摘 要：甘草为多年生草本植物，为我国传统常用中药材。《中国药典》2020年版中收载甘草为乌拉尔甘草Glycyrrhiza uralensis、光果甘草G. glabra、胀果甘草G. inflata 3个品种。不同品种甘草在某些化学成分上不仅存在含量上的差异，也存在种属特异性，药理活性也不尽相同。对不同品种甘草化学成分、药理作用的研究进展进行综述，并对其质量标志物（quality marker，Q-Marker）进行预测分析，建议将黄酮类化合物甘草苷、异甘草苷、甘草素、异甘草素和三萜类化合物甘草酸、甘草次酸作为3种甘草的Q-Marker。另外考虑到不同品种之间成分的特有性和各自的优势生物活性，建议可以将光甘草定作为光果甘草的Q-Marker，将查耳酮A作为胀果甘草的Q-Marker，以期为明确不同品种甘草Q-Marker及不同品种甘草药材质量标准建立及合理开发利用提供理论依据。
甘草又名甜草根、粉草、灵通、国老、美草、蜜甘、软黄金等，为多年生草本植物，属豆科甘草属Glycyrrhiza L.。目前全世界有29种6变种，我国有18种3变种[1]。中医应用甘草的历史由来已久，早在《神农本草经》中即将其列为“上品”，《本草经集注》中记载“此草为众草之王，经方少有不用者”，李时珍《本草纲目》中记载甘草能“协和群品，有元老之功……可谓药中之良相也”，清代邹氏之《本经疏证》曰：“《伤寒论》《金匮要略》两书中，凡为方二百五十，用甘草者，至百二十方”。其应用之广，作用之大可见一斑。《中国药典》2020年版一部[2]收载甘草为乌拉尔甘草Glycyrrhiza uralensis Fisch.、光果甘草G. glabra L.、胀果甘草G. inflata Bat. 3个品种。现代研究表明甘草有抗菌、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、降血糖、调血脂、抗动脉粥样硬化等多种作用，被广泛应用于医药、食品、美容等行业。同时随着对甘草研究的进一步深入，发现由于甘草种质遗传和地域环境等条件的不同，其化学成分及含量存在一定差异，药理作用也有所不同。本文对甘草资源分布、化学成分、药理活性进行总结分析，分析其生源途径、传统药性及功效、入血成分、新的药效途径以及现代药理作用与化学成分之间的关系，并尝试对其质量标志物（quality marker，Q-Marker）进行预测分析，以期为3种药用甘草资源Q-Marker的研究提供参考。
1 资源分布
甘草属植物在我国主要分布于西北干旱、半干旱地区的温带荒漠和温带草原地区，受气候影响，呈东西长、南北较窄的带状分布，包括新疆、内蒙古全境，甘肃、宁夏、青海、陕西、山西和河北的北部以及辽宁、吉林和黑龙江的西部。乌拉尔甘草分布较广，从新疆北疆的额尔齐斯河流域向东、向南，经河西走廊、鄂尔多斯高原一直延伸到东北科尔沁草原，向南进入青海高原。胀果甘草主要分布在新疆南疆，东缘可达甘肃河西走廊，北疆分布极少。光果甘草主要分布在新疆天山南北坡水源较充足的地方[3]。
2 化学成分
3种品种的甘草化学成分种类多样，主要的化学成分有三萜类、黄酮类、多糖类、香豆素类、生物碱类、挥发油类和微量元素等化合物。
2.1 三萜类
