豆甾醇的研究及開發(fā)進(jìn)展

周志遠(yuǎn)等

[摘要] 豆甾醇，又稱豆固醇、甾醇，是一種植物甾醇，廣泛存在于多種植物中，其中大豆、煙草中含量豐富，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、生物活性強(qiáng)，具有多種藥用功效而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品等領(lǐng)域，成為當(dāng)今天然藥物開發(fā)的研究新熱點(diǎn)之一，尤其是豆甾醇可降低膽固醇、減少心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)，備受人們關(guān)注。本文將從豆甾醇的成分來(lái)源、化學(xué)制備法及分離結(jié)晶法來(lái)探討豆甾醇的來(lái)源及制備的研究進(jìn)展，并從抗腫瘤、抗炎、抗氧化、降低膽固醇和改善記憶等方面探討豆甾醇的藥理作用及臨床應(yīng)用情況，從而為豆甾醇在醫(yī)藥方面的應(yīng)用提供依據(jù)，為醫(yī)藥工作者提供參考。

[關(guān)鍵詞] 豆甾醇；分離純化；藥理作用

[中圖分類號(hào)] R229 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-4721（2015）08（c）-0015-03

[Abstract] Stigmasterol，also known as bean steroids，sterols，is a plant sterol and is widely found in many plants and abundant in soybeans and tobacco.It is high nutritional value，biological activity and a variety of medicinal effects，it is widely applied in fields of medicine，food and cosmetics，and has becomes one of the new hot spots in the development of natural medicine nowadays，especially stigmasterol can reduce the risk of cardiovascular diseases by decreasing cholesterol and gets much attention.The paper is going to explore and explain stigmasterols origin and research progress of preparation by source ingredients，chemical preparation method and separation of crystallization.By anti-tumor，anti-inflammatory，antioxidant，reducing cholesterol and improving memory，pharmacological effects and clinical application of stigmasterol would be explored so as to provide a basis for its application in medicine and a reference for medical workers.

[Key words] Stigmasterol；Separation and purification；Pharmacological effect

豆甾醇是植物甾醇的典型代表之一，廣泛存在于各類植物及植物油精煉的脫臭餾出物中，其含量占22%左右[1]，單體是經(jīng)過(guò)物理提純而得，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、生理活性強(qiáng)等特點(diǎn)的物質(zhì)，在生物、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。最新研究發(fā)現(xiàn)，豆甾醇具有抗腫瘤、降低血液膽固醇、抗骨關(guān)節(jié)炎等多種藥理作用。隨著對(duì)豆甾醇生理活性研究的不斷深入，豆甾醇的精制純化及其潛在藥理活性的研究成為了熱點(diǎn)。本文就豆甾醇的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 豆甾醇分離純化

豆甾醇系植物甾醇之一，是植物的一種活性成分，存在于各種植物油、植物種子、花粉中，大豆中含量豐富，其他的如毒扁豆、可可脂、菜籽油等亦有。豆甾醇單體是一種經(jīng)過(guò)物理提純而得，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、生理活性強(qiáng)等特點(diǎn)的物質(zhì)。目前我國(guó)主要從植物油精煉脫臭工序的副產(chǎn)品——脫臭溜出物中提取混合植物甾醇，繼而進(jìn)一步提取豆甾醇，其中利用溶劑結(jié)晶法富集豆甾醇的研究最多[2]。對(duì)混合甾醇進(jìn)行精制，可以為豆甾醇等甾體藥物的生產(chǎn)提供廉價(jià)的原料。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)豆甾醇的分離純化法主要分為以下兩種方法。

1.1 化學(xué)法

先通過(guò)制備植物甾醇衍生物增加差異性，再用物理方法分離[3]，據(jù)Holman等記載，1906年Windaus和Hauth用植物甾醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，再經(jīng)過(guò)溴化后生成了較易溶解的兩種物質(zhì)，利用溶解度不一，加入乙酸析出四溴化物[4]，分離后的產(chǎn)物分別用鋅粉還原脫溴、堿性水解，最后在丙酮酸中重結(jié)晶得到純化后的豆甾醇，這是傳統(tǒng)的分離方法。由于其成本高、操作困難且回收率低等原因，無(wú)法變成工業(yè)化生產(chǎn)。

