《International Journal of Molecular Sciences》：Icariin, a Multi-Target Natural Neuroprotectant, and a Comprehensive Review on Its Synthetic Methods, Pharmacological Evaluation and Pharmacokinetic Characteristics
淫羊藿（Epimedii Folium，Yinyanghuo）是一种应用逾千年的独特传统药用植物，传统上用于补肝肾、强筋骨、祛风湿。其主要活性成分淫羊藿苷（icariin，ICA）长期用于临床治疗阳痿、遗精、筋骨痿弱、风湿痹痛，近年来因其对中枢神经系统疾病（central nervous system diseases，CNSDs）的治疗潜力而日益受到关注。本综述总结了过去五年ICA在制备、神经保护作用及药代动力学方面的进展。文献检索自PubMed、中国知网（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）、Web of Science和Google Scholar，检索词包括“icariin”“Epimedii Folium”“neuroprotection”“biosynthesis”和“pharmacokinetics”，并筛选与制备方法、药理评价和药代动力学性质相关的研究。尽管植物提取仍是主要制备方法，但面对资源短缺，化学合成和生物合成正在兴起。越来越多的证据表明，ICA通过多种机制发挥神经保护作用，包括抗神经炎症、线粒体保护、抗氧化、抑制神经元凋亡、促进神经元增殖与分化以及调节突触可塑性。其快速吸收、可穿过血脑屏障（blood–brain barrier，BBB）以及较低累积毒性，为中枢神经系统应用提供了有利的药代动力学基础。本综述重点阐述ICA的合成策略、药理评价和药代动力学特征，旨在支持其在CNSDs中的更广泛应用。
1. 引言：淫羊藿（Epimedii Folium，EF）为小檗科多年生草本植物淫羊藿的干燥叶，传统用于补肾阳、强筋骨、祛风湿。现代研究显示EF对不孕、心肌梗死、骨质疏松及缺血性卒中、抑郁等中枢神经系统疾病具有防治价值，并作为药食同源物质广泛用于健康产品。EF含黄酮类、多糖、生物碱、木脂素和萜类等成分，其中淫羊藿苷（icariin，ICA）为代表性8-异戊烯基黄酮苷和质控指标成分。ICA具有抗炎、抗氧化、抗凋亡及调节脂代谢等活性，并通过线粒体保护、调节神经营养因子和神经递质、减少神经毒性蛋白等机制保护中枢神经系统（central nervous system，CNS）。该综述系统总结ICA制备方法、抗中枢神经系统疾病的体内外生物活性及药代动力学特征，为ICA在CNSDs中的拓展应用提供理论依据。
2. 方法：文献检索自PubMed、中国知网（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）、Web of Science和Google Scholar，检索截至2026年7月，纳入涉及ICA生物合成、神经保护作用和药代动力学的研究并进行分析。
3. ICA的制备方法：ICA制备包括提取、化学合成和生物合成，提取仍为主要途径；但天然产量低、有机溶剂用量大及提取难以满足市场需求，促使研究人员探索效率更高、环境更友好和可持续的化学与生物替代方法。
