5-羟甲基糠醛(5-HMF)在中药中的研究现状探讨

摘 要：总结了5-HMF的形成、存在、性质等概况，归纳了其毒副作用及药理作用的研究现状，并且探讨了实验室现阶段的研究结果，提出5-HMF可能会被作为中药中一个新的活性成分加以研究，并认为它对阐明中药的作用有着重要的意义。

关键词：5-羟甲基糠醛；中药

中图分类号：R285

文献标识码：A

文章编号：1673-7717(2008)03-0508-03

Discussion of 5-hydroxymethylfurfural (5-hmf) in Chinese Native Medicine Research Presentsituation

FU Zi-qin， WANG Ming-yan， CAI Bao-chang

(1.Nanjing University of Chinese Medicine， Nangjing 210029， Jiangsu，China)

Abstract：This article summarized the overview of 5-HMF's formation， existence， nature and so on. It also induced its poisonous side effect and the pharmacologicalaction research presentsituation， and discussed the laboratory's findings at the present stage， proposed that 5-HMF possibly can be taken in the Chinese native medicine as a new active constituent to be studied， and thought it has vital significance to expound the Chinese native medicine function.

Keywords：5-hydroxymethylfurfural；Chinese native medicine

中药化学成分复杂，但从多种单味药及复方中发现，多数中药存在一个共同的成分：5-HMF。5-HMF是葡萄糖等单糖化合物在高温或弱酸等条件下脱水产生的一个醛类化合物，一般经炮制或加热后含量会升高，有的甚至升高极其明显。现阶段对于5-HMF探讨存在着很大的争论。有报道称该化合物对人体横纹肌和内脏有毒副作用等。因此，医药、食品等工业中往往对其产品进行5-HMF含量的控制。但近年来有研究发现，5-HMF具有抗氧化、抗心肌缺血等对人体有益的作用。因此，本文就5-HMF的形成、性状、影响因素、检测方法、毒副作用及其药理作用等研究现状作一个归纳。现综述如下。

1 5-HMF概况

1.1形成[1]5-羟甲基糠醛(简称5-HMF)，又称5-羟甲基-2-糠醛，由单糖化合物加热分解产生。多糖及苷类化合物在浓酸作用下首先水解成单糖，单糖在浓酸(4-10N)加热作用下，再脱去三分子水，生成具有呋喃环结构的糠醛化合物。该物质稳定性欠佳，可进一步分解为乙酰丙酸和甲酸或是聚合。

1.2存在5-HMF主要存在于可能发生糖降解反应和美拉德反应的食品和植物中，如在蜂蜜、婴儿乳品、葡萄干及大多水果(如日本黄杏)中等均有发现。而其他植物中近来发现也不少，如刘美丽等[2]从熟地黄中分离得到5-HMF；再如贾天柱等[3]首次从狗脊升华物中分离鉴定了有一定刺激性的5-HMF，同时认为可将其作为狗脊炮制品的一个指标物质。对于葡萄糖输液剂而言，在其储存、加热灭菌过程中均有可能产生5-HMF。

1.3影响因素由于5-HMF稳定性欠佳，其含量影响因素较多。加热时间和温度是影响5-HMF的首要因素，一般均使5-HMF含量呈规律变化[4]。高温液态水中有机酸的存在对5-HMF含量也有不同程度的影响[5]。另外，高温状态下，存在溶液的电解质价数越高，分解的5-HMF量越多[6]。再者，复方配伍对其也有一定的影响。中国药科大学中药研究所严永清等[7]对生脉散复方进行研究，研究表明，单味药在煎煮前均不含5-HMF，而生脉散全方及麦冬与五味子配伍的水煎液中5-HMF的含量显著增高，由此推断，5-HMF的形成可能与五味子的酸性有关而其含量主要受麦冬的影响。

1.4检测方法常见的5-HMF检测方法有UV法和HPLC法。由于UV吸收度法简单、通用、不需对照品，ChP(2000)、BP(1998)和USP(24)均采用此法控制产品中的5-HMF含量。如张嵩等[8]用双波长比色法测定葛根素葡萄糖注射液中5-HMF。但若主药等干扰检测时，可采用HPLC外标法，该法克服了5-HMF和其他成分在同一波长处有吸收的问题，从而能更准确地测定其含量和控制注射液的质量。如戴其昌等[9]用HPLC法测定甲硝唑葡萄糖注射液中5-HMF，测得平均回收率为99.2%(RSD=0.61%)。

