三七植物化學成分及藥理作用研究進展＊

楊 娟，袁一怔，尉廣飛，張連娟，徐 江，董林林＊＊

（1.云南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與生物技術學院 昆明 650201；2.中國中醫(yī)科學院中藥研究所 北京 100700；3.多倫多大學應用科學與工程學院 多倫多 M5S 1A1）

三七（Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen）屬五加科人參屬多年生宿根草本植物，主要產(chǎn)于我國云南省[1]。據(jù)文獻記載，三七在我國已有近500年的藥用歷史，當今已有400余種中成藥含有三七成分，如云南白藥、三七血傷寧膠囊、神農(nóng)鎮(zhèn)痛膏等[2]。三七植物中含有皂苷類、多糖類、氨基酸核蛋白質(zhì)、黃酮類、有機酸類、甾醇類等多種成分，主要可分為皂苷及非皂苷兩大類。皂苷類物質(zhì)為三七主要有效藥用成分[3]。三七為藥的傳統(tǒng)功效為止血、散瘀、消腫、止痛、補虛等，現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)三七在免疫系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、抗腫瘤、抗衰老等方面同樣具有藥理活性，而且有研究表明將三七多種單體皂苷配伍使用會增強其藥理作用。

本文綜述了三七中主要化學成分三七總皂苷和多糖的研究進展，包括提取分離工藝、主要藥理作用等內(nèi)容，為優(yōu)化工業(yè)上的三七提取工藝，提高三七藥用成分的提取效率與提取質(zhì)量，推廣三七的藥用價值提供參考。

1 三七主要化學成分

三七中含有多種化學成分，如皂苷類、多糖類、黃酮類、炔類、醇類等，其中主要藥用成分為皂苷類化合物、三七素、蛋白質(zhì)及氨基酸成分等[2]。

1.1 皂苷類

三七中主要化學成分為皂苷類化合物。利用現(xiàn)代科技手段已發(fā)現(xiàn)三七有百余種單體皂苷類成分，根據(jù)甘元的不同可分為4類：20（S）-原人參二醇型（PPD）、20（S）-原人參三醇型皂苷（PPT）、C17側(cè)鏈變化型及其它種類，還有新的化合物不斷被發(fā)現(xiàn)[2]。三七主要單體皂苷母核結(jié)構如圖1所示，PPD型皂苷為主要類型，PPT型皂苷含量較少[2]。主要單體皂苷為人參皂苷Rb1、人參皂苷Rg1、三七皂苷R1、人參皂苷Rd及人參皂苷Re，我國規(guī)定三七中以上5種皂苷類物質(zhì)總含量不得低于75%[5]。在三七總皂苷中，人參皂苷Rb1含量至少為30%，人參皂苷Rg1含量至少為25%，人參皂苷Rb含量至少為5%，人參皂苷Re含量至少為2.5%，才符合相應的質(zhì)量標準[5]。

圖1 三七皂苷基本結(jié)構[2]

表1 三七皂苷提取工藝對比

1.2 多糖類

糖類為三七中的藥用成分之一，主要含有多糖、低聚糖、木糖及鼠李糖等，由DNS法測得三七總多糖平均含量為9.45%[4]。三七中含有多種多糖類活性物質(zhì)，有三七多糖I、II(IIa、IIb)、III三大類，主要由半乳糖、葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖組成[6,7]。三七多糖II由半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖組成，并含有糖醛酸[7]。我國學者通過研究測得三七多糖IIa為分子質(zhì)量28300及998800的混合物，三七多糖IIb為分子質(zhì)量為20700的物質(zhì)，主要由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖組成[7,8]。

三七根部多糖的含量與其規(guī)格、采收期及產(chǎn)地密切相關。研究表明，三七塊根越大，其多糖含量越高，如20頭三七中多糖含量為160頭中多糖含量4倍；采收月份為4月、8月、11月的三七多糖含量最高；產(chǎn)地不同多糖含量差異較大，如硯山者臘三七多糖含量為0.18%，廣西靖西三七多糖含量僅為0.011%；且不同部位多糖含量也不一，三七主根、花及莖多糖含量分別為45%、26%、20%[9]。

