山药的研究进展及其抗衰老的网络药理学山药 成分 药理作用 临床应用 抗衰老 网络药理学

山药（Rhizoma Dioscoreae）为薯蓣科薯蓣属植物，初名薯蓣，后改称为山药，常以其块茎入药，是人类最早食用的药物之一，也是最具代表性的药食同源药[1]。我国自夏、商就开始种植山药，明清以来逐渐应用为药材，山药在我国分布广泛，其中河南焦作因其得天独厚的自然条件，成为了山药道地产区[2]。《神农本草经》、《本草纲目》中均将山药列为上品[3]，有益气养阴，补益脾肺，补肾固精之功效，现代研究也表明山药具用抗氧化、抗肿瘤、降血糖等诸多的药理作用，是一种具有广阔开发前景的药食同源药。人口老龄化是世界各国正面临的一个共同难题。截止2017 年，欧洲、亚洲、北美洲和非洲的60 岁及以上人口比例分别已达到25%、24%、28%、9%，且均呈上升趋势[4]。我国作为世界第一的人口大国，截至2018 年年末，我国60 周岁及以上人口已达24949 万人，占我国总人口的17.9%[5]。老龄化已成为世界人口发展的必然趋势，而抗衰老的研究也成为了世界级的研究热点与难点。研究表明山药及其复方具有抗氧化、提高免疫力、降血糖等作用，可通过多种途径拮抗致老因素对机体的损伤，降低机体生理衰老而达到抗衰延年的目的[6]。本课题组依托山西省重点研发计划（重点项目）（201603D3112002）先后对包含山药在内的12 种晋产优质中药饮片品种进行饮片规范化炮制加工工艺及质量标准研究。现对山药研究进展及运用了网络药理学对山药抗衰老的作用机制进行综述和分析，为后续药效机制研究奠定基础的同时，也为山药进一步的利用和开发提供参考。1 山药的成分国内外对山药的成分研究报道有很多，概括起来主要有淀粉、氨基酸、多糖、微量元素、脂肪酸、皂苷、多酚等，现将各类成分综述如下。1.1 淀粉李静静等[7]研究不同品种山药淀粉的含量，发现不同种山药淀粉含量存在较大的差异，普遍占山药总重量的11% -14%，此外，还发现不同种山药中支链淀粉含量均高于直链淀粉，为直链淀粉的2-3倍。1.2 氨基酸陈艳等[8]采用氨基酸自动分析仪测定山药中的氨基酸，发现山药中含有苏氨酸、撷氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和赖氨酸等17种氨基酸，但色氨酸未被检测到。廖朝晖等[9]等除了在山药中检测到了上述的17种氨基酸外，还利用荧光光度计在山药中检测到色氨酸，共计18种氨基酸存在于山药中，如图1 所示，其中人体所必需的氨基酸就有8表示。

1.3 多糖陶乐平等[10]从山药中提取到一系列性质各异的多糖，发现热水提取物中的多糖主要由葡萄糖、甘露糖和半乳糖组成，冷水提取物中的多糖则主要由甘露糖组成；顾林等[11，12]利用Sephadex G-100、DEAE 分离纯化山药中的多糖，再用GC-MS 分析多糖成分，研究发现山药中的多糖主要是由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、阿卓糖组成；蔡婀娜等[13]用高效液相色谱法分析山药中的糖类成分，发现山药中含有鼠李糖、岩藻糖、木糖、阿拉伯糖、果糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖。基于上述报道，山药中多糖的主要成分见图2。1.4 微量元素张重义等[14]利用电感耦合等离子体光电直读光谱仪对山药中的微量元素进行了分析，发现山药中含有33 种微量元素，如表1 所示，其中K、P、Mg 含量较高；Pb 、M o 、Sr 、Ti 、Li 、Ni、Cr 、Ba 、Na 和Ca 含量较低。1.5 脂肪酸王勇等[15]以石油醚对山药中的脂肪酸进行提取，并利用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对山药中的脂肪酸成分进行分析，研究发现山药中共含有27种脂肪酸，如图3，其中不饱和脂肪酸18 中，饱和脂肪酸9种Avula B等[16]利用甲醇对山药中的皂苷进行提取，再采用超高效液相- 四极杆飞行时间质谱联用（UHPLC/QTOF-MS）技术对其中的皂苷成分进行检测分析，共得到17种皂苷成分，如图4所示。 1.7 多酚类周丽等[17]采用超高效液相色谱-二极管阵列-电喷雾串联质谱法（UHPLC-DAD-ESI-MS/MS）对山药甲醇提取物中的多酚类化合物进行分析研究，检测得到了16种酚类成分，分别为5-O-咖啡酰奎宁酸、迷迭香酸、芦丁、槲皮素、芥子酸、芥子酸葡萄糖苷、丁香酸衍生物、香豆酸衍生物、阿魏酸衍生物、芥子酸二葡萄糖苷、2种未知花色苷和3种阿魏酰奎宁酸异构体，其中7种酚类的结构已被成功鉴别，

