主要成分
牛膝根含三萜皂甙, 水解后生成齐墩果酸（Oleanolic acid）．亦含蜕皮甾酮（Ecdysterone）、牛膝甾酮（Inokosterone）、紫茎牛膝甾酮（Rubrosterone）．尚含多糖类、氨基酸、生物碱类、香豆素类．根含大量钾盐及甜菜碱（Betaine）、蔗糖等．
药理作用
对蛋白质同化作用
牛膝所含蜕皮甾酮具有较强的蛋白质合成促进作用。实验给小鼠灌胃或腔注射1次蜕皮甾酮后2小时，即可见小鼠肝脏细胞核、线粒体及微粒体中氨基酸前体掺入增多，4小时后作用更强。同时在肾脏也可见蛋白质合成增强现象，但于4小时后回复原有水平。蔗糖密度样度离心分析表明，给药血RNA较对照血具有2倍的铸型活性，提示蜕皮甾酮的蛋白质合成效果至少伴有促进m一RNA合成的作用。离乳雄性小鼠连续给予促蜕皮甾酮60天时，其体重增长较快，肝肾蛋白质合成水平亦增高，肝组织检查可见肝细胞功能亢进表现。
抗炎镇痛作用
2.1.对巴豆油耳肿胀小鼠的影响：
取小鼠30只，随机分成三组，实验组注射牛膝0.5ml/20g，对照组注射生理盐水，结果牛膝对巴豆油性耳肿胀有明显的抑制作用，并且作用随着剂量增加而增加。
2.2.对甲醛性大鼠足跖肿胀的影响：
取健康大鼠20只，随机分为两组，于左右跖皮下注射2.5%甲醛0.1ml致炎，左右足为自身对照。腹腔注射牛膝16.6ml/(kg.天)，结果实验组与对照组有明显差异(P<0.05。
2.3.对醋酸热体反应小鼠的作用小鼠口服怀牛膝煎剂有极显著的镇痛作用。
对心血管系统的作用
3.1.对心脏的影响：牛膝醇提取液对离体蛙心，麻醉猫有一定的抑制作用，水煎剂对麻醉犬心肌的作用更为明显。
3.2.对动物血压的影响：牛膝煎剂对麻醉猫和犬等均有短暂的降压作用，血压下降时伴有呼吸兴奋，降压作用亦无快速耐受现象，推测其作用机制可能与组胺的释放，心脏抑制及扩张外周血管有关。
对肠管的作用
选用家兔、雌雄兼用，分别选取十二指肠、空肠和回肠，每段3-4cm，按平滑肌常规实验法进行。用16只家兔，56段肠管，给以醇提取液，可使上述肠段兴奋，紧张性提高，收缩力加强，换液后很快即可恢复。
牛膝对子宫的作用
5.1.对离体大鼠子宫、平滑肌的作用：
随机选用童贞大鼠(未做性周期涂片检查)28只，体得230±SDI7.3g，按常规方法制备离体子宫标本，子宫肌段长1.5cm，置于含DeJaoln溶液I的恒温洛槽内(20ml)，调节基线张力1.5g，连续通入95%O2+5%CO2(32±0.5℃，pH=7.4-7.6)平衡30-60分钟后，开始实验。实验时联接肌力换能器，通过台式自动平衡记录仪描记子宫收缩活动。以求积仪算出子宫收缩曲线下面积(简称子宫收缩面积，UCA)做为指标。观察4种不同剂量的牛膝总皂甙对未孕离体大鼠子宫的作用。牛膝总甙有明显兴奋大鼠子宫平滑肌的作用。给药后子宫收缩振幅增高，频率加快、张力也增加。主要为规则的节律性收缩，很少出现痉挛性收缩。UCA较给药前有显著增加(P<0.001)。从给药后10分钟内UCA来看，随剂量的增加，UCA也相应的增加。各组UCA的高峰也逐步前移，子宫收缩的潜伏期相应的缩短。从上述实验各剂量组中皆随机选出10例标本，光给药1次，作用3分钟后，换液冲洗3次，待标本恢复后再给药1次，观察重复给药对子宫平滑肌的作用。结果表明，随着给药剂量的增加，重复给药时牛膝总皂甙兴奋子宫平滑肌的作用明显减弱，当剂量增加到0.5mg/ml以上时，再次给药不引起明显的子宫平滑肌兴奋。
5.2.不同生理状态条件下药物的对子宫作用：
