甘草在我国已有多年的应用历史，素有“十方九草，无草不成方”之说，具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药等功效。豆科甘草属植物共有8个种，分别为甘草GlycyrrhizauralensisFisch.、光果甘草G.glabraL.、胀果甘草G.inflataBat.、粗毛甘草G.asperaPall.、无腺毛甘草G.eglandulosaX.Y.Li.、刺果甘草G.pallidifloraMaxim.、圆果甘草G.squamulosaFranch.和云南甘草G.yunnanensisChengf.etL.K.DaiexP.C.Li.。《中国药典》年版中甘草项下收载有甘草、胀果甘草和光果甘草3种。目前，已从不同甘草中分离出多个化合物，主要包括黄酮、香豆素、三萜皂苷、二苯乙烯4大类化合物，研究发现这些化合物具有保肝、抗炎、抗菌、抗病毒、抗氧化、抗癌、免疫调节、降糖、抗肥胖、解毒和抗溃疡等多种生物活性。

代谢组学是通过先进的分析检测手段，获取人和动植物的代谢物图谱，进而反映其整体的生理生化状态。代谢组学以气相色谱-质谱（GC-MS）、液相色谱-质谱（LC-MS）和核磁共振（NMR）等技术为主进行分析，常使用主成分分析（PCA）、层次聚类分析（HCA）、偏最小二乘法-判别分析（PLS-DA）等分析方法，以及XCMS、AMIDS、MET-IDEA、SAS和SPSS等软件进行数据处理。中药具有多成分、多靶点的特征，利用代谢组学的方法可以对其整体综合效应进行药效评价。代谢组学在中药基原、炮制、配伍、质量控制、有效性和安全性研究等方面具有重要的理论意义和应用价值，已成为现代中药研究的重要手段。本文从基原鉴定及生物标志物、炮制、药理作用和生态因子等方面来阐述代谢组学在甘草研究中的应用。

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1代谢组学在甘草基原鉴定及生物标志物研究中的应用

现已研究发现近50种生物标志物可用来区分乌拉尔甘草（甘草）、光果甘草和胀果甘草，乌拉尔甘草的生物标志物：槲皮素（quercetin），licoleafol、kanzonolH、甘草异黄烷甲（licorisoflavanA）、glucoisoliquiritin、甘草皂苷K2（licoricesaponinK2）、甘草皂苷H2（licoricesaponinH2）、甘草皂苷E2（licoricesaponinE2）、licoriceglycosideE，甘草黄?酮醇（licoflavonol）、异甘草黄酮醇（isolicoflavonol）、甘草利酮（licoricone）、glicoricone、isoangustoneA、7-O-methylluteone、6,8-二异戊烯基金雀异黄素（6,8-diprenylgenistein）、甘草酚（glycyrol）、粗毛甘草素D（glyasperinD）、glycyuralinE、glicophenone，甘草香豆素（glycycoumarin）；光果甘草的生物标志物：光甘草酚（glabrol）、光甘草素（glabrene），2,4,4′-trimethoxychalcone、guangsangonF、夏佛塔苷（schaftoside），parvisoflavoneA、4′-O-甲基光甘草定（4′-O-methyl-glabridin）、欧甘草素B（hispglabridinB）、欧甘草素A（hispaglabridinA）、3′-羟基-4′-O-甲基光甘草定（3′-hydroxy-4′-O-methylglabridin）、glycybridinC、erybacinB，3-羟基-光甘草酚（3-hydroxy-glabrol）、kanzonolY，甘草定（glabridin）；胀果甘草的生物标志物：甘草黄酮B（licoflavoneB）、胀果香豆素甲（inflacoumarinA）、胀果甘草宁A（glyinflaninA），甘草查耳酮D（licochalconeD），lespeflorinB3，甘草查耳酮E，3,4-didehydroglabridin、5-(1,1-dimethylallyl)-3,4,4′-trihydroxy-2-methoxychalcone、licoagrochalconeC，甘草查耳酮C，甘草查耳酮A。结构见图1。

