降血糖药用植物皂苷的研究进展

降血糖药用植物皂苷的研究进展

糖尿病是一种代谢性疾病，由胰岛素分泌不足和生物作用障碍引起。它具有低血糖的特点。慢性高血糖常导致各种脏器,尤其是眼、肾、神经以及心血管的长期损害、功能障碍和衰竭。目前,在世界范围内,糖尿病发病率快速上升,已成为对人类健康的重大威胁。因此对降血糖药物的研究越来越受到重视,其中从天然药物尤其是植物药中寻找降血糖的有效成分是一条重要途径。近年来,从植物中发现的降血糖活性成分包括多糖类、皂苷类、生物碱类、黄酮类、萜类及多肽和氨基酸类等。皂苷又称皂甙,是以类固醇和多环三萜为配基,寡糖为糖基的一类糖苷,广泛存在于自然界,在菌类,蕨类,单子叶、双子叶植物,动物及海洋生物中均有分布。根据其化学结构,可分为三萜皂苷(三萜通过碳氧键与糖链相连)和甾体皂苷(甾体通过碳氧键与糖链相连)两大类。皂苷是一大类具有多种生理功能的生物活性物质。近年来,皂苷降血糖作用的研究进展迅速,本文根据化学结构分类对有关国内外多种降糖植物皂苷的研究新进展进行综述。1ponins三皂苷元三萜皂苷(triterpenoidsaponins)是由三萜皂苷元和糖组成的,常见的苷元为四环三萜和五环三萜。具有降血糖作用的皂苷大多为三萜皂苷,其作用机理多样。1.1降糖机制变化苦瓜皂苷的苷元主要包括葫芦烷型四环三萜和齐墩果烷及乌苏烷型五环三萜。实验证明,苦瓜皂苷能显著降低四氧嘧啶糖尿病大鼠的血糖,增加正常小鼠的肝糖原,并改善其糖耐量。其降糖机制多样:它可能部分调节糖皮质激素水平,抑制机体分解代谢,并能抑制葡萄糖-6-磷酸酶和果糖-1,6-二磷酸酶活性,从而抑制糖异生;增加细胞色素P450活性,加速葡萄糖氧化;同时,通过葡萄糖-6-磷酸酶活性下降,对糖原磷酸化酶的抑制作用,使糖原分解减慢。据报道,苦瓜皂苷可能具有催化葡萄糖转化为脂肪的功能。此外,它还可能通过抑制葡萄糖从胃向小肠运输及抑制小肠刷状缘葡萄糖的转运系统来抑制葡萄糖的吸收。但苦瓜皂苷对大鼠的胰岛素水平不产生影响,表明其对胰岛β细胞没有作用。1.2烷型拾遗三皂苷对小鼠血糖的影响匙羹藤酸(Gymnemicacid,简称GA)是匙羹藤主要降血糖活性成分。GA为多种三萜皂苷元及各种酰化合物与葡萄糖醛酸形成的糖苷,其中大部分属于齐墩果烷型五环三萜皂苷。Yoshikawa等还从匙羹藤叶中分离到多种达玛烷型四环三萜皂苷。实验证明,GA对正常血糖有轻度增高作用,但与葡萄糖联合作用时,可明显抑制血糖上升,并对链脲佐菌素造成小鼠高血糖的作用呈量效关系。GA能抑制ATP酶活性而抑制葡萄糖的主动吸收,也可能通过抑制小肠葡萄糖转运系统活性,干扰葡萄糖的肠道吸收过程而实现降血糖。研究表明GA还可促进HIT-T15、MIN6和RINM5F等一系列动物β细胞株释放胰岛素,同时还伴有细胞通透性的增加,进而有效调节血糖水平。1.3降血糖类化合物汪豪等从地肤子含皂苷的正丁醇部分分离鉴定出的8个化合物均属于齐墩果烷型五环三萜皂苷。现代研究发现地肤子的皂苷类成分具有降血糖的活性。戴岳等研究表明,地肤子总皂苷能明显降低四氧嘧啶糖尿病小鼠的血糖水平,提示其可能促进损伤胰岛的修复,提高血清胰岛素水平。进一步研究发现地肤子总苷灌胃给药剂量依赖性抑制小鼠胃排空,表明地肤子总苷还可通过减慢葡萄糖从胃到小肠的转运而实现降糖,可望用于控制糖尿病患者的饭后血糖及减慢食物中糖类的摄取速率。1.4降血糖、降脂糖最新研究表明:罗汉果乙醇提取物含有4个葫芦烷型四环三萜皂苷,分别为:罗汉果皂苷ⅡE、罗汉果皂苷Ⅲ、光果木鳖皂苷Ⅰ和罗汉果皂苷Ⅴ。