黑姜是姜科(Zingiberaceae)山柰属(Kaempferia)多年生草本植物，最早记录于缅甸^[1]。1827年Wallich首次在缅甸的Ataran River采集到黑姜的标本，并命名为K. parviflora，直到1890年Baker^[1]才将该名称合格发表。现今该种在泰国^[2]、老挝^[3]、孟加拉国^[4]、印度^[5]、柬埔寨^[6]、越南^[7]、中国^[8–9]等地都有分布或栽培的记录。中国栽培的黑姜来源于缅甸^[8]，又被称为红缘土田七^[8]、黑心姜^[8]或小花山柰^[9]。

黑姜在东南亚地区广泛种植。在泰国，黑姜被称为“Krachaidum”，也被称为“Thai ginseng泰国人参”，民间用其作药物长达几个世纪^[10–11]，现已成为该国收入冠军的草药之一，主要用于治疗过敏、胃肠道疾病和抗菌，其根茎的酒精浸泡液是治疗阳痿的滋补饮品^[12]。Yenjai等^[13]较早报道黑姜根茎含有多种黄酮类物质，这些化合物具有抗疟原虫和抗真菌的活性。此后，黑姜的多种药理作用逐渐受到关注，如抗肿瘤^[14–15]、抗炎^[16]、抗氧化^[17]、血管扩张和心血管保护^[18–21]、抗骨关节炎^[3]作用等。另外黑姜用于增强男性性能力，近年受到较大关注^[22-28]，市场上出现许多利用黑姜制成的相关功能产品。

虽然黑姜在东南亚地区被广泛种植^[3]，被用于制造食品、化妆品和医药品^[29]，但国内鲜有黑姜应用的报道。因此，本文就近年来黑姜化学成分、药理作用、毒理学研究等方面进行综述，旨在为该植物资源的进一步开发利用提供科学依据。

1 化学成分 1.1 黄酮类化合物

黑姜根茎中含有丰富的黄酮类化合物，目前报道的有32种(表 1)，主要活性物质是5, 7-二甲氧基黄酮及多甲氧基黄酮(PMFs)^[30]。黑姜根茎的黄酮类化合物含量因测量方法不同而有所不同，不同产地亦存在差异^[30]。Sutthanut等^[31]建立了测定黑姜黄酮类化合物含量的气相色谱法；同时对泰国不同产地黑姜黄酮类化合物的含量进行了分析，结果表明, 不同产地的含量差异较大，最低为23.86 mg/g，最高为60.98 mg/g。此外，黑姜根茎提取物作为保健食品，其5, 7-二甲氧基黄烷酮的标准化含量应不低于2.5%，总PMFs含量不低于10% ^{[10, 30]}。

1.2 其他化合物

除黄酮类化合物外，从黑姜根茎中还分离得到多种其他化合物，包括糖苷、酚苷、甘油、酯、蒽醌、甾醇等(表 2)，其中糖苷含量为0.016 83%^[35], 酚苷约为0.004 8%^[38]。其中糖苷分析报道的有3个, 酚苷6个(图 1)，甘油有3个，其他还有1-O-β-吡喃葡萄糖基-8Z-2-(2′-羟基二十四碳酰氨基)-8-十八烷- 1, 3, 4-三醇、β-谷甾醇肉豆蔻酸酯、9Z, 12Z-亚油酸甲酯、(1E, 6E)-1, 7-二苯基-1, 6-庚二烯-3, 5-二酮、腺苷、l-苯丙氨酸、2-甲氧基蒽醌、2-羟基-9, 10-蒽醌、β-谷甾醇和胡萝卜苷等化合物。

2 药理作用 2.1 抗肿瘤作用

黑姜历来被用作治疗各种疾病包括癌症^[10]。早期有研究报道黑姜提取物对不同白血病细胞^[39]和癌细胞具有细胞毒性^[14–15]，但其分子作用机制仍不清楚^[15]。黑姜乙醇提取物对人宫颈癌细胞(HeLa)的细胞活力、细胞迁移、细胞侵袭、细胞凋亡、细胞成活和生长相关的信号通路有抑制作用，揭示其抗肿瘤活性^[14–15]。Bhardwaj等^[40]用超临界二氧化碳流体萃取黑姜根茎得到的5-羟基-7-甲氧基黄酮可通过活性氧(ROS)调节线粒体介导的细胞凋亡信号通路在人结肠癌HCT-116细胞中的表达来诱导细胞凋亡，表明黑姜可用于结肠癌的靶向治疗。Wong- srikaew等^[41]报道黑姜根茎的超临界二氧化碳萃取物比乙醇提取物对人宫颈癌细胞和腺癌细胞显示出更强的抗增殖作用，通过主成分分析认为5, 7-二甲氧基黄酮是有效的抗癌成分。Hossain等^[42]用超临界二氧化碳萃取法分析黑姜根茎化合物，结果表明其根茎含有的3, 5, 7, 4'-四甲氧基黄酮、5, 7, 4′-三甲氧基黄酮和5-羟基-3, 7, 3′, 4′-四甲氧基黄酮可通过细胞凋亡途径诱导人结肠癌HCT-15细胞死亡, 其或可用作新型抗癌药物。Paramee等^[43]对卵巢癌细胞株SKOV3的研究表明，黑姜提取物处理的细胞表现出DNA片段化和畸形，蛋白激酶B (AKT)和细胞外调节蛋白激酶ERK1/2的磷酸化减少，其可能通过PI3K/AKT和MAPK信号转导途径诱导细胞凋亡来表现抗肿瘤活性。

