桔梗皂苷D的研究進(jìn)展

鄒葭霜， 單進(jìn)軍， 謝 彤， 徐建亞， 狄留慶， 汪受傳

(1. 南京中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 南京210023；2. 南京中醫(yī)藥大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京210023；3. 江蘇省中藥高效給藥系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210023)

桔梗Platycodongrandiflorum(Jacq.) A. DC. 為桔梗科Campanulaceae桔梗的根，味苦、辛，性平，歸肺經(jīng)，有宣肺平喘，祛痰排膿之功效。用于治療外感咳嗽，咽喉腫痛，肺癰吐膿，胸滿脅痛，痢疾腹痛等疾病。桔梗是臨床應(yīng)用較多的一味中藥[1-2]，且藥食同源，市場(chǎng)需求量大。研究表明，五環(huán)三萜皂苷類成分是桔?？寡?、祛痰的有效組分[3]，其中以含量較高的桔梗皂苷D為代表，2010版《中國(guó)藥典》桔梗項(xiàng)下的含量測(cè)定也是以桔梗皂苷D為質(zhì)控對(duì)象[4]。本文就近年來(lái)桔梗皂苷D的最新研究進(jìn)展作一綜述，以期為該成分及桔梗藥材今后的進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)提供指導(dǎo)。

1 桔梗皂苷D的理化性質(zhì)和提取工藝研究

桔梗皂苷D(PD)為白色結(jié)晶粉末，密度為1.56 g/cm3，熔點(diǎn)為228～237 ℃，分子式為C57H92O28，相對(duì)分子量為1 224.58，水溶性好，結(jié)構(gòu)如下圖1。桔梗皂苷D為桔梗皂苷元型[5](platycodigenin)雙糖鏈皂苷，其糖基分別連于母核C-3和C-28位上。

圖1 桔梗皂苷D結(jié)構(gòu)

桔梗皂苷D是桔梗藥材中含量相對(duì)較高的一種皂苷成分，2010版《中國(guó)藥典》桔梗項(xiàng)下規(guī)定的其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%[4]。良好的藥理活性使得對(duì)桔梗皂苷D的市場(chǎng)需求較高，故有不少醫(yī)藥工作者對(duì)其提取分離工藝進(jìn)行了大量研究。如王梓等[6]以大孔吸附樹(shù)脂法對(duì)桔梗皂苷進(jìn)行富集、分離純化研究，優(yōu)選出D101樹(shù)脂，以40%的乙醇為洗脫劑，對(duì)桔梗提取液進(jìn)行分離純化，桔梗皂苷D的收率大于 85.2%；孫印石等[7-8]以微波輔助萃取和超聲波提取及回流提取法對(duì)桔梗皂苷D進(jìn)行提取工藝研究比較，發(fā)現(xiàn)微波萃取對(duì)桔梗皂苷D 的提取率最高，微波輔助萃取110 s所得到的桔梗皂苷D 提取率是超聲波提取率(提取3次，每次30 min)的1.18倍，是回流提取的1.27倍；Ha, I. J.等[9]更通過(guò)酶轉(zhuǎn)化法，將桔梗皂苷D3和platycoside E進(jìn)行C-3位上糖基的修飾，從而增加桔梗皂苷D的獲得。

2 桔梗皂苷D的分析方法研究

在對(duì)桔梗皂苷的分析研究中，HPLC-ELSD法以及RP-HPLC法等應(yīng)用較廣。許傳蓮[10]等采用RP-HPLC 法測(cè)定不同產(chǎn)地桔梗中皂苷D 的含量，檢測(cè)波長(zhǎng)為210 nm；Ahn Y. M.等[11]采用HPLC-PDA法對(duì)桔梗水提液、醇提液(50%、80%乙醇)中的桔梗皂苷D進(jìn)行定量測(cè)定。然而，由于桔梗皂苷D缺少共軛結(jié)構(gòu)，又無(wú)強(qiáng)發(fā)色基團(tuán)，其末端吸收干擾檢測(cè)，因此紫外檢測(cè)器對(duì)桔梗皂苷D的檢測(cè)并非最佳方法。

