人参中皂苷类化学成分的研究

人参中皂苷类化学成分的研究

人参是中国传统的稀有中药。被称为经典药物的国王。它具有强身健脑、锁脱、制液体、安神、益气等功效。人参皂苷为人参的主要有效成分之一,它具有人参根的主要生理活性。到目前为止,分离并确定结构的人参单体皂苷已达50余种。人参总皂苷、分组皂苷、单体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]。药理学研究表明,人参皂苷Rb2具有广泛的药理活性,特别是对糖尿病的药理作用十分显著,表现为对糖尿病大鼠高脂血症、高胆固醇及中性脂肪代谢具有改善作用,可增强肝脏糖代谢系统及能量产生系统的功能,可使链脲佐菌素诱发的糖尿病大鼠血糖降低,促进糖尿病大鼠白蛋白mRNA的合成,可抑制吗啡耐受性和依赖性、对心肌细胞氧化性损伤有保护作用。Rb2的药理活性研究为其新药的研制与开发提供了依据。笔者对人参皂苷Rb2药理学的研究概况进行如下综述,旨在为人参皂苷类新药的开发提供参考。1对肝脏功能的作用人参皂苷Rb2对脂肪代谢的影响十分复杂,尤其对胆固醇的影响,既能促进其合成又促进其排泄,长期服用能降低血液中胆固醇的浓度,可使其总胆固醇、游离胆固醇、低密度脂蛋白—胆固醇降低,高密度脂蛋白—胆固醇增加,改善动脉硬化指数。因此Rb2能够预防和减少高血脂症和动脉粥样硬化症的发生。给高胆固醇饲料喂养的大鼠腹腔注射Rb220h后,大鼠血清总胆固醇、游离胆固醇及低密度脂蛋白(LDL)分别降低27%,43%,44%,而高密度脂蛋白(HDL)含量增加,而且Rb2所降低的血液中胆固醇并未蓄积在肝脏中,提示其对胆固醇有异化作用和促进排泄作用。Yokozawa等研究了人参皂苷Rb2对链脲佐菌素诱发的糖尿病大鼠高脂血症的改善作用,表明单独腹腔注射人参皂苷Rb2能降低糖尿病大鼠血清脂含量,连续使用Rb26d后检测血清中甘油三酯、非酯化脂肪酸总胆固醇、3-羟基丁酸、乙酰乙酸及乳酸的含量,测得结果与对照组比较,其含量依次下降48%,26%,21%,64%和17%。LeeSungDong等观察了朝鲜红参中6种单体皂苷(Rb1,Rb2,Rc,Re,Rg1,Rg2)对抗毒性激素-L引起的脂肪分解的作用,体外实验表明,Rb2对毒性激素-L产生的脂肪分解的抑制作用比其它单体皂苷强,在给药剂量为100μg/mL和50μg/mL时,Rb2的抗脂解作用最强。另外张晶等报道了Rb2对胰脂肪酶活性有很强的抑制作用,从而抑制机体对脂肪的吸收。人参皂苷对胰脂肪酶活性抑制强度由强到弱的顺序为人参皂苷Rb2>人参皂苷Rb1>人参皂苷Rg>西洋参总皂苷>人参皂苷Rd>人参皂苷Rb>人参总皂苷。2糖尿病大鼠肝中葡萄糖-6-磷酸酶活性变化人参皂苷Rb2可增强肝脏糖代谢系统及能量产生系统的功能。Yokozawa等在对人参皂苷降糖作用的研究中发现,给大鼠腹腔注射人参皂苷Rb210mg,8h后,肝糖元减少到最小量,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显著增加,12h达到高峰。Yokozawa等发现给大鼠腹腔注射Rb26d后,可使链脲佐菌素诱发的糖尿病大鼠血糖降低,血糖含量和肝糖元与对照组比较分别下降30%和27%,肝中碳水化合物及糖代谢趋向正常,尿中氮排泄量降低,多食、多尿等症状减轻。STZ糖尿病大鼠肝中葡萄糖-6-磷酸酶活性比正常对照组高2.4倍,用Rb2治疗后下降了31%。Rb2降血糖作用的机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,这2种酶对维持血糖含量起着重要作用。当链脲佐菌素致使糖尿病大鼠肝中糖酵解发生障碍、导致糖的利用率降低时,Rb2能通过纠正上述2种酶活性的异常变化而使血糖降低,从而产生降糖作用。