延齡草總皂苷提取純化工藝及其抗腫瘤活性*

姚敏娜，劉利兵，李曉明，白宏

(西安培華學(xué)院醫(yī)學(xué)院，西安 710125)

延齡草為百合科植物延齡草(TrilliumtschonoskiiMaxim.) 的干燥根及根莖，為傳統(tǒng)名貴中藥，也是恩施土家族四大名藥之一，具有鎮(zhèn)靜、止痛、活血、止血等功效，主要用于治療高血壓、神經(jīng)衰弱、眩暈頭痛、腰腿疼痛、月經(jīng)不調(diào)、崩漏、外傷出血、跌打損傷等[1]。延齡草化學(xué)成分主要有甾體皂苷、倍半萜苷、黃酮、苯丙素、多糖等，尤以甾體皂苷為主[2]，現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，該類成分具有抗腫瘤、抗炎、保肝等作用[3-9]。目前，對(duì)延齡草皂苷的化學(xué)成分和藥理活性的研究較多，而有關(guān)其提取和純化工藝鮮有報(bào)道，因此，筆者在本實(shí)驗(yàn)對(duì)延齡草總皂苷的提取和純化工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期得到純度較高的有效成分，并考察總皂苷體內(nèi)外抗腫瘤活性，為延齡草藥用資源的合理開發(fā)、利用奠定理論基礎(chǔ)。

1 儀器與試藥

1.1儀器 BS110S電子天平(北京賽多利斯天平有限公司，感量：0.01 mg)；KQ5200DE型數(shù)控超聲儀(昆山市超聲儀器有限公司)；N-1001 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海愛朗儀器有限公司)； UV1101 紫外/可見分光光度儀(上海天美科學(xué)儀器有限公司)；ZMT-413倒置顯微鏡(日本Olympus公司)；SpectraMax M5 酶標(biāo)儀[熱電(上海)科技儀器有限公司]。

1.2試藥 延齡草采自湖北省神農(nóng)架林區(qū)，經(jīng)陜西師范大學(xué)康杰芳副教授鑒定為百合科延齡草屬植物延齡草(TrilliumtschonoskiiMaxin.)的干燥根及根莖；薯蕷皂苷元對(duì)照品 (中國食品藥品檢定研究院，批號(hào)：1539-200001)；AB-8(西安藍(lán)曉科技有限公司)、HPD100、HPD400(滄州寶恩化工有限公司)，D101、NAK-9 (天津南開大學(xué)化工廠)。RPMI-1640 培養(yǎng)基(美國 HyClone公司)；胎牛血清(杭州四季青生物工程有限公司)；噻唑藍(lán) (MTT，Sigma 公司)；環(huán)磷酰胺 (CTX) 注射液(江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司，批號(hào)：15020321)。人宮頸癌Hela細(xì)胞株、人肺癌A549細(xì)胞株、人乳腺癌MCF-7細(xì)胞株、S180 細(xì)胞均購自于中國科學(xué)院上海細(xì)胞生物研究所。

1.3實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 清潔級(jí)昆明種小鼠，雌雄各半，體質(zhì)量(20±2) g由第四軍醫(yī)大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)：SCXK (軍)字第2012-007號(hào)。

2 方法與結(jié)果

2.1延齡草總皂苷含量測定

2.1.1對(duì)照品溶液的制備 精密稱取薯蕷皂苷元對(duì)照品5.0 mg，置于25 mL量瓶中，用甲醇溶解并稀釋至刻度，即得。

2.1.2供試品溶液的制備 取乙醇濃縮液，用水100 mL轉(zhuǎn)移出殘留物，用同體積水飽和正丁醇萃取4次，正丁醇層水浴蒸干，用甲醇溶解并定量至25 mL量瓶中，精密吸取2.5 mL轉(zhuǎn)移至50 mL量瓶中，用甲醇稀釋至刻度，搖勻，即得。取大孔樹脂柱洗脫液適量直接用作其總皂苷含量測定的供試品溶液。