许效群等[18]研究发现山药多糖对DPPH、·OH 及· O2 - 具有较强的清除能力，其抗氧化能

力随着浓度的提高显著增强。张氏等[19]发现紫山药多糖可显著提高D-半乳糖衰老模型大鼠肝脑中T-AOC总抗氧化能力（Total antioxidant capacity, ）、谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase，GSH-Px）的活性，降低丙二醛（Malondialdehyde, MDA）的浓度，抑制衰老基因P53、P21 的表达，提示紫山药多糖具有显著的抗大鼠衰老损伤的作用。傅紫琴[20]研究发现，山药多糖能显著增加小鼠巨噬细胞上清液中总超氧化物歧化酶（total superoxide disumutase,T-SOD）活力，提高机体产生NO 及白细胞介素1β（1IL-1β）的能力，从而更好地保护机体细胞免受损伤，提高机体的免疫力。杨宏莉等[21]研究发现，山药多糖能明显升高2 型糖尿病大鼠的己糖激酶（Hexokinase, HK）、琥珀酸脱氢酶（Succinate dehydrogenase, SDH）、苹果酸脱氢酶（Malate dehydrogenase, MDH）活性，从而起到调节糖代谢的作用。此外，还有研究表明山药多糖能降低糖尿病小鼠体内血糖（Blood glucose, GLU）、总胆固醇（Total cholesterol ,TC）、甘油三酯（Triglyceride, TG）及低密度脂蛋白胆固醇（Low density lipoprotein cholesterol, LDL-C）的浓度，具有调节糖尿病小鼠糖脂代谢紊乱的作用[22]。高启禹等[23]研究表明山药多糖在一定的浓度范围内对PC12 及Hepa1-6 细胞的体外增殖具有明显的抑制作用，提示山药多糖具有一定的抗肿瘤作用。还有研究报道山药多糖可改善急性肝衰竭大鼠菌群失调和细菌易位情况[24]，对肠道微生态失调大鼠具有显著的调整作用，是理想的中药微生态调节剂[25] 曹亚军等[26]发现山药中的皂苷能显著提高衰老小鼠血清、肝脏和脑组织中的SOD、GSH-Px 活性，降低MDA 含量，与山药多糖一样具有抗氧化，延缓衰老作用。Li B 等[27]研究表明薯蓣皂苷能通过抑制TLR/ NF- κBP 通路，激活c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun Nterminal kinase, JNK）、核因子κB（nuclear factor kappa-B, NF- κB）和AP-1 转录激活因子（activator protein 1, AP-1），进而减少巨噬细胞产生炎症介质，具有较好的抗炎作用。Son IS等[28]研究发现薯蓣皂苷元能够增加胆固醇喂食大鼠的血浆和肝脏总超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase, SOD）、GSH-Px、红细胞和肝脏过氧化氢酶（Catalase from micrococcus lysodeikticus, CAT）活性，降低总胆固醇（Totalcholesterol, TCHO）水平，提示薯蓣皂苷元能通过改善脂质成分和调节氧化应激改善高胆固醇血症。王晓荣等[29]研究发现薯蓣皂苷元能通过上调抑癌基因p21 和p27 的表达，抑制PI3KAkt 诱导人肝癌细胞SMMC-7721 发生周期阻滞，诱导SMMC-7721 细胞自噬达到抗癌的目的。2.3 尿囊素Go HK等[30]研究发现尿囊素能升高链脲霉素诱导的糖尿病大鼠的胰岛素、GSH 和SOD 浓度，降低糖尿病大鼠的MDA、GLU、TC、LDL 含量，对糖尿病大鼠具有较好的治疗作用。提示尿囊素能通过调节机体的抗氧化作用和脂质代谢达到降低血糖的目的Bao-Jun TU等[31]研究发现山药多酚对RO·、ROO·、NO2 - 及DPPH有一定的清除作用，具有较强的还原能力。王硕等发现山药多酚可有效降低高脂血症大鼠血清中TC、TG、LDL-C 的含量，抑制胆固醇和不饱和脂肪酸的氧化，降低与脂肪生成相关酶的活性，具有降血脂的作用。Wan Woo K等[33]研究发现山药多酚可抑制JNK 信号通路，促进小鼠脑神经瘤细胞中的轴突向外生长，其作为生长因子诱导剂，还能有效抑制小胶质细胞BV-2产生NO，具有较好的抗神经炎症和神经保护活性。2.5 淀粉Wang Shujun 等[34]研究了山药淀粉和马铃薯淀粉的降血脂作用，发现山药淀粉可以显著降低高血脂小鼠血清中的TCHO、TG 和LDL 的水平，降低的程度分别为33.8%、46.2%和27.5%。马铃薯淀粉虽然也有类似作用，但效果不如山药淀粉显著。2.6 糖蛋白孙宇婧等[35]研究发现山药糖蛋白对H2O2、O2 - 、· OH、DPPH 有很好的清除能力，对脂质体过氧化具有明显的抑制作用。Niu XF等[36]发现山药糖蛋白能促进正常小鼠产生肿瘤坏死因子- α（Tumor Necrosis Factor, TNF-α），IL-6 和NO，增强巨噬细胞的胞饮作用和腹膜巨噬细胞中phosphor-p38，JNK，ERK1 / 2 和NF-κB p65 蛋白的表达，最终通过丝裂原活化蛋白激酶和NF-κB信号通路调节免疫功能。山药，黄芪是补脾养阴的常用配伍，黄芪