目前蒸發(fā)光散射檢測(cè)器(ELSD)已成功運(yùn)用于皂苷類等紫外吸收弱或無(wú)紫外吸收成分的分析，Ha I J等[9]運(yùn)用ELSD對(duì)酶轉(zhuǎn)化的桔梗皂苷D進(jìn)行分離分析；朱丹妮等[12]亦采用HPLC-ELSD法對(duì)桔梗藥材中的桔梗皂苷D進(jìn)行含量測(cè)定；在此基礎(chǔ)上，2010版中國(guó)藥典[4]桔梗藥材更收載了以ELSD為檢測(cè)器的桔梗皂苷D含量測(cè)定，較2005版中國(guó)藥典[13]中的桔?？傇碥罩亓糠y(cè)定有了較大發(fā)展。

隨著分析技術(shù)的不斷發(fā)展，液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)也被運(yùn)用到桔梗皂苷D的分析當(dāng)中，Yun-Cheol Na等[14]就以HPLC/ESI-MSn對(duì)包括桔梗皂苷D在內(nèi)的11種桔梗皂苷進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和鑒定；徐寶軍等[15]亦運(yùn)用電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜儀對(duì)桔梗皂苷D 的分離純化進(jìn)行跟蹤分析，獲得了較豐富的離子結(jié)構(gòu)信息。

3 桔梗皂苷D的藥理學(xué)研究

從目前報(bào)道的文獻(xiàn)來(lái)看，作為桔梗中發(fā)揮療效的主要物質(zhì)，桔梗皂苷D在抗炎鎮(zhèn)痛、抗腫瘤、保肝、調(diào)節(jié)免疫等方面均表現(xiàn)出良好的藥理活性。

3.1 抗炎鎮(zhèn)痛作用 現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，桔梗皂苷D能夠在轉(zhuǎn)錄水平上抑制NF-κB的活化，從而抑制脂多糖LPS誘導(dǎo)的iNOS和COX-2的表達(dá)，此外，桔梗皂苷D還可以抑制LPS誘導(dǎo)的多種致炎細(xì)胞因子，如PGE2等[16]。Wang C等[17]的實(shí)驗(yàn)表明，桔梗皂苷D對(duì)NO的抑制呈劑量依賴性，其IC50約為15 μmol/L。

Choi S S等[18-19]以小鼠甩尾、扭體等多種疼痛模型來(lái)比較桔梗皂苷D的鎮(zhèn)痛作用，并研究其作用機(jī)制，結(jié)果表明，腹腔、鞘內(nèi)及腦室內(nèi)給予桔梗皂苷D均能產(chǎn)生良好的中樞鎮(zhèn)痛效果，且此種效果是通過(guò)調(diào)節(jié)去甲腎上腺素和血清素，而非阿片樣受體產(chǎn)生的。

3.2 降脂降糖作用 Lee E J等[20]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，桔梗皂苷D可抑制小鼠脂肪細(xì)胞(3T3-L1)的脂肪形成，其機(jī)制是通過(guò)增強(qiáng)AMP激活性蛋白激酶(AMPK)α、抑制過(guò)氧化物酶增殖體活化受體(PPAR)γ2和CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(C/EBP)α的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)脂代謝，從而抑制脂肪生成和堆積。Lee H等[21]發(fā)現(xiàn)在 3T3-L1的脂細(xì)胞分化階段，桔梗皂苷D通過(guò)降低β-連環(huán)蛋白的siRNA的轉(zhuǎn)染而抑制PPARγ2的表達(dá)，并降低了C/EBPα、脂肪酸結(jié)合蛋白(FABP)及細(xì)胞內(nèi)的脂滴形成，從而恢復(fù)WNT/β-連環(huán)蛋白通路，抑制脂質(zhì)的積累；此外，Lee H等[22]還發(fā)現(xiàn)桔梗皂苷D可上調(diào)抑制脂肪形成的克魯佩爾樣因子2 (KLF2)繼而下調(diào)PPARγ2的表達(dá)，最終產(chǎn)生降脂的作用。