2.1.3檢測 波長的確定參照文獻(xiàn)[9]方法。分別精密吸取對(duì)照品溶液和供試品溶液0.2 mL，置于10 mL具塞試管中，揮干溶劑，精密加入高氯酸5 mL，密塞搖勻，置25 ℃恒溫水浴鍋中保溫25 min，取出冷卻至室溫。以高氯酸為空白對(duì)照，在紫外-可見分光光度計(jì)上于350～800 nm波長范圍內(nèi)掃描，測定紫外可見吸收光譜。結(jié)果對(duì)照品與樣品溶液的最大吸收波長均為410 nm，故選擇 410 nm為測定波長。

2.1.4線性關(guān)系考察 精密吸取對(duì)照品溶液 0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL，分別置于10 mL具塞試管中，按“2.1.3”項(xiàng)下方法測定吸光度(A值)。以A值為縱坐標(biāo)，相應(yīng)溶液中薯蕷皂苷元含量(C)為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程A=0.184 4C+0.001 4，r=0.999 5。結(jié)果表明，薯蕷皂苷元在0.01～ 0.1 mg呈良好的線性關(guān)系。

2.1.5總皂苷的測定 精密吸取供試品溶液0.2 mL，按照“2.1.4”項(xiàng)下方法測定吸光度值，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到樣品總皂苷的含量。

2.2提取工藝研究

2.2.1提取溶劑確定 取延齡草粉末5.0 g，精密稱定，分別加入水和30%，50%，70%，90%乙醇，甲醇超聲提取，超聲時(shí)間40 min，溫度60℃，料液比(g·mL-1)1：50，濾過，濾液經(jīng)濃縮回收溶劑后，得乙醇濃縮液按“2.1.2”項(xiàng)下制備供試品溶液，按“2.1.3”項(xiàng)下方法測定總皂苷提取率，結(jié)果分別為0.45%，0.78%，1.55%，2.04%，1.83%，2.10%。結(jié)果表明甲醇提取率最高，其次是不同濃度的乙醇，水次之，但因甲醇毒性較乙醇大，考慮到安全性、可操作性，且乙醇更適合于工業(yè)化生產(chǎn)，因此本實(shí)驗(yàn)選擇乙醇為提取溶劑。

2.2.2正交實(shí)驗(yàn) 經(jīng)相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研和多次預(yù)實(shí)驗(yàn)，選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲時(shí)間、料液比、提取溫度為考察因素，以延齡草總皂苷提取率及出膏率的綜合評(píng)分為考察指標(biāo)，在權(quán)重系數(shù)上，考慮到總皂苷是延齡草的主要有效部位，浸膏得率也是常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)實(shí)際情況并參照常用比例，將總皂苷提取率和出膏率權(quán)重系數(shù)分別設(shè)為0.7和0.3[10]。稱取延齡草粉末9 份，每份5.0 g，按L9(34) 正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素水平見表1，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及方差分析見表2，3。

表1 各因素水平表

由直觀分析可知，各因素對(duì)延齡草總皂苷提取工藝的影響順序A>C>D>B，即乙醇濃度>料液比>提取溫度>超聲時(shí)間，方差分析表明乙醇濃度和料液比對(duì)總皂苷提取率的影響有顯著性差異(P<0.05)，其他因素則無顯著影響。確定最佳工藝A3B2C3D3，即乙醇濃度80%，超聲時(shí)間40 min，料液比1：50，提取溫度60 ℃。

2.2.3驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 按優(yōu)選的最佳工藝提取3批樣品進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，依法測得延齡草總皂苷的提取率分別為2.10%，2.14%，2.12%，平均提取率為2.12%(RSD=0.94%)，出膏率平均為27.72%，表明最佳提取工藝合理、穩(wěn)定、可行。

表2 正交分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

綜合評(píng)分：c= 30×a/amax+70×b/bmax。

Comprehensive scores: c= 30×a/amax+70×b/bmax.

表3 方差分析表

F0.05(2，2)=19.00。

F0.05(2，2)=19.00.

