《Chemistry & Biodiversity》：Acorus calamus L. for Cognitive Enhancement: A Systematic Review of Its Ethnobotanical Practices and Scientific Evidence
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摘要
引言：菖蒲（Acorus calamus L.）是天南星科（Acoraceae）一种重要的药用芳香植物。本综述文章强调了其在认知和神经特性方面的民族植物学意义及科学证据。此外，本文还报告了菖蒲的形态学、植物化学及生物活性。方法：采用PRISMA（2020
摘要
引言：菖蒲（Acorus calamus L.）是天南星科（Acoraceae）一种重要的药用芳香植物。本综述文章强调了其在认知和神经特性方面的民族植物学意义及科学证据。此外，本文还报告了菖蒲的形态学、植物化学及生物活性。方法：采用PRISMA（2020）指南，通过PubChem、Google Scholar、Wiley在线图书馆、Sci-Hub和ScienceDirect进行了广泛的文献检索。使用菖蒲、植物化学、民族植物学、药理学、认知增强等关键词从上述网站收集信息。结果：菖蒲含有具有广泛生物应用价值的宝贵植物化学物质。其精油富含高水平的β-细辛醚（β-asarone）、莰烯（camphene）、β-罗勒烯（β-ocimene）、樟脑（camphor）、卡拉烯（calarene）、α-瑟林烯（α-selinene）和毕澄茄醇（cadinol）。药理学上，菖蒲具有多种药用特性，包括抗菌、抗氧化、抗炎、抗糖尿病潜力，这使得该植物更具价值。先前报告的众多涉及体外（in vitro）、体内（in vivo）和计算机模拟（in silico）的研究结果表明，该植物在神经和记忆相关方面具有显著功效。结论：本综述涵盖了以往所有关于神经系统方面以及认知相关的研究。
1 引言
传统医学体系利用多种植物来管理认知障碍，包括阿尔茨海默病（AD）等神经退行性疾病。近年来，人们越来越关注植物和草药增强记忆及影响神经系统的潜力。植物产生的独特化合物通常具有神经保护、抗氧化和抗炎活性，且副作用极少。菖蒲（Acorus calamus L.），俗称“甜旗”（sweet flag）或梵语中的Vacha，是一种半水生多年生药用植物。在阿育吠陀中，它被广泛用作大脑滋补品以支持神经系统、改善记忆和认知功能。在印度南部农村，其根茎糊剂传统上用于增强儿童的言语和记忆能力。近期研究表明，其生物活性成分（尤其是细辛醚类）通过抑制乙酰胆碱酯酶（AChE）、减少氧化应激和调节神经传递等机制发挥功效。然而，目前迫切需要开展广泛的临床试验和对β-细辛醚（β-asarone）的严谨研究，以验证菖蒲长期的民族植物学应用。
2 材料与方法
根据PRISMA 2020指南进行综述。纳入同行评审期刊的原创研究和综述文章，检索限于1967年至2026年间发表的英文文献，包括动物研究、体外（in vitro）和计算机模拟（in silico）研究结果。数据来源包括PubMed、Google Scholar等。筛选基于标题和摘要，对符合条件的文章进行仔细审查和分析。
3 菖蒲的植物学描述
菖蒲是一种湿地单子叶多年生植物，高达4英尺。叶片具明显中脉，边缘波状。根茎粗壮，有香气，外部浅棕色至粉紫色，内部白色。花绿褐色，圆柱形。果实小，浆果状，种子少。根茎横切面可见单层表皮、薄角质层、宽阔的薄壁组织皮层，皮层细胞含油滴和淀粉粒，并有裂生分泌腔。维管束为侧膜型、散生、有限维管束。
4 菖蒲的民族植物学
菖蒲在尤那尼医学、阿育吠陀和中医中占有重要地位。吠陀时期被用作大脑和神经系统的“回春剂”。在《遮罗迦集》中被归类为多种用途，如消除体脂、恢复意识、延年益寿等。其根茎用作苦味补药、泻药、驱风剂等，治疗痢疾、咳嗽、哮喘等。在印度，根茎糊剂外用于风湿关节肿痛，内服治疗癫痫、精神疾病、慢性腹泻等。在中国，用于消肿和通便。美国原住民将其用作头痛和牙痛的麻醉剂。其芳香特性使其成为香薰和百花香的常用选择。
5 菖蒲的历史鉴定
据报道，菖蒲于1592年在法兰克福首次被鉴定，自1957年以来一直是持续植物化学研究的对象。
6 菖蒲的倍性水平
由于β-细辛醚（β-asarone）含量高，具有致癌性和毒性，欧盟和美国FDA已限制其在食品和治疗制剂中的使用。四倍体植株的β-细辛醚含量最高，三倍体次之，二倍体最低。印度次大陆主要发现高β-细辛醚含量的三倍体基因型。
7 菖蒲的植物化学与应用
