知母皂苷及其苷元生物活性和藥理作用研究進(jìn)展

知母皂苷及其苷元生物活性和藥理作用研究進(jìn)展

中藥母字是百合科植物的母字。在《神農(nóng)本草經(jīng)》中，它被記錄為一個(gè)干燥的生根。國(guó)內(nèi)外科學(xué)家對(duì)其化學(xué)成分和藥理作用進(jìn)行了大量的研究。其化學(xué)成分主要有皂苷類、黃酮類、雙苯吡酮類、木脂素類、有機(jī)酸類、多糖類以及無機(jī)元素等成分,其中皂苷及其苷元是具有廣泛藥理活性的最主要成分,根莖含量約為6%,且種類較多。知母中所含皂苷為甾體皂苷,主要為知母皂苷A、B以及異菝葜皂苷等,皂苷元是皂苷水解后去掉結(jié)合糖基的產(chǎn)物,主要有菝葜皂苷元(sarsasapogenin),馬爾可皂苷元(markogenin),新吉托皂苷元(neogitogenin),薯蕷皂苷元(diosgenin)等。近年來,有關(guān)知母皂苷及其苷元的藥理活性研究有較大進(jìn)展,值得關(guān)注,現(xiàn)綜述如下。1方面的作用腦組織中膽堿能M受體密度下降與患老年癡呆癥密切相關(guān),N受體數(shù)量與大腦的學(xué)習(xí)記憶功能密切相關(guān)。夏宗勤和Hu等證明知母皂苷元能使癡呆模型大鼠腦內(nèi)M1受體密度增加,其學(xué)習(xí)記憶能力明顯增強(qiáng),對(duì)老年性癡呆的膽堿能系統(tǒng)功能漸進(jìn)性退化發(fā)揮一定的預(yù)防和治療作用。實(shí)驗(yàn)表明知母總皂苷能顯著提高衰老大鼠腦內(nèi)的N受體數(shù)量,而且知母總皂苷在大鼠體內(nèi)經(jīng)吸收轉(zhuǎn)化后可抑制大鼠腦皮質(zhì)乙酰膽堿酯酶的活性,從而發(fā)揮益智和抗老年癡呆的作用。Lee等的研究也表明知母皂苷A-Ⅲ主要通過抑制乙酰膽堿酯酶及炎癥因子的表達(dá)而改善小鼠的學(xué)習(xí)和記憶障礙。也有研究提出知母皂苷通過抗氧化作用而發(fā)揮改善學(xué)習(xí)和記憶障礙的作用。另外,有研究表明知母皂苷B可通過抑制tau蛋白的異常磷酸化,維護(hù)海馬神經(jīng)元的正常結(jié)構(gòu)和功能,從而達(dá)到治療老年癡呆癥的目的。同時(shí),我們的研究表明知母皂苷B-Ⅱ可通過提高白介素-10(IL-10)和抗炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)而起到改善學(xué)習(xí)和記憶障礙的作用。總之,大量的研究已經(jīng)證實(shí)通過不同的作用途徑,知母皂苷及其苷元具有良好的改善老年癡呆癥狀的作用。2知母總皂苷對(duì)大鼠腦梗塞的影響Oh等對(duì)腦缺血大鼠灌服以知母皂苷為主要成分的知母水提物,發(fā)現(xiàn)腦缺血再灌注損傷得到顯著改善,其作用機(jī)制可能和降低嗜中性粒細(xì)胞滲入腦組織有關(guān)。我們的研究也表明,大鼠腦缺血損傷后灌服不同劑量的知母總皂苷,大鼠偏癱癥狀評(píng)分減小,缺血側(cè)腦半球水腫程度減輕,腦梗塞體積縮小,且作用強(qiáng)度與劑量存在一定關(guān)系。病理檢查結(jié)果顯示,知母總皂苷能減輕缺血側(cè)大腦出血壞死、減輕神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)纖維的損傷,從而對(duì)大鼠局灶性腦缺血再灌注損傷具有明顯的保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)表明,知母皂苷能明顯減輕自由基損傷、炎癥反應(yīng)以及一氧化氮的毒性作用,因而對(duì)腦缺血再灌注大鼠具有一定的保護(hù)作用。吳非等發(fā)現(xiàn)一氧化氮合酶(NOS)的表達(dá)變化在腦缺血再灌注損傷的機(jī)制中起著重要作用,推測(cè)知母皂苷主要降低腦組織中神經(jīng)元型NOS表達(dá),同時(shí)增加內(nèi)皮型NOS表達(dá),而表現(xiàn)出一定的腦神經(jīng)保護(hù)作用。