3.3 抗腫瘤作用 Chun J等[23]通過(guò)對(duì)人胃癌細(xì)胞(AGS)的研究表明，桔梗皂苷D可顯著性地抑制其增殖并介導(dǎo)失巢凋亡，這種細(xì)胞凋亡與外源性的Fas受體通路及內(nèi)源性的線粒體Bcl-2家族通路有關(guān)；同時(shí)，桔梗皂苷D介導(dǎo)的p38等應(yīng)激活化蛋白激酶的磷酸化可能是其引起AGS凋亡的一個(gè)原因。Kim M O等[24]通過(guò)研究人白血病細(xì)胞(U937，THP-1 及 K562)，發(fā)現(xiàn)桔梗皂苷D可在體外抑制白血病細(xì)胞的增殖，并介導(dǎo)其凋亡，其機(jī)制是為降低c-Myc和Spl蛋白的表達(dá)水平，并下調(diào)其與DNA的結(jié)合能力，通過(guò)Ark途徑抑制hTERT的磷酸化和核轉(zhuǎn)位，發(fā)揮抑制細(xì)胞增殖的作用；此外，Shin等[25]報(bào)道，桔梗皂苷D通過(guò)抑制Egr-1的活化、ROS的產(chǎn)生、MMP的分解，及活化caspase-3，在誘導(dǎo)人白血病細(xì)胞(U937)凋亡的過(guò)程中發(fā)揮作用。

3.4 保肝作用 有文獻(xiàn)報(bào)道[26-27]，桔梗皂苷D通過(guò)提高谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶，Bcl-2樣蛋白及過(guò)氧化物酶基因IV的表達(dá)，起到抗氧化作用，進(jìn)而抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)對(duì)肝臟造成的損傷，發(fā)揮保肝作用。Kim等[28]通過(guò)對(duì)膽管結(jié)扎引起膽汁淤積型肝損傷小鼠進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)除上述抗氧化作用外，桔梗皂苷D對(duì)NF-κB和iNOS表達(dá)的顯著抑制作用，亦能降低其引起的肝細(xì)胞凋亡，從而起到保肝作用。

3.5 增強(qiáng)免疫作用 Sun等[29]發(fā)現(xiàn)桔梗皂苷D通過(guò)促進(jìn)ConA蛋白、脂多糖、脾細(xì)胞抗原分化，增強(qiáng)小鼠血清中IgG1、IgG2a、IgG2b的抗原活性，增強(qiáng)小鼠的免疫力。亦有報(bào)道桔梗皂苷D可同時(shí)增強(qiáng)細(xì)胞和體液免疫[30]。

3.6 其他 具有抑制黑色素生成作用[31]桔梗皂苷D通過(guò)抑制cAMP蛋白激酶A通路，下調(diào)cAMP信號(hào)，同時(shí)激活Rho信號(hào)，引起黑色素細(xì)胞生成的減少及形態(tài)學(xué)的變化，由此來(lái)發(fā)揮治療色素性皮膚病的作用。桔梗皂苷D對(duì)缺血再灌注的沙鼠海馬具有神經(jīng)保護(hù)作用[32]，可能是通過(guò)抑制NF-κB通路及COX-2的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，桔梗皂苷D還具有刺激大鼠胰臟外分泌的作用[33]等。

4 桔梗皂苷D的藥代動(dòng)力學(xué)研究

目前桔梗皂苷D的研究主要集中在藥理活性方面，但鮮見(jiàn)體內(nèi)過(guò)程的報(bào)道，如前所述，這可能受限于其相對(duì)較為苛刻的檢測(cè)條件。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代高靈敏分析技術(shù)(如LC/MSn等色譜-光譜聯(lián)用技術(shù))的快速發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了一些桔梗皂苷D的藥代動(dòng)力學(xué)研究的報(bào)道。

Pei L等[34]運(yùn)用LC/MS/MS技術(shù)，建立相關(guān)方法，對(duì)桔梗皂苷D進(jìn)行藥動(dòng)學(xué)考察，發(fā)現(xiàn)桔梗皂苷D的口服生物利用度極低：?jiǎn)未慰诜o予大鼠10mg/kg劑量的桔梗皂苷D后，0.5 h即達(dá)最高血藥濃度(Cmax)(13.7±4.5) ng/mL，藥-時(shí)曲線下面積(AUC0-24 h)為(35.4±16.1) h·ng/mL，半衰期(T1/2)為(1.48±0.13) h；而靜脈給予0.5 mg/kg桔梗皂苷D后，藥-時(shí)曲線下面積(AUC0-24 h)為(2 203±258) h·ng/mL，半衰期(T1/2)為(6.57±0.70) h，其絕對(duì)生物利用度(AUCpo/dose)/(AUCiv/dose)僅為0.079%。本課題組[35]亦以大鼠口服桔梗皂苷D單體后，研究其藥代動(dòng)力學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)大鼠口服給藥8 mg/kg后，Cmax為(22.16±0.49) ng/mL，Tmax為(0.69±0.45)h、AUC(0～24h)為(43.15±0.66) h·ng/mL，MRT(0～24h)為(1.66±0.67)h；尾靜脈注射給藥20 μg/kg后，Cmax為(91.09±0.36) ng/mLTmax為(0.23±0.21)h、AUC(0～24h)為(88.47±0.18) (h·ng)/mL、MRT(0～24h)為(1.00±0.22)h，其絕對(duì)生物利用度為0.49%。