三萜类是甘草中主要的一类成分，也是一类天然甜味剂，以6分子异戊二烯为单位的聚合体，具有含量高、生理活性强及药用价值高的特点。其骨架结构一般为3β-羟基五环三萜齐墩果烷型，可视为β-香树脂醇的衍生物[4]。乌拉尔甘草中的三萜类成分有甘草酸、甘草甜素（甘草次酸单葡萄糖醛酸苷）、甘草次酸、甘草次酸甲酯、甘草酸新苷等均为3β-齐墩果烷型化合物的衍生物[5]。光果甘草中已经分离出来的三萜类化合物有甘草酸、甘草次酸、甘草甜素、光甘草酸、欧甘草酸、甘草酸内酯[6-8]等。胀果甘草占我国野生甘草蕴藏量的60%以上[9]，文献报道记载胀果甘草含有三萜类化合物甘草酸、甘草次酸、甘草次酸甲酯、11-脱氧甘草次酸、3-羰基甘草次酸等[10-14]，具体化合物见表1。
2.2 黄酮类
黄酮类化合物主要是指基本母核为2-苯基色原酮类化合物，迄今为止，国内外已从甘草属植物中分离鉴定出300多个黄酮类化合物[31]。甘草中黄酮类化合物可分为黄酮类、黄酮醇类、异黄酮类、查尔酮类、二氢黄酮类、二氢异黄酮类、异黄烷类等，其中黄酮类成分的基本骨架是C6-C3-C6[32]。有学者报道不同种属甘草或同种但不同产地甘草中所含黄酮类化合物的种类不同且含量差异很大[33]。光果甘草黄酮类化合物包括有光果甘草宁、异甘草素、光甘草定、欧甘草素A、3-羟基甘草酚[34-35]等，其中光甘草定是光果甘草中的种属特异性标志性成分[36]。胀果甘草中黄酮类化合物有甘草素、异甘草素、4,7二羟基黄酮、刺甘草查尔酮等[10-14]。在上述3种甘草中，有学者进行品种鉴定，确定甘草查尔酮A是胀果甘草中的种属特异性成分[37-38]，见表2。
2.3 多糖类
多糖类成分是甘草的活性成分之一，其结构复杂，功能多样，目前对其研究多集中在多糖与生物活性的关系。乌拉尔甘草中的多糖主要由鼠李糖、葡聚糖、阿拉伯糖和半乳糖组成，具有抗肿瘤、免疫促进及抗病毒等活性[54-55]。胀果甘草中多糖类成分则以酸性多糖为主，主要为L-阿拉伯糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖、D-半乳糖和D-半乳糖酸[56]。有学者研究发现3个不同品种甘草间的多糖含量不同，不同品种甘草多糖中单糖组成虽然相同但其单糖的比例也存在差异[57-58]。
2.4 香豆素类
香豆素类活性成分主要存在于乌拉尔甘草中，其典型特征为羰基邻位上有苯环取代，这类成分结构符合C6-C3-C6的规则。有学者[4]在分类时将其归为黄酮类成分，少数成分结构中的取代苯环与母核之间环合成呋喃环，形成coumestnas (II)类结构。路静静等[59]研究乌拉尔甘草废渣的化学成分，得到新的香豆素类化合物，命名为槐香豆素。刘育辰[18]将7,2′,4′-三羟基-5-甲氧基-3-芳香豆素首次从甘草属植物中分离得到。有报道称胀果甘草香豆素类成分香豆素甲的化学结构为4-(对羟基苯)-6-异戊烯基-7-羟基-香豆素[60]。
2.5 生物碱类
目前对甘草中黄酮类和三萜类成分的分析研究较多，有一定量关于甘草中生物碱类成分的研究，但较少注明其品种来源。张继等[61]研究发现乌拉尔甘草、光果甘草、胀果甘草、刺果甘草中的生物碱基本上属于一类，其类型可能为喹啉衍生物类，4种甘草生物碱的含量较高且较接近，其中乌拉尔甘草含6种以上生物碱，质量分数为0.26%。
2.6 其他
除上述化学成分外，甘草中的挥发油类成分、氨基酸和微量元素也有相关报道。马君义等[62]测定乌拉尔甘草根的主要挥发性成分为烷烃和芳香烃。氨基酸在组织的生长、代谢、维护和修复过程中起重要作用，有研究显示乌拉尔甘草中氨基酸含量丰富全面且含有人体必需的8种氨基酸[63]。另外甘草根中的微量元素可能会对甘草的道地性质量起到一定作用，梁新华等[64]发现乌拉尔甘草根中Zn元素含量及Zn/Cu值与甘草酸含量间呈显著正相关。