人参皂苷Rb2还能够影响大鼠肝组织中腺嘌呤核苷酸的含量。糖尿病大鼠体内组织中ATP含量较低,而AMP含量较高。每日给糖尿病大鼠腹腔注射人参皂苷Rb2,连续数日,可增加组织中ATP含量,减少AMP含量,增加腺嘌呤核苷酸含量改进能量代谢。Rb2通过活化ATP供给系统,改变了糖尿病大鼠体内的代谢模式。人参皂苷Rb2降血糖作用机理是对酶进行调节,通过抑制糖异生的关键酶葡萄糖-6-磷酸酶和果糖-1,6-二磷酸酶来抑制糖异生。丙酮酸、草酰乙酸或乳酸经糖异生转变为葡萄糖需消耗大量的ATP和GTP,而人参皂苷Rb2通过抑制葡萄糖-6-磷酸酶来抑制糖尿病大鼠的糖异生,可增加组织中ATP含量,减少AMP含量,从而改变糖尿病大鼠体内的代谢模式,使血糖和肝糖元含量明显降低,恢复机体的正常生理功能,达到对糖尿病标本兼治的作用。3不同作用时间对rpe细胞增殖的抑制效应增殖性玻璃体视网膜病变(proliferativevitreo-retinopathy,PVR)是引起视力障碍甚至失明的严重眼病,能导致视力丧失。视网膜色素上皮细胞是发生PVR的重要因素之一,在病理情况下可移行至玻璃体内并与许多细胞因子一道在玻璃体散布、增生,合成胶原及其它细胞基质,并形成具有收缩力的膜。明月等通过活细胞计数法和MTT比色法分别检测了不同质量浓度(250,200,150,120,100,50,10μg/mL)Rb2和Rb2150μg/mL在不同作用时间(6~120h)对人视网膜色素上皮细胞(RPE)增生及代谢的影响,结果发现Rb2组RPE细胞增殖受到抑制并出现细胞脱落,Rb2200μg/mL具有最强的抑制效应,其明显抑制效应在6h出现,96h达到高峰。Rb2组吸光值明显低于对照组,RPE细胞生存率下降,推测Rb2可能通过阻滞钙通道来降低细胞内钙浓度,干扰RPE细胞代谢,对RPE细胞增殖具有剂量依赖和时间依赖方式的抑制作用。目前有关这方面的研究均为对离体细胞的研究,活体试验能否具有同样的作用、还需进一步研究。4基因水平对人参皂苷rb2合成mrnaYokozawa等研究了Rb2对链脲佐菌素(STZ)糖尿病大鼠RNA聚合酶活性的影响,发现连续腹腔给予Rb2(10mg/kg)3d后,RNA聚合酶Ⅰ活性增加,聚合酶Ⅱ活性比对照组高68%,并有统计学意义;给药6d后,聚合酶Ⅰ活性增加124%,聚合酶Ⅱ比对照组增加85%,而对RNA聚合酶Ⅲ活性未产生明显的影响。Yokozawa等研究了人参皂苷Rb2对链脲佐菌素诱发的糖尿病大鼠白蛋白mRNA的影响,在基因水平上研究了人参皂苷Rb2促进mRNA合成的机制。Rot分析表明人参皂苷Rb2可以增加RNA聚合酶活性可能是因为它影响到了某个特定基因。使用白蛋白cDNA通过northernblot印迹法检验了正常大鼠、糖尿病对照组大鼠和服用了Rb2的糖尿病大鼠在肝中有特殊表达的白蛋白mRNA。当白蛋白mRNA在正常大鼠中的水平被定为1.0时,糖尿病对照组大鼠mRNA水平显著减少到0.32,而服用了Rb2的糖尿病大鼠的mRNA水平为0.54,明显高于未服用Rb2的糖尿病大鼠。人参皂苷Rb2还能将蛋白质分解代谢转变为合成代谢,使氮存留有效增加,对新陈代谢具有调节作用。糖尿病大鼠给予人参皂苷Rb26d后,对其氮平衡的研究表明Rb2具有减少尿中氮排泄物的作用,增加氮在体内保留从而实现氮的平衡。对链脲佐菌素导致的糖尿病大鼠连续给予人参皂苷Rb210mg/d,3d后其血清蛋白和白蛋白水平没有显著的增加,但当给药6d后有显著的增加,表明人参皂苷Rb2能促进蛋白质的生物合成。RNA聚合酶决定了基因转录起始的特异性与强度,催化转录,识别启动子,具有与DNA结合作用的多个蛋白亚基组成的复合酶。人参皂苷Rb2可以增加RNA聚合酶活性可能是因为它影响到了某个特定基因,因而增强了RNA聚合酶转录起始的特异性与强度,促进了DNA、RNA和蛋白质的合成,进而对糖尿病大鼠的体内代谢具有改善作用。