3.1 ICA的提取方法：ICA为黄酮苷，含一分子葡萄糖和一分子鼠李糖，溶于乙醇和乙酸乙酯，不溶于乙醚、苯和氯仿，常以适宜浓度乙醇提取。药典规定以20倍量乙醇从新鲜EF中提取ICA，叶中总黄酮以ICA计不得少于5.0%。提取率受煎煮提取时间、溶剂用量和叶片粉碎程度影响，ICA产率约为0.32%～0.58%。高温可促进ICA转化，转化率可达301.38%，为70%乙醇提取条件的2.38倍；热水提取简单、低成本且环境友好，但不能选择性提取ICA；超声辅助提取（ultrasonic-assisted extraction，UAE）可高效提取ICA，产率可达12.85%。目前ICA获取仍主要依靠新鲜或干燥EF叶的化学分离，操作简单但产率低、有机溶剂消耗高。
3.2 ICA的合成方法：由于生长条件苛刻、生境丧失及EF中ICA产率低，ICA天然资源下降，化学合成和生物合成成为有前景的替代途径，为EF资源保护与可持续利用奠定基础。
3.2.1 化学合成：以苯甲醇和间苯三酚为原料可全合成ICA，总产率0.6%，以淫羊藿次苷元（icaritin，ICT）为中间体；该路线原料易得但步骤多达15步且总产率低，限制工业化应用。以ICT为起始原料直接合成ICA可将产率提高至47.78%，反应路线相同但催化剂不同；虽提高产率，但ICT价格高，仍不适合工业生产。半合成主要基于市售山奈酚，经乙酰化、苄基化、脱乙基、甲醚化、O-戊烯基化、Claisen重排和脱保护等11步半合成获得ICA，总产率7%，并可用于制备ICA衍生物及其他结构相关黄酮类似物，如icariside I（ICS I）。化学合成仍存在反应条件苛刻、副产物多和产率低等不足。
3.2.2 生物合成：与提取和化学合成相比，生物合成ICA副产物少、反应条件温和、污染小。以山奈酚为底物可通过一步酶催化合成ICA，体系含8-异戊烯基转移酶（SfFPT）、EpRhS、EpPF3RT和糖基转移酶（Ep7GT），在30 °C反应12 h，转化率5%。研究人员在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中构建并优化ICA生物合成途径，实现从葡萄糖到ICA的从头合成，最终滴度130 μg/L。EF中表淫羊藿素A、B、C与ICA结构相似，均为C8异戊烯基取代，可通过α-L-鼠李糖苷酶将表淫羊藿素C转化为ICA，不同酶转化效率达100%、83%、92.3%和90.5%；与乙醇提取相比，生物合成ICA可使产率提高50%以上，但需控制反应时间，过长会进一步水解糖基生成ICS或ICT。生物合成污染小、条件温和，并可弥补传统提取产率低和化学合成步骤复杂的不足，所得酶在可满足工业应用条件下活性稳定，具备ICA工业化生产潜力。
4. 中枢神经系统保护：药理学研究证明ICA对抑郁、帕金森病（Parkinson’s disease，PD）、阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、脑缺血和多发性硬化具有防治作用，并可延缓衰老、改善学习记忆。体内外实验显示ICA通过改善氧化应激损伤、抑制炎症、保护线粒体、重塑突触形成与可塑性、促进神经细胞增殖和抑制细胞凋亡发挥神经保护作用，并可调节神经营养因子释放、释放神经递质和抗神经毒性物质。
4.1 神经保护作用：ICA通过抗神经炎症、抗氧化、保护线粒体和神经元、调节突触形成与可塑性等多条通路发挥神经保护作用。
4.1.1 抗神经炎症：炎症反应涉及CNS与外周免疫相互作用，血管内炎症反应激活可通过释放神经毒性细胞因子和炎症介质导致神经元损伤。ICA可改善免疫器官功能、抑制多种炎症因子以减轻CNS炎症。围绝经期抑郁样大鼠连续灌胃ICA 30 d可显著提高脾和胸腺器官指数；多种抑郁模型中ICA可调节海马CA1区或血清肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、IL-1β和IL-10表达，改善学习记忆并缓解神经炎症。