2 5-HMF毒副作用及其代谢研究

2.1毒副作用有研究利用结肠致癌剂造模的45F344雄性大鼠进行实验，造模1周后，将动物随机分成4组，并分别在正常饮食中加入未加热的蔗糖、加热后的蔗糖、加热后蔗糖的丁醇提取物(去除5-HMF)和1%的5-HMF进行饲养。结果显示，蔗糖加热组和1%5-HMF组均出现明显的结肠小囊异常生长(ACF)，而丁醇提取物组大鼠未出现ACF。进一步实验还证实5-HMF能直接导致ACF的产生，并呈剂量依赖性。由此得出结论，对糖进行加热后(包括家庭烹制)如能产生含量为1%的5-HMF，就有可能引发并促进ACF[10]。另有研究显示5-HMF还可产生一定程度的基因毒性，推测其机制可能为5-HMF在体内经过硫化和氯化的过程而产生的致突变作用[11]。另外，5-HMF对人体横纹肌和内脏有毒副作用。

但也有大量报道称5-HMF不具有某些毒副作用。在对8种碳水化合物的热降解产物对小鼠皮肤癌的作用研究中，5-HMF并未显示出诱导和促进皮肤癌作用[12]。通过5-HMF对蛋白质损伤和影响谷胱甘肽活性的研究，得出结论，5-HMF虽能使正常cell内谷胱甘肽活性受到一定影响，但远远不会给人体造成严重的损害[13]。

2.2 代谢研究5-HMF主要经肾排泄。将5-HMF用14C标记后大鼠口服给药，8h后发现14C主要集中在肾脏和膀胱，其次是肝脏，胃肠道较少，推测肾排泄是5-HMF的主要排泄方式。在大鼠给药8h后的尿液中检测到了两种呋喃环的成分，5-羟甲基-2-糠酸(HMFA)和HMFA的甘氨酸结合物(HMFG)，并且尿液中的14C含量高达85%，给药24h后其含量大大降低。由此可见，5-HMF在大鼠体内主要经肾排泄，且代谢速度较快[14]。Godfrey等采用管饲法对雄性F344大鼠和B6C3F1小鼠给予5、10、100或者500mg/Kg[14C]-HMF(5-HMF)，研究其在体内的分配情况，从组织分配的情况表明：HMF在雄性大鼠和小鼠的吸收是迅速的，在雄性小鼠组织中的浓度在早期时间点与剂量并不呈直线比例关系，其分泌途径主要经由尿排出，口服剂量的60%～80%在48h内经由这条途径排出。对于肝、肾、组织/血液的HMF放射比活性大于1，尿液中的代谢物中一种为：N-5-羟甲基-2-呋喃。

3 5-HMF的药理作用研究

3.1 抗心肌缺血近年来，在中药复方研究中发现，5-HMF有一定的抗心肌缺血作用。夏云等[7]对生脉散的化学成分进行研究，从其合煎剂中分离得到一个新成分，经UV、IR、MS、及NMR谱鉴定为5-HMF。同时，研究发现，单味药在煎煮前不含5-HMF，单味五味子水煎后能产生少量5-HMF，人参、麦冬水煎液中未发现5-HMF，而生脉散全方及麦冬与五味子配伍的水煎液中5-HMF的含量显著增高，推测5-HMF生成可能与五味子酸性有关，而其含量主要受麦冬影响。进一步进行药效学研究后发现，全方合煎的药效明显优于该方单煎或两两组合配伍或三方单煎后混合的药效，推测该结果可能与其中所含的5-HMF及其含量有关。对分离所得5-HMF进行初步药效学实验，研究表明，5-HMF能降低心肌缺血小鼠血清中LDH含量，降低心肌缺血小鼠心肌组织中MDA含量，提示生脉散全方煎煮后化学成分的变化有利于其抗心肌缺血作用，它的产生对复方整体疗效是有利的，是生脉散抗心肌缺血的物质基础之一。

3.2 抗氧化作用近年来严永清等[15]从生脉散煎剂中分离鉴定了原三药材没有的5-HMF，证明5-HMF除具有抗心肌缺血作用外，还具有良好的抗氧化作用。同时，有报道称茅台酒中含有5-HMF，有较强的抗氧化性，有益于口腔健康，且同样具有抗心肌缺血作用。