2.3純化工藝研究

2.3.1樣品溶液的制備 取延齡草粉末200 g，按優(yōu)化工藝提取，合并提取液，減壓回收乙醇，溶液稀釋至含生藥0.2 g·mL-1，總皂苷濃度4.28 mg·mL-1，過濾，作為純化工藝的樣品溶液。

2.3.2樹脂預(yù)處理 取適量大孔樹脂，加95%乙醇浸泡24 h，充分溶脹后濕法裝柱，用95%乙醇洗脫至流出液加水混合(體積比1：2) 不產(chǎn)生白色渾濁為止，加水洗至無醇味，用5%氫氧化鈉溶液5 BV洗脫，加水洗至中性，用5%鹽酸溶液5 BV洗脫，水洗至中性，備用。

2.3.3樹脂的篩選 參照文獻(xiàn)[11]方法。取預(yù)處理好的各樹脂1.0 g，置于 100 mL具塞錐形瓶中，分別精密加入含總皂苷 4.28 mg·mL-1的延齡草溶液20 mL，密塞瓶口，置于搖床中，在室溫下以120 r·min-1振搖24 h，充分吸附后，測定溶液中總皂苷的量，計(jì)算各樹脂的靜態(tài)吸附量。抽濾分開樹脂和吸附后的溶液，樹脂用蒸餾水洗滌至不滴水為止，置100 mL具塞錐形瓶中，加入95%乙醇20 mL，密塞，同上述條件震蕩24 h，充分解吸后，測定解吸液中總皂苷的量，計(jì)算各種樹脂的解吸率。結(jié)果見表 4。從表4可以看出，D101型大孔樹脂具有較高的比吸附量和解吸率，因此選用D101型大孔樹脂比較合適。

表4 不同型號(hào)大孔樹脂的靜態(tài)吸附結(jié)果

Tab.4Resultsofstaticadsorptiontestondifferenttypesofmacroporousresins

樹脂型號(hào)吸附量/(mg·g-1)解吸率/%AB-868.5682.92HPD-10070.1586.59D10175.0189.46HPD-40045.3680.16NAK-938.2979.90

2.3.4泄露曲線的繪制 取已經(jīng)處理好的D101樹脂5 g，濕法裝柱，取4.28 mg·mL-1延齡草皂苷提取液緩慢上樣，以2 BV·h-1流速接取流出液，每10mL 接1 份，共收集12 管，測定總皂苷含量[12]。結(jié)果上樣至第9份時(shí)流出液中總皂苷含量顯著增大，出現(xiàn)明顯泄露，故確定最大上樣量為80 mL (4BV)。見圖1。

圖1 延齡草總皂苷泄露曲線

Fig.1LeakagecurveoftotalsaponinsfromTrilliumtschonoskiiMaxim

2.3.5洗脫劑體積分?jǐn)?shù)的考察 取預(yù)處理好的D101大孔樹脂5 g，濕法裝柱，取6 份總皂苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.28 mg·mL-1的樣品溶液，每份80 mL，以2 BV·h-1體積流量上樣，先用3 BV水脫至流出液無色后，再分別用35%，55%，75%，95%乙醇洗脫至無明顯顏色，收集洗脫液，測定不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇洗脫得到的解吸液的解吸率。結(jié)果解吸率分別為26.52%，55.54%，90.01%，90.45%，隨著乙醇濃度的升高，解吸率也在提高，但95% 較75%提高不明顯。因此，確定75%乙醇為洗脫劑。

2.3.6洗脫劑用量的考察 取預(yù)處理好的D101大孔樹脂5 g，濕法裝柱，準(zhǔn)確吸取上樣液80 mL，以2 BV·h-1體積流量上樣，先用3 BV水洗至流出液無色，再用75%乙醇以2 BV·h-1的體積流量洗脫8 BV，每 1 BV 收集 1份，測定總皂苷含量，結(jié)果見表5。由表5可以看出，第5份以后洗脫液中總皂苷質(zhì)量濃度已經(jīng)很低，可認(rèn)為4 BV時(shí)已經(jīng)把總皂苷基本洗脫完全，從生產(chǎn)成本及洗脫效率方面綜合考慮，選定 4 BV 為最佳的洗脫劑用量。

表5 洗脫劑用量的考察

Tab.5Investigationontheeluentamount

流份總皂苷含量/mg142.182103.783112.16453.98流份總皂苷含量/mg59.5267.3275.7683.03

2.3.7純化工藝驗(yàn)證 根據(jù)以上各單因素最佳條件，平行3份，進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，經(jīng)計(jì)算，回流提取物中總皂苷純度分別為7.57%，7.72%，7.64%，而純化后延齡草總皂苷含量分別為60.23%，62.68%，61.45%，平均含量為61.45%，平均洗脫率為92.08%。