菖蒲油是一种独特的棕黄色精油，其主要生物活性成分为酚醚类细辛醚（asarone），占其组成的96%。目前已鉴定出超过145种化合物，包括苯丙素类、甾醇、三萜皂苷、倍半萜、单萜和生物碱。主要活性成分为细辛醚和丁香酚（eugenol）。现代研究证实其具有细胞保护、降血脂、抗菌、抗炎、抗增殖、利尿和抗尿结石等作用。精油也少量用于食品工业。
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7.1 苯丙素类：包括丁香酚、异丁香酚、α-和β-细辛醚（α- and β-asarone）、阿魏酸等，其中α-和β-细辛醚是主要化合物。
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7.2 单萜类：赋予菖蒲叶片和根茎香气，具有广泛的制药应用。
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7.3 倍半萜类：包括石竹烯（caryophyllene）、异菖蒲酮（isoshyobunone）等，负责植物的独特香气和药效。
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7.4 三萜皂苷：通过核磁共振（NMR）技术鉴定了两种新的三萜皂苷。
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7.5 其他化合物：包括呫吨酮苷、嘧啶酮衍生物、多种氨基酸和脂肪酸等。
8 菖蒲用于认知增强的前期研究
先前研究表明，菖蒲精油和水提物具有乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制活性，其IC50值分别为10.67 ± 0.81 μg/mL和182.31 ± 16.78 μg/mL。β-细辛醚（β-asarone）的IC50值为3.33 μM，虽较阳性对照毒扁豆碱（physostigmine，0.28 μM）弱10-12倍，但其多靶点活性（如抗氧化、抗炎）仍具药理重要性。动物实验显示，菖蒲乙醇提取物具有中枢神经系统（CNS）抑制作用，能延长戊巴比妥诱导的睡眠时间、降低体温、抑制觅食行为，并对戊四氮（PTZ）诱导的惊厥有中等保护作用。另一项研究表明，菖蒲根茎提取物的不同组分可改善脂多糖（LPS）诱导的大鼠记忆障碍和应激水平。α-细辛醚（α-asarone）和菖蒲乙酸乙酯提取物能预防噪声应激引起的大鼠记忆损伤。α-细辛醚还能显著改善东莨菪碱（scopolamine）诱导的遗忘症大鼠的记忆，并降低其大脑多个区域的AChE活性。菖蒲与破布木（Cordia dichotoma）联用，在东莨菪碱诱导的阿尔茨海默型痴呆小鼠模型中显示出协同保护作用。
9 菖蒲在认知和记忆方面的计算机模拟研究
一项计算机模拟（in silico）研究发现，菖蒲中的12种化合物符合药物相似性标准，可能通过作用于血清素等相关通路发挥抗抑郁作用，关键靶蛋白包括ESR1、MAOA等。另一项研究通过分子对接表明，菖蒲根茎提取物制备的羟基磷灰石纳米颗粒（AC-HAp NPs）可能通过调控PKC-γ、BNDF、APOE4等蛋白来抑制AChE活性。
10 菖蒲的其他生物学活性及计算机模拟研究
计算机模拟研究揭示了菖蒲化合物的多种潜在活性。例如，galgravin对α-葡萄糖苷酶具有强结合亲和力，提示抗糖尿病潜力。acoradin与登革病毒NS3蛋白酶解旋酶的结合能为-299.7 kcal/mol，提示抗登革病毒潜力。此外，2,3,5-三甲氧基苯丙胺和菖蒲酮（shyobunone）对幽门螺杆菌的TOXB和LUXS蛋白表现出高稳定性相互作用。β-杜松烯（β-cadinene）对真菌和细菌靶点均有良好结合。α-和β-细辛醚对青霉素结合蛋白2（PBP2）和50S核糖体蛋白的对接显示其具有破坏细菌细胞壁通透性的抗菌潜力。
11 菖蒲和β-细辛醚的毒理学报告与安全性考量
尽管菖蒲有多种药理活性，但其标志物β-细辛醚（β-asarone）存在毒性。急性毒性研究显示，菖蒲乙醇提取物对大鼠未见明显急慢性毒性。亚急性毒性研究中，高剂量（1000 mg/kg）的水醇提取物可引起大鼠天冬氨酸转氨酶（AST）、丙氨酸转氨酶（ALT）升高及肝组织病理学改变。α-细辛醚在体外和体内实验中均显示可轻微增加姐妹染色单体交换频率，提示潜在的DNA损伤。然而，最新的Ames试验显示菖蒲根茎粉末及其标志物无致突变性。长期研究证实，β-细辛醚具有潜在致癌性，可导致大鼠小肠肿瘤和心脏血栓。因此，美国FDA已禁止菖蒲精油的使用。在印度阿育吠陀实践中，通过特定的净化（Sodhana）过程（如使用牛尿和特定植物煎煮液处理）可降低β-细辛醚的含量，从而减轻其毒性。