2 三七化學成分提取工藝

三七中不同化學成分的提取工藝大致相同，主要分為傳統(tǒng)提取工藝及新型提取工藝。傳統(tǒng)提取工藝包括煎煮法、醇回流法等，新型提取工藝包括超聲波提取法、酶解法、閃式提取法等。

2.1 三七總皂苷提取方法

三七總皂苷的傳統(tǒng)提取方法為煎煮法，但此方法耗時較長。目前，三七總皂苷的常用提取方法為醇回流法（表1）。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，一些新型科技的提取方法也應用到生產(chǎn)實踐中來，如閃式提取法、超聲波提取法等，此類方法雖提取效率高，但成本較高，暫未實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

煎煮法可以提取出三七中大部分有效成分。將三七粉末或切片加水浸泡一段時間后，加熱至保持水輕微沸騰，將煎出液分離開，加入定量的水煎煮藥渣數(shù)次，最終使煎出液濃縮達到規(guī)定濃度[10]。該方法適用于易溶于水、受熱不會變性的有效成分[11]。煎煮法為最傳統(tǒng)的三七總皂苷提取方法，為工業(yè)上常用的提取方法之一。

醇回流提取法使用工業(yè)甲醇、工業(yè)乙醇等揮發(fā)性醇類為有機溶劑，加熱蒸餾浸出液，有機溶劑揮發(fā)后被冷凝管冷卻，重回流至容器，直至有效成分完全被提取[10]。樊鈺虎等[12]發(fā)現(xiàn)三七醇回流提取法的最佳條件為：用8倍體積的50%乙醇浸泡三七粗粉40 min，共回流提取2次，每次2 h。該類方法為工業(yè)上常用的提取工藝，提取效率較煎煮法相比較高。

閃式提取法又名細胞破碎提取法。利用新型的閃式提取器，依靠機械剪切力將植物組織切碎至微小顆粒，并使植物顆粒內(nèi)外翻動，產(chǎn)生攪拌，直至體系的濃度達到穩(wěn)定。相較于醇回流法及超聲波提取法，使用該方法將提取時間縮短了約16倍，并且提取率也有所提高[13]。利用閃式提取法提取三七總皂苷后可以簡化后續(xù)對皂苷單體的監(jiān)測步驟[13,14]。

表2 三七多糖提取工藝對比

超聲波提取法的原理是液體空化作用，可以避免高溫對有效物質(zhì)的破壞，增加介質(zhì)表面積，使溶劑穿透力增強，進而使提取效率提高[15]。丁艷芬等[15]通過改良超聲波提取技術，使三七總皂苷含量及人參皂苷含量達到80%以上，改良后的提取條件為：75%乙醇浸泡三七粉末后，提取溫度為40℃，使用超聲波提取，每次提取30 min，提取4次。

根據(jù)樹脂及其處理方法的不同，大孔吸附樹脂法可以吸附有機溶劑或水中的不同化學有效成分。陳佳亮等[16]經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)AB-8型大孔樹脂分離三七總皂苷效果最佳，并設計優(yōu)化了純化工藝：樹脂與三七藥材量應等量，上樣流速為1.0 mL·min-1，上樣藥液濃度為0.1 g·mL-1，除雜使用3倍量水，洗脫為8倍量的70%乙醇，且分離時應去除樹脂內(nèi)的氣泡，串聯(lián)塔板式柱相較于普通樹脂柱分離效果佳。大孔吸附樹脂對三七總皂苷的吸附效果與溫度有關，當溫度為40℃時，大孔吸附樹脂柱對三七總皂苷的吸附的比例明顯增加，比常溫條件（20℃-30℃）下增加18.1%，且當三七總皂苷洗脫量相同時，40℃條件下比常溫時的洗脫溶劑用量減少2倍；當外界溫度達到60℃條件時，吸附比例下降明顯[16]。謝茵等[13]使用HPD-100型大孔樹脂柱純化三七總皂苷，發(fā)現(xiàn)當使用5倍柱體機的70%乙醇時，洗脫率可達98.3%，已達到工業(yè)生產(chǎn)水平，可用于工業(yè)生產(chǎn)。