选用雌性大鼠28只，其中4只为幼龄鼠(鼠龄为7周以内)，体重104±SD2.8g，其余为成熟的未孕或乙孕大鼠，体重226.8±SD15.5g。未孕成熟大鼠实验前做阴道涂片，确定性周期，按TurnerCD氏法分性周期，选取动情期、间情期大鼠。已孕大鼠按孕期分为3种怀孕状态：在7天以内为早孕，8一14天为中孕，15天以上为晚孕。另取4只大鼠，连续每日皮下注射。己烯雌酚0.lmg/kg，共2天，造成人工动情期以供实验。实验方法同前，各组实验皆用8一10例标本，比较研究0.5mg/ml牛膝总甙对不同生理状态下子宫平滑肌的作用。结果如表5。给药前10分钟内UCA各怀孕组明显高于未怀孕组(P<0.05)。各组给药后UCA皆增加，其增加值按大小顺序依次排列为：晚孕组>早孕组>间情期组>中孕组、己烯雌酚组、动情期组>幼龄组。其中幼龄组最低，晚孕组最高。
牛膝5.3.牛膝总皂甙对未孕大鼠宫颈、宫角作用的比较：实验共用未孕大鼠宫颈、宫角标本各12个，标本长度1-1.5cm，按上述方法进行实验。给予牛膝总皂甙4.5mg/ml，比较药物对宫颈、宫角的作用，结果见表6。牛膝总皂甙0.5mg/ml对大鼠宫颈无明显兴奋作用。给药后大鼠宫颈除张力有一定增加外，收缩振幅及频率无明显的变化；对大鼠子宫角则有明显作用，使张力增加，收缩振幅增高、频率加快。
5.4.家兔在体子宫的作用：选用体重2-2.51g未孕、中孕(孕期10-20天)的家兔各3只，在戊巴比妥钠25mg/kg静脉注射麻醉下手术，用在位子宫悬垂法记录子宫收缩。将子宫套管下端与腹壁切口扎牢，使子宫浸泡于加温对38℃的低钙乐氏液中(1/4正常钙量)。静止负荷3-5g，稳定30-60分钟后，待所描记的子宫活动恒定时，开始实验。采用局部给药，即先将套管内的液体吸出，再加入0.5mg/ml的牛膝总皂甙(用低钙乐氏液配制)，观察记录30分钟。4例动物(未孕、中孕各半)首次给药后，换液冲洗数次，再重复给药1次。
结果表明，给药后1-4分钟内，未孕及中孕家兔在体子宫均可出现强烈的宫缩。表现为张力增加，收缩振幅加大，频率加快，兴奋作用一般持续25分钟左右逐渐减弱。重复给药仍差兴奋作用，但与首次给药时相比，作用减弱。朱和等以大鼠子宫收缩面积(UCA)为指标，用消炎痛与氯丙嗪等作阻断剂，分析了牛膝总皂甙(ABS)对大鼠离体子宫兴奋作用的机理。实验结果表明，实验前大鼠用消炎痛(75mg/只灌胃或浴槽内加消炎痛20ug/ml)，均可明显减弱ABS对大鼠离体子宫的兴奋作用。前列腺素E2200mg/ml可明显增强ABS兴奋大鼠子宫作用。氯丙嗪0.5mg/ml也可明显减弱ABS对已孕、未孕大鼠子宫的兴奋作用，而阿托品10ug/ml对ABS所致大鼠子宫兴奋无明显作用。提示ABS所致大鼠子宫兴奋无明显作用。提示ABS兴奋大鼠子宫可能与促进前列腺素及5一HT释放有关。
牛膝抗生育作用
6.1.怀牛膝总皂甙(ABS)对大白鼠抗生育及堕胎作用：
选用体重200-250g雌性童贞大鼠36只和体重250g以上成熟雄性大鼠18只，合笼饲养2周以上，按文献方法，将雌鼠随机分成3组(每组12只)进行实验，停药后处死雌鼠，剖检子宫，计算各组怀孕百分率，平均活胎、无胎和着床点数。给药组与对照组比较，各项指标无明显差异。堕胎试验取健康雌性大鼠(230-260g)和雄性大鼠(>750g)，以2：1合笼交配。将孕鼠于妊娠d10在乙醚麻醉下进行部腹检查，观察两侧宫角的植入点，缝合。Dl4-dl9给予ABS水溶液，妊娠d20全部处死动物，剖腹检查，结果给药组与对照组比较，胎仔丧失率无明显影响，仅胎仔平均体得明显低于对照组(P<0.01)，亦未见有产出情况。
6.2.ABS对小白鼠抗生育、抗着床的作用：
选用健康成年小白鼠，雌鼠体重26-35g，雄鼠体重30-45g，以2：1比例合笼交配，经阴栓检查，将孕鼠随机分成给药组与对照组。给药组与阴栓出现的dl-d10，每日灌胃给药1次，对照组给蒸馏水。阴栓出现dl3时，处死动物，剖检子宫，检查指标同大白鼠抗育实验，结果表明S250mg/kg灌胃10天，呈现一定的抗生育作用，该组平均死胎数，活胎数及着床点数均与对照组有明著差异(P<0.05，当剂量增加500mg/kg或以上时，孕鼠率为零，呈现100%抗生育作用，按文献方法求出ABS抗生育作用的半数有效量218±48mg/kg(P=0.95)。抗着床试验于阴栓出现的dl-5，每日灌胃给药1次，停药6天后处死动物，剖检胎仔。结果经S500mg/kg灌胃后给药组怀孕小鼠的数目明显少于对照组(P<0.05。