匹罗卡品癫痫小鼠中ICA干预可降低急性发作强度和死亡率及促炎因子IL-1β、IL-6释放，流式细胞术显示预给药可显著降低小胶质细胞M1/M2表型比，提示ICA通过促进小胶质细胞M2极化发挥抗癫痫作用。ICA可通过增强核因子E2相关因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）信号激活抑制小胶质细胞和星形胶质细胞活化；还可降低核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）通路下游NLR家族 pyrin 结构域蛋白3（NLR family pyrin domain-containing 3，NLRP3）表达，抑制含CARD的凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC）和半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶1（Caspase-1）表达，从而治疗脑缺血再灌注损伤。体内ICA可抑制HMGB1-RAGE信号并激活TLR4-XBP1s相关NF-κB信号，改善海马神经炎症；体外ICA可抑制IRE1/XBP1s通路，调节氧糖剥夺/复氧（oxygen–glucose deprivation and reoxygenation，OGD/R）损伤小胶质细胞中IL-1β、IL-6和TNF-α表达。肾性脑病（renal encephalopathy，RE）模型中ICA可通过调节NF-κB、Nrf2和凋亡通路改善认知功能障碍和肾功能。
4.1.2 抗氧化应激与线粒体保护：CNS损伤可致活性氧（reactive oxygen species，ROS）过量产生，超过抗氧化系统清除能力即发生氧化应激。ICA可提高D-半乳糖致脑衰老小鼠总抗氧化能力（T-AOC）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和谷胱甘肽（GSH）水平，降低丙二醛（MDA）；在氟哌啶醇诱导PD大鼠中，ICA降低中脑脂质过氧化MDA和NO含量，提高酪氨酸羟化酶（TH）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化标志物。线粒体参与ROS产生、自噬和钙信号，ICA可激活皮质线粒体自噬相关基因和蛋白，增加LC3-II、Parkin和Bnip3L表达；通过增强PKB/Akt磷酸化抑制淀粉样β蛋白（amyloid β-protein，Aβ）诱导的线粒体损伤，减轻自噬-溶酶体功能障碍，表现为LC3-II/LC3-I比值、Beclin-1和Cathepsin D降低；还可通过NRG1/ErbB4信号提高MK-801精神分裂症模型大鼠线粒体膜电位，在慢性不可预知温和应激（CUMS）小鼠中抑制线粒体糖皮质激素受体转位并降低线粒体外膜通透化（mitochondrial outer membrane permeabilization，MOMP）。体外ICA可降低细胞内ROS、NO和Ca
2+浓度，抑制线粒体膜电位升高，保护SH-SY5Y细胞抗谷氨酸兴奋性毒性；OGD/R神经细胞中ICA降低ROS、乳酸脱氢酶（LDH）和Ca
2+浓度；PC12细胞中ICA通过SIRT3介导上调PGC-1α促进线粒体呼吸并减少ROS生成，或通过激活PI3K/Akt/GSK-3β通路降低LDH漏出、提高线粒体膜电位并恢复能量代谢。