2.2 增强男性性能力

黑姜长期以来用于增强男性性能力^{[22, 27–28]}。Sudwan等^[23]报道口服240 mg/kg黑姜提取物可以在前10 min内缩短小鼠求偶行为时间。Chaturapa- nich等^[24]报道黑姜己烷和水提取物对男性性行为无任何影响，而乙醇提取物可以显著增加睾丸血流量起到催情效果。Temkitthawon等^[25]报道黑姜根茎的乙醇提取物中有较高含量抑制PDE5和PDE6的活性成分，可被用来治疗男性勃起功能障碍，这为黑姜增强男性能力提供了更有利的证据。Wannanon等^[26]研究表明，虽然黑姜提取物对老年健康男性的性激素水平没有显著影响，但对阴茎勃起长度和性欲刺激反应潜伏期表现出显著变化，认为黑姜可用于治疗老年男性勃起功能障碍。Lert-Amornpat等^[22]报道黑姜粉末悬浮液对链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病大鼠体重、血糖及食物的摄入虽无显著影响, 但其性行为和血清睾酮水平显著恢复，说明黑姜具有改善糖尿病大鼠精子密度、睾酮水平和性功能的作用。这些都为黑姜提取物可增强男性性能力提供了一定的佐证。

2.3 抗炎作用

Tewtrakul等^[16]从黑姜根茎乙醇提取物的乙酸乙酯萃取层中分离得到的5-羟基-3, 7, 3′, 4′-四甲氧基黄酮具有显著的抗炎活性。Sae-Wong等^[44]报道5-羟基-3, 7, 3′, 4′-四甲氧基黄酮是黑姜乙醇提取物中主要的抗炎活性化合物，其可通过抑制诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)信使核糖核酸(mRNA)的表达来实现抗炎作用。Sae-Wong等^{[33, 45]}还报道黑姜根茎三氯甲烷提取物中的5, 7-二甲氧基黄酮、三甲基芹菜素和3′, 4′, 5, 7-四甲氧基黄酮对iNOS mRNA和iNOS蛋白表达起到很强的抑制作用。Horigome等^[46]报道黑姜正己烷提取物中的5, 7-二甲氧基黄酮和5-羟基-3, 7, 3′, 4′-四甲氧基黄酮可以明显抑制肥大细胞脱颗粒、炎症介质的产生和mRNA的表达。Rujjanawate等^[47]报道口服黑姜乙醇提取物可以抑制胃溃疡的形成，从而具有保护胃的作用。Jin等^[48]报道黑姜根茎乙醇提取物可抑制iNOS、环氧化酶-2(COX-2)和肿瘤坏死因子(TNF)-α的表达，且显著降低了单核巨噬细胞RAW264.7中核因子κB抑制蛋白α(IκBα)和核因子κB(NF-κB)的磷酸化以及p65的核转运能力。Lee等^[49]报道紫外线增加了COX-2的表达，而黑姜根茎乙醇提取物可以降低小鼠皮肤组织COX-2的表达，表明黑姜提取物具有抗炎作用。

2.4 改善运动能力

NO对增强运动参与者的身体素质起着重要作用，因此促进NO生成的运动补剂在运动营养领域受到普遍关注。Fitnox是黑姜甲氧基黄酮、石榴皮多酚和辣木叶总皂苷的混合物，试验表明口服250 mg Fitnox胶囊的健康成年男性血清及唾液中的硝酸根NO₃^–和亚硝酸根NO₂^–水平显著高于服用安慰剂组，而NO₃^–和NO₂^–可以通过不同途径转化成NO, 因此Fitnox可以改善运动参与者的整体性能和提高身体耐力^[50]。Kim等^[51]报道黑姜根茎乙醇提取物可以通过调控线粒体合成的转录因子表达和激活去乙酰化酶1等信号传导通路来提高运动能力。Wattana- thorn等^[52]报道每日服用25或90 mg黑姜提取物1次，持续8周，健康老年志愿者表现出30 s椅子坐起和6 min步行的运动能力提高，因此其可作为老年人的健康补充剂。但Wasuntarawat等^[53]报道摄入含有黑姜成分的胶囊未能改善运动能力和耐力。因此黑姜提高运动能力的传导通路及作用机制尚不清楚。