Liao等通过HPLC和LC-MS分析鉴定乌拉尔甘草和光果甘草时，发现只有乌拉尔甘草中含有槲皮素，所以将槲皮素作为乌拉尔甘草的生物标志物。Farag等采用LC-MS法分析不同种甘草的次生代谢物，发现glucoisoliquiritin、光甘草素和胀果甘草宁A等19种化合物可以作为乌拉尔甘草、光果甘草和胀果甘草的生物标志物。Rizzato等运用非目标性代谢组学方法和HPLC-HRMS分析了光果甘草和胀果甘草的生物标志物，发现光甘草定、kanzonolY、2,4,4′-trimethoxychalcone、guangsangonF和夏佛塔苷是光果甘草的生物标志物，甘草查耳酮A、C、D、E和lespeflorinB3是胀果甘草的生物标志物。Song等采用LC-UV或LC-MS/MS法分析了乌拉尔甘草、胀果甘草和光果甘草中次生代谢物的差异，其中乌拉尔甘草中3-芳基-5-甲氧基-香豆素类化合物和黄酮类化合物较多，胀果甘草中2′-H查耳酮含量较高，光果甘草中8-环合异戊烯基异黄酮含量较高；还发现甘草黄酮醇、甘草查耳酮A和异甘草黄酮醇等27种化合物也可作为生物标志物来区分3种甘草。Kondo等发现甘草香豆素、光甘草定和甘草查耳酮A分别是乌拉尔甘草、光果甘草和胀果甘草的生物标志物；还采用HPLC法测定了乌拉尔甘草、胀果甘草和光果甘草中甘草苷（liquiritin）、甘草酸（glycyrrhizin）、甘草芹糖苷（liquiritinapioside）、异甘草苷（isoliquiritin）、异甘草芹糖苷（isoliquiritinapioside）和甘草素（liquiritigenin）的含量，显示光果甘草和胀果甘草中这6种成分含量组成相似，而乌拉尔甘草中的甘草苷、异甘草苷和甘草素的含量比其他2种高。

2代谢组学在甘草炮制研究中的应用

甘草含有多种有效成分，炮制方法不同其功效也不尽相同，甘草苷和甘草酸等有效成分在炮制前后的含量有所变化。利用代谢组学技术可以快速发现炮制过程中代谢产物的变化。刘磊等采用HPLC-DAD技术分析炙甘草与甘草中的成分，发现炮制后甘草中甘草苷和甘草酸的含量显著增加。张爱华等通过HPLC发现甘草经蜜制后总黄酮含量升高。周倩等发现甘草经蜜炙后葡萄糖和果糖的含量均增加，且药效强于生甘草和清炒甘草。Ota等利用HPLC-ESI-IT-TOF-MS的代谢组学方法确定了炙甘草和蜜炙甘草的特征化合物为异甘草苷、异甘草素、glucoisoliquiritin、6″-O-acetyl-isoliquiritinapioside、6″-O-acetylisoliquiritin，这5种化合物含量均高于生甘草，可以作为炙甘草和蜜炙甘草质量控制的标志物，此外还发现蜜炙甘草中糖衍生物的含量较高，6″-O-acetylisoliquiritin的含量低于炙甘草。

3代谢组学在甘草药理作用机制研究中的应用

甘草的药理作用研究比较广泛，人们已采用代谢组学方法研究甘草及其复方在抗溃疡、抗炎、抗氧化、抗病毒及减毒等方面的作用机制，本文总结了甘草进入体内后代谢物的变化情况（表1）。

3.1抗溃疡作用

甘草黄酮类和三萜类化合物可通过调节氨基酸代谢和炎症因子等预防或治疗胃溃疡。Wang等通过HPLC-TOF-MS的分析方法检测用药前后大鼠血浆中色氨酸、鞘氨醇-1-磷酸、泛酸等内源性代谢物的差异，发现甘草总三萜通过调节色氨酸代谢、抑制胃酸分泌、减少炎症介质的释放和保护胃黏膜等预防胃溃

疡。Yang等运用HPLC-TOF-MS代谢组学方法分析甘草黄酮治疗大鼠胃溃疡的作用机制，研究证明甘草总黄酮通过上调花生四烯酸、前列腺素E2和乙酰乙酸以及调节胆汁酸含量等治疗胃溃疡。

3.2抗炎作用

甘草具有抗炎作用，采用代谢组学方法可以阐明甘草的抗炎作用机制。刘媛媛使用UPLC-QTOF-MS代谢组学方法分析甘草附子汤的药效机制，甘草附子汤中生物碱类成分、黄酮类成分和皂苷类成分通过调节氨基酸代谢、能量代谢和肠道菌群代谢而发挥治疗关节炎的作用。Wei等通过UPLC-QTOF-MS代谢组学方法发现甘草总提取物、黄酮类和皂苷类成分均具有抗炎和镇痛的作用，且黄酮类成分效果最好，为阐明甘草中黄酮类成分治疗类风湿性关节炎的作用机制提供了理论依据。Wang等通过LC-MS和NMR的代谢组学方法筛选了桂枝加芍药汤中甘草的抗炎成分，结果表明甘草苷、芹糖甘草苷、甘草素、黄甘草苷、芒柄花苷具有抗炎作用。

3.3抗氧化作用

抗氧化是延缓衰老的重要步骤，许多天然产物均具有抗氧化作用，研究发现甘草黄酮类化合物是其主要抗氧化成分。赵凡凡等采用基于NMR的代谢组学方法研究甘草水提物对D-半乳糖致衰老大鼠的影响，通过对牛磺酸代谢和缬氨酸等其他氨基酸代谢的调节，表明甘草水提物对D-半乳糖致衰老大鼠具有肝保护、抗氧化和抗衰老作用。罗丽平等运用HPLC-QTOFMS/MS偶联DPPH添加法筛选甘草中的抗氧化成分，结果表明刺甘草查耳酮、甘草查耳酮B、甘草查耳酮A、5-(1,1-dimethylally)-3,4,4′-trihydroxy-2-methoxychalcone、glycycourmarin和glyurallinB这6个黄酮类化合物具有抗氧化活性。Li等通过HPLC-QTOFMS/MS和DPPH相结合的方法发现甘草中甘草查耳酮A、甘草查耳酮B和刺甘草查耳酮等21种黄酮类化合物具有抗氧化活性，利用这种方法有助于快速筛选甘草的抗氧化成分。

