花椒屬植物降脂降糖活性研究進(jìn)展*

袁海梅 綜述，宋 雨，馬 玉，楊 敏，彭 聰，張 崟△ 審校

(成都大學(xué)：1.食品與生物工程學(xué)院；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610106)

高脂血癥是體內(nèi)血脂異常偏高引起的全身慢性代謝性疾病，表現(xiàn)為總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)升高或高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)降低。因此，降低血脂濃度是預(yù)防和治療心血管疾病的重要手段[1-4]。目前，臨床上常用的降血脂藥物均存在一定不良反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致一定程度的肝腎功能損害、膽結(jié)石、肌肉損傷和皮膚病等。近年來，藥學(xué)界越來越關(guān)注不良反應(yīng)小的天然降脂藥物[5]。糖尿病是一種以高血糖為特征的內(nèi)分泌紊亂疾病，長期的高血糖癥能損害胰島β細(xì)胞，使糖耐量受損，其中，2型糖尿病占所有糖尿病患者的90%以上，常伴有多種慢性并發(fā)癥，嚴(yán)重危害人類健康。目前用于治療2型糖尿病的藥物中口服降糖藥物主要有雙胍類、噻唑烷二酮類、糖苷酶抑制劑等，雖然能夠控制血糖，但無法預(yù)防糖尿病及改善其腎病和心血管疾病等并發(fā)癥，此外，這些藥物不良反應(yīng)較大。因此，具有降血糖活性的天然植物備受關(guān)注，尋求更加安全有效的降血糖藥物具有重要意義[6-9]。

花椒屬(ZanthoxylumL.)植物為刺喬木或灌木，或木質(zhì)藤本，常綠或落葉。我國栽培和利用花椒屬植物具有悠久歷史，傳統(tǒng)上，花椒具有活血化瘀的功效[10-11]。大量研究表明，花椒提取物及化合物具有降血脂和降血糖活性。在國外，花椒傳統(tǒng)上被用于治療糖尿病的補(bǔ)充制劑。近年來，關(guān)于花椒屬植物提取物中不同成分的降脂和降糖活性的研究報(bào)道層出不窮，其降脂和降糖活性成分主要來源于花椒屬植物中的總提取物、揮發(fā)油、生物堿、香豆素和黃酮類等成分。本文綜述了花椒屬植物中具有降脂、降糖活性的總提取物和單體化合物的最新研究進(jìn)展，以期為花椒屬植物在降脂降糖藥物的開發(fā)和應(yīng)用方面提供參考。