2.5 抗氧化作用

黑姜根茎中含有的黄酮类和萜类物质具有良好的抗氧化活性^[20]。Wungsintaweekul等^[54]研究表明黑姜甲醇提取物的最大半数抑制浓度(IC₅₀)为61.5 mg/mL时，显示很强的抗氧化活性。另外, 黑姜提取物中的黄酮类物质3, 5, 7, 3′, 4′-五甲氧基黄酮和5, 7, 4′-三羟基三甲氧基黄酮具有较强的抗糖基化活性，可用于抗糖尿病和减轻氧化应激带来的危害^[55–56]。

2.6 抗真菌作用

当黑姜乙醇粗提物浓度为1%时，可以有效抑制55%的赤星病菌孢子萌发^[57]。黑姜根茎乙醇提取物中的3, 5, 7-三甲氧基黄酮亦显示出抗红色毛癣菌、须毛癣菌和石膏样毛癣菌的较高活性，最小抑菌浓度(MIC)为250 μg/mL^[58]。黑姜中的5, 7, 3′, 4′-四甲氧基黄酮、5, 7, 4′-三甲氧基黄酮具有抗白色念珠菌活性^[13]，IC₅₀分别为39.71和17.63 mg/mL。

2.7 抗病毒作用

Sornpet等^[59]报道黑姜根茎的乙醇及水提取物具有显著的抗H5N1流感病毒活性。Sookkongwaree等^[60]报道黑姜根茎甲醇提取物中的5-羟基-7-甲氧基黄酮和5, 7-二甲氧基黄酮可以抑制人类免疫缺陷病毒HIV-1蛋白酶活性，IC₅₀为19 mmol/L；5-羟基- 3, 7-二甲氧基黄酮可以抑制丙型肝炎病毒HCV蛋白酶和人巨细胞病毒HCMV蛋白酶活性，IC₅₀分别为190和250 mmol/L。

2.8 神经保护作用

Wattanathorn等^[61]报道黑姜根茎乙醇提取物具有保护神经、缓解压力的作用。Welbat等^[62]给雄性小鼠口服黑姜乙醇提取物21 d，结果表明黑姜提取物可以防止丙戊酸引起的小鼠大脑认知障碍和减少海马神经形成，显示其具有抗抑郁作用。此外，在黑姜根茎提取物中的主要黄酮类物质(5, 7-二甲氧基黄酮，5, 7, 4′-三甲氧基黄酮和3, 5, 7, 3′, 4′-五甲氧基黄酮)对β-分泌酶BACE1的抑制作用具有特异性和选择性，而对α-分泌酶或其他丝氨酸蛋白酶活性没有抑制作用，因此黑姜提取物可用做β-分泌酶的天然抑制剂，或可作为预防老年痴呆症的新疗法^[63]。

2.9 血管扩张和心血管保护作用

黑姜提取物具有治疗心血管疾病^[18–20]和抗高血压^[21]的功能。Yorsin等^[64]报道黑姜的二氯甲烷提取物可促进内皮型一氧化氮合成酶(eNOS)的表达和NO的产生。Wattanpitayakul等^[65]报道黑姜的乙醇提取物可促进苯肾上腺素和乙酰胆碱诱导的大鼠主动脉环和回肠舒张。Malakul等^[66]研究表明黑姜的乙醇提取物通过激活cGMP-NO通路，减弱钙离子流入和大鼠主动脉环中的ROS来减少缺血再灌注损伤I/R，从而达到保护心脏的作用。

2.10 经皮促渗作用

黑姜提取物中的大多数甲氧基黄酮成分具有低分子量、低油水分配系数logP和低熔点的特性，具有很好的经皮促渗作用^[36]。另外，黑姜的二氯甲烷提取物可以被制成固体脂质纳米粒，从而提高了透皮渗透性^[67]。15%的黑姜提取物、3%油酸和3%薄荷醇配比可以增强甲氧基黄酮在小鼠体内的渗透活性^[68]。

2.11 其他作用

在利用诱变剂Trp-P-2对鼠伤寒沙门菌TA98菌株进行的致突变研究中，发现黑姜根茎提取物中的5, 7-二甲氧基黄酮、5, 3-二羟基-3, 7, 4′-三甲氧基黄酮、3, 5, 7-三甲氧基黄酮和5-羟基-7-甲氧基黄体酮具有抗突变活性，IC₅₀分别为0.40、0.42、0.47和0.40 nmol/板^[57]。黑姜提取物还具有抗过敏^[69]、抗肥胖^[70]、抗骨关节炎^{[3, 36]}的作用。

