋转后小鼠的进食量，提高旋转后小鼠在方型迷宫中的学习分数及到达安全区小鼠的百分率；天麻醇提物10～20 g/kg能明显抑制正常小鼠的自主活动，并且能显著对抗旋转后小鼠自主活动度的降低。 4.6 对心血管的作用：用家兔在不麻醉状态下进行心电图实验，天麻苷及天麻苷元不影响心率，仍呈窦性心率，但心率略有减慢。天麻注射液可使血压下降、心率减慢、心输出量增加、心肌耗氧量下降，可使小鼠心肌营养血流量增加73.3%［23］，并且能提高小鼠抗缺氧能力。进一步从细胞水平观察表明合成天麻素可使心肌细胞搏动加快，收缩加强，指出心输出量增加的原因是天麻素使心肌细胞收缩力增强所致。天麻素拮抗高K+去极化引起的脑血管的收缩效应，可通过拮抗5-HT对脑动脉条的收缩发挥类似methysergide等5-HT拮抗剂的作用。 4.7 免疫功能：天麻注射液可提高小鼠的DTH反应，表明它有增强T细胞的免疫应答功能。可促进特异性体液抗体生成作用，对小鼠机体的非特异性免疫有增强作用，能促进特异性抗原结合细胞的能力［24］。从天麻中提取的天麻多糖同样具有免疫活性。试验观察表明：天麻多糖能显著增加C57BL小鼠的胸腺重量，连续皮下注射7 d能显著促进C57BL/♀ICRF小鼠腹腔吞噬细胞的功能，连续皮下注射9 d能显著增强移植抗寄主反应。结果显示天麻多糖具有增强机体非特异性免疫及细胞免疫的作用。 4.8 药代动力学及体内过程：小鼠静脉注射 3H-天麻素后，血中放射性变化符合二室开放模型，放射性在体内分布很快，放射性消除随剂量增加而加快。剂量大时，排泄加快，天麻素在体内不易积蓄。在实验剂量范围内，3H-天麻素的药物动力学行为呈非线性。兔、大鼠、狗给天麻素后的药-时曲线均属二室开放模型。天麻素在3种动物体内的药物动力学存在着明显的种特异性。实验测得天麻制剂在兔体内的动力学参数，指出天麻制剂肌肉注射给药有较好的生物利用度。犬的十二指肠给乙酰天麻素后，测定血液动力学效应，药后10～60 min犬椎动脉血流量增加。同时，心输出? 4.9 毒副作用：小鼠口服或尾静脉注射天麻素500 mg/kg观察3 d，未见中毒或死亡，同样小鼠口服天麻苷元剂量500 mg/kg，也未见中毒及死亡，说明天麻毒性很低。天麻苷给小鼠灌胃14～60 d对造血系统、心、肝、肾等器官均无不良影响。亚急性毒性实验表明，天麻苷及苷元对血液红细胞及血小板、转氨酶、非蛋白氮、胆固醇等均无影响，心、肝、脾、肺、肾、胃及肠切片未见细胞变性。受孕6～15 d的小鼠给药373 mg/d结果对胎盘、胎仔鼠体重、性别、外观、内脏及骨骼发育无明显影响。 5、临床应用及产品开发 天麻素注射液肌肉注射，治疗以头痛、头晕、睡眠障碍为主要症状的脑外伤综合征，有效率为97%。以50%天麻注射液肌注，治疗三叉神经痛、坐骨神经痛，止痛有效率为95%左右，治疗以心绞痛为主的冠心病，3个月后有效率为90%。临床上还应用治疗神经衰弱、血管性头痛和抑郁性神经症、眩晕症、癫痫、高血压、肢体麻木、手足不遂等症。近年来，将天麻用作高空人员的脑保健药物，可增强视神经的分辨能力。日本用天麻治疗老年性痴呆症，总有效率达81.1%。随着天麻药理和临床研究的深入，天麻药用产品的开发研制工作日益得到关注。由天麻钩藤加味而成的天麻促智冲剂临床治疗老年性血管性痴呆，2个疗程(2个月)总有效率达86.7%，明显改善神经功能缺损和生活能力，对脑电图有显著的改善作用，降低血浆粘度，对红细胞变形和聚集指数异常均有显著改善作用［2］。以天麻为主要原料的中成药现已成为许多制药厂的重要产品，另外，还有天麻片、天麻胶囊、天麻酒、天麻定眩宁、天麻蜂王浆、天麻益脑冲剂等产品。在食品开发方面，有蜜饯、含片、糖果等。 6、展望 天麻有性繁殖的成功，为天麻育种工作打下了基础，应用杂交育种、化学诱变、辐射育种等方法，大量生长势强、产量高、抗性强的天麻新品种将会问世。 天麻高产节材栽培技术还有待深入研究和推广。蜜环菌是决定天麻产量高低的关键，对蜜环菌有待进行系统的科学选种、育种，新培菌方法研究，缩短培菌期，提高菌材质量。 天麻的化学分析不应局限于已找到的成分，应该不断寻找新的活性成分；从天麻苷元的衍生物中，仍有可能找到更有效的中枢抑制药物。天麻素是否是天麻的有效成分仍有异议，天麻素的药理研究、天麻素与其作用是否完全相同都有待深入研究，天麻药理研究及临床应用还有待加强。 天麻的产品开发应该由简单的直接粗加工向提取、精制、深加工转化，扩大其药用，提高其药的质量和药效，相信将会有更多的天麻新产品问世。 |