1 降脂活性

花椒屬植物的提取物及單體化合物呈現(xiàn)出廣泛降脂活性，特別是Z.bungeanum和Z.schinifolium的降脂活性受到了廣泛的關(guān)注。

1.1降脂的總提取物 2007年，王婭婭[12]采用Z.bungeanum種子揮發(fā)油(EZSO)，以0.05、0.10、0.15 mL/10(g·d)的劑量，灌胃高脂飼料喂養(yǎng) (HFD) 小鼠5周后，發(fā)現(xiàn)與未治療的模型組相比，中劑量組[0.1 mL/10(g·d)]和高劑量組[0.15 mL/10(g·d)]均有顯著降低小白鼠血清TC、TG、LDL-C水平，升高HDL-C水平，降低了低密度脂蛋白(LDL)顆粒大小指標(biāo)，使動(dòng)脈硬化的危險(xiǎn)性降低。CHEN等[13]繼續(xù)對EZSO 進(jìn)行降脂活性研究，發(fā)現(xiàn)在5、10 g/kg 濃度下，不僅能夠降低HFD倉鼠血清中的TG、TC、LDL-C水平，還能降低一氧化氮(NO)和丙二醛(MDA)水平，但不能顯著降低HDL-C 的水平。隨后，WU等[14]通過外源甾醇誘導(dǎo)的肝癌細(xì)胞株 (HepG2)，繼續(xù)對Z.bungeanum果實(shí)的正丁醇提取物 (ZBBu) 的降脂活性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在0.05、0.10、0.20 mg/mL濃度下，均能呈劑量依賴地降低細(xì)胞中TG、TC、游離膽固醇(FC)和游離脂肪酸(FFA)水平，其中高劑量組(0.2 mg/mL) 與陽性對照藥品辛伐他汀的降脂效果類似。2009年，CHU等[15]發(fā)現(xiàn)Z.ailanthoides莖和葉的提取物(ZLE)在0.05 mg/mL濃度下，能夠使LDL 氧化的時(shí)間延長至270 min，還發(fā)現(xiàn)在0.10～1.00 mg/mL濃度下，監(jiān)測至510 min，能夠完全抑制二烯的形成。此外，ZLE在0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/mL濃度下，能夠降低脂質(zhì)積累，并且呈劑量依賴性。2012年，GWON等[16]發(fā)現(xiàn)Z.piperitum果實(shí)的乙醇提取物(ZPE)，在0.25、0.50、0.75 mg/mL濃度下，能夠抑制3T3-L1脂肪細(xì)胞分化。體內(nèi)試驗(yàn)顯示，0.5%ZPE能夠降低HFD小鼠的體重，附睪中白色脂肪組織重量，附睪脂肪細(xì)胞的平均大小，以及血清中TG、胰島素、葡萄糖和瘦素的水平,還能夠顯著降低肝臟重量、TG及脂滴堆積。2016年，KIM等[17]研究發(fā)現(xiàn)，采用15%Z.schinifolium種子揮發(fā)油(ZSO) 飼喂高膽固醇高脂肪(HCHF) 飲食誘導(dǎo)的SD大鼠4周，能夠顯著降低體重，其效果與陽性對照藥品辛伐他汀(20 mg/kg) 類似，還可以降低肝臟體重，其效果優(yōu)于對照藥品辛伐他汀 (20 mg/kg)。同時(shí)顯著降低了TC、TG、LDL-C的水平，顯著增加HDL 水平和附睪脂肪組織中脂蛋白酯酶 (LPL) 水平表達(dá)，降低瘦素的水平。CHOI等[18]又發(fā)現(xiàn)Z.schinifolium葉的乙醇提取物(EEZS)在100、200、300、400、500、600 μg/mL濃度下，能夠呈濃度依賴性地減少3T3 L1 細(xì)胞中幾種脂肪細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子，如PPAR γ、C/EBP α 和C/EBP β。2015年，NTCHAPDA等[19]發(fā)現(xiàn)Z.heitzii莖皮水提物在225、300、375 mg/kg濃度下，能夠降低HFD雄性大鼠主動(dòng)脈中TC、TG水平，肝臟中LDL、極低密度脂蛋白 (VLDL) 和TC水平，以及脂質(zhì)過氧化(TBARS)，防止主動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成 。

1.2降脂的單體化合物 花椒屬植物中，除了總提取物和揮發(fā)油，酰胺類生物堿和黃酮類化合物也具有降脂活性。2007年，PARK等[20]從Z.piperitum中分離得到的酰胺類化合物β-sanshool和γ-sanshool，在10、100、1 000、10 000 μg/mL濃度下，能夠抑制人體膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(ACAT)-1和ACAT-2的活性，β-sanshool 的半抑制濃度(IC50)分別為39.0、79.7 μg/mL，γ-sanshool的IC50分別為12.0、82.6 μg/mL。然而，具有羥基取代基的hydroxy-β-sanshool抑制活性卻相對弱一些，而將hydroxy-β-sanshool的羥基由乙酰基取代后抑制活性增加，IC50為28.1、87.5 μg/mL，這些有效的構(gòu)效關(guān)系為降脂新藥的研發(fā)提供了結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)。2018年，ZHANG等[21]從Z.bungeanum葉中分離得到的黃酮類化合物hyperoside，在50、100、200 mg/kg劑量下，能夠降低高碳水化合物、HFD和四氧嘧啶結(jié)合誘導(dǎo)的糖尿病小鼠血液中TC、TG水平，升高HDL-C水平。

2 降糖活性

在國外，花椒屬植物被用于治療糖尿病。大量研究證實(shí)，花椒屬植物中烷基酰胺結(jié)構(gòu)是抗糖尿病活性的主要活性成分，Z.bungeanum和Z.schinifolium是研究烷基酰胺降血糖活性最多的物種。