3皂苷對(duì)血藥濃度的影響Niwa等報(bào)道知母皂苷A-Ⅲ及馬爾可皂苷元對(duì)人血小板聚集有抑制作用。李素燕等也報(bào)道知母皂苷A-Ⅲ在體、內(nèi)外對(duì)大鼠血小板聚集和血栓形成均有抑制作用,但不影響體內(nèi)凝血時(shí)間,這說明知母皂苷A-Ⅲ可能只是影響血小板的聚集、粘附和活化,而對(duì)血液中的各種凝血因子和血細(xì)胞因子沒有影響。Dong等首次分離得到知母皂苷B時(shí)就發(fā)現(xiàn)其對(duì)兔血小板聚集具有抑制作用。Kodama研究小組還發(fā)現(xiàn)知母皂苷Ⅰ、Ⅰa、B-Ⅰ、B-Ⅱ、B-Ⅲ、A-Ⅲ、E1和E2均對(duì)人血小板聚集具有顯著的抑制作用,此作用隨皂苷濃度的升高而增強(qiáng),但知母皂苷A-Ⅲ對(duì)人血紅細(xì)胞具有強(qiáng)的溶血作用,知母皂苷Ⅰa具輕微溶血作用,其它皂苷無此作用,且皂苷抗血小板聚集及溶血作用強(qiáng)弱與C-22位所連基團(tuán)相關(guān)。最近,Chen等發(fā)現(xiàn)菝葜皂苷元、薯蕷皂苷元在體外通過抑制組織因子的表達(dá)也顯示出一定的抗凝血活性。4知母皂苷b-誘導(dǎo)的過氧化物酶Zhang和Meng等發(fā)現(xiàn)知母皂苷Ⅰ、Ⅰa、B-Ⅱ和B-Ⅲ均對(duì)甲酰-甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸(fMLP)、花生四烯酸(AA)誘導(dǎo)的過氧化物有抑制作用,此作用強(qiáng)度與濃度呈正比關(guān)系,但對(duì)卟啉醇肉豆蔻酸乙酸酯(PMA)誘導(dǎo)的過氧化物有增強(qiáng)作用。知母皂苷B-Ⅰ僅對(duì)fMLP誘導(dǎo)的過氧化物有增強(qiáng)作用,而對(duì)其它兩者誘導(dǎo)的過氧化物基本無作用,知母皂苷A-Ⅲ對(duì)PMA誘導(dǎo)的過氧化物有增強(qiáng)作用而對(duì)AA誘導(dǎo)的過氧化物有顯著抑制作用。知母皂苷E1、E2對(duì)fMLP誘導(dǎo)的過氧化物有顯著抑制作用而對(duì)PMA誘導(dǎo)的過氧化物有增強(qiáng)作用,但對(duì)AA誘導(dǎo)的過氧化物無作用。鄧云等的研究也顯示知母皂苷B-Ⅱ?qū)w外培養(yǎng)的原代大鼠神經(jīng)細(xì)胞具有明顯的抗氧化損傷作用。由于知母皂苷對(duì)過氧化物的產(chǎn)生有抑制作用,因而其也可能具有抗炎作用。實(shí)驗(yàn)表明知母皂苷有清除氧自由基的作用,使細(xì)胞內(nèi)氧化還原反應(yīng)處在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡之中,因而改善腦內(nèi)自由基代謝,對(duì)慢性應(yīng)激引起的腦過氧化損傷有保護(hù)作用。5知母皂苷a-較早的文獻(xiàn)報(bào)道知母皂苷能抑制新生大鼠甲胎蛋白(AFP)的基因表達(dá),使人肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)染的裸鼠生存期延長(zhǎng)。近年來,知母皂苷的抗腫瘤活性越來越受到重視。王麗娟等發(fā)現(xiàn)薯蕷皂苷元在小鼠體內(nèi)對(duì)肉瘤、腹水型肝癌和宮頸癌等有顯著的抑制作用,在體外對(duì)小鼠肺上皮癌細(xì)胞、人宮頸癌細(xì)胞和人乳腺癌細(xì)胞等也有明顯的抑制作用。Trouillas等考察了菝葜皂苷元、異菝葜皂苷元、薯蕷皂苷元對(duì)人源1547骨腫瘤細(xì)胞的生物活性,發(fā)現(xiàn)它們可造成腫瘤細(xì)胞的凋亡和生長(zhǎng)周期停滯。