1.2 溶劑結(jié)晶法

物理法[5]利用各個(gè)甾醇在溶劑（單一或混合系統(tǒng)）中不同的溶解度進(jìn)行多級(jí)分布結(jié)晶，又稱為溶劑結(jié)晶法[6]，主要是利用合適的重結(jié)晶溶劑，通過(guò)豆甾醇的溶解度在隨著溫度的變化而改變，使豆甾醇在該溶劑中的溶解度隨溫度變化大于其他成分，較快地結(jié)晶、析出。據(jù)專利報(bào)道[7]，多級(jí)分步結(jié)晶法是通過(guò)原料的濃縮和分離精制兩個(gè)步驟，重復(fù)升溫溶解，然后緩慢降溫結(jié)晶這一步驟，提高了豆甾醇的純度和收率。極性溶劑結(jié)晶法是專利研究先利用非極性溶劑重復(fù)結(jié)晶富集豆甾醇至90%，再利用極性溶劑結(jié)晶得到98%的豆甾醇。據(jù)報(bào)道，國(guó)內(nèi)學(xué)者[2，5，8-10]利用有機(jī)溶劑結(jié)晶法獲得了純度較高的豆甾醇單體。

2 藥理活性

研究[11]表明，豆甾醇可以有效預(yù)防某些癌癥，包括卵巢癌、前列腺癌、乳腺癌和結(jié)腸癌等。研究還表明，飲食中植物甾醇可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)腸道吸收抑制膽固醇和降低血清膽固醇含量的吸收，其具有強(qiáng)大的抗氧化、降血糖及甲狀腺抑制特性。

2.1 抗氧化

Panda等[11]發(fā)現(xiàn)，豆甾醇能夠通過(guò)減少甲狀腺素的釋放，增加血液中胰島素的濃度從而降低血糖濃度，同時(shí)通過(guò)降低肝脂質(zhì)過(guò)氧化，增加活動(dòng)的過(guò)氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）來(lái)發(fā)揮它的抗氧化活性[12]。而在最新研究[13]中發(fā)現(xiàn)，玉郎傘中的豆甾醇在體外的鄰二氮菲-Fe2+/H2O2產(chǎn)生羥自由基（·OH）的發(fā)生體系中對(duì)產(chǎn)生的O2-·有明顯的清除作用，且能顯著降低O2-·的生成速率，也可以證明豆甾醇具有較強(qiáng)的抗氧化活性。

2.2 抗腫瘤

研究[14]發(fā)現(xiàn)，白花蛇舌草中豆甾醇有較強(qiáng)抗腫瘤活性作用。張碩等[15-16]發(fā)現(xiàn)，體外豆甾醇對(duì)于SMMC-7721的抑制作用是呈現(xiàn)劑量、時(shí)間依賴性的，且可以顯著下調(diào)fos、myc、ras等多種癌基因和上調(diào)NF-2為代表的抑癌基因及磷酸激酶Map2k6的表達(dá)；隨后對(duì)其作用機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，白花蛇舌草中豆甾醇在體外、體內(nèi)對(duì)肝癌細(xì)胞均具有一定抑制效果，通過(guò)增加G0/G1期細(xì)胞比例、降低G2/M期細(xì)胞比例、上調(diào)Map2k6的表達(dá)、下調(diào)肝癌細(xì)胞內(nèi)的Bcl-2基因的表達(dá)，而促進(jìn)肝癌H22凋亡。李慶勇等[17]通過(guò)對(duì)豆甾醇抗腫瘤活性以及活性氧（ROS）的研究，發(fā)現(xiàn)豆甾醇通過(guò)ROS的氧化，鈣離子濃度上升的級(jí)聯(lián)反應(yīng)和阻滯細(xì)胞周期的S期和G2/M期從而誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞SMMC-7721凋亡。研究[18]表明，豆甾醇能通過(guò)上調(diào)促凋亡基因表達(dá)（Bax蛋白、p53基因）、下調(diào)抗凋亡基因Bcl-2表達(dá)、激活有助細(xì)胞凋亡的caspase-8，9蛋白表達(dá)，并通過(guò)損傷細(xì)胞DNA，從而誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡，結(jié)果顯示，豆甾醇具有強(qiáng)效的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)作用，可作為潛在的應(yīng)對(duì)肝癌治療的抗癌藥物。程杏安等[19]的研究中發(fā)現(xiàn)，豆甾醇（0.20、0.25 mmol/L）對(duì)于抑制B16F10黑色素瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)有明顯抑制作用。