超濾技術用于分離純化三七總皂苷中分子量不同的單體皂苷，可以去除三七皂苷提取液中的雜質(zhì)，提高澄清度。使用選擇性透過膜為分離介質(zhì)，可以分離混合物中不同分子大小的有效物質(zhì)[17]。使用能濾過特定分子量的膜除雜質(zhì)，使小分子的活性物質(zhì)透過膜，截流大分子物質(zhì)，達到分離特定分子量物質(zhì)的目的。陳彤等[18]通過實驗發(fā)現(xiàn)，使用截留分子量為100 KD的卷式聚醚砜超濾膜為中試超濾膜，可以濾過大部分異物，且截流率小于0.7%。但由于人參皂苷Rb1極性較小，故Rb1截流量過高，截流液中Rb1含量較原液相比提高了約2%。為優(yōu)化此類提取工藝，應減少極性小的三七單體皂苷的截流量，選擇截流量較低的超濾膜。

2.2 三七多糖的提取過程

三七多糖的提取方法包括超聲波萃取法、超聲波萃取法、內(nèi)部沸騰法等（表2）。研究發(fā)現(xiàn)，三七根部中多糖含量較少，最高僅為0.18%，而提取三七總皂苷后的藥渣具有高達3.8%的三七多糖[19,20]。故直接提取三七多糖消耗過大，相較之下，利用三七葉、花或提取三七總皂苷后的濾渣提取三七多糖較為經(jīng)濟。

內(nèi)部沸騰法利用三七中的有效化學成分易溶于乙醇溶劑的特點，使用50℃水浴加熱，使乙醇汽化并帶出活性物質(zhì)，過濾去除皂苷類、單糖等三七小分子物質(zhì)。翁艷英等[21]研究表明，當提取溫度達到95℃時，使用體積分數(shù)為80%的解吸劑，溶劑用量與樣品容量的比為15:1時，提取時間為8 min，三七多糖提取率可達6%，含量為60%，比普通的醇回流提取方法速度提升了15倍，且三七多糖得率提高了2%。

超聲波萃取法對三七粉末產(chǎn)生攪拌及擊碎作用，增加活性物質(zhì)的運行頻率及速度，促使活性物質(zhì)進入有機溶劑。李江霞等[22]研究表明，超聲波輔助萃取法提取三七多糖的最佳工藝為：三七粉過40目，料液比為1:15，共提取2次，每次提取時間為30 min，提取溫度為60℃，功率為26 kHz時，三七多糖提取率最高，可達6%。

泡沫分離法是利用氣泡作為載體，依據(jù)表面吸附性質(zhì)，使表面活性物質(zhì)吸附于小氣泡上，從而達到分離不同活性物質(zhì)的目的。王良貴等[23]通過實驗發(fā)現(xiàn)，當進料體積為8.0 mL，氮氣流速為15 mL·min-1時，利用水煎煮后得到的三七粗提液提取三七多糖，液相三七多糖的收得率為87.5%。該方法具有高效、操作簡便、無污染的優(yōu)勢，并且可以同時分離三七粗提液中的三七皂苷及三七多糖。

3 藥理作用

三七皂苷的主要藥理作用包括抗炎、抗腫瘤、提高免疫力、保護心血管等，三七多糖主要具有提高免疫力的作用，三七黃酮具有改善血液循環(huán)、穩(wěn)定心率、防止血栓等功效[24]。三七醇類對小鼠肝腫瘤細胞有一定的抑制轉(zhuǎn)移作用、對體外的氧化損傷模型有抗氧化的作用并有一定的氧化修復作用[25,26]。同時三七還在抗休克、抗細胞增殖、抗炎、抗病毒、抗輻射、抗纖維化等方面有明顯的藥理作用[13]。