综上所述，关于乌拉尔甘草和光果甘草的成分研究相对较多，胀果甘草次之，3种甘草均有三萜类、黄酮类、多糖类及生物碱类等成分，但不同品种之间的化学成分含量有差异，不同品种间黄酮类和三萜类成分的含量差别较大，但由于受样品本身及实验设计差异性影响，尚难确认哪种品种甘草含量更高；不同品种间多糖的单糖组成比例不同，香豆素类成分在乌拉尔甘草中更为多见；不同品种甘草之间各有其种属特异性成分，如licoarylcoumarin、甘草香豆素、华良姜素、甘草醇、格里西轮这5种化学成分仅存在于乌拉尔甘草中[18]，光果甘草定和查耳酮A分别被视为光果甘草、胀果甘草的特异性成分，这些可为不同品种甘草的质量控制提供一定的依据。
3 药理作用
3.1 抗菌、抗炎
现代药理学研究表明，乌拉尔甘草、光果甘草、胀果甘草中的黄酮类化合物可能是其抗菌、抗炎作用的主要活性成分，这类研究可能对于某些耐药菌的新药研发以及保存含高浓度盐和蛋白酶食物抗菌剂的研究有一定启示，但其安全性和有效性仍待深入研究。其中乌拉尔甘草对革兰阳性球菌如金黄色葡萄球菌、链球菌、肠球菌有较好的抑制作用[65]，胀果甘草查耳酮A对枯草芽孢杆菌的营养细胞以浓度相关性地抑制生长[66]。在早幼粒细胞白血病HL-60细胞中，光甘草定可以浓度相关性地抑制有效炎症介质白三烯和血栓素的产生[67]。另有研究发现胀果甘草查耳酮A可通过抑制核转录因子κB信号通路，促进核转录因子E2相关因子2信号通路发挥其抗氧化作用有效改善乙酸诱导的溃疡性结肠炎小鼠模型临床症状[68]。
3.2 抗病毒
自从20世纪80年代有日本学者首次报道了甘草甜素抗艾滋病病毒的作用引起轰动以来，关于甘草的抗病毒研究涉及到了多种活性成分如甘草素、异甘草素、甘草苷等黄酮类化合物，甘草酸、甘草次酸、甘草甜素等三萜类化合物，甘草香豆素及甘草多糖等，其所抗病毒类型也涉及到了多种，包括抗艾滋病病毒、抗非典型肺炎病毒、抗肝炎病毒（乙肝、丙肝）、抗人呼吸道合胞病毒、抗流感病毒等。Adianti等[69]发现乌拉尔甘草根及其氯仿组分的甲醇提取物具有抗丙型肝炎病毒活性。Wang等[70]研究发现乌拉尔甘草抗病毒活性与提取物中甘草酸的含量有关，且甘草酸呈剂量相关性地阻断肠道病毒71和柯萨奇病毒A16的病毒复制。Soufy等[71]从光果甘草根中分离得到甘草甜素在体内外实验中单独使用或与鸭肝炎疫苗联合使用，均对鸭肝炎病毒感染表现出良好的免疫刺激和抗病毒作用。
3.3 抗氧化
3种品种的甘草均存在抗氧化活性，其抗氧化活性可能与多糖及黄酮的含量、浓度、提取温度[72]和提取方法[73]有关。近年来有学者通过测定过氧化氢体系、清除1,1-二苯基-2-苦基肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基、清除超氧阴离子自由基的方法来评价甘草的抗氧化活性。Chen等[74]从乌拉尔甘草根中获得多糖成分乌拉尔甘草多糖II表现出非常好的浓度相关性羟基自由基清除性能和可观的DPPH自由基清除能力。光甘草定是光果甘草根的异戊烯基异黄酮，体内外实验均表明其有良好的抗氧化作用[75]。Ojha等[76]评估结果显示光果甘草组通过改善氧化应激和有利的心脏功能调节对大鼠左冠状动脉前降支结扎引起的缺血-再灌注损伤有保护作用。丛媛媛等[77]提取发现胀果甘草中多糖对DPPH自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基具有一定的清除作用。
