植物甾體皂苷生物合成與生理活性

林江波，王偉英，鄒 暉，戴藝民

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所 363005)

甾體皂苷是由糖基和甾體皂苷元縮合而成的糖基皂苷。甾體皂苷元的骨架由27個(gè)碳原子構(gòu)成，母核是環(huán)戊烷多氫菲。根據(jù)F環(huán)的閉合狀態(tài)，甾體皂苷主要有螺甾烷型、呋甾烷型和變形螺甾烷型3種類(lèi)型[1]。

甾體皂苷廣泛存在于薯蕷科、玄參科、龍舌蘭科等單子葉植物中，具有抗癌、抗菌消炎、降低血壓等多種生理活性，藥用價(jià)值高，具有一定的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)潛力。本文概述了甾體皂苷的生物合成和生理活性，以期為相關(guān)研究者提供參考。

1 甾體皂苷生物合成的主要途徑

甾體皂苷的生物合成首先從乙酰輔酶A通過(guò)MVA途徑(或丙酮酸通過(guò)MEP途徑)生成法尼基焦磷酸，再通過(guò)鯊烯合酶和角鯊烯環(huán)氧化酶的催化形成2，3氧化角鯊烯，2，3氧化角鯊烯在環(huán)阿屯醇合酶的催化下形成甾體類(lèi)化合物的前體環(huán)阿屯醇，該步驟是甾體與萜類(lèi)代謝的重要分支，是甾體類(lèi)化合物下游代謝總開(kāi)關(guān)[2]。環(huán)阿屯醇經(jīng)過(guò)一系列的氧化、還原等修飾，形成膽甾醇，膽甾醇側(cè)鏈經(jīng)過(guò)羥基化、羰基化等反應(yīng)，環(huán)化為半縮酮，半縮酮C-26位羥基被葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶催化形成糖苷鍵，生成呋甾烷型甾體皂苷[1,3]。26-β-糖苷酶(F26G)催化呋甾烷型甾體皂苷C-26糖苷鍵水解，形成螺甾烷型甾體皂苷[4]。

2 甾體皂苷的生理活性

2.1 抗菌作用

甾體皂苷具有明顯的抗菌作用，Zhang等[5]研究發(fā)現(xiàn)，中藥蒺藜的2種甾體皂苷TTS12和TTS15具有極強(qiáng)的抗菌效果；植物荷蘭鐵的2種螺甾烷皂苷Ys-Ⅱ和Ys-Ⅳ對(duì)白色念珠菌和新型隱球菌具有抑制作用[6]。甾體皂苷的抑菌活性與苷元基團(tuán)及糖鏈中連接單糖的數(shù)量和結(jié)構(gòu)有關(guān)[7]，螺旋甾烷型苷元的抗菌活性比呋喃甾烷型苷元更具優(yōu)勢(shì)[8]。Lee等[9]研究了大豆和綠豆甾體皂苷的抗菌機(jī)理，發(fā)現(xiàn)甾體皂苷通過(guò)阻斷細(xì)胞分裂的G1/S期，抑制Th細(xì)胞的增殖，從而達(dá)到抗菌消炎的效果。

2.2 抗腫瘤作用

甾體皂苷主要通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡和細(xì)胞毒活性來(lái)達(dá)到抗癌效果。三角葉薯蕷皂苷通過(guò)作用于分裂酶原蛋白激酶途徑來(lái)抑制血管生成，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[10]。夜香樹(shù)3種甾體皂苷(SSCN)通過(guò)阻滯細(xì)胞于G2/M期、損傷DNA、抑制TopoII的催化活性等抑制肝癌BEL-7404細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡[11]，抑制強(qiáng)度可能與甾體皂苷中的吡喃葡萄糖苷和鼠李糖苷的數(shù)量及同3號(hào)碳的連接方式有關(guān)[12]。從虎眼萬(wàn)年青分離的甾體皂苷OSW-1對(duì)人的正常細(xì)胞毒性很小，體外抗癌活性比紫杉醇、喜樹(shù)堿、阿霉素等高10～100倍[13]。毛茛科草本植物白頭翁的甾體皂苷對(duì)肺癌7402細(xì)胞具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒活性，而副作用很小[14]。吉祥草的甾體皂苷RCE-4可能通過(guò)上調(diào)Bax、Caspase-9、Caspase-3的表達(dá)和下調(diào)Survivin、Bcl-2、COX-2的表達(dá)，抑制宮頸癌裸鼠移植瘤的生長(zhǎng)[15]。

2.3 治療心血管疾病

缺血性心腦損傷主要是血栓形成和血小板聚集等原因引起的，甾體皂苷具有抗血小板聚集的作用，可用于治療動(dòng)脈硬化、心肌梗死等心腦血管疾病。體外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)[16]，薯蕷皂苷元和黃山藥總皂苷均具有明顯的抗血小板聚集活性，薯蕷皂苷元對(duì)血小板凝聚的抑制率高于黃山藥總皂苷。田友清等[17]研究了薯蕷皂苷元對(duì)小鼠靜脈血栓形成的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：薯蕷皂苷元能夠升高血清內(nèi)的NO，降低血管壁內(nèi)的NO，從而抑制血管壁的松弛和血小板聚集；升高血管壁內(nèi)的MPO，從而抑制過(guò)氧化氫的氧化作用，保護(hù)血管內(nèi)皮免受破壞。

2.4 降低血糖血脂

薯蕷皂苷能提高高脂血癥小鼠的脂蛋白脂酶、肝脂酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶和一氧化氮合酶的活性，同時(shí)降低氧自由基含量，以及丙二醛、總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇的水平，達(dá)到降血脂的作用[18]。藠頭總甾體皂苷能顯著降低高脂飼料喂養(yǎng)誘發(fā)的高脂血癥大鼠血清中的膽固醇、低密度脂蛋白和總甘油三酯等的水平，調(diào)節(jié)血脂水平，提高抗氧化能力[19]。

3 展望

甾體皂苷是具有廣泛藥理活性的植物次生代謝產(chǎn)物，已經(jīng)被世人所關(guān)注。不同植物來(lái)源的甾體皂苷結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)各異，即使同種植物不同的甾體皂苷單體，其藥理活性也不一樣。目前，對(duì)甾體皂苷的研究集中在少數(shù)幾個(gè)科的個(gè)別植物。因此，繼續(xù)深入開(kāi)展植物甾體皂苷的分離、藥理活性、結(jié)構(gòu)與藥理活性的構(gòu)效關(guān)系等的研究，進(jìn)而開(kāi)發(fā)甾體皂苷類(lèi)新藥，具有重大的意義及廣闊的發(fā)展前景。

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