人參中皂苷類化學(xué)成分的研究

人參中皂苷類化學(xué)成分的研究

人參是中國傳統(tǒng)的稀有中藥。被稱為經(jīng)典藥物的國王。它具有強身健腦、鎖脫、制液體、安神、益氣等功效。人參皂苷為人參的主要有效成分之一,它具有人參根的主要生理活性。到目前為止,分離并確定結(jié)構(gòu)的人參單體皂苷已達(dá)50余種。人參總皂苷、分組皂苷、單體皂苷的功效各不相同[8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24]。藥理學(xué)研究表明,人參皂苷Rb2具有廣泛的藥理活性,特別是對糖尿病的藥理作用十分顯著,表現(xiàn)為對糖尿病大鼠高脂血癥、高膽固醇及中性脂肪代謝具有改善作用,可增強肝臟糖代謝系統(tǒng)及能量產(chǎn)生系統(tǒng)的功能,可使鏈脲佐菌素誘發(fā)的糖尿病大鼠血糖降低,促進糖尿病大鼠白蛋白mRNA的合成,可抑制嗎啡耐受性和依賴性、對心肌細(xì)胞氧化性損傷有保護作用。Rb2的藥理活性研究為其新藥的研制與開發(fā)提供了依據(jù)。筆者對人參皂苷Rb2藥理學(xué)的研究概況進行如下綜述,旨在為人參皂苷類新藥的開發(fā)提供參考。1對肝臟功能的作用人參皂苷Rb2對脂肪代謝的影響十分復(fù)雜,尤其對膽固醇的影響,既能促進其合成又促進其排泄,長期服用能降低血液中膽固醇的濃度,可使其總膽固醇、游離膽固醇、低密度脂蛋白—膽固醇降低,高密度脂蛋白—膽固醇增加,改善動脈硬化指數(shù)。因此Rb2能夠預(yù)防和減少高血脂癥和動脈粥樣硬化癥的發(fā)生。給高膽固醇飼料喂養(yǎng)的大鼠腹腔注射Rb220h后,大鼠血清總膽固醇、游離膽固醇及低密度脂蛋白(LDL)分別降低27%,43%,44%,而高密度脂蛋白(HDL)含量增加,而且Rb2所降低的血液中膽固醇并未蓄積在肝臟中,提示其對膽固醇有異化作用和促進排泄作用。Yokozawa等研究了人參皂苷Rb2對鏈脲佐菌素誘發(fā)的糖尿病大鼠高脂血癥的改善作用,表明單獨腹腔注射人參皂苷Rb2能降低糖尿病大鼠血清脂含量,連續(xù)使用Rb26d后檢測血清中甘油三酯、非酯化脂肪酸總膽固醇、3-羥基丁酸、乙酰乙酸及乳酸的含量,測得結(jié)果與對照組比較,其含量依次下降48%,26%,21%,64%和17%。LeeSungDong等觀察了朝鮮紅參中6種單體皂苷(Rb1,Rb2,Rc,Re,Rg1,Rg2)對抗毒性激素-L引起的脂肪分解的作用,體外實驗表明,Rb2對毒性激素-L產(chǎn)生的脂肪分解的抑制作用比其它單體皂苷強,在給藥劑量為100μg/mL和50μg/mL時,Rb2的抗脂解作用最強。另外張晶等報道了Rb2對胰脂肪酶活性有很強的抑制作用,從而抑制機體對脂肪的吸收。人參皂苷對胰脂肪酶活性抑制強度由強到弱的順序為人參皂苷Rb2>人參皂苷Rb1>人參皂苷Rg>西洋參總皂苷>人參皂苷Rd>人參皂苷Rb>人參總皂苷。2糖尿病大鼠肝中葡萄糖-6-磷酸酶活性變化人參皂苷Rb2可增強肝臟糖代謝系統(tǒng)及能量產(chǎn)生系統(tǒng)的功能。Yokozawa等在對人參皂苷降糖作用的研究中發(fā)現(xiàn),給大鼠腹腔注射人參皂苷Rb210mg,8h后,肝糖元減少到最小量,肝中葡萄糖-6-磷酸酶水平增加到最大量,磷酸果糖激酶的活性也有顯著增加,12h達(dá)到高峰。Yokozawa等發(fā)現(xiàn)給大鼠腹腔注射Rb26d后,可使鏈脲佐菌素誘發(fā)的糖尿病大鼠血糖降低,血糖含量和肝糖元與對照組比較分別下降30%和27%,肝中碳水化合物及糖代謝趨向正常,尿中氮排泄量降低,多食、多尿等癥狀減輕。STZ糖尿病大鼠肝中葡萄糖-6-磷酸酶活性比正常對照組高2.4倍,用Rb2治療后下降了31%。