3.1 抗炎

三七單體皂苷Rd、Rb1為主要抗炎成分[27]。馬巖巖等[27]通過對三七總皂苷（PNS）和五種單體皂苷研究，發(fā)現(xiàn)三七皂苷Rd、Rb1對iNOS、TNF-α、IL-6和IL-1β四種炎性因子有抑制作用，并且三七皂苷Rd對p-p38和p-JNK蛋白有明顯抑制作用。PNS、三七皂苷Rd、Rb1通過抑制NF-κB和MAPK通路從而起到抗炎的作用[27,28]。

3.2 對神經(jīng)系統(tǒng)的影響

三七的主要療效之一是治療缺血性中風。黃小平等[29]通過將三七的有效成分人參皂苷Rg1、Rb1、三七皂苷R1分別與黃芪的主要有效成分黃芪甲苷配對注入腦缺血的小鼠后發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg1可以降低腦組織中一氧化氮含量，且黃芪甲苷分別與三種皂苷配伍可以抑制細胞質(zhì)中核轉(zhuǎn)錄因子E2相關因子（Nrf2）蛋白含量的增加，提升細胞核中Nrf2含量，促進Nrf2核轉(zhuǎn)位，增強腦組織中蛋白質(zhì)表達和HO-1基因蛋白質(zhì)表達，繼而增強抗腦缺血及再灌注后氧化應激損傷的作用。

三七總皂苷（PNS）可以增加海馬內(nèi)乙酰膽堿（Ach）的數(shù)量，提高甲腎上腺素、5-羥色胺和多巴胺的量，提高神經(jīng)元細胞的數(shù)量，提高乙酰膽堿移位酶活性，起到保護中樞膽堿系統(tǒng)的效果[30,35]。三七主要皂苷成分對血管性癡呆（VD）的大鼠有一定的記憶力提升功效，動物的實驗性癡呆癥得到明顯改善，通過給患有VD的大鼠連續(xù)喂養(yǎng)30天三七通舒膠囊（含三七皂苷100 mg，每粒200 mg）后進行Morris水迷宮實驗，發(fā)現(xiàn)大鼠的空間探索能力明顯提高，逃離潛伏期時間縮短[30]。三七總皂苷對阿爾茨海默病（AD）有一定的治療效果。黃金蘭等[31]通過實驗研究表明，PNS通過提高ADAM9 mRNA表達，進而提高SAMP8小鼠腦部中α分泌酶活性，通過下調(diào)BACE1 mRNA表達，降低β分泌酶活性，達到抑制APP代謝為β淀粉樣蛋白的效果。

PNS對中樞神經(jīng)有一定的鎮(zhèn)靜作用。人參皂苷Rb1為三七中主要的鎮(zhèn)靜成分，Rb1可以降低突觸體內(nèi)谷氨酸的含量，抑制動物的自主活動，達到抑制中樞神經(jīng)的效果[32]。三七揮發(fā)油的主要功效是對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有一定的抑制、鎮(zhèn)靜作用，對多種疼痛感有一定的抑制作用，并沒有使人成癮的副作用[28]。

3.3 對心血管的作用

PNS對心肌有一定的保護作用，具有活血化淤、止血及補血的作用。三七皂苷R1對由缺血所引起的心肌損傷有治療修復的作用。三七皂苷R1通過促進位于梗死心肌血管內(nèi)的bFGF及VEPF的蛋白質(zhì)表達，促進缺血心肌血管的新生[33]。吳穎等[28]經(jīng)實驗表明，三七皂苷R1可以降低心肌組織中IL-1β、TNF-α的濃度，對心肌組織中的單核巨噬細胞等炎性細胞有抑制作用，對由LPS引起的患有左心房功能減弱癥的小鼠有保護作用，可以抑制心肌炎癥。PNS還具有抗心律失常的作用，PNS可以縮短由BaCl2、CaCl2-Ach和烏頭堿混合液所引起的大鼠心率失常的時間，減少房顫發(fā)生的次數(shù)，降低室性早搏的發(fā)生[34]。