其它作用
促蜕皮甾酮能改善肝功能，降低血浆胆固醇作用，牛膝煎液或醇提取液有轻度利尿及缩短桑蚕龄期的作用。
蜕皮甾酮的体内过程：
用3H一蜕皮甾酮的小鼠实验表明，腹腔注射10分钟后，放射性强度即于各脏器达到最高水平，随之迅速下降。口服给药时则慢，且肝、血、肾等脏器的量比腹腔注射时为低。不论灌胃或腹腔注射，各脏器中均以肝脏为高。腹腔注射时，放射性活性于粪中或尿中均可迅速出现，口服时则出现较慢，两种途径给药均可见粪中此尿中多，表明破吸收的促蜕皮甾酮主要通过肝胆泌入肠道排泄。
【药(毒)理学】促蜕皮甾酮小鼠腹腔注射的半数致死量为6.4g/kg，牛膝甾酮为7.8g/kg，灌胃时二者均>9g/kg。上述样品煎剂按60g/kg/每日1次，连续30天，动物(小鼠)血象，肾功能，主要内脏及体重、活动等与正常对照组比较，均未发生异常。
【中药化学成分】根含三萜皂甙：齐墩果酸α-L-吡喃鼠李糖基-β-D-吡喃半乳糖甙（oleanolic acid a－L－hamnopyranosyl-β-D-galac－topyranoside）[1,2]。又含多种多糖：一种是从根的水浸液中用丙酮沉出的具有抗肿瘤活性的多糖[3]；一种是由6个葡萄糖残基和3个甘露糖残基构成的水溶性寡糖AbS,有显著的增强免疫功能的活性[4]；另一种是具有免疫活性的肽多糖ABAB，系由葡萄糖醛酸（glucuronic acid）、半乳精galactose）、半乳糖醛酸（galacturonic acid）、阿拉伯糖（arabinose）和鼠李糖（rhamnose）按摩尔比12：2：1：1：1所组成，肽的含量为24．7%，主要由甘氨酸（glycine）、谷氨酸（glutamicacid）、天冬氨酸（aspartic acid）和丝氨酸（serine）组成，相对分子质量为23 000[15]。还含蜕皮甾酮（ecdysterone），牛膝甾酮（inokosterone），红苋甾酮（rubro－sterone）[7]以及精氨酸（arginine），甘氨酸，丝氨酸，天冬氨酸，谷氨酸，苏氨酸（threonine），脯氨酸（proline），酪氨酸（tyrosine），色氨酸（TCMLIByptophan），缬氨酸（valine），苯丙氨酸（phenylalanine），亮氨酸（leucine）和生物碱类及香豆精类化合物。
临床使用
目前中药处方中所出现牛膝通常是指苋科多年草本植物怀牛膝或川牛膝的根，或直接注明怀牛膝、川牛膝。前者主产于河南焦作地区；后者主产于四川、贵州及云南等地，其茎、节形状确如牛之膝骨，故名。
怀牛膝、川牛膝及土牛膝的作用与区别
中医认为，其性味苦甘酸平，具有活血通经，补肝肾，强筋骨，利尿通淋，引血（火）下行之功效，常用于治疗瘀血阻滞的经闭、痛经、月经不调、产后腹痛等妇科病，跌打损伤，肾虚之腰膝酸痛、下肢无力，尿血，小便不利，尿道涩痛以及火热上炎引起的头痛、眩晕、吐血、衄血等证。
1．怀牛膝功偏滋补肝肾，壮腰膝：用于肝肾不足引起的筋骨酸软、腰膝疼痛。
2、川牛膝以活血通经，祛风湿见长：用于血瘀经闭及风湿痛。本品性善下行，专治上炎之火及上部出血，故常用于虚火上炎或血热上冲之目赤、咽肿、吐血、衄血等症。
3．还有一种野生土牛膝，为苋科植物牛膝的野生种及柳叶牛膝、粗毛牛膝钝叶上牛膝的根及根茎。通常生用，擅长泻火解毒。
用法
1、引血下行、利尿通淋多生用
2．酒炙后，增强活血祛瘀、通经止痛作用
3．盐炙后，增强补肝肾、强筋骨之效。
阴阳平衡