2.1降糖的總提取物 花椒屬植物中的烷基酰胺，主要包括α-sanshool、β-sanshool、γ-sanshool、δ-sanshool及它們在氨基部分含有一個(gè)羥基的同系物，是花椒產(chǎn)生辛麻味的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有強(qiáng)烈的刺激性，因其具有麻醉、鎮(zhèn)痛、抗氧化、除皺及抗癌等多種生理活性，受到了人們的廣泛關(guān)注[22]。近年來，研究發(fā)現(xiàn)花椒屬植物中的烷基酰胺具有優(yōu)異的降血糖活性。2015年，YOU等[23]發(fā)現(xiàn)Z.schinifolium果皮中提取的烷基酰胺類生物堿能夠顯著降低脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病大鼠肝臟腎臟的相對重量，以及血漿中空腹血糖(FBG)和果糖胺(FMN)水平、明顯升高血漿胰島素水平。而高劑量組[9 mg/(kg·bw)]降FMN的效果與陽性對照藥品格列本脲[600 μg/(kg·bw)]無顯著性差異，升高胰島素水平的效果甚至強(qiáng)于陽性對照藥品格列本脲。此外,與糖尿病大鼠模型相比，烷基酰胺還能顯著改善組織病理學(xué)變化,并使β-細(xì)胞產(chǎn)生明顯的顆?；捅Ｗo(hù)作用。結(jié)果表明，烷基酰胺可以通過改變糖代謝相關(guān)基因的表達(dá)水平和改善胰腺功能障礙來預(yù)防STZ誘導(dǎo)的高血糖。2017年，REN等[24]證實(shí)，與未治療的STZ誘導(dǎo)的糖尿病模型比較，采用從Z.bungeanum分離得到的烷基酰胺[2、4、8 mg/(kg·bw)]治療28 d后，顯著降低STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠肝腎重量，降低了FBG和FMN水平，升高了骨骼肌中單磷酸腺苷活化蛋白激酶 (AMPK) 和p-AMPK (Thr172)/AMPK蛋白表達(dá)、沉默信息調(diào)節(jié)因子1 (SIRT1)、SIRT1 mRNA、乙酰輔酶A羧化酶 (ACC) mRNA、p-ACC (Ser79) 蛋白水平，顯著上調(diào)了骨骼肌細(xì)胞膜葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4 (GLUT4) 的mRNA和蛋白表達(dá)水平。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，從Z.bungeanum分離得到的烷基酰胺[2、4、8 mg(kg·bw)]治療STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠28 d后，還能顯著提高STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠的骨骼肌相對重量，以及血清中胰島素、胰島素樣生長因子I (IGF-IR)、總蛋白 (TP)、清蛋白 (ALB)、球狀蛋白和ALB/球蛋白水平。與糖尿病模型相比，骨骼肌蛋白質(zhì)合成相關(guān)基因的表達(dá)如哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白 (mTOR) mRNA、mTOR蛋白質(zhì)、p-mTOR蛋白質(zhì)、蛋白激酶B (PKB) mRNA、PKB蛋白、p-PKB蛋白質(zhì)、磷脂酰肌醇-3激酶 (PI3K) mRNA和PI3K蛋白水平升高，而骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝相關(guān)基因如肌肉特異性環(huán)指蛋白1 (MURF1)和叉形頭轉(zhuǎn)錄因子的O亞型 (FOXO) mRNA和蛋白表達(dá)水平表達(dá)下調(diào)[25]。

2014年，黃艷[26]研究發(fā)現(xiàn)，Z.armature中提取多糖、生物堿和總皂苷類物質(zhì)對α-葡萄糖苷酶的活性均有一定程度的抑制作用，IC50分別為1.485、1.592、0.926 mg/mL,且總皂苷對α-葡萄糖苷酶抑制活性優(yōu)于陽性對照藥品阿卡波糖，其IC50分別為1.019 mg/ mL 。2016年，AGWAYA等[6]采用Z.chalybeum根皮水提物灌胃四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病大鼠，灌胃劑量為200、400 mg/(kg·bw)，連續(xù)灌胃28 d后，發(fā)現(xiàn)在400 mg/(kg·bw)的劑量下，灌胃2 h后的血糖明顯低于灌胃0.5、1.0 h后的血糖，且與正常組無顯著性差異。2018年，KHAN等[27]發(fā)現(xiàn)Z.alatum葉的正丁醇提取物，在10、20 μg/mL濃度下，還能顯著抑制蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶-1B (PTP-1B) 活性，抑制率分別為61.9%、70.9%。說明這些植物對Ⅱ型糖尿病有顯著的治療價(jià)值，同時(shí)也支持了印度傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)體系中糖尿病治療的應(yīng)用。2018年，ALAM等[28]發(fā)現(xiàn)Z.armatum的葉子、樹皮和果實(shí)甲醇提取物，在體外抗糖尿病實(shí)驗(yàn)中顯示出明顯地抑制α-葡萄糖苷酶活性，抑制率分別為(96.61±2.13)%、(93.58±2.31)%、(83.76±3.01)%，IC50分別為(21.82±0.87)、(47.87±0.45)、(31.62±0.67)μmol/L。體內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與未治療的對照組相比，3種提取物均顯著降低FBG水平。2020年，陸敏濤等[29]通過STZ誘導(dǎo)的Ⅰ型糖尿病小鼠模型，發(fā)現(xiàn)Z.bungeanum果皮精油，在3、9、15 mg/(kg·d)的劑量下，灌胃糖尿病小鼠28 d，與未治療的模型組對比，能夠降低小鼠攝食量、飲水量、FBG、糖化血紅蛋白(Hb)與糖化血清蛋白(GSP)含量。