2.4延齡草總皂苷的體外抗腫瘤活性

2.4.1方法 取處于對(duì)數(shù)生長期的細(xì)胞以每孔5×103個(gè)，接種于 96 孔板內(nèi)，置于37 ℃、5% 二氧化碳(CO2)細(xì)胞孵箱中培養(yǎng)24 h。待細(xì)胞充分貼壁后，分別加入含不同濃度延齡草總皂苷 (1，5，10，20，40，80，160 μg·mL-1)的RPMI-1640培養(yǎng)液 100 μL，對(duì)照組加入含1‰ DMSO培養(yǎng)液100 μL，每組設(shè)3個(gè)平行孔。將 96 孔板置于培養(yǎng)箱繼續(xù)培養(yǎng) 24 h。取出培養(yǎng)板，每孔加入5 g·L-1MTT溶液 20 μL，再繼續(xù)培養(yǎng)4 h。棄去上清液，每孔加入DMSO150 μL，于微量振蕩儀上低速振蕩10 min，使結(jié)晶物充分溶解。酶標(biāo)儀上檢測各孔490 nm 波長A值，按下面公式計(jì)算細(xì)胞增殖抑制率：細(xì)胞增殖抑制率=(1-給藥組A值/對(duì)照組A值) ×100%，并采用SPSS 17.0版統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算得出IC50值。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

2.4.2結(jié)果 延齡草總皂苷在體外對(duì)MCF-7、Hela、A549 3種腫瘤細(xì)胞株均具有一定的抑制作用，IC50依次為(7.89±1.13)，(8.18±1.04)，(28.5±3.16) μg·mL-1，其中對(duì)MCF-7及Hela 細(xì)胞的抑制作用較為顯著。

2.5延齡草總皂苷對(duì)小鼠移植S180 肉瘤的抑制作用

2.5.1方法 將在無菌條件下抽取接種 7 d的 S180 肉瘤小鼠腹腔積液，用0.9%氯化鈉溶液調(diào)節(jié)細(xì)胞濃度為1×107個(gè)·mL-1，接種于小鼠右腋皮下，接種 24 h 后，將50 只小鼠隨機(jī)平均分為5組，即模型組、環(huán)磷酰胺組 (20 mg·kg-1)、延齡草總皂苷小劑量組 (25 mg·kg-1)、中劑量組 (50 mg·kg-1)、大劑量組 (100 mg·kg-1)。除了環(huán)磷酰胺組需間隔1 d進(jìn)行腹腔注射給藥外，其他均灌胃給藥 10 d，末次給藥 24 h 后，處死動(dòng)物，剪開腫瘤部位，剝離瘤塊，用濾紙吸凈其上液體，稱瘤塊質(zhì)量，計(jì)算抑瘤率。同時(shí)分離胸腺、脾臟，精密稱重，計(jì)算脾臟指數(shù)、胸腺指數(shù)。公式為抑瘤率(%)=(模型組瘤質(zhì)量-給藥組瘤質(zhì)量) /模型組瘤質(zhì)量×100%；臟器指數(shù)(mg·g-1)=臟器質(zhì)量(mg)/體質(zhì)量(g)。

2.5.2結(jié)果 延齡草總皂苷對(duì)小鼠移植S180 肉瘤的抑制作用見表6。

與模型組比較，環(huán)磷酰胺組瘤質(zhì)量顯著降低(P<0.01)，但對(duì)小鼠胸腺、脾臟指數(shù)具有較強(qiáng)的抑制作用(P<0.01)。與模型組比較，延齡草總皂苷3個(gè)劑量組對(duì)S180荷瘤小鼠腫瘤生長均有不同程度的下降，抑瘤率分別為12.6%，32.9%，58.0%，其中大劑量組抑瘤率與環(huán)磷酰胺組相當(dāng)，表現(xiàn)出對(duì)小鼠移植S180 肉瘤較好的抑制作用。與模型組比較，延齡草總皂苷3個(gè)劑量組小鼠胸腺、脾臟指數(shù)均無明顯改變。

表6 延齡草總皂苷對(duì)S180荷瘤小鼠腫瘤生長、脾臟指數(shù)和胸腺指數(shù)的影響

與模型組比較，t=3.280，*1P<0.05，t=3.876 ～8.048，*2P<0.01。

Compared with model group，t=3.280，*1P<0.05，t=3.876-8.048，*2P<0.01.