此外，本課題組采用大鼠在體腸灌流和Caco-2細(xì)胞模型研究了桔梗皂苷D的腸道吸收研究，兩種模型結(jié)果均顯示其膜通透性較差，吸收欠佳，這可能與其分子量較大，且連接的糖基較多導(dǎo)致的水溶性極好的原因有關(guān)；大鼠腸道菌群實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明桔梗皂苷D在12 h內(nèi)幾乎降解完全。Young Wan Ha等[36]采用HPLC/ESI-MS和UPLC/ESI-QTOF-MS技術(shù)分析了桔梗皂苷D在人腸道菌群中的代謝情況，共檢測(cè)出10種代謝產(chǎn)物，見(jiàn)圖2。這是目前僅有的幾篇有關(guān)桔梗皂苷D藥代動(dòng)力學(xué)方面的報(bào)道，從中可以初步判斷，和大多數(shù)五環(huán)三萜類化合物一樣，桔梗皂苷D生物利用度極低的原因是：(1) 水溶性較好、膜滲透性較差，屬于生物藥劑學(xué)分類系統(tǒng)中的Ⅲ類藥物；(2) 腸道菌群代謝嚴(yán)重，容易發(fā)生脫糖基代謝反應(yīng)。

圖2 桔梗皂苷D在人腸道菌群中的代謝途徑(PD：桔梗皂苷D，PDM：桔梗皂苷D代謝產(chǎn)物)

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)的研究證實(shí)桔梗皂苷D具有廣泛的藥理作用，具有較大的應(yīng)用開(kāi)發(fā)潛力，但以下幾個(gè)問(wèn)題值得進(jìn)一步探討：(1) 迄今為止，桔梗皂苷D的研究主要集中于藥理學(xué)方面，且這些研究以體外實(shí)驗(yàn)為主，而體外相對(duì)單一的條件很難重新生物體內(nèi)的復(fù)雜環(huán)境，因而難以確定該成分在生物體內(nèi)的具體作用及其機(jī)制，因此諸多藥理作用還需體內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證和發(fā)掘。(2) 進(jìn)一步豐富和提高桔梗皂苷D的體內(nèi)分析方法。從目前看來(lái)，針對(duì)桔梗皂苷D的檢測(cè)，ELSD較紫外檢測(cè)器更為合適，且應(yīng)用較多。然而，ELSD的靈敏度不夠理想，其檢出限多在ng級(jí)，對(duì)于體內(nèi)吸收較差的桔梗皂苷D而言，ELSD并非最佳檢測(cè)手段，相較之下，質(zhì)譜是其比較理想的一種分析技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，深入開(kāi)展桔梗皂苷D的體內(nèi)過(guò)程研究，包括吸收、分布、代謝和排泄等，為其藥理藥效學(xué)機(jī)制研究奠定基礎(chǔ)。(3) 可考慮一些化學(xué)和制劑技術(shù)提高桔梗皂苷D生物利用度，如①通過(guò)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)修飾增強(qiáng)桔梗皂苷D的脂溶性；②加入吸收促進(jìn)劑(生物黏附性高分子、脂酸和表面活性劑等)，通過(guò)影響跨細(xì)胞通道、細(xì)胞旁路通道、緊密連接以及外排系統(tǒng)的作用來(lái)增加藥物的滲透性，進(jìn)而提高藥物的生物利用度[37]；③改變劑型(如微乳等)，提高藥物的黏膜透過(guò)性，提高其口服生物利用度；④改變給藥途徑如鼻腔給藥或結(jié)腸給藥，既可以減少胃腸道、肝臟的代謝作用，更適宜于桔梗皂苷D這類分子量較大、脂溶性較差物質(zhì)的吸收。上述問(wèn)題的解決，有助于加深桔梗皂苷D藥理藥效本質(zhì)及作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)，同時(shí)可為桔梗的臨床應(yīng)用和開(kāi)發(fā)利用提供指導(dǎo)。

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