探讨石斛属植物历史发展及药用价值

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石斛是兰科植物中第二大物种,在亚洲地区作为普遍的补健中药和健康食品。一直以来不同种类的石斛属植物均具有高度的经济价值,本文与大家介绍石斛属植物历史发展以及药理学研究近况。

科属植物拥有被子植物(高等植物)中最为复杂的物种多样性,自古约有25000-35000种。笔者对其中一类籣花植物情有独钟,就是著名的石斛属植物。石斛(Dendrobium)俗称「黄草」,属于第二大兰科植物。只要打开古代世界地图,你会发现广泛分布在亚洲、澳洲和欧洲各国,特别是位于亚洲的印度和中国更有使用石斛的久远历史。

回顾印度和中国的历史典籍,你会惊讶的发现,原来石斛品种是中国首次发现的一种兰科植物。早在公元前的中国医药已有使用石斛,直到秦汉时期,编修完成的第一部中药学专著《神农本草经》提及石斛可作为养生补品,并有一定的药用价值,包括收涩、镇痛和抗炎等功效。到了宋朝(末年)至明朝(整个朝代)期间,堪称中国第一药典的著作《本草纲目》面世,全书收集了大量的中药材和处方,各类石斛属植物品种都有明文记载,并开始在民间广泛流传。在印度历史方面,早在公元前,最古老的两部学术文集《Charaka Samhita》和《Ayurveda》已有记录石斛属植物的作用。据《Ayurveda》记录,介绍了两种不同类型的石斛,一种是「 Jeevanti」, 另一种叫「Jewanti」,其中「 Jeevanti」被视为一种壮阳药物,亦可用治哮喘、支气管炎等呼吸系统的疾病。

虽然亚洲是最早提及石斛药用价值的地区,但对石斛开展科学性的研究却始见于欧洲地域的英国。资料显示,来自英国雷丁大学(University of Reading)植物科学研究所的Williams CA及Harborne JB教授对石斛物种感到兴趣,经过多年的研究,先后发现石斛属植物内含丰富的活性成分,并开展现代药理学的深入探索,为石斛品种的进一步研究奠定基础。

石斛属植物种类

直到今天,常见的石斛品种包括:兜唇石斛(D. Aphyllum)、铁皮石斛(D. Candidum)、黄草石斛(D. Chrysanthum)、密花石斛(D. Densiflorum)、霍山石斛(D. Huoshanense)、金钗石斛(D. Nobile)、鼓槌石斛(D. Chrysotoxum)、美花石斛(D. Formosum)、龙马石斛(D. Draconis)、球花石斛(D. Thyrsiflorum)、叠鞘石斛(D. Aurantiacum)及齿瓣石斛(D. Devonianum)。

植物活性及药理

不同种类的石斛药用部位(根茎部)经过纯化、分离及鉴定后,证实超过100种活性成分,主要分为四大类,包括生物碱类(Alkaloids)、倍半萜类(Sesquiterpenoids)、多糖类(Polysaccharide)及黄酮类(Flavonoids),相关的化学成分分别具有抗炎、抗氧化、抗菌(真菌和细菌)、抗血小板活性和免疫调节等药理功效,可用于治疗糖尿病(包括糖尿眼)、干燥综合症、癌症(包含抗突变)及神经退行疾病(泛指帕金逊症)。

干燥综合症

干燥综合症(Sjogren’s Syndrome)是一种慢性免疫疾病,由于免疫功能的影响引起全身水分分泌障碍,轻微症状会感到眼、口、唇、舌和喉咙干燥不适,长期干燥可以发展成为各种炎症疾病,如咽喉炎、风湿关节炎以及系统性红斑狼疮等等。

根据中医古典文献记载,石斛具有生津止渴的功能,可以增加体液的分泌(包括唾液和皮肤水分)以缓解干燥问题。为了证明石斛针对干燥综合症的作用,研究员评估了铁皮石斛(D. Candidum)所制成的口服制剂对患者的成效,临床研究显示,当患者饮用铁皮石斛制剂一周后,其唾液分泌显著增加约65%,有效缓解五官干燥不适,值得一提的是,研究员发现铁皮石斛口服液内含一系列多糖类成分,可能是缓解干燥症状重要成分之一。科学研究指出,多糖类成分可以改善因「燥热太过」而引起的炎症反应,并进一步预防干燥持续所引起的各种症状。除此以外,专家亦发现另一种石斛 ── 鼓槌石斛(D. Nobile)亦有对抗炎症反应的一种活性成分,定名为 Chrysotoxine,但针对眼睛干涩所引起的角膜炎成效显著,或可开发为眼疾制剂。