4.1.3 神经元与突触保护：CNS损伤导致炎症激活和大量炎症因子分泌，诱导神经细胞凋亡。ICA可上调Bcl-2、下调Bax和caspase-3，减少大脑中动脉闭塞（MCAO）大鼠大脑皮质神经元凋亡；CUMS大鼠给予ICA 6周可显著增加齿状回神经元数量，促进海马神经干细胞增殖分化，脑脊液蛋白质组学提示PI3K/Akt和IL-17信号通路可能参与。PI3K/Akt通路也可能是ICA减轻脑缺血再灌注大鼠脑水肿和神经元凋亡的机制之一。体外ICA可增加细胞周期基因和蛋白cyclin D1、p21表达，剂量依赖性促进大鼠海马神经干细胞生长增殖。神经退行性疾病中突触丢失伴功能下降是主要特征，ICA可增强老年痴呆模型大鼠海马树突棘密度和突触后致密物厚度，上调突触后致密蛋白95（PSD-95）和NMDA受体亚单位GluN1表达；在Aβ
1–42诱导AD小鼠中剂量依赖性逆转海马CA1区突触密度降低、发育迟缓和可塑性差，并通过BDNF-TrkB通路上调生长相关蛋白43（GAP-43）、PSD-95和突触素（SYN）等突触相关蛋白；Aβ
1–42灌注大鼠中ICA通过BDNF/TrkB/Akt通路改善突触可塑性，呈正剂量效应。
4.2 神经营养因子调控：ICA可刺激BDNF和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）分泌，促进受损神经元修复和新血管形成，对神经功能保护产生积极作用。
4.2.1 脑源性神经营养因子：BDNF广泛表达于CNS，调节与学习、记忆和感觉运动恢复相关的突触和轴突可塑性。BDNF与TrkB共同营养神经细胞并增强学习记忆，多种神经退行性疾病中BDNF水平下降。含ICA的补肾填髓方口服可逆转Aβ
1–42纤维灌注AD大鼠认知缺陷，保护CA1区突触超微结构，并通过激活BDNF受体TrkB及下游Akt/CREB通路恢复BDNF和突触结合蛋白表达。ICA可改善血管性痴呆大鼠空间记忆，增强海马BDNF表达，减少神经元变性、坏死和凋亡，机制可能为通过BDNF-TrkB激活下游ERK/CREB通路；精神分裂症大鼠中ICA通过BDNF/TrkB介导的PKC/Raf-1和ERK信号上调BDNF、TrkB、PKC、Raf-1和ERK1/2表达；AD小鼠中ICA降低海马Aβ
1–42含量、修复神经元损伤、增强突触可塑性，并剂量依赖性增加BDNF、TrkB、CREB、Akt、GAP-43、PSD-95和SYN蛋白表达。
4.2.2 血管内皮生长因子：VEGF是血管内皮细胞强效促分裂原，驱动增殖和血管生成，参与神经保护及学习记忆调节。ICA可上调大鼠慢性皮质低灌注后皮质VEGF并降低NO浓度，促进血管生成；在局灶性脑缺血大鼠中，ICA联合间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）移植连续给药28 d较单用MSC移植更有效缩小梗死体积、促进神经元分化，体内增加缺血额叶皮质VEGF产生，体外促进MSC分泌BDNF，并通过PI3K/Akt和ERK1/2通路发挥协同治疗作用。
4.3 神经递质调控：神经系统损伤主要表现为学习记忆能力下降，神经疾病可致脑内神经递质改变，引起神经元凋亡和细胞变性。ICA可通过调节单胺类和胆碱能神经递质改善多种啮齿类模型脑病理改变和抑郁症状。
4.3.1 单胺类神经递质：去甲肾上腺素（NE）、多巴胺（DA）和5-羟色胺（5-HT）与CNS密切相关。氟哌啶醇诱导PD大鼠中ICA可提高皮质和中脑NE、DA和5-HT水平以减轻神经毒性；CUMS大鼠给予ICA后前额叶皮质、海马和纹状体NE、DA和5-HT水平显著升高，该作用可能通过BDNF-TrkB信号实现；对氯苯丙氨酸（PCPA）失眠小鼠中ICA可增加GABA和5-HT含量并产生镇静催眠作用；体外OGD/R PC12细胞中ICA增强NE、DA和5-HT释放，机制可能涉及减轻Ca
2+超载和细胞损伤。