三七為云南白藥的主要成分。三七中的活血成分主要為三七總皂苷，可能通過促進由腎小管的上皮細胞分泌的尿激酶活性，促進纖維酶活性及纖維蛋白的水解過程，達到抗凝血的效果[34]。鄭穎等[35]通過研究表明，PNS對過氧化物的產(chǎn)生、血小板的聚集、白細胞的黏附有一定的抑制作用，可以降低血液黏度，改善血液流動狀態(tài)，達到活血的作用。趙玉瓏[36]通過研究三七根、葉、花的主要皂苷成分的凝血酶原時間，發(fā)現(xiàn)三七皂苷通過延長凝血酶凝結(jié)時間及凝血酶原時間達到活血的效果，并且三七葉和花的抗凝血酶活性要高于三七根。三七的活血效果與劑量有直接關系，大劑量為活血效果，小劑量止血效果突出[35]。

三七素為三七中主要的止血成分。王珍等[37]研究發(fā)現(xiàn)三七素的注射量越大，大鼠凝血時間越短。三七素可以影響鼠體內(nèi)的血小板聚集性、凝血因子、纖溶系統(tǒng)，并明顯提高血小板活性成分（TXB2，6-keto-PGF1α）。三七通過誘導血小板釋放Ca2+、血小板因子等凝血因子，提高環(huán)磷酸腺苷的代謝過程，促進體內(nèi)凝血反應，從而起到止血的作用[38,39]。三七總皂苷有促進造血祖細胞增殖、促進GATA-1和GATA-2蛋白質(zhì)合成、促進造血細胞的增殖分化的作用。郁相云等[38]通過給小鼠喂養(yǎng)三七懸濁液（蒸餾水的體積為三七粉末體積10倍）發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)的白細胞、紅細胞與血紅蛋白的數(shù)量有明顯的上升。

3.4 抗腫瘤

三七主要通過提高機體免疫系統(tǒng)的方式達到抗腫瘤的效果。三七中含有的人參皂苷、微量元素等具有一定的抗癌能力，并有多靶點抗腫瘤的作用。人參皂苷Rb1為雌激素受體β的激動劑，可以促進色素上皮源性因子的蛋白質(zhì)表達及分泌，進而起到對管狀結(jié)構的抑制作用，抑制腫瘤生長時血管的生成[40]。實驗發(fā)現(xiàn)，三七總皂苷對白細胞數(shù)量的提高有一定的促進作用，并且可以抑制特定腫瘤細胞的生長，誘導腫瘤細胞分化與凋亡，抑制腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移，促進細胞間通訊功能[40]。

3.5 免疫系統(tǒng)

三七中提高免疫系統(tǒng)的主要成分是三七多糖及PNS。研究表明，PNS對提高淋巴細胞、白細胞的數(shù)量和造血干細胞的增生有一定的促進作用[41]。PNS可以促進LPS和ConA的分泌，進而刺激小鼠B、T淋巴細胞的增殖[42]。經(jīng)體外實驗發(fā)現(xiàn)，三七多糖II有加強小鼠的脾淋巴細胞的轉(zhuǎn)化增值作用，加速抗體產(chǎn)生過程，并且三七多糖IIb可以促進IL-2的分泌，進而提高小鼠的免疫能力[6,8,42]。

3.6 抗衰老、抗氧化及抗疲勞

PNS通過提高血清超氧化物歧話酶、過氧化氫酶及還原型谷胱甘肽的活性水平，達到清除自由基的作用[43]。三七活性成分可以緩解一定的體力疲勞。研究表明，小鼠連續(xù)喂養(yǎng)三七提取物30天后，小鼠的負重游泳時間明顯增長，肝糖原含量明顯增加，抑制運動時體內(nèi)產(chǎn)生血清尿素氮，乳酸含量也有所降低，從而達到抗疲勞的功效[44]。