3.3 Ca2+拮抗活性研究发现，梅果实(如乌梅)中所含的蔗糖经加工炮制后可生成5-HMF，具有Ca2+拮抗活性，有较强的拮抗由钾离子引起的豚鼠结肠带收缩的活性。同时，乌梅具有抗过敏作用，其抗过敏机理可能是非特异性刺激产生的游离抗体中和侵入体内的过敏原的结果，有人认为该作用机理可能与其中所含的5-HMF有关[16]。

3.4 改善血液流变学Kubo M等[17]研究发现，生地黄在蒸制过程中生成5-HMF，随蒸制时间延长，熟地黄中5-HMF含量增加，炮制成熟地黄后其含量增加约20倍左右。而药效学实验发现熟地黄可以通过改善红细胞变形能力、红细胞集合体形成等红细胞动态，并通过使纤溶系功能增强而改善血液流变学，从而呈现血液促进的作用，与熟地相比，生品在这方面作用较弱，这可能与两者所含5-HMF含量的差异有关。另外，从产于日本的黄杏中分离得到了5-HMF，通过实验同样证实5-HMF在改善血液流变学方面有一定作用。

3.5 影响甘草酸代谢有报道称，蜂蜜中含有葡萄糖、蔗糖、5-HMF等成分，将这3种成分分别家兔口服给药后，观察其对家兔体内甘草酸和甘草次酸代谢情况的影响。结果表明，5-HMF能抑制甘草次酸氧化为3-脱氢甘草次酸，增加甘草次酸在体内的吸收，从而促进甘草酸和甘草次酸的抑制肿瘤、抗炎、降低血中胆固醇的作用[18]。

3.6 其它近年来，有人以线粒体呼吸链复合体Ⅳ抑制剂叠氮钠微泵恒速灌注30天导致大鼠神经元能量代谢障碍和学习记忆能力减低，从而研究补肾中药山茱萸单体成分5-HMF作用，结果显示，5-HMF能够拮抗叠氮钠致神经细胞线粒体跨膜电位下降，并且可升高转AD患者线粒体DNA融合细胞的线粒体膜电位。同时，有实验采取药效追踪的方式对山茱萸的甲醇提取物进行分离得到5-HMF，药效学实验发现5-HMF对于黑腹果蝇幼虫有杀虫作用[19]。

4实验室研究结果

本实验室采用RP-HPLC法测定山茱萸生、制品中5-HMF含量，结果显示，山茱萸经酒蒸后5-HMF含量显著升高。本实验室从山茱萸酒制品中分离并鉴定出5-HMF。初步药效学实验结果表明，5-HMF能降低CCl4所致急性肝损伤模型小鼠ALT和AST且存在一定的量效关系，提示5-HMF对小鼠急性肝损伤有一定保护作用。同时，研究还发现，5-HMF对H2O2及葡萄糖所致血管内皮细胞损伤有保护作用，可逆转SOD活力减低，推测抗氧化作用可能是其保护血管内皮细胞的机理之一(5-HMF化学及药效研究另见报道)。

5讨 论

作为糖的热降解产物，5-HMF具有广泛存在性，其药理及毒副作用是人们研究的重点。多年来，其相关研究取得了一定进展，但仍没有得到公认的结论，依然存在着很大的争议，尤其是药理作用方面，其作用产生机制仍处于一个推测、争论的阶段。5-HMF存在到底能带来怎样的作用?其存在对中药及其复方疗效有着怎样的意义?生脉散等的研究提示人们，在某些方面，5-HMF对中药疗效是有利的，它很可能是中药中未被人们所认识的活性成分。并且，本实验室在山茱萸中发现了该成分，且制品中该成分含量显著升高，而体内药效学实验发现，在保护肝损伤方面显示制品作用优于生品，由此推测，该结果可能与其中所含5-HMF含量多少有关。因此，对分离出的5-HMF进行进一步药效研究，结果发现，5-HMF对肝损伤及血管内皮细胞均具有一定的保护作用，且发现5-HMF标准品同样具有血管内皮细胞保护作用，并且推测抗氧化作用可能是其作用机理之一。笔者将继续关注对5-HMF的研究，从而阐明其可能的作用机理及其与中药药效之间的关系。

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