3 討論

與化學(xué)治療(化療)比較，天然植物作為抗腫瘤藥物，具有毒副作用小、降低腫瘤細(xì)胞耐藥性、提高患者生活質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛關(guān)注[13]。新藥研發(fā)難度越來越大，探索現(xiàn)有的已被廣泛用于臨床治療其他疾病的藥物的新用途已成為新藥開發(fā)中最快捷、最有效的策略之一[14]。延齡草作為國家名貴中藥，在中國民間尤其是土家族和苗族廣泛應(yīng)用，《中華本草》和《土家族醫(yī)藥學(xué)概論》記載，在臨床上常用于治療頭暈?zāi)垦?、頭痛、失眠、跌打損傷、神經(jīng)衰弱等癥，療效顯著[1，15]。近年研究發(fā)現(xiàn)延齡草具有抗腫瘤、抗炎、鎮(zhèn)痛、凝血以及免疫調(diào)節(jié)等多種藥理作用，因其抗腫瘤活性顯著而倍受關(guān)注，甾體皂苷是其主要活性成分[2]，而工藝研究鮮見文獻(xiàn)報(bào)道。

本研究對(duì)延齡草總皂苷的提取純化工藝進(jìn)行考察，前期比較超聲提取和回流提取方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超聲法和回流法提取效率相差不大，但超聲波提取法可以縮短提取時(shí)間、提高效率高、減少操作步驟，最終選用超聲提取法。采用正交實(shí)驗(yàn)和大孔吸附樹脂法確定總皂苷最佳工藝：80%乙醇超聲提取40 min，料液比1：50，提取溫度60 ℃，提取物調(diào)至濃度為4.28 mg·mL-1濃度的延齡草皂苷，經(jīng)D101大孔樹脂，上樣體積4 BV，用3 BV水洗脫除雜，4 BV 75%乙醇洗脫，收集75%乙醇部位即得。在此優(yōu)化條件下將延齡草總皂苷的含量平均提高8.0倍，達(dá)到61.45%，平均回收率為92.08%。

對(duì)最佳工藝得到的延齡草總皂苷進(jìn)行了抗腫瘤活性研究。體外實(shí)驗(yàn)表明總皂苷對(duì)MCF-7、Hela和A549腫瘤細(xì)胞具有一定的抑制作用，其中對(duì)MCF-7、HeLa細(xì)胞的抑制作用較為顯著。通過S180小鼠移植瘤模型研究發(fā)現(xiàn)，總皂苷各劑量組可明顯抑制荷瘤小鼠腫瘤的生長，降低荷瘤小鼠腫瘤質(zhì)量，且大劑量組抑瘤率與環(huán)磷酰胺相當(dāng)。腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與機(jī)體的免疫功能失調(diào)密切相關(guān)。在致瘤因素的作用下，機(jī)體免疫功能下降會(huì)使腫瘤細(xì)胞獲得更多的生長機(jī)會(huì)，而當(dāng)增強(qiáng)機(jī)體免疫功能時(shí)，腫瘤細(xì)胞的生長則可受到限制[16]。胸腺和脾臟是機(jī)體重要的免疫器官，其臟器指數(shù)是衡量機(jī)體免疫功能的初步觀察指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)延齡草總皂苷各劑量組可以提高荷瘤小鼠的脾臟指數(shù)和胸腺指數(shù)，說明總皂苷對(duì)免疫器官具有一定的保護(hù)作用。而環(huán)磷酰胺組脾指數(shù)和胸腺指數(shù)均顯著降低，表明其對(duì)免疫系統(tǒng)具有明顯抑制作用。

綜上所述，經(jīng)提取純化得到的延齡草總皂苷純度較高，工藝穩(wěn)定，藥效實(shí)驗(yàn)證明，其具有良好的抗腫瘤作用，且沒有常見化療藥抑制免疫系統(tǒng)的副作用，可提高機(jī)體免疫功能，具有良好的開發(fā)前景。