Rb2降血糖作用的機理是它可抑制肝中葡萄糖-6-磷酸酶而激活葡萄糖激酶的活性,這2種酶對維持血糖含量起著重要作用。當(dāng)鏈脲佐菌素致使糖尿病大鼠肝中糖酵解發(fā)生障礙、導(dǎo)致糖的利用率降低時,Rb2能通過糾正上述2種酶活性的異常變化而使血糖降低,從而產(chǎn)生降糖作用。人參皂苷Rb2還能夠影響大鼠肝組織中腺嘌呤核苷酸的含量。糖尿病大鼠體內(nèi)組織中ATP含量較低,而AMP含量較高。每日給糖尿病大鼠腹腔注射人參皂苷Rb2,連續(xù)數(shù)日,可增加組織中ATP含量,減少AMP含量,增加腺嘌呤核苷酸含量改進能量代謝。Rb2通過活化ATP供給系統(tǒng),改變了糖尿病大鼠體內(nèi)的代謝模式。人參皂苷Rb2降血糖作用機理是對酶進行調(diào)節(jié),通過抑制糖異生的關(guān)鍵酶葡萄糖-6-磷酸酶和果糖-1,6-二磷酸酶來抑制糖異生。丙酮酸、草酰乙酸或乳酸經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟切柘拇罅康腁TP和GTP,而人參皂苷Rb2通過抑制葡萄糖-6-磷酸酶來抑制糖尿病大鼠的糖異生,可增加組織中ATP含量,減少AMP含量,從而改變糖尿病大鼠體內(nèi)的代謝模式,使血糖和肝糖元含量明顯降低,恢復(fù)機體的正常生理功能,達(dá)到對糖尿病標(biāo)本兼治的作用。3不同作用時間對rpe細(xì)胞增殖的抑制效應(yīng)增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變(proliferativevitreo-retinopathy,PVR)是引起視力障礙甚至失明的嚴(yán)重眼病,能導(dǎo)致視力喪失。視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞是發(fā)生PVR的重要因素之一,在病理情況下可移行至玻璃體內(nèi)并與許多細(xì)胞因子一道在玻璃體散布、增生,合成膠原及其它細(xì)胞基質(zhì),并形成具有收縮力的膜。明月等通過活細(xì)胞計數(shù)法和MTT比色法分別檢測了不同質(zhì)量濃度(250,200,150,120,100,50,10μg/mL)Rb2和Rb2150μg/mL在不同作用時間(6~120h)對人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(RPE)增生及代謝的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)Rb2組RPE細(xì)胞增殖受到抑制并出現(xiàn)細(xì)胞脫落,Rb2200μg/mL具有最強的抑制效應(yīng),其明顯抑制效應(yīng)在6h出現(xiàn),96h達(dá)到高峰。Rb2組吸光值明顯低于對照組,RPE細(xì)胞生存率下降,推測Rb2可能通過阻滯鈣通道來降低細(xì)胞內(nèi)鈣濃度,干擾RPE細(xì)胞代謝,對RPE細(xì)胞增殖具有劑量依賴和時間依賴方式的抑制作用。目前有關(guān)這方面的研究均為對離體細(xì)胞的研究,活體試驗?zāi)芊窬哂型瑯拥淖饔?、還需進一步研究。4基因水平對人參皂苷rb2合成mrnaYokozawa等研究了Rb2對鏈脲佐菌素(STZ)糖尿病大鼠RNA聚合酶活性的影響,發(fā)現(xiàn)連續(xù)腹腔給予Rb2(10mg/kg)3d后,RNA聚合酶Ⅰ活性增加,聚合酶Ⅱ活性比對照組高68%,并有統(tǒng)計學(xué)意義;給藥6d后,聚合酶Ⅰ活性增加124%,聚合酶Ⅱ比對照組增加85%,而對RNA聚合酶Ⅲ活性未產(chǎn)生明顯的影響。