2.2降糖的單體化合物 花椒屬植物中的香豆素、生物堿和黃酮類化合物也具有降血糖活性。2016年，從Z.schinifolium葉中提取的香豆素類化合物collinin、7-(6′ R-hydroxy-3′,7′-dimethyl-2′E,7′-octadienyloxy) coumarin和(E)-4-methyl-6-(-coumarin-7′- yloxy) hex-4-enal及生物堿4-quinolone alkaloid具有體外抑制α-葡萄糖苷酶的活性，IC50分別為(92.1±0.7)、(90.6±0.9)、(78.2±0.2)、(82.4±0.8)μmol/L，而臨床一線用藥α-葡萄糖苷酶抑制劑阿卡波糖的IC50為(121.5±1.0)μmol/L，此外，還發(fā)現(xiàn)萜烯類香豆素類7-[(E)-3′,7′-dimethyl-6′-oxo-2′,7′-octadienyl]oxy-coumarin和7-[(E)-7′-hy-droxy-3′,7′-dimethy-locta-2′,5′-dienyloxy]-coumarin，以及苯丙素類化合物integrifoliodiol具有潛在的抑制活性，IC50分別為(161.6±0.3)、(164.4±1.1)、(155.4±0.9)μmol/L。這也是首次對Z.schinifolium中各成分的α-葡萄糖苷酶抑制作用進(jìn)行研究[30]。2018年，ZHANG等[21]發(fā)現(xiàn)從Z.bungeanum葉中分離得到的黃酮類化合物hyperoside，在50、100、200 mg/kg劑量下，治療6周，與未治療的HFD和四氧嘧啶結(jié)合誘導(dǎo)的糖尿病小鼠相比，能夠降低糖尿病小鼠血液中血糖水平。表明黃酮類化合物hyperoside能夠提高糖耐量，顯著降低血糖。

3 小 結(jié)

本文系統(tǒng)闡述了花椒屬植物具有降脂和降糖功效的活性成分，主要包括總提取物、揮發(fā)油、生物堿、香豆素和黃酮類化合物。其中，醇提取物、揮發(fā)油、酰胺類生物堿和黃酮類化合物具有降脂活性，主要通過降低脂滴積累、脂肪組織重量、脂肪細(xì)胞大小，以及血清和臟器中的TG、TC、LDL-C、FC、FFA、NO、MDA和瘦素水平，減少TBARS，防止主動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成，增加HDL、LDLR、LPL水平，抑制ACAT-1和ACAT-2活性的機(jī)制實(shí)現(xiàn)。此外，研究發(fā)現(xiàn)降脂活性成分還能減少PPAR γ，C/EBP α，C/EBP β，SREBP-1和FAS的蛋白激活，下調(diào)PPARγ，C/EBP α，SREBP-1和SREBP-2的mRNA水平，抑制apoA1的分泌，增強(qiáng)CYP27A1、LXR a和ABCG1的mRNA的表達(dá)水平，升高p-PKA底物水平，促進(jìn)HSL的Ser563磷酸化，增加p-HSLSer563水平，抑制細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)和PI3K/Akt通路等多靶點(diǎn)協(xié)同降脂。在降糖方面，花椒屬植物不同提取物、揮發(fā)油、生物堿、香豆素和黃酮類化合物均發(fā)現(xiàn)具有降糖作用，其中烷基酰胺類生物堿降糖活性研究較多。降血糖機(jī)制主要有降低臟器重量、血漿中FBG和FMN水平，升高胰島素、IGF-IR、TP、ALB、球狀蛋白和ALB/球蛋白水平，增加胰腺中PDX-1、GLUT2的表達(dá)水平，提高肝臟GK水平，降低EPCK和G6Pase的表達(dá)水平，提高骨骼肌重量，升高骨骼肌中AMPK、p-AMPK(Thr172)/AMPK、SIRT1、SIRT1 mRNA、ACC mRNA和p-ACC (Ser79)蛋白水平，上調(diào)骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4的mRNA和蛋白表達(dá)水平，抑制PTP-1B活性，升高骨骼肌蛋白質(zhì)合成相關(guān)基因的表達(dá)，以及下調(diào)骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝相關(guān)基因和蛋白表達(dá)水平表達(dá)，抑制α-葡萄糖苷酶，改善胰腺組織病理學(xué)變化。

花椒屬植物降脂和降糖活性已被廣泛證實(shí)，有望被開發(fā)成為新一代的降脂、降糖新藥。但現(xiàn)有的研究多為動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)，需要進(jìn)一步的毒理活性研究。同時(shí)，活性成分主要是粗提取物，進(jìn)一步純化并對單體化合物的活性藥理研究可能是花椒屬植物降脂、降糖未來的研究方向。