4.3.2 胆碱能神经递质：乙酰胆碱（ACh）与认知、学习和记忆功能密切相关。ICA及其衍生物可与胆碱酯酶（ChE）结合，抑制ACh水解并维持胆碱能功能，形成的ICA-ChE复合物可阻止乙酰胆碱酯酶（AChE）形成。创伤性脑损伤小鼠中ICA可增强海马乙酰化和胆碱能功能，增加ACh含量、胆碱乙酰转移酶（ChAT）mRNA和蛋白表达及乙酰化组蛋白H3水平，改善认知功能；MK-801诱导精神分裂症大鼠中ICA可提高脑内ACh和ChAT水平，激活BDNF/ERK/CREB通路改善学习记忆和空间识别能力。
4.4 神经毒性蛋白减少：Aβ、tau蛋白和α-突触核蛋白与AD和PD发病及进展密切相关，ICA可减少神经毒性蛋白生成并加速降解，改善神经退行性疾病病理状态。
4.4.1 淀粉样β蛋白：Aβ
1–42异常沉积导致广泛神经元死亡和记忆丧失。APP/PS1小鼠长期给予ICA可改善认知和学习缺陷，减少Aβ
40和Aβ
42沉积并抑制炎症；还可减少海马M1表型小胶质细胞、炎症反应和Aβ积累。秋水仙碱诱导认知缺陷大鼠中ICA通过上调neprilysin和胰岛素降解酶、下调基质金属蛋白酶2（MMP2）减少Aβ
1–42积累；ICA通过降低淀粉样前体蛋白表达、增加神经保护神经营养蛋白ADAM10表达及刺激NO-cGMP信号抑制Aβ积累。体外ICA剂量依赖性提高Aβ
25–35诱导PC12细胞活力并减少凋亡，还可明显降低Aβ诱导的人神经母细胞瘤SK-N-MC细胞胰岛素抵抗。
4.4.2 Tau蛋白：tau蛋白过度磷酸化导致神经原纤维缠结，是AD主要病理改变之一。3xTg-AD小鼠给予ICA 4个月可降低皮质和海马tau蛋白磷酸化水平及Aβ
1–42积累；ICA可调节脑胰岛素信号和葡萄糖转运体，有效逆转tau过度磷酸化；体外ICA可逆转AD模型细胞p-Tau/Tau和GSK-3β水平升高，并通过激活PI3K/Akt信号抑制Aβ
25–35诱导PC12细胞tau蛋白Ser396、Ser404和Thr205位点过度磷酸化。
4.4.3 α-突触核蛋白：Lewy小体是PD典型病理标志，其主要成分α-突触核蛋白积累具有细胞毒性。鱼藤酮诱导PD大鼠中ICA可减少α-突触核蛋白积累并缓解线粒体呼吸功能障碍；A53T α-突触核蛋白转基因PD小鼠中连续灌胃ICA 3个月可显著改善运动功能和协调能力，机制可能与调节PLK2和parkin表达、减少α-突触核蛋白磷酸化和聚集有关；体外ICA可逆转鱼藤酮诱导PC12细胞LC3-II降低、Beclin-1升高和mTOR磷酸化激活，提示其通过增强自噬流发挥神经保护作用。
5. 药代动力学：药代动力学研究为解释ICA有效性机制、阐明体内动力学性质和动态变化提供平台。ICA是EF活性成分之一，需分析其代谢途径和产物，其在体内代谢过程具有独特特征。
5.1 吸收：ICA单用或复方均符合二室模型，吸收迅速。大鼠口服EF总黄酮提取物后5 min即可在血浆中检出ICA，达峰时间（T
max）为0.458 h，药时曲线下面积（AUC）为164.115 μg·h/mL；肌肉注射含ICA的喘可治注射液T
max为0.13 h，AUC为55.65 ± 9.65 μg·h/mL；大鼠静脉给予30 mg/kg ICA后最大血药浓度（C
max）为3.543 × 10
4 ng/mL，AUC为6.942 × 10
5 ng·h/mL。ICA入体快，约0.5～1 h达血浆峰浓度，但因水溶性和膜通透性差，生物利用度仅12.02%。
5.2 分布：大鼠灌胃或口服给药约1 h后ICA可迅速广泛分布于全身器官和组织，主要分布于肝、心、肺，并存在性别差异；雌性大鼠生殖器官中ICA含量除肝外显著高于其他组织，也高于雄性生殖器官。脑组织中可检出原型ICA，其穿过血脑屏障（BBB）进入脑组织是神经保护作用的物质基础。人血浆蛋白结合率约90%且无浓度依赖性，大鼠血浆蛋白结合率为85%；高蛋白结合率提示临床需关注药物相互作用，复方中其他成分可能影响ICA药代特征。