柏金逊综合症

柏金逊综合症(Parkinson’s Disease)是最为常见的神经退化疾病之一,由于病变部位广泛,病情发展不一,直到目前对该病的病理成因尚未完全确定,只知柏金逊综合症的病因可能与脑内特定区域的组织变性(黑质纹状体)和阻碍神经传导物质有关,最终可引致脑细胞缺氧而死亡。

从石斛物种分离获得多种活性衍生物,包括:Chrysotoxine、Moscatilin、 Crepidatin、Nobilin B 及 Chrysotobibenzyl,同样显示潜在神经保护作用,尤其Chrysotoxine在脑神经系统的药效学研究有较多描述。早前的一项动物实验评估了Chrysotoxine对神经系统的药代动力学影响,分析仪器使用液相色谱法-质谱联用(Liquid Chromatography-mass Spectrometry),显示了Chrysotoxine可以通过调节细胞信号通路中的两种酶(即是6-OHDA和SH-SY5Y),防止神经递质传导路径被阻断,同时亦可通过抗氧化作用对抗DPPH(自由基)来保护脑细胞线粒体避免损伤。

糖尿病

糖尿病(Diabetes Mellitus)是一种慢性疾病,即使接受治疗也无法完全康复, 病情持续日久可以影响视力(糖尿眼)和手脚四肢(如糖尿足),亦会引起许多不同的并发症,可以祸及心、肝与肾脏等功能,危及生命。近年来,天然产物专家评估了霍山石斛、鐡皮石斛、金钗石斛以及鼓槌石斛的降血糖作用,比较之下,发现霍山石斛降血糖效果优于其他3种石斛。霍山石斛强效降糖活性亦可预防糖尿病对肝脏和肾脏的残伤,保护肝肾脏功能主要通过下调氧化物(自由基)水平。

糖尿病视网膜病变

糖尿病视网膜病变(Background Retinopathy)俗称糖尿上眼,是一种糖尿病患者常见的眼疾,由视网膜血管受损所出现的角膜溢血或水肿较为普遍,因对视力并没有明显影响,当患者察觉时常已失去最佳治疗时机。专家发现,鼓槌石斛可用治糖尿病引起的视网膜病变。一项动物实验发现,鼓槌石斛乙醇提取物可以通过复杂的分子调节机理诱导基因表达来改善糖尿眼。

肿瘤

现时肿瘤为全球关注的疾病,大多癌症早期阶段可通过手术或手术后化疗治愈,但经手术后化疗的患者对身体所造成的损伤却无可避免,开发天然植物作为化疗辅助药物有效减轻治疗者的痛苦和副作用,具有潜在开发利用前景。

黄草石斛(D. Chrysanthum)提纯所得的毛兰素(Erianin)是现时科学家认为具抗肿瘤的物质,众多体外体内的动物实验表明,毛兰素可以通过抑制肝肿瘤癌细胞生成血管(阻碍肿瘤摄取营养来源),防止进一步发展。有趣的是这种抗肝肿瘤活性物质从另种石斛物种(鼓槌石斛)亦能找到,报告指出,鼓槌石斛根茎分离出的三种酮类衍生物(Fluorenone Derivatives)同样显示抑制人类肝肿瘤细胞(Bel-7402)的生长,其中一种酮类衍生物抑制肝癌细胞(Bel-7402)活性亦强。由此观之,黄草石斛的毛兰素以及鼓槌石斛酮类衍生物有潜在开发成抗肝肿药物,当然,研究仍需进一步探讨。

除此以外,近年对石斛物种抗肿瘤研究较为深入的可说是金钗石斛,在人体以及动物实验中表明,金钗石斛多糖衍生物(Polysaccharide Derivatives)和菲类衍生物(Phenanthrene Derivatives)也有一定的抑制肿瘤效果,多糖衍生物交代了不同的多糖异构体抑制血癌活性物质,而菲类化合物则说明了抗胃癌作用机制。

淋巴瘤

淋巴瘤(Lymphoma)是一种淋巴造血系统的恶性肿瘤,一项体外MTT动物实验显示,美花石斛乙醇提取物可令罹患达尔顿淋巴瘤(Dalton’s Lymphoma)的实验性小鼠显著延长生存时间。

肺肿瘤

肺肿瘤(Lung Cancer)是存在肺部的恶性肿瘤,研究员尝试分离龙马石斛的一种联苄类化合物石斛酚(Gigantol)观察有否抗肿瘤活性,结果显示Gigantol可抑制多种癌细胞殖株活性,尤其是肺肿瘤细胞殖株。