Yokozawa等研究了人參皂苷Rb2對鏈脲佐菌素誘發(fā)的糖尿病大鼠白蛋白mRNA的影響,在基因水平上研究了人參皂苷Rb2促進mRNA合成的機制。Rot分析表明人參皂苷Rb2可以增加RNA聚合酶活性可能是因為它影響到了某個特定基因。使用白蛋白cDNA通過northernblot印跡法檢驗了正常大鼠、糖尿病對照組大鼠和服用了Rb2的糖尿病大鼠在肝中有特殊表達(dá)的白蛋白mRNA。當(dāng)白蛋白mRNA在正常大鼠中的水平被定為1.0時,糖尿病對照組大鼠mRNA水平顯著減少到0.32,而服用了Rb2的糖尿病大鼠的mRNA水平為0.54,明顯高于未服用Rb2的糖尿病大鼠。人參皂苷Rb2還能將蛋白質(zhì)分解代謝轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣纱x,使氮存留有效增加,對新陳代謝具有調(diào)節(jié)作用。糖尿病大鼠給予人參皂苷Rb26d后,對其氮平衡的研究表明Rb2具有減少尿中氮排泄物的作用,增加氮在體內(nèi)保留從而實現(xiàn)氮的平衡。對鏈脲佐菌素導(dǎo)致的糖尿病大鼠連續(xù)給予人參皂苷Rb210mg/d,3d后其血清蛋白和白蛋白水平?jīng)]有顯著的增加,但當(dāng)給藥6d后有顯著的增加,表明人參皂苷Rb2能促進蛋白質(zhì)的生物合成。RNA聚合酶決定了基因轉(zhuǎn)錄起始的特異性與強度,催化轉(zhuǎn)錄,識別啟動子,具有與DNA結(jié)合作用的多個蛋白亞基組成的復(fù)合酶。人參皂苷Rb2可以增加RNA聚合酶活性可能是因為它影響到了某個特定基因,因而增強了RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄起始的特異性與強度,促進了DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成,進而對糖尿病大鼠的體內(nèi)代謝具有改善作用。5基于效應(yīng)的免疫抑制作用將B16-BL6黑色素瘤細(xì)胞經(jīng)皮下植入C57BL/6小鼠,1,3,7d后靜脈給予人參皂苷Rb2,可明顯抑制瘤灶血管的數(shù)目,但對腫瘤細(xì)胞生長沒有明顯的抑制作用;在每只小鼠10~500μg劑量范圍內(nèi)對血管生成的抑制作用呈劑量依賴效應(yīng)。瘤灶內(nèi)或灌胃給予人參皂苷Rb2,既對新生血管生成有抑制作用,也對腫瘤細(xì)胞的生長有抑制作用,并有明顯的抗肺轉(zhuǎn)移作用。Fujimoto等研究了人參皂苷Rb2對子宮內(nèi)膜癌的抑制作用,認(rèn)為癌細(xì)胞被基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2支配性表達(dá)。Rb2能夠抑制MMP-2的活性和表達(dá),但不改變金屬蛋白酶組織抑制劑TIMP-1和TIMP-2在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)。Rb2可以通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2來抑制子宮內(nèi)膜癌向基底膜擴散,達(dá)到抑制子宮內(nèi)膜癌的作用,因此認(rèn)為人參皂苷Rb2具有抑制腫瘤生長和擴散的作用。6f和rg1的作用人參皂苷Rb2在抑制嗎啡耐受性和依賴性發(fā)生上具有重要作用。Ho等研究了人參總皂苷和單體皂苷對GABAA和GABAB受體的影響,結(jié)果表明單體皂苷Rb1,Rb2,Rc,Re,Rf和Rg抑制3Hmuscinol高親和力結(jié)合。