絞股藍抗氧化活性研究進展

發布時間：2020-02-14所屬分類：農業論文瀏覽：1次

摘 要： 摘 要: 絞股藍是一味傳統中藥, 含有皂苷類、黃酮類、多糖類等化學成分, 其主要藥理作用有抗氧化、抗癌、降血脂、預防衰老、提高免疫力等作用, 與人參相似, 被譽為南方人參。本文總結了近年來絞股藍總提物、多糖、皂苷及其他成分的抗氧化活性的研究進展, 為進

　　摘 要: 絞股藍是一味傳統中藥, 含有皂苷類、黃酮類、多糖類等化學成分, 其主要藥理作用有抗氧化、抗癌、降血脂、預防衰老、提高免疫力等作用, 與人參相似, 被譽為“南方人參”。本文總結了近年來絞股藍總提物、多糖、皂苷及其他成分的抗氧化活性的研究進展, 為進一步闡明絞股藍抗氧化作用的藥效物質基礎及更好地應用于治療氧化損傷引起的疾病提供依據。

　　關鍵詞: 絞股藍; 皂苷; 黃酮; 多糖; 抗氧化

　　1 引 言

　　絞股藍(Gynostemmapentaphyllum (Thunb.) Makino)為葫蘆科絞股藍屬的一種多年生草質攀援植物, 主要含有皂苷類、黃酮類、多糖類、氨基酸等化學成分。1986 年, 國家科委在“火星計劃”中, 把絞股藍列為待開發的“名貴中藥材”之首位, 2002 年 3 月 5 日將其列入保健品名單。絞股藍的藥用功效主要有抗氧化, 抗癌, 降血脂, 防治心血管疾患, 調節血糖、血壓, 促睡眠, 緩衰老, 調節人體生理機能, 增強人體免疫力等[1]。

　　隨著人們物質生活水平的不斷提高及中國人口老齡化程度加劇, 各種慢性疾病的發生越來越嚴重, 許多疾病發生的重要誘因是人體內過量自由基造成的過度氧化[2]。當人體產生大量自由基或自由基清除過程受到阻滯, 會對蛋白質、核酸、糖類、脂質等生物大分子的結構和功能造成極大破壞[3], 進而引起組織和器官的損傷, 最終導致疾病發生[4,5]。而癌癥、心腦血管疾病、糖尿病、神經退行性疾病、白內障、炎癥等常見疾病都和過量自由基造成氧化損傷密切相關[6,7]。抗氧化劑種類極多, 主要有天然來源和化學合成。傳統的化學合成的抗氧化劑由于其潛在的毒性和致癌等毒副作用已在許多國家被明令禁止使用[8], 故人們更傾向于天然來源抗氧化劑, 且其可在幾乎所有的植物、微生物、真菌、甚至動物組織中被找到。目前已發現的主要為皂苷類、多糖類、黃酮類、酚類等化合物。由于絞股藍具有多種多樣的化學成分, 之前國內外研究的熱點多集中于其抗癌作用, 近年來發現其皂苷、多糖、黃酮等均有不同程度的抗氧化活性, 同時它又是藥食同源植物, 很有開發利用潛力。故本文主要綜述其抗氧化的有效物質基礎及其作用特點, 為絞股藍更好地應用于治療一些由氧化作用產生的各種疾病提供研究思路和依據。

　　2 絞股藍總提物的抗氧化活性研究

　　Xie 等[9]通過 50%丙酮, 75%乙醇和 100%乙醇分別提取香港和美國采購的 5 種絞股藍樣品分別得到絞股藍的酚類、類黃酮和皂苷類化合物。檢測其抗氧化能力, 發現絞股藍不同溶劑的提取物均有清除 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼 (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH)和羥基自由基的能力, 其中酚類化合物在絞股藍提取物總自由基清除能力中占重要作用。Schild 等[10]利用絞股藍乙醇提取物得到的主要成分為絞股藍皂苷對糖氧剝奪(oxygen and glucose deprivation, OGD)誘導的橫向海馬切片的抗氧化作用進行研究, 發現絞股藍乙醇提取物增加了錳超氧化物歧化酶 (manganese superoxide dismutase, Mn-SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione Peroxidase, GPx)的蛋白質和活性水平, 有助于保護橫向海馬切片免受 OGD 誘導的功能性損傷, 結果表明預防性使用絞股藍乙醇提取物具有保護缺血 /再灌注損傷的高潛力。外用絞股藍乙醇提取物處理光老化模型小鼠, 發現絞股藍提取物可以清除自由基和提高皮膚中羥脯氨酸的含量, 進而達到抗皮膚光老化的效果, 來延緩皮膚衰老[11]。絞股藍乙醇提取物保護高胰島素、葡萄糖和亞油酸條件下培養的肝細胞免于死亡, 同時防止甘油三酯和膽固醇以及氧化應激的積累, 這可能對糖尿病和非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)患者的治療有益[12]。絞股藍乙醇提取物還可以抵抗玉米赤霉烯酮(zearalenone)引起的毒性, 減少該毒素對小鼠雄性生殖細胞的影響, 通過調控 Bax 和 Bcl-2 的表達來增強抗氧化和抗凋亡的作用[13]。有研究發現光葉絞股藍 (Gynostemmalaxum)乙醇總提物內含有大量的槲皮素及其衍生物, 其主要成分具有很強的抗氧化和神經保護作用[14]。絞股藍總提物大部分為乙醇的粗提物, 雖然成分復雜, 不能明確其抗氧化的根本作用靶點, 但是其總體的抗氧化活性已經得到廣泛的認可,研究證明了絞股藍的抗氧化作用, 其有效成分基本聚集在多糖、皂苷、黃酮等成分中。