3 毒理学

黑姜是著名的民间药用植物，具有开发成多种健康产品的潜力，因此确定其化学成分是否安全, 对于黑姜药用资源的开发利用具有重要意义。目前对黑姜的化学成分和药理作用有一定的研究，但其毒理学研究仍然不够。

Yenjai等^[13]报道黑姜根茎中的9个黄酮类化合物，对人口腔表皮样癌、乳腺癌和人类小细胞肺癌无细胞毒性，认为黑姜作为传统药物是安全的。另一项急性毒理学研究表明，给大鼠口服LD₅₀大于13.33 g/kg的黑姜粉末时，其各脏器未发现异常病理变化^[71]。

对6组Wistar大鼠进行长期毒性研究表明口服黑姜组与水对照组的体重和健康均无显著差异；而口服2000 mg/kg的大鼠肝脏有一定程度的改变，即肝脏相对质量较高，可能是由于体重较低所致；血清钠含量高于对照组，但仍在正常范围内；接受最高剂量的雌性大鼠胆固醇水平高于对照组；另外, 脏器组织病理学检查未发现任何异常^[71]。对3组小鼠口服黑姜乙醇提取物(60、120、240 mg/kg)进行血液学、血液化学检查和组织病理学研究，表明小鼠的血红蛋白、白细胞总数无显著性差异，各剂量对正常肾、肝功能、血尿素氮(BUN)、肌酐(CREA)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)均无影响，但组织病理学研究表明肝脏有形态学改变；因此不建议人类长期服用高剂量的黑姜提取物^[23]。而在另一项黑姜乙醇提取物对Wistar大鼠的安全性试验中，将大鼠随机分为5组，每组24只(雄性12只，雌性12只)，3个治疗组分别口服提取物5、50和500 mg/(kg·d)，2对照组分别给予蒸馏水和1%西黄蓍胶口服液，结果表明雄性大鼠口服黑姜提取物500 mg/kg，体重比对照组显著降低，各剂量组血液学指标的变化均在正常范围内；雄性大鼠口服最高剂量时，甘油三酯水平比对照组显著降低，而接受相同剂量的雌性大鼠比对照组的血糖和胆固醇水平明显增高；另外，内脏器官的组织病理学研究显示无明显病变^[72]。Yoshino等^[73]评估了黑姜根茎乙醇提取物的致突变性及亚慢性毒性，认为黑姜提取物不会导致基因突变，同时口服试验剂量90 d亦没有出现中毒现象。

4 展望

黑姜在云南西双版纳勐仑镇村寨中较为常见, 当地少数民族(主要是哈尼族)将其种植于庭院或橡胶林下，作为外用药，用于伤口处理、骨折和消炎; 内服水煮，用来治疗感冒、喉咙痛。但黑姜仅作为当地民间药用，《中华人民共和国药典》^[74]及地方药物志^[75]均未见记载，目前只有少数植物园，如中国科学院华南植物园、中国科学院西双版纳热带植物园和广西药用植物园有引种栽培。而黑姜在东南亚地区被广泛栽培应用，在泰国有长达几个世纪的民间药用历史。另外，泰国和日本已开发了很多黑姜保健品，如黑姜提取物被制成胶囊用于提高男性性能力^[29]，或被制成各种功能性饮料^[13]等。虽然黑姜具有广阔的开发应用前景，但其化学成分、药理活性和临床应用的研究不够系统深入。此外，有关其遗传多样性、药材栽培技术、植物生理生化等基础性研究很少，限制了对其进行深度开发和应用。近年有部分学者对山柰属不同种间亲缘关系和遗传多样性进行了研究，如Techaprasan等^[76]利用两个叶绿体片段(psbA-trnH和petA-psbJ)研究了山柰属的遗传多样性及亲缘关系。但不同产地的黑姜, 由于海拔、气温和土壤等复杂多变，其遗传多样性和化学成分含量有所不同，质量亦存在一定差异^[31], 其原因不明，因此明晰黑姜的资源状况、遗传学背景，保证其化学成分稳定、可靠及有效，对今后黑姜的开发利用、育种和产业化发展等都十分必要。同时制定黑姜规范化种植技术，推动其临床药理应用研究，将有助于实现黑姜产业的可持续性发展。

致谢 在标本查阅过程中得到中国科学院华南植物园标本馆、中国科学院昆明植物所标本馆以及中国科学院西双版纳植物热带植物园标本馆的帮助，在此一并致谢。