3.4 抗肿瘤
乌拉尔甘草和胀果甘草的黄酮类成分具有良好的抗肿瘤活性，对人体的多种肿瘤细胞如宫颈癌、乳腺癌、前列腺癌、肝癌细胞均具有良好的抑制增殖和诱导肿瘤细胞凋亡的作用。马淼等[78]发现甘草黄酮类化合物对宫颈癌HeLa细胞株、乳腺癌Bcap-37细胞株、胃癌MGC-803细胞株以及肝癌Bel-7404细胞株均有显著的抑制及诱导细胞凋亡的效果。Park等[79]评估得到含有活性成分甘草定的乌拉尔甘草己烷-乙醇提取物能显著抑制恶性前列腺癌细胞的转移和侵袭能力。胀果甘草中的多种黄酮类化合物可以抑制细胞生长并诱导细胞凋亡，研究发现新疆胀果甘草粗提物和精制物能够有效抑制宫颈癌SiHa细胞和HeLa细胞增殖，促进宫颈癌细胞凋亡[80]。也有报道称胀果甘草查耳酮A可以通过下调特异性蛋白1（specificity protein 1，Sp1）的表达，调控Sp1下游蛋白引起人口腔鳞状细胞癌HSC4和HN22细胞凋亡，以浓度和时间相关性地抑制口腔鳞状癌细胞的生长[81]。
3.5 降血糖、调血脂、抗动脉粥样硬化
甘草中的黄酮类化合物具有较好的降血糖、调血脂和抗动脉粥样硬化作用，研究显示黄酮类成分甚至表现出了比阳性对照药更有效的降糖活性。Gou等[82]从乌拉尔甘草根中分离得到7个黄酮类化合物均表现出比阳性对照药阿卡波糖更有效的α-葡萄糖苷酶抑制活性。Kent等[83]发现光甘草定对细胞色素P4503A4有抑制作用，认为这种作用可能有助于其对低密度脂蛋白氧化的保护作用及其随后的抗动脉粥样硬化特性。Carmelli等[84]研究了从光果甘草标准化的粗提取物中提取光甘草定给药，结果22例健康志愿者在6个月期间血浆低密度脂蛋白氧化减少了20%。
3.6 其他
除上述药理作用外，乌拉尔甘草的保肝[85]、神经保护作用[86]，光果甘草的神经保护[87]、抑制酪氨酸酶[88]和类雌激素作用[89]，以及胀果甘草的抗血管生成作用[90]也有相关报道。
4 Q-Marker的预测分析
甘草化学成分复杂，应用市场广泛，不同的产地、品种、种植方式、炮制加工方法等均会影响其有效成分及功效的发挥。中药的Q-Marker分析是由刘昌孝院士[91-94]提出，反映中药安全性和有效性的重要依据。《中国药典》2020年版记载甘草为乌拉尔甘草、光果甘草和胀果甘草3个品种，鉴别方法仅为显微鉴别法和薄层色谱法，因此本文将通过文献分析，对3个品种甘草Q-Marker进行预测分析，以期为不同品种甘草质量控制科学方法的建立提供参考。
4.1 基于植物亲缘学及化学成分特有性证据的Q-Marker预测
甘草属是由植物学家林奈在1753年《植物种志》中正式命名，是分布在干旱、半干旱地区的重要药用植物资源。甘草属植物在世界范围内分布有29种6个变种，主要分布于地中海区到亚洲温带，但以北半球的寒温带和暖温带的干燥、半干燥地区为主，又以亚洲中东部较为集中，少数种产于北美洲，南美洲西部和澳大利亚东南部也有分布[95]。我国分布有18种和3个变种，《中国药典》2020年版下收录有乌拉尔甘草、光果甘草、胀果甘草3个药用品种，我国药用甘草野生资源主要分布于西北干旱区域的温带荒漠区和温带草原区，北纬37°～50°，东经75°～123°[9]。