2.3 抗炎癥

Gabay等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，豆甾醇能抑制多種炎癥介質(zhì)和基質(zhì)降解，從而減少骨關(guān)節(jié)炎引起的軟骨退化，且至少部分通過(guò)阻礙IL-1β誘導(dǎo)的NF-kB通路來(lái)發(fā)揮其抑制作用。Chen等[21]探究了豆甾醇對(duì)兔關(guān)節(jié)炎模型中軟骨降解的作用，對(duì)其膝關(guān)節(jié)形態(tài)、組織學(xué)和基因形態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)和正常相比，軟骨關(guān)節(jié)炎（OA）組編碼基質(zhì)金屬蛋白酶的基因表達(dá)（MMPs）明顯較高，基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑-1（TIMP-1）的顯著降低，而豆甾醇能明顯抑制MMPs表達(dá)，此結(jié)果表明，豆甾醇可作為治療骨關(guān)節(jié)炎的一個(gè)可能的治療劑。

經(jīng)臨床研究[14]證實(shí)，白花蛇舌草中的有效成分之一豆甾醇等可刺激網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)增生，加強(qiáng)巨噬細(xì)胞的能力，從而發(fā)揮其抗炎作用。Pandith等[22]研究發(fā)現(xiàn)，Siam weed提取物中的活性成分之一豆甾醇具有抗炎作用，其能明顯減少由脂多糖（LPS）刺激增多的致炎因子環(huán)氧化酶-2（COX-2）和誘生型一氧化氮合酶（iNOS）mRNA的表達(dá)，同時(shí)通過(guò)減少PGE2和NO的釋放發(fā)揮其抗炎作用。

2.4 降低血液中膽固醇

Batta等[23]在小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中研究發(fā)現(xiàn)，豆甾醇能通過(guò)抑制腸道膽固醇和植物甾醇的吸收，并通過(guò)抑制肝臟膽固醇和膽汁酸的合成，從而降低血漿膽固醇的水平，進(jìn)一步為豆甾醇在心血管疾病中潛在的利用價(jià)值提供了科學(xué)依據(jù)。

2.5 對(duì)學(xué)習(xí)記憶的改善

Park等[24]在小鼠體內(nèi)研究豆甾醇對(duì)于東莨菪堿所致小鼠記憶障礙的影響，通過(guò)被動(dòng)回避實(shí)驗(yàn)和小鼠Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）和cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CREB）的變化，證實(shí)豆甾醇是通過(guò)增強(qiáng)膽堿能神經(jīng)傳遞系統(tǒng)介導(dǎo)的激活雌激素或NMDA受體來(lái)重新認(rèn)知的改善作用。

3 展望

本文綜述了豆甾醇的成分來(lái)源、分離精制方法及藥理活性。通過(guò)對(duì)分離精制豆甾醇的工藝比較可知，溶劑結(jié)晶法中的重結(jié)晶法工藝比較簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。研究者可通過(guò)嘗試不同的溶劑以及合適的料液比、溫度、時(shí)間以及結(jié)晶次數(shù)，或結(jié)合其他提純精制方法，以研究出更為經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單的的精制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，從而充分發(fā)揮出豆甾醇的應(yīng)用價(jià)值。

豆甾醇具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤等多種藥理活性，可見豆甾醇是通過(guò)多途徑、多靶點(diǎn)作用于機(jī)體。然而，目前對(duì)于豆甾醇藥理活性的研究還處于起步階段，其抗腫瘤、抗炎的分子機(jī)制并尚未清楚，也沒(méi)有形成完成的信號(hào)通路模型。因此，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，著重從分子水平評(píng)價(jià)其活性、探討其作用機(jī)制，建立完整、高效、準(zhǔn)確的豆甾醇發(fā)揮其藥理作用的信號(hào)通路模型及評(píng)價(jià)體系，為促進(jìn)豆甾醇的藥用新產(chǎn)品的開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)，將是科研工作者努力的方向。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王雅瓊，許文林，黃一波.重結(jié)晶法分離混合植物甾醇中豆甾醇[J].揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，5（2）：53-56.

[2] 龐利蘋，徐雅琴.植物甾醇提純及單體分離工藝的研究進(jìn)展[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2010，25（3），124-128.