3.4抗病毒作用

病毒是一种严重威胁人类健康的病原体，研究发现甘草三萜类化合物为其主要抗病毒成分。Fu等采用LC-MS代谢组学方法研究发现甘草中的18β-甘草次酸和甘草查耳酮A可以作为埃博拉病毒和马尔堡病毒核蛋白的化学配体，为抗病毒药物开发提供了新的依据。Li等通过CE-MS和LC-MS的代谢组学方法筛选甘草中抗HIV-1的活性成分，研究发现甘草酸和甘草皂苷G2与艾滋病病毒（HIV）V3环区域结合从而发挥作用，此方法为从天然产物中寻找HIV-1抑制剂提供了筛选和识别平台。

3.5减毒作用

甘草在许多复方药中发挥减毒的作用，代谢组学方法有助于理解甘草的减毒机制。唐冰雯等应用NMR的代谢组学技术分析大鼠肾脏代谢物变化，甘遂可以使大鼠体内氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢紊乱，甘遂和甘草（1∶4）配伍时可通过改变甘遂毒性生物标志物含量和下调肾脏毒性传统指标来体现出甘草减毒效应。徐文峰等利用1H-NMR和PLS-DA的代谢组学技术分析牛黄解毒片中甘草对雄黄的配伍减毒作用，发现甘草总黄酮和甘草总皂苷通过调节大鼠体内能量代谢、胆碱代谢、氨基酸代谢和肠道微生物代谢等起到降低雄黄毒性的作用。Qiao等采用LC-MS和PLS-DA的代谢组学方法分析大鼠血浆中的代谢成分，发现上调甘氨酸-胆汁酸以及下调牛磺酸-胆汁酸有助于解释甘草的减毒机制。Wang等和刘建群等通过UPLC-QTOF-MS的代谢组学方法研究甘草对雷公藤内酯醇和雷公藤内酯酮毒性的影响，发现甘草可以回调雷公藤内酯醇和雷公藤内酯酮对泛酸、色氨酸和卟啉等毒性生物标志物作用而发挥减毒作用。Sun等采用NMR代谢组学方法分析甘草对附子的减毒作用，研究发现甘草可以使甜菜碱、二甲基甘氨酸和柠檬酸盐等代谢物含量降低，调节牛磺酸和3-羟基丁酸酯的浓度，从而降低附子的毒性。

3.6生态因子

中药的有效成分含量与其生长的自然生态环境密切相关。杨辉等利用HPLC色谱法测定了不同产地甘草样品中甘草酸、甘草苷和异甘草苷的含量，发现这3种主要成分与生态因子有密切关系，具体是3种成分的含量与年平均气温、7月平均气温、7月最高气温、1月平均气温、1月最低气温为负相关，与年均降水量、海拔为正相关。卢颖等采用PCA法发现热量、地理、光照、降水和风况这5个生态因子是影响甘草质量的重要因素，其中影响甘草地理分布的主导因子是热量。王跃飞等用聚类分析法研究不同产地对甘草活性成分的影响，结果表明不同产地之间甘草酸与甘草黄酮的含量相差很大。Montoro等利用LC-ESI/MS和LC-ESI/MS/MS的方法分析了来自中国、意大利、伊朗和土耳其4个国家的甘草，发现甘草酸含量高低依次为中国＞意大利＞伊朗＞土耳其，表明不同地区的甘草中甘草酸含量不同，间接影响甘草质量。

4展望

近年来，代谢组学已经在中药鉴别、质量检测乃至中医证候模型复制、方剂作用机制研究、中药安全性评价等方面取得了阶段性成果。随着质谱、核磁共振、现代分子生物学等技术的快速发展，利用代谢组学与蛋白质组学等技术研究甘草的有效成分及其药理作用机制成为今后研究的主要方向。甘草的药效成分受到物种、环境气候、采收、炮制加工和配伍等多方面的影响。甘草和其他中药配伍的复方应用广泛，在不同的方剂中其药理作用和作用机制可能存在差异。运用代谢组学的方法研究甘草的药理作用可以为临床合理用药提供科学依据。随着“中药质量标志物”概念的提出，代谢组学方法对于发现和确定中药质量相关的生物标志物将发挥重要作用。

参考文献（略）

来源：包芳,李羽涵,杨志刚.甘草代谢组学的研究进展[J].中草药,,49(19):-.

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