甘草含有多种化学成分，包括黄酮类、三萜皂苷类、多糖类、香豆素类、生物碱类、挥发油类和微量元素等，其中黄酮类和三萜皂苷类成分在甘草中的含量较大，为其主要药效成分，也是甘草属植物的主要次生代谢产物。有报道将槲皮素作为乌拉尔甘草的生物标志物[96]。光甘草定在光果甘草总黄酮类成分中的含量（约11.6%）较高，可被视为光果甘草中的种属特异性成分[36]；甘草皂苷M3是光果甘草中首次发现的结构中有8个角甲基取代的天然三萜皂苷类成分，可为光果甘草快速鉴别提供一条新的途径[8]。也有研究报道甘草查耳酮A是胀果甘草中的种属特异性成分[38]。通过对上述研究中3种品种甘草的化学成分差异性和特有性进行比较分析，可作为不同品种甘草Q-Marker确定的重要证据和可行路径。
4.2 基于传统功效的Q-Marker预测分析
传统功效是对中药有效性的概括，《神农本草经》中列甘草为“上品”，《中国药典》2020年版收录甘草为乌拉尔、光果、胀果甘草3个品种，记载其有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药的功效；用于脾胃虚弱、倦怠乏力、心悸气短、咳嗽痰多、脘腹、四肢挛急疼痛、痈肿疮毒及缓解药物毒性、烈性。现代药理研究表明，甘草中的黄酮类和三萜类成分大多具有抗菌、抗炎、镇咳祛痰、抗溃疡、抗心律失常等作用，上述化合物的药理活性和甘草的传统功效一致，是甘草传统功效的主要物质基础，可以作为Q-Marker筛选的重要依据。
4.3 基于传统药性的Q-Marker预测分析
中药的性味归经既是其基本属性，也是临床遣方用药的重要依据，因此可以依据此进行Q-Marker分析。甘草性味甘、平，归心、肺、脾、胃经。根据中医药性理论，甘味的物质基础应具有甘味的味觉特征和功能属性，现代化学研究表明，甘味药的化学成分多以糖类、蛋白质、氨基酸类和苷类为主。根据以上分析，甘草中的多糖类成分和三萜皂苷类成分应是其性味的主要物质基础，应将其作为甘草Q-Marker选择的重要参考依据。
4.4 基于化学成分可测性的Q-Marker预测分析
化学成分的可测性也是Q-Marker选择的重要依据，目前中药的化学成分主要是通过色谱进行分析。研究不同品种、不同产地、不同栽培条件的甘草样品指纹图谱间的具体差异对药材质量控制有着重要意义。段天璇等[20]测定新疆产的3个品种野生甘草之间化学成分的有无和含量有一定差异。杨瑞等[21,48]分析显示同一产地3种不同基原甘草4个主要黄酮类化合物含量存在显著差异，同一产地3种不同基原甘草2个三萜类化合物含量存在显著差异。马海娟等[97]从甘草提取物中共检测23种黄酮类化合物，8种三萜皂苷类成分。由上可知，甘草中的黄酮类成分和三萜类成分含量较大且容易通过色谱检测出来，且不同品种之间有一定含量和成分上的差异，此2类成分又与甘草抗菌、抗炎、抗病毒、抗肿瘤等生物活性密切相关，因此建议将黄酮类成分和三萜类成分选为可能的Q-Marker。
4.5 基于新药效用途的Q-Marker预测分析
在现代药理研究中，乌拉尔甘草中的三萜类成分如甘草酸、甘草次酸、甘草甜素可以起到保肝作用，同时还具有抗病毒作用。胀果甘草黄酮类成分中的查耳酮如异甘草素和查耳酮A可以抑制肝癌、宫颈癌、乳腺癌、胃癌等多种肿瘤细胞的生长和增殖。光果甘草中的三萜类成分如光果甘草定在抗缺血再灌注引起的脑损伤、动脉粥样硬化性心血管疾病以及阿尔茨海默症引起的认知和记忆功能障碍的改善方面有一定潜力。因此，结合其各自的生物活性优势建议可以将甘草酸、甘草次酸、甘草甜素作为乌拉尔甘草的Q-Marker，异甘草素、查耳酮A作为胀果甘草的Q-Marker，光果甘草定作为光果甘草Q-Marker的选择参考依据。