5基于效应的免疫抑制作用将B16-BL6黑色素瘤细胞经皮下植入C57BL/6小鼠,1,3,7d后静脉给予人参皂苷Rb2,可明显抑制瘤灶血管的数目,但对肿瘤细胞生长没有明显的抑制作用;在每只小鼠10~500μg剂量范围内对血管生成的抑制作用呈剂量依赖效应。瘤灶内或灌胃给予人参皂苷Rb2,既对新生血管生成有抑制作用,也对肿瘤细胞的生长有抑制作用,并有明显的抗肺转移作用。Fujimoto等研究了人参皂苷Rb2对子宫内膜癌的抑制作用,认为癌细胞被基质金属蛋白酶MMP-2支配性表达。Rb2能够抑制MMP-2的活性和表达,但不改变金属蛋白酶组织抑制剂TIMP-1和TIMP-2在细胞内的表达。Rb2可以通过抑制基质金属蛋白酶MMP-2来抑制子宫内膜癌向基底膜扩散,达到抑制子宫内膜癌的作用,因此认为人参皂苷Rb2具有抑制肿瘤生长和扩散的作用。6f和rg1的作用人参皂苷Rb2在抑制吗啡耐受性和依赖性发生上具有重要作用。Ho等研究了人参总皂苷和单体皂苷对GABAA和GABAB受体的影响,结果表明单体皂苷Rb1,Rb2,Rc,Re,Rf和Rg抑制3Hmuscinol高亲和力结合。Kim等的研究结果证实,人参皂苷Rb1,Rb2,Re和Rg1有抑制吗啡耐受性和依赖性发生的作用,可拮抗吗啡的阵痛作用和僵住反应,同时可拮抗吗啡升高体温作用。另外Such等认为人参总皂苷脑室给药对同一给药途径给予吗啡引起的抗伤害作用无拮抗作用,人参皂苷Rb2,Rc,Rd和Rg1鞘内给药剂量依赖性减弱了吗啡脑室给药引起的抗伤害作用,但人参皂苷Rb1、Re无此作用。由此看来人参皂苷Rb2在抑制吗啡耐受性和依赖性发生上具有重要作用,因而可以用来戒毒,具有广泛的应用价值。7人参皂苷rb2对心肌细胞的活性影响王晓明,钟国赣等先后报道了人参皂苷Rb2的钙通道阻滞作用和抗自由基作用。应用斑片钳方法,在Wistar大鼠单个心室肌细胞上观察人参单体Rb2对单钙通道活动的影响,用电子自旋共振法测定培养心肌细胞的自由基含量,结果证明Rb2对钙通道有阻滞作用,对黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶所致自由基含量增多有显著的抑制作用。Rb2T型、L型、B型钙通道都有阻滞作用,其作用机制为钙通道的开放时间缩短、开放概率减少,说明人参皂苷Rb2对心肌细胞兴奋性、传导性、自律性、收缩性4项基本生理功能可能都有影响。在心肌细胞氧代谢过程中,黄嘌呤氧化酶在催化黄嘌呤氧化的同时也形成超氧阴离子自由基。在正常情况下,不断形成的氧自由基能被心肌细胞中氧自由基清除系统及时清除。该实验向培养基中先后加入黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶,使2者在培养基中相遇产生大量超氧阴离子自由基(超过自由基清除系统的清除能力),导致心肌细胞自由基含量的增多,再向培养基中加入人参皂苷单体Rb2后,能够抵制黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶所致的心肌细胞自由基含量增多,表明人参单体Rb2能够对抗过量黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶诱发的心肌细胞氧化性损伤。刘建文等报道了人参皂苷Rb2能促进牛主动脉内皮细胞纤溶酶活性,指出Rb2对血管内皮细胞产生的PA活性有促进作用并表现出剂量、时间依赖性。人参皂苷Rb2增加血管内皮细胞表面纤溶酶的活性是通过促进血管内皮细胞纤溶活性因子的分泌来实现的,而不是通过增强其基因表达起作用。Rb2对心肌细胞的兴奋性、传导性、自律性、收缩性4项基本生理功能可能都有影响。