　　3 絞股藍多糖的抗氧化活性研究

　　3.1 絞股藍多糖成分

　　近年來, 大量研究顯示絞股藍多糖在新藥開發及功能食品研究取得很大進步, 是一種較強活性的免疫增強劑。絞股藍多糖主要由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖組成, 具有抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、抗疲勞、降血脂、消炎、鎮靜等活性, 同時由于絞股藍作為藥食同源的植物, 對機體的副作用較少[15]。

　　3.2 絞股藍多糖抗氧化活性

　　長時間高強度運動會使機體自由基產生增多, 對機體造成氧化損傷。王海元等[16]通過驗證絞股藍多糖對疲勞運動力竭老鼠的抗氧化作用, 表明絞股藍多糖能明顯提高小鼠的抗氧化能力, 有效地清除自由基, 防止脂質過氧化, 保護細胞膜的完整性, 保證運動過程中的氧化供能。絞股藍多糖在預防免疫系統氧化損傷中可以顯著增加超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD), 谷胱甘肽過氧化物酶 (glutathione peroxidase, GPx), 總體抗氧化能力(total-anti oxidizing capability, T-AOC), 谷胱甘肽 (glutathione, GSH) 和過氧化氫酶 (catalase, CAT) 水 平 , 并降低丙二醛 (malondialdehyde, MDA)水平[17]。使用含 0.5 mg/mL 絞股藍多糖的添加劑作為防凍劑, 能夠顯著改善 SOD 水平 (P<0.05),可用作效率更高的低溫保護介質[18]。富硒絞股藍中的多糖成分能夠有效的清楚自由基, 具有較強的抗氧化活性[19]。

　　不同的提取分離方法可以得到多種不同的絞股藍多糖, Li 等[20]從絞股藍中通過水提取, 離子交換和凝膠滲透色譜的組合獲得 3 種酸多糖 GPA1, GPA2 和 GPA3, 分別測定結果顯示 GPA3 雖然比 GPA1、GPA2 的酚類含量少, 但是相比之下具有更強的 DPPH 和羥基清除活性, 可以作為天然抗氧化劑使用。采用堿提法從四倍體絞股藍中分離出一種新型多糖 GPP-S, GPP-S 在體外對羥基, 過氧基和 DPPH 自由基具有很強的清除能力, 進一步研究發現 GPP-S 對 RAW 264.7 小鼠巨噬細胞中的 IL-1β, IL-6 和 COX-2 基因表達也具有抑制活性[21]。Chi 等從絞股藍中提取出了 GPP1-a, GPP2-b和 GPP3-a 3種多糖類物質, 作用于小鼠后發現用藥后延長了小鼠疲勞的運動時間, 增加了糖原水平和一些抗氧化酶活性, 并降低了肌肉中的 MDA 水平, 推測絞股藍多糖抗疲勞的原因可能與清除過量活性氧物質和增加骨骼肌中的糖原水平有關[22]。絞股藍多糖 GPP1 在 Aβ(25–35)(amyloid β-protein fragment 25–35)誘導的 PC12 細胞中, 可保護 PC12 細胞免受 Aβ(25–35)誘導的活性氧(reactive oxygen species, ROS)增加和脂質過氧化產物 MDA 的積累, 增加 Bax/Bcl-2 蛋白表達比率和 caspase-3 的活化, 進而抑制氧化應激和抑制線粒體凋亡途徑, 從而對PC12細胞中的Aβ(25–35)誘導的神經毒性發揮神經保護作用[23]。

　　總之, 絞股藍多糖具有清除氧自由基, 保護氧化受損神經細胞, 以及對冷藏精子細胞的保護作用。目前從絞股藍中分離得到 GPA1, GPA2, GPA3, GPP1, GPP1-a, GPP2-b 和 GPP3-a 等多糖。