Kim等的研究結(jié)果證實,人參皂苷Rb1,Rb2,Re和Rg1有抑制嗎啡耐受性和依賴性發(fā)生的作用,可拮抗嗎啡的陣痛作用和僵住反應(yīng),同時可拮抗嗎啡升高體溫作用。另外Such等認(rèn)為人參總皂苷腦室給藥對同一給藥途徑給予嗎啡引起的抗傷害作用無拮抗作用,人參皂苷Rb2,Rc,Rd和Rg1鞘內(nèi)給藥劑量依賴性減弱了嗎啡腦室給藥引起的抗傷害作用,但人參皂苷Rb1、Re無此作用。由此看來人參皂苷Rb2在抑制嗎啡耐受性和依賴性發(fā)生上具有重要作用,因而可以用來戒毒,具有廣泛的應(yīng)用價值。7人參皂苷rb2對心肌細(xì)胞的活性影響王曉明,鐘國贛等先后報道了人參皂苷Rb2的鈣通道阻滯作用和抗自由基作用。應(yīng)用斑片鉗方法,在Wistar大鼠單個心室肌細(xì)胞上觀察人參單體Rb2對單鈣通道活動的影響,用電子自旋共振法測定培養(yǎng)心肌細(xì)胞的自由基含量,結(jié)果證明Rb2對鈣通道有阻滯作用,對黃嘌呤-黃嘌呤氧化酶所致自由基含量增多有顯著的抑制作用。Rb2T型、L型、B型鈣通道都有阻滯作用,其作用機制為鈣通道的開放時間縮短、開放概率減少,說明人參皂苷Rb2對心肌細(xì)胞興奮性、傳導(dǎo)性、自律性、收縮性4項基本生理功能可能都有影響。在心肌細(xì)胞氧代謝過程中,黃嘌呤氧化酶在催化黃嘌呤氧化的同時也形成超氧陰離子自由基。在正常情況下,不斷形成的氧自由基能被心肌細(xì)胞中氧自由基清除系統(tǒng)及時清除。該實驗向培養(yǎng)基中先后加入黃嘌呤和黃嘌呤氧化酶,使2者在培養(yǎng)基中相遇產(chǎn)生大量超氧陰離子自由基(超過自由基清除系統(tǒng)的清除能力),導(dǎo)致心肌細(xì)胞自由基含量的增多,再向培養(yǎng)基中加入人參皂苷單體Rb2后,能夠抵制黃嘌呤-黃嘌呤氧化酶所致的心肌細(xì)胞自由基含量增多,表明人參單體Rb2能夠?qū)惯^量黃嘌呤-黃嘌呤氧化酶誘發(fā)的心肌細(xì)胞氧化性損傷。劉建文等報道了人參皂苷Rb2能促進牛主動脈內(nèi)皮細(xì)胞纖溶酶活性,指出Rb2對血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的PA活性有促進作用并表現(xiàn)出劑量、時間依賴性。人參皂苷Rb2增加血管內(nèi)皮細(xì)胞表面纖溶酶的活性是通過促進血管內(nèi)皮細(xì)胞纖溶活性因子的分泌來實現(xiàn)的,而不是通過增強其基因表達(dá)起作用。Rb2對心肌細(xì)胞的興奮性、傳導(dǎo)性、自律性、收縮性4項基本生理功能可能都有影響。8人參皂苷對乙酰膽堿引起腸管收縮的影響Kim等報道了人參皂苷Rb2可通過AP2轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)Cu,Zn-過氧化物歧化酶基因(SOD1)轉(zhuǎn)錄。人參皂苷Rb2可使AP2轉(zhuǎn)錄因子顯著增加,從而誘導(dǎo)SOD1基因的活性,認(rèn)為人參皂苷Rb2比Rb1能夠更顯著地誘導(dǎo)SOD1基因。人參單體皂苷對乙酰膽堿引起的腸管收縮的調(diào)節(jié)作用研究表明,人參皂苷Rb1,Rb2,Re,Rd可使乙酰膽堿引起的腸管收縮減弱,而高濃度Rb2則可直接使腸管收縮。Mori等報道了人參皂苷Rb2可抑制糖尿病大鼠的糖尿病性腎病,并抑制血小板聚集和腎小球增生。Hiai等報道,人參皂苷Rb1,Rb2,Rc,Rd和Re均具有升高大鼠血漿皮質(zhì)酮的作用,且Rb2和Rd的作用比Rb1和Re強。可見各種人參皂苷刺激腎上腺皮質(zhì)功能的決定基團是皂苷原,即其藥理活性取決于原人參二醇和原人參三醇。