4.6 基于可入血化学成分的Q-Marker预测分析
中药化学成分复杂，必须吸收入血并在体内达到一定血药浓度才可以直接或间接发挥药理作用，因此可以通过分析给药后入血的药物原型成分及其体内的代谢过程，筛选出甘草的药效成分，并将其作为甘草的质控指标。有学者报道大鼠iv和po给药后药动学实验证明查耳酮具有快速吸收和消除、低生物利用度以及广泛分布的特点[98]。异甘草素的吸收率高、生物利用度低，其胃保护作用可能与在胃中的高分布有关[99]。另有研究报道甘草中的黄酮类成分和三萜类成分如甘草酸、甘草次酸、甘草苷、异甘草苷、甘草甜素等成分均可入血[100-101]，因此可将上述成分作为甘草Q-Marker选择的重要依据。
4.7 基于不同加工炮制方式的Q-Marker预测分析
中药的加工炮制是否得当会直接影响有效成分的含量和药效，对中药的质量控制有重要意义。甘草的炮制方法较多，其中多数现已淘汰不用，目前只有蜜炙法传承下来且应用广泛，成为甘草主流的炮制方法[102]。甘草生用与炮制后使用，其功效存在较大的差异。研究报道经po炙甘草的大鼠血清中异甘草素吸收度加强，异甘草苷吸收度受抑制，且在蜜炙甘草炮制过程中辅料的量也会影响芹糖甘草苷、甘草苷、异甘草苷、甘草素、异甘草素、甘草酸的药动学参数[103]。另有报道称清炒甘草中5种查耳酮、甘草次酸-葡萄糖醛酸以及5种糖衍生物的含量明显增加[104]。因此，建议可以将上述化学成分作为甘草不同炮制品条件下的Q-Marker参考依据。
5 结语
甘草药用历史悠久，具有广泛的生物活性。《中国药典》2020年版记载乌拉尔甘草、胀果甘草、光果甘草3个品种，仅以甘草苷和甘草酸的含量作为质控指标，不便于区分不同基原的甘草。总结文献发现3种甘草均具有三萜类、黄酮类、多糖类、香豆素类、生物碱类化学成分，但其在某些化学成分上存在含量上的差异且各有种属特异性成分；3种甘草均有抗菌、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、降血糖、调血脂、抗动脉粥样硬化等作用，但药理活性方面也各有其优势领域如乌拉尔甘草的保肝作用、光果甘草的抗氧化作用、胀果甘草的抗肿瘤作用。因此本文在对不同品种甘草的化学成分和药理作用进行综述的基础上，结合Q-Marker概念，对甘草Q-Marker的筛选进行相关文献分析，考虑到不同品种甘草黄酮类和三萜类化合物的含量差异性、入血可测性以及生物活性的多样性，建议可以将黄酮类化合物甘草苷、异甘草苷、甘草素、异甘草素和三萜类化合物甘草酸、甘草次酸作为3种甘草的Q-Marker；另外考虑到不同品种之间成分的特有性和各自的优势生物活性，建议可以将光甘草定作为光果甘草的Q-Marker，将查耳酮A作为胀果甘草的Q-Marker。以上Q-Marker的预测既显示了3种甘草的共同点，又可以显现不同品种之间的差异性，后期将结合现代化学生物学相关技术展开对其Q-Marker的深入研究，从而进一步筛选并确定不同品种甘草的Q-Marker，以便于甘草质量控制体系的建立。
参考文献（略）
来 源：李 娜，张 晨，钟赣生，修琳琳，柳海艳，陈绍红，陈 丰，李慕云，廖文勇，任彧娜．不同品种甘草化学成分、药理作用的研究进展及质量标志物（Q-Marker）预测分析 [J]. 中草药, 2021, 52(24): 7680-7392 .