抗突变

突变(Mutation)又称为基因变异,意指细胞核内的基因(遗传物)序列在复制过程中出现错误,可以导致细胞畸形,这种细胞大多会死亡,部分幸存的畸形细胞可能会变得行为异常并且「独断独行」,不再受到神经系统支配,成为完全单独的个体(即是肿瘤细胞)。从金钗石斛所获得的Moscatilin是一种抗突变化合物。Moscatilin可以预防细胞遗传信息在复制过程中出现错误的原因有两方面:对抗来自外环境的紫外光诱导致突变反应及对抗空气中的氧化物(自由基)攻击机体诱导致突变反应。

抗菌及抗真菌

石斛是一种具有商业价值的植物,很多农务工作者以栽培石斛植物为生,但大多数的石斛属品种易受虫菌侵害而凋谢,令种植者蒙受巨大的经济损失。据以往的报告指出,其中四种的石斛属植物,包括鼓槌石斛、黄草石斛、球花石斛和叠鞘石斛于幼苗时期易受腐霉病菌感染而凋谢。讽刺的是,石斛属植物却具有一定的抗菌活性,其抗菌物质竟然来自植物体的益生菌。

近年,植物学家从齿瓣石斛和球花石斛的根茎部分分离出大量的内生真菌,经生物学活性筛选方法(依据菌类物种与分子形态分类),分离出具有强效抗菌活性的内生真菌,分析结果显示,齿瓣石斛分离出53种内生真菌,其中10种活性较强;球花石斛分离出23种内生菌,其中11种有显著活性。除此以外,其中3种有益的内生菌(Phoma、Epicoccum及Fusarium)是齿瓣石斛和球花石斛同样拥有的活性内生真菌,其中Phoma和Epicoccum对金黄葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)同样有一定的抑制作用。

抗血小板聚集

血小板(Platelet)又名血栓细胞(Thrombocyte),是由一种巨核细胞脱下的细胞小块,这种小块拥有凝固血液的活性,具有止血作用。不幸的是当心血管疾病引起血管损伤时,血小板聚集会令血管壁形成血栓,收窄了血管直径的大小,提高了罹患动脉粥样硬化和心肌梗塞等风险。在医疗体系的应用上,已开发了不同种类的抗血小板聚集制剂,科学原理是通过抑制凝血酶(Thrombin)、花生四烯酸(Arachidonic Acid)、胶原蛋白(Collagen)和血小板活化因子(Platelet-activating Factor)从而产生抗血小板黏附作用。

不同种的石斛品种也有抗血小板聚集活性。一项动物实验显示,美花石斛和密花石斛某些成分可以通过抑制花生四烯酸、胶原蛋白和血小板活化因子达到抗血小板聚集的目的,特别是通过花生四烯酸抑制路径的活性较后两者更强。除此以外,针对于抗凝血物质的体外动物实验研究主要围绕着环草石斛和密花石斛。环草石斛抗凝血活性成分部分来自Moscatilin、Moscatin和Diacetate,而密花石斛所纯化分离的五种对抗物质包括了Moscatilin、Homoeriodictyol、Scoparone、Scopoletin和Gigantol,特别是Scoparone对比上述所有活性成分有更强抑制血小板作用,但抑制路径尚未明确。

总结

「兰科」属植物拥有被子植物(高等植物)中最为复杂的物种多样性,以石斛属兰科植物为第二大物种,早在数千年的印度和中国医药典籍中已有记载,及后对石斛属植物进行深入的药理学研究由英国学者开展。目前常见石斛品种有12种,即是兜唇石斛、铁皮石斛、黄草石斛、密花石斛、霍山石斛、金钗石斛、鼓槌石斛、美花石斛、龙马石斛、球花石斛、叠鞘石斛及齿瓣石斛。石斛属品种所分离的化学成分约百多种,主要类别来自生物碱(Alkaloids)、倍半萜(Sesquiterpenoids)、多糖类(Polysaccharide)及黄酮类(Flavonoids)等衍生物。

相关药理研究确定具有抗癌(含抗突变)、抗菌(含抗细菌和抗真菌)和抗血小板聚集等活性,亦可用于糖尿病(含糖尿眼)、干燥综合症和神经退行疾病。3

参考资料:

  1. Lam Y, Ng T B, Yao R M, et al. Evaluation of Chemical Constituents and Important Mechanism of Pharmacological Biology in Dendrobium Plants[J]. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2015.
  2. http://www.sanqi.com.tw/Chinese_pages/Chinese_Herb_Introduction/Recognizing_Chinese_Herb/Shihu/about-Shihu.htm

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