　　4 絞股藍皂苷的抗氧化活性研究

　　4.1 絞股藍皂苷成分

　　絞股藍的主要成分為絞股藍皂苷, 其葉子中含量最高[24], 其結構類型多與人參皂苷相似, 大量研究發現絞股藍皂苷總共達 201 種, 主要為四環三萜達瑪烷型[1], 已有研究報道絞股藍皂苷有很好的抗氧化作用[25]。

　　4.2 股藍皂苷抗氧化活性

　　絞股藍通過 30%的乙醇洗脫的總皂苷比 50%乙醇洗脫得到的總皂苷具有更強的 DPPH 自由基清除能力[26]。單體皂苷商陸苷(ombuoside), 具有較強的清楚 DPPH 和羥基自由基的能力[27]。膽固醇誘導的人臍靜脈內皮細胞(human umbilical vein endothelial cells, HUVECs)的抗氧化作用研究中, 100 μg/mL 絞股藍皂苷在膽固醇誘導前進行預處理后, 發現絞股藍皂苷能夠抑制膽固醇誘導的轉錄, 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶-4 的活性, 降低細胞內 ROS 水平, 可以減弱膽固醇誘導的 DNA 損傷[28]。

　　在輻射所致小鼠氧化損傷的保護作用的研究中發現絞股藍皂苷可以顯著抑制 MDA 水平(P<0.05)、SOD 和 CAT 活性及谷胱甘肽(glutathione, GSH)和 T-AOC 的水平(P <0.05), 抑制 Nrf2、HO-1、GCLC、GCLM 蛋白的表達水平(P<0.05), 并且存在一定劑量-效應關系, 推測 Nrf2 信號通路很可能是其發揮抗氧化保護作用的重要靶點[29]。單體皂苷 GPsXVII(GP-17)在 ApoE-/-(ApoE 基因敲除)小鼠中的抗氧化作用研究中, GP-17 可以顯著降低血脂水平, 增加抗氧化酶的表達和減少動脈粥樣硬化的病變并且阻止氧化的低密度脂蛋白(Ox-LDL)誘導的內皮損傷。推測 GP-17 是減弱內皮細胞凋亡和氧化應激來預防動脈粥樣硬化[30]。絞股藍皂苷還可以減少黃嘌呤氧化還原酶, 對治療高尿酸血癥起到效果[31]。絞股藍皂苷還可以降低動脈粥樣硬化大鼠中 ICAM-1、MCP-1 和 NF-kappaBp65 在主動脈壁中的表達(P<0.01), MDA 和 ox-LDL 在血清中的含量(P<0.01), 提高血清總抗氧化能力(P<0.01)。其機制可能是下調 ICAM-1 和 MCP-1 的表達, 抑制 NF-κB 的活化, 從而抑制實驗大鼠動脈粥樣硬化的形成[32]。蘇秋香等[33]研究了絞股藍皂苷對衰老小鼠皮膚的抗氧化保護作用, 實驗結果顯示老年給藥組皮膚組織中 MDA 含量減少, SOD、CAT、 GSH-Px 活性增加(P<0.05), 結果表明灌胃絞股藍皂苷可減輕衰老小鼠皮膚的氧化損傷, 具有延緩小鼠皮膚衰老的作用, 此研究為絞股藍在美容界的應用奠定了基礎。氧化應激在視網膜變性的發病機理中起關鍵作用, 絞股藍皂苷可以保護視網膜色素上皮細胞(retinal pigment epithelium, RPE)免受氧化損傷, 并為治療視網膜變性提供治療潛力[34]。絞股藍皂苷可以顯著增加帕金森病(Parkinson's disease, PD)小鼠中的 GSH 含量, SOD 活性, 并成劑量依賴性, 這為治療 PD 提供了新思路[35]。給雙側頸總動脈結扎 (BCCAO)的大鼠每天口服 400 mg/kg 絞股藍皂苷可顯著清除氧自由基, 增強抗氧化能力, 減少脂質過氧化物的產生和氧化性 DNA 損傷, 并抑制 BCCAO 大鼠腦胼胝體和視神經束中的星形膠質細胞活化, 絞股藍皂苷可能有治療慢性腦灌注不足引起癡呆等疾病的潛力[36]。絞股藍皂苷可以增加糖尿病大鼠的 SOD 和 GPx 活性, 脾臟和胸腺指數增加, 絞股藍皂苷治療組的胰島素水平顯著高于糖尿病對照組[37]。絞股藍皂苷是絞股藍中非常重要的一類成分, 與人參皂苷具有很多的相似之處, 絞股藍皂苷能夠增加 SOD、 GPx 等活性, 對視網膜、肝臟等具有保護作用, 在治療糖尿病的研究中也顯示了比較好的治療效果, 為治療一些氧化損傷疾病提供參考。