4 展望

本文主要對三七皂苷類物質(zhì)、多糖類物質(zhì)的提取工藝及其化學成分研究現(xiàn)狀進行了概述，并歸納了三七主要活性物質(zhì)的藥理作用。目前對三七多糖的研究主要集中在三七根部，但關于三七葉、莖及花多糖的報道較少；工業(yè)化提取三七有效成分的方法仍為傳統(tǒng)方法，這些方法對三七活性物質(zhì)會造成極大的損失，其它高科技的提取方法沒有得到廣泛的運用；研究表明，三七中含有的活性成分與其它中藥類活性物質(zhì)配伍后藥用效果明顯增加[47]。因此，應加強三七多糖的研究、優(yōu)化三七活性物質(zhì)的提取工藝及完善三七總皂苷與其它藥用成分配伍體系，將更有助于三七藥材的開發(fā)與使用。

4.1 加強三七多糖的研究

通過對提取三七總皂苷后的藥渣進行再提取，可以得到一定數(shù)量的多糖，這種方法成本比較廉價，可以最大化的提升中藥材的使用價值。實驗數(shù)據(jù)顯示，提取三七總皂苷后的藥渣具有高達3.8%的多糖，且多糖含量在50%以上[20]。三七葉中含有多糖含量約為20%，根中含45%，三七葉與根多糖結(jié)構基本一致，但三七葉可以多次采取，價格相對廉價[45]。對三七多糖的研究相對較為緩慢。因此，應加大對三七多糖的進一步研究，利用三七葉、花等部位及提取總皂苷后的藥渣提取多糖，提高三七資源的利用率，形成完整的三七有效成分提取系統(tǒng)，以達到更為有效的利用和開發(fā)三七中藥資源的目的。

4.2 優(yōu)化三七活性物質(zhì)的提取工藝

通過現(xiàn)代高科技技術對三七皂苷的分析，已分離了百余種三七單體皂苷。隨著科技的不斷發(fā)展，將有更多的新型三七單體皂苷被發(fā)現(xiàn)。目前可用于中藥材活性物質(zhì)的提取方法有很多，但工業(yè)化提取三七有效成分的方法仍為傳統(tǒng)方法，如煎煮法、醇回流法等，這些方法雖投資較少、操作簡易，但對三七活性物質(zhì)會造成很大的損失。而其它高科技的提取方法，如超聲波萃取法、大孔樹脂吸附法、酶解法等，在工業(yè)生產(chǎn)中并沒有得到廣泛的運用。應當將高科技的提取方法運用于工業(yè)生產(chǎn)中，簡便三七提取工藝，實現(xiàn)高科技技術的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，形成工業(yè)上完整的三七總皂苷提取、純化、分離體系，促進我國三七商業(yè)藥物的發(fā)展。

4.3 完善三七總皂苷與其它藥用成分配伍體系

三七中含有的大部分活性成分都有一定的藥用價值，將其配伍后藥用效果明顯增加。例如，三七總皂苷與多糖都有一定的提高免疫力、抗癌癥效果，并且研究發(fā)現(xiàn)三七總皂苷提取物中含有一定數(shù)量的多糖，若能對三七總皂苷與多糖的配伍效果進行進一步的研究，將提高三七整體的藥用價值[20]。同時，應完善三七單體皂苷與其它中藥藥用成分配伍體系。三七皂苷與其它中藥類活性物質(zhì)配伍后，藥用效果明顯提高，例如某些三七單體皂苷與黃芪甲苷配伍后，對提高缺小鼠腦部血后能量代謝過程的促進作用遠大于三七單體皂苷[46,47]。因此，對三七藥用價值的研究不應限于三七單體皂苷的配伍或三七單體皂苷與其含有的藥用物質(zhì)的配伍使用，更應該探究三七與其它中藥的配伍效果。應當了解三七及其他中藥活性物質(zhì)的藥效機理，進行臨床試驗，分析藥效結(jié)果，進一步改善有效藥用成分的配伍比例或配伍組合。但中藥成分及含量較為復雜，配伍后化學成分及藥效更為復雜，應當完善中藥配伍禁忌理論體系，完善中藥藥效機制研究，推動三七進入“高效低毒”的時代，將三七中藥廣泛引入世界。

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