9肝糖元的調(diào)節(jié)作用給大鼠按100mg/kg劑量口服人參皂苷Rb2,6h后處死,摘出大腸,用蒸餾水勻漿、甲醇沉淀、離心,分取上清液,SEP-PAK柱前處理,再通過TLC和HPLC純化,得到6個代謝產(chǎn)物,分別鑒定為人參皂苷Rd、3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-20-O-[(α-L-吡喃阿拉伯糖基(1→6)-β-D—吡喃葡萄糖基)]-20(S)-原人參二醇(GAG-Ppd)]、人參皂苷F2、20-O-[(α-L-吡喃阿拉伯糖基(1→6)-β-D—吡喃葡萄糖基)]-20(S)-原人參二醇、化合物K和25-氫過氧-23-烯人參皂苷Rb2。從代謝物產(chǎn)量上看,20-O-(α-L-吡喃阿拉伯糖基(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖基)-20(S)-原人參二醇>化合物K>人參皂苷F2。因此,認(rèn)為在大鼠大腸內(nèi)存在脫C-3糖鏈的葡萄糖苷酶。給大鼠按100mg/kg劑量口服人參皂苷Rb2,1.5h后處死,摘出胃,從中得到4種代謝產(chǎn)物,與人參皂苷Rb2的大鼠盲腸內(nèi)細(xì)菌代謝氧化產(chǎn)物相同,但與用0.1mol/LHCl(37℃,24h)的水解產(chǎn)物截然不同。一般來說,消化道以水解反應(yīng)和還原反應(yīng)為主,很少見氧化反應(yīng)發(fā)生。人參皂苷Rb2由腸內(nèi)細(xì)菌所進行的氧化反應(yīng)是一個十分有意義的現(xiàn)象。按100mg/kg劑量給大鼠灌胃人參皂苷Rb2,血清中的濃度于給藥后12h達(dá)峰值(3.55μg/mL)。在組織中的消長與血清中的情況大體一致,在肝、腎、肺、心,脾、腦等組織中廣泛分布,肝中分布量最大,其次為腎臟。給藥后24h,尿和糞便中的排泄率為給藥量的2.3%和84.3%,48h后分別為3.0%和87.3%。因此,灌胃后人參皂苷Rb2經(jīng)尿和糞便的排泄大部分發(fā)生在24h內(nèi)。給藥后24h,膽汁中的排泄率僅為給藥量的0.7%。由于采用放射性分析法,因此,放射活性除包括人參皂苷Rb2原形藥物的放射活性外,也包含其代謝產(chǎn)物的放射活性。研究中藥的藥代動力學(xué)可以使我們對中藥的作用由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。概括人參皂苷Rb2在動物體內(nèi)各臟器的分布和組織內(nèi)的代謝產(chǎn)物可對其藥理活性作進一步的解釋和闡述,如在肝中分布量最大,因而可認(rèn)為對肝糖元的調(diào)節(jié)作用尤為顯著;在大腸的分解物CompoundK具有很強的抗癌活性,因而可認(rèn)為對腫瘤細(xì)胞的生長有抑制作用。10從研究結(jié)果的基本看人參皂苷作為人參的主要活性成分,已得到廣泛的開發(fā)利用,如我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的抗癌新藥人參皂苷Rg3、抗失血性和心源性休克的急救藥人參皂苷Rg2等。綜合國內(nèi)外學(xué)者的研究結(jié)果可以看到,人參中的單體皂苷Rb2所具有的藥理活性是多方面的,在動物體內(nèi)的分布和代謝也比較復(fù)雜,其原因是天然產(chǎn)物分子量大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,分子中連有不同穩(wěn)定性的官能團,在體內(nèi)不同部位、不同條件下代謝成不同的產(chǎn)物,進而產(chǎn)生多種生物活性。這些研究為以后的新藥開發(fā)奠定了基礎(chǔ),也為今后的研究提出了新