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　　5 絞股藍黃酮的抗氧化活性研究

　　利用 50%乙醇提取絞股藍得到的主要成分為黃酮類, 該提取物可提高高脂血癥小鼠的 SOD 活力, 降低 MDA 含量。肝指數有較大差異, 但腎、脾指數差異不大, 表明絞股藍 50%乙醇提取物有較好的調血脂及抗氧化的作用[38]。超聲法提取的絞股藍黃酮具有較強的清除 DPPH 自由基、羥基自由基的能力。在較高濃度情況下, 絞股藍黃酮的抗氧化能力接近于維生素 C[39]。絞股藍黃酮可抑制 Ca2+超載及 NOS-NO 系統的激活, 對低氧/復氧損傷的心肌細胞具有保護作用[40]。絞股藍黃酮可以升高過氧化氫損傷的人非小細胞肺癌(A549)細胞內 SOD、GSH 水平, 通過增加抗氧化相關蛋白 Nrf2、NQO1 和 HO-1 的表達來減弱 H2O2 誘導的氧化應激對 A549 細胞的損傷作用[41]。從絞股藍中分離鑒定出 1 個抗氧化活性較強的黃酮類化合物山奈酚 -3-O-[2'-反式-肉桂酰基-3'-O-β-D-葡萄糖基-3'-O-β-D葡萄糖基, 通過 DPPH、2'-聯氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6 磺酸(2, 2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), ABTS)和鐵離子還原/抗氧化能力法(ferric ion reducing antioxidant power, FRAP)3 種體外檢測體系進行抗氧化檢測表現了較強的抗氧化活性; 同時絞股藍黃酮化合物槲皮素-3-O-蕓香苷(rutin)和多酚類化合物也具有顯著抗氧化活性[42,43]。黃酮類化合物經體外清除自由基實驗發現具有較好的抗氧化活性, 從絞股藍中提取分離的單體黃酮類成分經過實驗也驗證了其清除自由基和抗氧化的活性。

　　6 絞股藍其他成分的抗氧化活性研究

　　從絞股藍的葉中分離出內生真菌毛殼菌屬 (Chaetomium sp.), 利用乙醇沉淀法從發酵液中分離一種胞外多糖(exopolysaccharides, EPS), 經體外抗氧化能力實驗證明其具備抗氧化活性[44]。絞股藍種子油富含多不飽和脂肪酸(92.85%), 尤其是共軛亞麻酸(88.17%), 對老年小鼠的抗氧化作用進行實驗表明絞股藍種子油可以清除自由基, 提高老年小鼠抵抗氧化應激的能力, 減少衰老的影響[45]。野生絞股藍揮發油可以明顯清除自由基, 對枯草芽孢桿菌 CM CC63501 株具有抑制和滅活作用, 體現出較好的抗氧化活性[46]。絞股藍種子所含的不飽和脂肪酸, 及絞股藍提取的揮發油都有不同程度抗氧化活性, 值得系統的開發利用。

　　7 絞股藍聯合用藥的抗氧化活性研究

　　紅曲和絞股藍總皂苷的混合物對動脈粥樣硬化 (atherosclerosis, AS)大鼠的抗氧化作用結果顯示混合物顯著增加了肝臟總抗氧化能力, 其抗動脈粥樣硬化作用優于辛伐他汀[47]。用絞股藍皂苷、山楂黃酮進行聯合使用處理 D-半乳糖誘導小鼠后發現混合物能顯著降低小鼠血清、肝組織 MDA 含量, 并能顯著提高 GPx 的活性[48]。單一有效的化學藥物易產生抗藥性, 所以將絞股藍和其他藥物同時使用, 有助于降低抗藥性, 具有協同增效的作用。

　　8 結論與展望

　　綜上所述, 絞股藍提取物具有較強的抗氧化活性, 在心腦血管疾病方面有很好的療效, 可以作為抗動脈粥樣硬化的預防藥; 在治療高脂血癥、糖尿病方面可保護肝臟、腎臟減少氧化刺激, 有較好的調血脂和抗氧化的作用; 在神經系統方面可以抵抗氧化應激, 保護神經細胞; 對于治療視網膜病變, 視網膜退行性疾病有一定的療效; 可以保護皮膚細胞抵抗紫外線輻射, 從而延緩衰老; 保護生殖細胞減少氧化損傷, 明顯改善生殖組織的病理改變。絞股藍含有豐富多樣的抗氧化活性物質, 目前國內外文獻研究發現大多數是基于混合物的研究報道, 如多糖類, 總皂苷類, 黃酮類等。關于其藥效物質是基于單體化合物還是同類成分的協同藥效, 還是不同類成分的協同作用, 仍需要進一步闡明。目前絞股藍抗氧化作用的分子機制還不明確, 需要繼續對絞股藍的藥效物質基礎進行研究, 結合新興的網絡藥理學的內容推測其作用靶點, 研究其分子機制。