[3] 何飛字.植物甾醇中提取豆甾醇的研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2006.

[4] Holman R T，Lundberg WO，Malkin T.Progress in the chemistry of fats and other lipids，Vol.1[M].London：Pergamon Press Ltd，1952：18-69.

[5] 高瑜瑩，裘愛泳，謝光，等.溶劑法富集豆甾醇的研究[J].糧食與油脂，2000，13（8）：159-162.

[6] 盛漪，谷文英.不同溶劑對(duì)豆甾醇富集效果比較[J].糧食與油脂，2002，15（8）：9-10.

[7] 許新德，張定豐，汪志明，等.從植物甾醇中提取豆甾醇的方法[P].專利號(hào)200310108702，2（2005）.

[8] 許文林，黃一波，錢俊紅，等.結(jié)晶法分離精制混合植物甾醇中β-谷甾醇和豆甾醇[J].過(guò)程工程學(xué)報(bào)，2003，3（1）：73-79.

[9] 常開忠.溶劑結(jié)晶法分離精制豆甾醇工藝對(duì)比[J].貴州化工，2012，37（3），26-27.

[10] 彭鶯，劉福禎.水對(duì)植物甾醇在結(jié)晶分離中的影響[J].中國(guó)油脂，2002，27（4）：50-51.

[11] Panda S，Jafri M，Kar A，et al.Thyroid inhibitory，antiperoxidative and hypoglycemic effects of stigmasterol isolated from Butea monosperma[J].Fitoterapia，2009，80（2）：123-126.

[12] Yoshida Y，Niki E.Antioxidant effects of phytosterol and its components[J].Nutr Sci Vitaminol（Tokyo），2003，49（4）：277-280.

[13] 黃建春，卿麗娟，禤霏霏，等.玉郎傘豆甾醇的體外抗氧化活性研究[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2014，20（5）：154-156.

[14] 方巖雄，張永成，陳敏敏，等.抗腫瘤藥物白花蛇舌草及其活性成分[J].中成藥，2004，26（7）：577-579.

[15] 張碩，岳旺，王蕾，等.白花蛇舌草豆甾醇對(duì)肝癌細(xì)胞的體內(nèi)外抑制作用及對(duì)其增殖周期、凋亡的影響[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2008，8（11）：2016-2017.

[16] 張碩，王宏韜，石振艷，等.應(yīng)用基因芯片技術(shù)研究白花蛇舌草豆甾醇抑制人肝癌細(xì)胞體外生長(zhǎng)的靶基因調(diào)控[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2007，7（8）：1181-1183.

[17] 李慶勇，姜春菲，張黎，等.β-谷甾醇、豆甾醇誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞SMMC-7721凋亡[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2012，23（5）：1173-1175.

[18] kim YS，Li XF，Kang KH，et al.Stigmasterol isolated from marine microalgae Navicula incerta induces apoptosis in human hepatoma HepG2 cells[J].BMB Rep，2014，47（8）：433-438.

[19] 程杏安，周曉武，張淑明，等.植物甾醇對(duì)黑色素瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制及凋亡誘導(dǎo)作用[J].生命科學(xué)研究，2014， 41（10）：94-97.

[20] Gabay O，Sanchez C，Salvat C，et al.Stigmasterol：a phytosterol with potential anti-osteoarthritic properties[J].Osteoarthritis Cartilage，2010，18（1）：106-116.

[21] Chen WP，Yu C，Hu PF，et al.Stigmasterol blocks cartilage degradation in rabbit model of osteoarthritis[J].Acta Biochim Pol，2012，59（4）：537-541.

[22] Pandith H，Zhang X，Thongpraditchote S，et al.Effect of Siam weed extract and its bioactive component scutellarein tetramethyl ether on anti-inflammatory activity through NF-κB pathway[J].J Ethnopharmacol，2013，147（2）：434-441.

[23] Batta AK，Xu G，Honda A，et al.Stigmasterol reduces plasma cholesterol levels and inhibits hepatic synthesis and intestinal absorption in the rat[J].Metabolism，2006，55（3）：292-299.

[24] Park SJ，Kim DH，Jung JM，et al.The ameliorating effects of stigmasterol on scopolamine-induced memory impairments in mice[J].Eur J Pharmacol，2012，676（1-3）：64-70.

（收稿日期：2015-03-20 本文編輯：李秋愿）