8人参皂苷对乙酰胆碱引起肠管收缩的影响Kim等报道了人参皂苷Rb2可通过AP2转录因子诱导Cu,Zn-过氧化物歧化酶基因(SOD1)转录。人参皂苷Rb2可使AP2转录因子显著增加,从而诱导SOD1基因的活性,认为人参皂苷Rb2比Rb1能够更显著地诱导SOD1基因。人参单体皂苷对乙酰胆碱引起的肠管收缩的调节作用研究表明,人参皂苷Rb1,Rb2,Re,Rd可使乙酰胆碱引起的肠管收缩减弱,而高浓度Rb2则可直接使肠管收缩。Mori等报道了人参皂苷Rb2可抑制糖尿病大鼠的糖尿病性肾病,并抑制血小板聚集和肾小球增生。Hiai等报道,人参皂苷Rb1,Rb2,Rc,Rd和Re均具有升高大鼠血浆皮质酮的作用,且Rb2和Rd的作用比Rb1和Re强。可见各种人参皂苷刺激肾上腺皮质功能的决定基团是皂苷原,即其药理活性取决于原人参二醇和原人参三醇。9肝糖元的调节作用给大鼠按100mg/kg剂量口服人参皂苷Rb2,6h后处死,摘出大肠,用蒸馏水匀浆、甲醇沉淀、离心,分取上清液,SEP-PAK柱前处理,再通过TLC和HPLC纯化,得到6个代谢产物,分别鉴定为人参皂苷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)-原人参二醇(GAG-Ppd)]、人参皂苷F2、20-O-[(α-L-吡喃阿拉伯糖基(1→6)-β-D—吡喃葡萄糖基)]-20(S)-原人参二醇、化合物K和25-氢过氧-23-烯人参皂苷Rb2。从代谢物产量上看,20-O-(α-L-吡喃阿拉伯糖基(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖基)-20(S)-原人参二醇>化合物K>人参皂苷F2。因此,认为在大鼠大肠内存在脱C-3糖链的葡萄糖苷酶。给大鼠按100mg/kg剂量口服人参皂苷Rb2,1.5h后处死,摘出胃,从中得到4种代谢产物,与人参皂苷Rb2的大鼠盲肠内细菌代谢氧化产物相同,但与用0.1mol/LHCl(37℃,24h)的水解产物截然不同。一般来说,消化道以水解反应和还原反应为主,很少见氧化反应发生。人参皂苷Rb2由肠内细菌所进行的氧化反应是一个十分有意义的现象。按100mg/kg剂量给大鼠灌胃人参皂苷Rb2,血清中的浓度于给药后12h达峰值(3.55μg/mL)。在组织中的消长与血清中的情况大体一致,在肝、肾、肺、心,脾、脑等组织中广泛分布,肝中分布量最大,其次为肾脏。给药后24h,尿和粪便中的排泄率为给药量的2.3%和84.3%,48h后分别为3.0%和87.3%。因此,灌胃后人参皂苷Rb2经尿和粪便的排泄大部分发生在24h内。给药后24h,胆汁中的排泄率仅为给药量的0.7%。由于采用放射性分析法,因此,放射活性除包括人参皂苷Rb2原形药物的放射活性外,也包含其代谢产物的放射活性。研究中药的药代动力学可以使我们对中药的作用由感性认识上升到理性认识。概括人参皂苷Rb2在动物体内各脏器的分布和组织内的代谢产物可对其药理活性作进一步的解释和阐述,如在肝中分布量最大,因而可认为对肝糖元的调节作用尤为显著;在大肠的分解物CompoundK具有很强的抗癌活性,因而可认为对肿瘤细胞的生长有抑制作用。10从研究结果的基本看人参皂苷作为人参的主要活性成分,已得到广泛的开发利用,如我国具有自主知识产权的抗癌新药人参皂苷Rg3、抗失血性和心源性休克的急救药人参皂苷Rg2等。综合国内外学者的研究结果可以看到,人参中的单体皂苷Rb2所具有的药理活性是多方面的,在动物体内的分布和代谢也比较复杂,其原因是天然产物分子量大,结构复杂,分子中连有不同稳定性的官能团,在体内不同部位、不同条件下代谢成不同的产物,进而产生多种生物活性。这些研究为以后的新药开发奠定了基础,也为今后的研究提出了新