Ni等發(fā)現(xiàn),菝葜皂苷元能誘導(dǎo)人肝腫瘤細(xì)胞HepG2的凋亡,作用機(jī)制在于其導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞中線粒體活性氧的瞬時(shí)暴增,中斷了細(xì)胞生長(zhǎng)周期。Huang等也發(fā)現(xiàn)菝葜皂苷元對(duì)人源A2780、HO-8910、Eca-109、MGC-803、CNE、LTEP-a-2和KB等多種腫瘤細(xì)胞以及小鼠L1210腫瘤細(xì)胞均有不同程度的細(xì)胞毒性。Sy等發(fā)現(xiàn)知母皂苷A-Ⅲ通過線粒體介導(dǎo)誘發(fā)Hela腫瘤細(xì)胞的凋亡,而且構(gòu)效關(guān)系表明知母皂苷A-Ⅲ的糖鏈?zhǔn)瞧浒l(fā)揮活性的必需結(jié)構(gòu),而其母核菝葜皂苷元沒有相應(yīng)活性。King等進(jìn)一步研究表明知母皂苷B-Ⅱ沒有抗腫瘤活性,但其酶解后生成的知母皂苷A-Ⅲ能誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞凋亡,且對(duì)正常細(xì)胞無影響。其作用途徑主要有兩條,一是抑制mTOR靶點(diǎn)的磷酸化,二是誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激阻斷真核起始因子的磷酸化和半胱天冬酶的激活。另外,Kang等以人結(jié)腸癌細(xì)胞HCT-15證明誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和中斷生長(zhǎng)周期是知母皂苷A-Ⅲ抗腫瘤活性的作用機(jī)制,并且在轉(zhuǎn)染此癌細(xì)胞的裸鼠體內(nèi)驗(yàn)證了知母皂苷A-Ⅲ能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。6知母皂苷元素對(duì)大鼠骨髓細(xì)胞的影響維A酸可造成小鼠骨丟失為主的骨質(zhì)疏松,楊茗等發(fā)現(xiàn)菝葜皂苷元可對(duì)抗維A酸所致的小鼠股橫徑、骨礦物質(zhì)及骨膠原的減少,升高雌二醇及骨鈣素值,降低堿性磷酸酶及抗酒石酸酸性磷酸酶水平,從而對(duì)維A酸所致小鼠骨質(zhì)疏松具有一定的防治作用,其機(jī)制可能與減緩雌激素水平的降低,抑制骨的高轉(zhuǎn)換有關(guān)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明,知母皂苷元能促進(jìn)體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞增殖與分化成熟,對(duì)分化成熟的破骨細(xì)胞無明顯影響,但可抑制骨髓細(xì)胞向破骨細(xì)胞的分化。Nian等的實(shí)驗(yàn)表明,知母皂苷對(duì)卵巢切除致骨丟失大鼠模型連續(xù)給藥12周,可明顯增強(qiáng)大鼠血清堿性磷酸酶活性,同時(shí)降低血清骨鈣素濃度,抑制骨礦物質(zhì)密度下降,對(duì)大鼠模型具有顯著的成骨促進(jìn)作用,但不影響破骨細(xì)胞數(shù)量,這充分說明知母皂苷通過促進(jìn)骨形成而非抑制骨質(zhì)吸收防止卵巢切除導(dǎo)致的骨丟失。另一實(shí)驗(yàn)也表明,知母皂苷B-Ⅱ不僅能提高卵巢切除大鼠的骨礦物質(zhì)密度,還能促進(jìn)骨形成。7抑制炎癥因子我們最近的實(shí)驗(yàn)表明知母皂苷B-Ⅱ具有體外抗炎活性,在mRNA和蛋白表達(dá)水平可抑制白介素-1β(IL-1beta)、腫瘤壞死因子-α(TNF-alpha)和白介素-6(IL-6)等炎癥因子的生成,同時(shí)抑制細(xì)胞核因子-κB(NF-kappaB)和促細(xì)胞分裂劑激活性蛋白激酶(p38MAPkinase)的激活。