5.3 代谢：ICA主要在小肠水解为ICS I、icariside II（ICS II）、ICT和去甲基淫羊藿苷。人粪便分离的三种肠道菌共培养时ICA在20 h内完全转化为ICS II、ICT和去甲基淫羊藿苷；兔肠道菌群中ICA 2 h完全消除，此时ICS II达最大峰面积后逐渐下降并生成ICT。大鼠中ICA I相代谢物在肠道形成，包括去糖基化、去甲基化和去羟基化产物，II相代谢物与肝细胞形成的葡萄糖醛酸结合物有关。UFLC-TOF/MS在大鼠血浆中鉴定19种代谢物，包括ICS I、ICT、去甲基淫羊藿苷、ICS II及其他去糖基化和脱氢产物。灌胃ICA约91.2%转化为ICS II，静脉给药仅0.4%转化，推测胃肠道酶和肠道菌群参与其大量吸收和转化。ICA可强效抑制UGT1A3，其代谢物ICS II抑制UGT1A4、UGT1A7、UGT1A9和UGT2B7，ICT强效抑制UGT1A7和UGT1A9。
5.4 排泄：ICA基本在2～6 h消除，动物中不易产生累积毒性。随机临床试验证实口服含6.9% ICA的淫羊藿异戊烯基黄酮提取物未出现不良症状，肝、血液和肾指标无明显病理变化。大鼠中胆汁排泄是两性、疏水、高分子量化合物消除的主要途径之一；ICA水不溶性特征提示其体内排泄主要经胆道系统。口服EF提取物后LC-MS/MS测定尿中ICA，原型排泄始于0～4 h，36 h平均尿累积排泄量为5085.46 ng，尿累积排泄量/剂量比为0.43‰，提示尿不是主要排泄途径。灌胃91.8 mg/kg ICA后，ICA主要以葡萄糖醛酸结合物形式经胆汁和尿排泄，粪便中为非葡萄糖醛酸结合物，尿、胆汁和粪便累积排泄分别占0.012‰、7.0‰和0.09‰，表明ICA主要经胆汁排泄，也经尿和粪排泄。
6. 结论与展望：神经系统疾病是全球致残和死亡的重要原因，但病因复杂且不确定，临床治疗仍以保守治疗为主。中药具有“多成分、多靶点、多通路”和毒性较低的特点，在新药开发中潜力较大。ICA作为天然药物EF的主要活性成分和多种中成药主要成分，可同时调节多条生物通路和靶点，具有广泛药理作用，其显著神经保护作用使其成为防治CNS疾病的有前景候选药物。ICA主要制备方法包括原植物提取、化学合成和生物合成；提取因操作简单仍是主流但产率受多因素限制；化学合成步骤复杂、副产物多，不适合大规模生产；生物合成环境友好、条件温和、产率高，并可充分利用EF中其他高含量黄酮，适合ICA工业化生产。ICA治疗CNS疾病潜力较大，通过神经保护、调节神经营养因子和神经递质释放、减少神经毒性蛋白异常积累等多机制协同发挥治疗作用；其体内代谢命运影响药效，给药后ICA快速吸收并广泛分布，可跨BBB发挥神经保护作用，代谢后转化为多种保留药理活性的代谢物，ICS和ICT等主要代谢物也可通过抑制炎症或氧化应激保护CNS，且未见肝、肾等器官明显病理变化。该综述总结ICA传统提取、化学合成和生物合成等制备方法及药代动力学特征，重点评述ICA的CNS作用及机制。EF是中国应用最广、历史最悠久且最具前景的传统中药之一，其主成分ICA对多种疾病具有作用；EF提取物还被批准为饲料添加剂，安全、可靠、无残留，并可促进牲畜生长、预防动物软骨疾病和改善生产性能。ICA已成为新药研发的有前景靶点，最新研究发现ICA及其代谢物ICT和ICS II在神经退行性疾病防治中具有前景，可能成为CNS药物开发中有希望的先导结构。然而，ICA治疗CNS疾病的疗效受BBB穿透性差和缺乏精确药物释放限制，研究人员开发了ROS响应性硒代胱胺-海藻酸盐纳米凝胶（ASeNG-ICA），可经鼻给药递送ICA并跨越BBB，实现精准靶向并有效缓解PD小鼠行为障碍。此外，目前ICA研究多停留在细胞和动物水平，结果虽有前景，但因缺乏临床试验尚不能定论。该综述聚焦ICA的CNS保护作用及药代动力学参数，旨在为未来研究人员探索ICA临床应用提供线索。
