黃芩為唇形科植物黃芩(Scutellaria baicalensis Georgi)的干燥根，最早收載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，性寒，味苦，歸肺、膽、胃、大腸經(jīng)。黃芩可清熱燥濕、瀉火解毒、消炎、健胃、降血壓、止血、安胎，用于治療肺熱咳嗽，高熱煩渴、血熱吐血、蛆血，瀉痢、黃疽、胎動不安、癰腫瘡毒、高血壓等。
黃芩的藥理研究證實黃芩根中的有效成分主要為黃酮類化合物，目前已發(fā)現(xiàn) 40 多種黃酮類化合物，如黃芩苷、黃芩素、漢黃芩苷和漢黃芩素等。黃芩苷作為黃芩中含量最多的一種黃酮類化合物，并且在諸多文獻記載中表明其用途廣泛，具有明顯藥理作用，包括抗氧化、抗微生物、抗炎及對免疫、消化、神經(jīng)等系統(tǒng)的保護作用。
01黃芩苷抗氧化能力機理
黃芩苷是一種有效的抗氧化劑，對于超氧化物陰離子、過氧化氫酶等氧自由基引起的氧化反應可起到明顯預防作用。其抗氧化作用的主要機制在于：①結構決定功能，黃芩苷化學結構上含有多個酚羥基（見圖1），酚羥基與自由基反應生成較穩(wěn)定的半醌式自由基，從而終止自由基鏈式反應，防止惡性循環(huán)反應的發(fā)生；②黃芩苷可通過下調kelch樣ECH相關蛋白1（Keap1）和泛素鏈接酶蛋白（cullin E3，cul3）的表達，增加自噬蛋白（protein 62，p62）的表達，激活Nrf2抗氧化信號通路，進而影響抗氧化蛋白反應原件的轉錄，調控超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、血紅素氧合酶 1（HO-1）、機體內(nèi)的谷胱甘肽（GSH）和NAD(P)H：醌氧化還原酶 1（NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1，NQO1）的表達，達到清除細胞內(nèi)多余自由基、保護細胞在缺氧/復氧情況下免受損傷的目的。總之，黃芩苷在抗氧化反應中不但能清除鏈引發(fā)階段的自由基，而且還可以直接捕獲自由基反應鏈中的自由基，阻斷自由基反應，起到預防和斷鏈的雙層作用。
圖片引自楊詩鈺，2020，Nrf2 在黃芩苷抗氧化作用中的調控機制探析
02黃芩苷抗微生物作用機理
圖3 黃芩苷抗菌作用
圖片引自Mahdi Asghari Ozma et al., Journal of Herbal Medicine 27 (2021) 100432
黃芩苷是從多個方面來發(fā)揮抗微生物作用（見上圖3），包括激活免疫系統(tǒng)、防止生物膜的形成、減少炎癥反應、破壞有害菌結構、抑制細菌酶、減少細菌內(nèi)毒素、降低耐藥性等。
目前研究表明，黃芩苷對于革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均具有抑制作用。例如，在大腸桿菌引起的牛乳腺炎中，黃芩苷附著在大腸桿菌細胞壁上，降低了細菌的穩(wěn)定性，提高了細胞壁的滲透性，最終導致細菌死亡。
03黃芩苷抗炎和免疫調節(jié)作用機理
在黃芩苷所有的生理作用中，抗炎和免疫調控作用尤為突出。在多種炎癥和自身免疫性動物模型上黃芩苷顯示明確的抗炎和免疫調控作用，這些模型包括：哮喘，急性胰腺炎，急性肺損傷，急性肝損傷，肝纖維化，日曬性皮炎，實驗性牙周炎，實驗性自身免疫性腦脊髓炎等。黃芩苷體內(nèi)給藥一般可以減輕組織的炎癥性損傷，下調模型動物血漿促炎細胞因子水平（TNF-α、IL-1、IL-6 等），并可以調節(jié)某些免疫細胞分泌細胞因子干擾素、IL-4、IL-10等，來發(fā)揮抗炎作用。例如，革蘭氏陰性細菌的細胞膜具有一種被稱為脂多糖內(nèi)毒素(LPS)的結構，這是誘導宿主炎癥反應的主要因素之一。LPS通過激活宿主細胞的Toll樣受體4(TLR4)，激活NF-κB和MAPK途徑，釋放各種促炎細胞因子，包括IL-1β、IL-6、TNF-α和NO；LPS還增加了環(huán)氧合酶-2(COX-2)的表達和血清天冬氨酸轉氨酶(AST)和丙氨酸轉氨酶(ALT)的水平，同時增加骨髓過氧化物酶(MPO)，最終引起肝細胞炎癥。黃芩苷一方面防止TLR4在宿主細胞中的表達, 另一方面抑制促炎因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）的產(chǎn)生，最終防止LPS對肝臟的損害。另有研究表明，黃芩苷可通過促進細胞凋亡來發(fā)揮免疫調控作用，這方面的證據(jù)主要來自于對于黃芩苷對腫瘤細胞的抑制。例如，黃芩苷可能通過上調凋亡促進基因p53、Bax，下調凋亡抑制基因 bcl-2、bcl-6 的表達，誘導非成熟骨髓瘤細胞的凋亡。
總之，黃芩苷作為一種黃酮類化合物，在抗氧化、抗微生物、抗炎及對免疫調節(jié)方面具有重要的生物學功能，已經(jīng)得到越來越多同行業(yè)的關注。除了上述功能，最新研究表明黃芩苷可通過調控肝腸軸，進而對肝和腸道疾病發(fā)揮保護作用。下一篇文章小編會帶大家一起了解黃芩苷在調節(jié)肝臟代謝、膽汁酸代謝、腸道菌群和相關信號通路的機制，為其在畜牧中的高效應用提供理論依據(jù)。