研究背景:两面针Zanthoxylumnitidum(Roxb.)DC.为芸香科花椒属植物两面针的干燥根,收载于《中国药典》2010年版,是著名中成药三九胃泰、跌打万花油、正骨水以及日用品两面针中药牙膏的主要原料,市场上以两面针为原料的中成药及日用品对两面针的年需求量已超4000吨,并呈现出明显的增长趋势。两面针多年来的供应均以野生为主,由于其药用部位为根,再生能力弱,经过长期的采挖,该药材早已遇到资源匮乏的瓶颈难题,并严重影响了中成药及其相关产业原料的供应。本课题组前期通过研究两面针不同药用部位的HPLC/MS/UV指纹图谱发现:两面针的茎部位与根部位化学成分极为类似,均含有多种苯骈菲啶型生物碱;并且利用HepG2/STAT3活性测试导向的高通量筛选发现根茎共有化学成分-8-甲氧基二氢白屈菜红碱对与炎症和恶性肿瘤相关的信号转导与转录激活子蛋白(Signal Transducer and Activator of Transcription Protein,STAT)家族中的重要成员STAT3的活性具有很强的调节效应,但其作用机制则尚不明确;在初步的药效比较研究中也发现,两面针的不同部位(根、茎、叶、地上部分)提取物均有一定镇痛和胃黏膜保护作用;经文献调查也发现两面针有其它部位入药的相关记载和应用,以上均提示两面针的茎部位具有一定的药用价值,值得进一步开发利用。关于两面针的质量控制,现有药典及前人的研究多以氯化两面针碱的含量高低来进行药材质量评价,但通过大量研究表明氯化两面针碱的主要药效为抗肿瘤、心肌保护等,而两面针在临床上多用于多种炎症疾病,抗炎是其主要药效之一,氯化两面针碱并不能从根本上反映两面针的抗炎药效。因此寻找与两面针抗炎药效直接相关的指标性成分也迫在眉睫,只有通过监测与药效密切相关的指标性成分的含量才能更好地实现两面针的药材质量控制。研究目的:对两面针进行根、茎部位的化学成分和药效比较,初步探讨两面针根、茎共有化学成分的作用机制,从物质基础到药效验证来充分研究两面针茎部位的药用价值,并探讨根茎共有活性成分的抗炎作用机理,明确两面针发挥抗炎药效的化学成分,不仅为前人用两面针其它部位入药提供证明,也为两面针茎部位入药,实现两面针药用部位的扩大应用和可持续综合开发提供参考和实验依据,从而实现在保护资源平衡和生态环境的同时,也满足中药产业可持续发展的要求,取得良好的社会经济效益,满足当前经济社会发展的需要,达到双赢的局面。方法:明确茎部位的化学成分与两面针传统药用根部位极为类似后,再利用TSQ Quantum Access液质联用仪,通过与标准品和前期基于生物活性导向的方法追踪分离得到的两面针药材中的活性成分进行比较,初步确定两面针根、茎中的共有化学成分,并对其进行含量追踪测定,并在此基础上对两面针根、茎部位进行质量对比的研究;通过观察根、茎中具有STAT3活性的共有化学成分8-甲氧基二氢白屈菜红碱对酪氨酸激酶2(JAK2)/信号转导和转录活化因子3(STAT3)信号通路中的调节作用以及对人胃腺癌细胞(GastricAdenocarcinoma,AGS)的增殖抑制、诱导凋亡、周期分布的影响,从细胞生物学的角度来探讨其作用机理,阐明两面针根,茎部位发挥抗炎药效作用的物质基础。根据两面针在药典中所载主治功效,从抗炎、镇痛、抗损伤、抗消化性溃疡、改善胃肠功能等作用,进一步对两面针化学成分类似的根、茎部位进行药效学的对比研究,明确茎部位的药用价值,为两面针实现扩大药用部位提供药效学证明。结果:确定了两面针根、茎中均含有药理活性较强的氯化两面针碱、白屈菜红碱、8-甲氧基二氢白屈菜红碱、木兰碱、新棒状花椒酰胺及其它共有成分;对两面针根、茎部位进行性状、水分、总灰分和醇溶性浸出物的考察,以及共有化学成分的含量测定等质量对比研究,结果显示:两面针的茎部位与根相比,在性状上区别为根部位表面有鲜黄色或黄褐色类圆形皮孔样斑痕,茎部位则有纵皱纹和散在的钉刺或钉刺痕,此外茎部位部分中间还具有髓部;两面针的根、茎部位的水分含量均在10%以内;根部位的总灰分较茎部位相比普遍偏高;而茎部位的浸出物含量和共有化学成分的含量均普遍低于同批次的根部位,提示植物在生长过程中,两面针茎部位的化学物质积累程度要稍低于根部位。药效对比研究结果表明,与根部位相比,两面针的茎部位也具有较强的抗炎、镇痛、抗损伤,胃黏膜保护和促胃肠蠕动的药理活性,且其作用强度与根相比无明显差异,具有较好的药用价值,值得进一步的开发利用。根、茎的共有化学成分8-甲氧基二氢白屈菜红碱对JAK2/STAT3通路的具有较强的调节作用,能够抑制JAK2和STAT3的磷酸化;对人胃腺癌AGS细胞株具有较强的增殖抑制作和诱导其细胞凋亡的作用。结论:两面针的茎部位的化学成分与根相似,仅在含量上存在差异。而根、茎的共有化学成分8-甲氧基二氢白屈菜红碱对在大多数炎症和恶性肿瘤组织中均有异常表达和强活性的STAT3表现出明显的调节作用,可能是通过抑制JAK2/STAT3通路相关蛋白的活化从而实现对恶性炎症的发展和对肿瘤细胞的增殖抑制作用,因此8-甲氧基二氢白屈菜红碱可能是两面针发挥抗炎药效的主要物质基础之一,可作为指标性成分用于两面针药材的质量控制。通过众多药理模型的验证推测,两面针茎部位与根部位药理作用类似,且作用强度无明显差异,两面针茎部位也同样具有较好的药用价值,可成为两面针扩大药用部位的备选药材。提倡将与两面针根部位具有化学成分类似、药理作用相近,且有一定的民间用药历史和记载的两面针茎部位入药,增加两面针的药用部位及其资源,作为解决两面针的资源缺乏难题的有效途径之一,可以缓解或解决目前两面针面临的资源匮乏问题。