因而抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性,以及抑制p38MAPkinase的激活是其可能的作用機(jī)制。同時(shí),Kim等發(fā)現(xiàn)知母皂苷B也具有抗炎作用,且作用途徑與知母皂苷B-Ⅱ相同。鄧云等的研究表明在模型大鼠體內(nèi)知母皂苷還能降低血液中白細(xì)胞及中性粒細(xì)胞數(shù)量,從而發(fā)揮抗炎作用。8血管內(nèi)皮細(xì)胞系統(tǒng)李澤松等證明知母皂苷作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞后,血管緊張素酶原基因、腎上腺素α2A受體基因及內(nèi)皮素轉(zhuǎn)換酶-1基因的表達(dá)均有不同程度的下調(diào),從而發(fā)揮調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞功能達(dá)到降低血壓的作用。也有研究報(bào)道,知母皂苷及其苷元可使動(dòng)物模型病理性升高的β腎上腺素受體水平趨于正常,且這種作用與糖皮質(zhì)激素及其受體無關(guān)。研究表明知母皂苷A-Ⅲ能拮抗去氧腎上腺素引起的血管收縮,可能是由于其促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞鈣離子內(nèi)流而導(dǎo)致NO的釋放增加。Xiao等發(fā)現(xiàn)知母皂苷具有抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖和促進(jìn)其凋亡的作用,且作用機(jī)制也是依賴NO通路實(shí)現(xiàn)的。9肝內(nèi)糖原解、異生有報(bào)道稱知母皂苷A-Ⅲ能降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠模型的血糖水平,且呈劑量依賴性關(guān)系,其作用機(jī)制可能為抑制肝內(nèi)糖原分解或異生。李春梅等研究了知母皂苷對(duì)正常小鼠和糖尿病小鼠糖耐量及空腹血糖的影響,發(fā)現(xiàn)知母皂苷對(duì)正常小鼠無降血糖作用,但可使糖耐量曲線趨于平緩,其能顯著提高糖尿病小鼠糖耐量,降低實(shí)驗(yàn)性糖尿病小鼠的空腹血糖,從而發(fā)揮一定的降糖作用。10提高高密度脂質(zhì)糖對(duì)產(chǎn)品硬化的作用韓兵等采用高脂飼料喂養(yǎng)鵪鶉建立高脂血癥和動(dòng)脈粥樣硬化模型,知母皂苷連續(xù)灌胃給藥2周,可顯著降低血清總膽固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白含量,提高高密度脂蛋白/總膽固醇比值,縮小斑塊面積,減輕動(dòng)脈粥樣硬化程度,表現(xiàn)出對(duì)高脂血癥及動(dòng)脈粥樣硬化明顯的抑制作用。而付寶才等的研究也表明,對(duì)高脂飼料造模的SD大鼠灌胃知母皂苷30d后,知母皂苷能顯著增強(qiáng)高脂血癥大鼠肝臟低密度脂蛋白受體的活性,加快血中低密度脂蛋白的清除,從而起到調(diào)控血脂水平的作用。11皮質(zhì)酮的誘導(dǎo)Ren等發(fā)現(xiàn)知母總皂苷對(duì)多種抑郁模型具有一定的抗抑郁作用,作用機(jī)制可能與其增強(qiáng)去甲腎上腺素能及5-羥色胺能神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān),亦有可能是對(duì)抗皮質(zhì)酮誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷。另外,知母皂苷有殺血吸蟲宿主釘螺的作用,其中知母皂苷A-Ⅲ活性最強(qiáng)。最近還有研究表明知母皂苷A-Ⅲ、B-Ⅲ、D及菝葜皂苷元對(duì)皮膚過敏和瘙癢具有抑制作用。12關(guān)于國(guó)內(nèi)已有研究開發(fā)工作的建議綜上所述