张俐勤等研究发现罗汉果皂苷提取物对四氧嘧啶糖尿病鼠具有明显的降血糖作用,其机制可能是罗汉果皂苷提取物能减弱四氧嘧啶对胰岛β细胞的损伤,改善受损细胞的功能,有益于缓解糖尿病小鼠的症状。研究还表明罗汉果皂苷提取物可降低糖尿病小鼠肝脏脂质过氧化物(MDA)的生成,提高其抗氧化酶系统的活性,有助于糖尿病小鼠肝脏抗氧化能力恢复,可能是其降血糖作用的另一机制。1.5绞股蓝皂苷对大鼠血糖的影响目前,国内外学者已从不同产地的绞股蓝中分离鉴定出80多种三萜皂苷化合物,并证明其具有降血糖等多种药理作用。实验研究发现,绞股蓝皂苷对链脲佐菌素糖尿病大鼠具有显著的降糖作用,疗程延长,效果更佳,但对正常小鼠的血糖无影响,表明其对血糖有双向调节作用。而使用绞股蓝皂苷治疗后,胰岛素水平降低,表明其还可能通过改善胰岛素抵抗而达到降血糖作用。1.6人参皂苷型国内外对人参属植物研究十分活跃,现已从人参的主根和侧根及茎叶中分离鉴定出40多个人参皂苷。近几年对纯皂苷成分的研究表明具有降血糖活性的皂苷主要是人参皂苷Re和人参皂苷Rg1,两者均为人参皂苷三醇型,属于达玛烷型四环三萜皂苷。AttelsAS等研究表明人参皂苷Re能显著降低有2型糖尿病的C57BL/6Job/ob鼠(ob/ob基因可导致极度肥胖和胰岛素耐药性)及其瘦型同窝幼鼠模型的血糖,并显著改善其葡萄糖耐量。此外,还可显著降低小鼠血清胰岛素水平,增加能量消耗、体温和胰岛素引起的糖分配。另有研究发现,人参皂苷Re对α-淀粉酶具有较强抑制作用,提示这可能是其降血糖的机制之一。人参皂苷Rg1可明显降低四氧嘧啶糖尿病小鼠的血糖,并且与胰岛素的降糖效应无协同或拮抗作用,能促进组织对葡萄糖的摄取,增加肝糖原的合成。1.7大豆皂苷类及用量大豆皂苷是由大豆及其他豆科植物中提取出来的一类化合物,属于齐墩果烷型五环三萜皂苷。目前确认的大豆皂苷约18种,主要分为大豆皂苷A、B、E类和DDMP类四种。全吉淑等研究表明大豆皂苷具有较强的α-葡萄糖苷酶非竞争性抑制作用,其中B类、E类和DDMP类皂苷抑制作用最强,半数抑制浓度(IC50)为10~40μmol/L。大豆皂苷作为α-葡萄糖苷酶抑制剂,有助于延缓葡萄糖的肠道吸收,抑制糖尿病患者餐后血糖的持续升高。1.8对糖脂代谢的糖代谢刺五加叶皂苷是从五加科植物刺五加的根叶中提取出的总皂苷,其中大部分属于三萜皂苷。实验研究发现,刺五加叶皂苷对葡萄糖、四氧嘧啶及肾上腺素所致的高血糖均有明显抑制作用。高艳华等研究表明刺五加叶皂苷能明显降低实验性2型糖尿病大鼠的高血糖、全血黏度、血浆黏度、红细胞聚集指数4个指标,并能拮抗肾上腺素及外源性葡萄糖所致的血糖升高。其机制可能是其能促进受损伤的胰岛β细胞的修复,抑制肝糖原分解及促进外周组织摄取、利用葡萄糖。1.9降血糖、降糖活性五加科楤木属Aralia有40余种,其中20种可作药用。近年有关药理研究表明:辽东楤木Araliaelata、太白楤木Araliataibaiensis及黄毛楤木Araliadecaisneana的根皮及叶提取物具有降血糖活性,其主要降糖成分为所含的皂苷类化合物,且属于齐墩果烷型五环三萜皂苷。辽东楤木根皮水提取物能抑制四氧嘧啶、肾上腺素、萄萄糖等所引起的血糖升高,叶、梭皮中降血糖活性皂苷含量较根中低,叶总皂苷15mg/kg有明显的降血糖作用。太白楤木根皮水煎液及总皂苷有显著降血糖、降低胆固醇作用,并对蛋白糖化系统中自然存在的非酶促蛋白糖化有抑制作用。从黄毛楤木水煎液中分离的9个齐墩果烷型皂苷能明显降低正常小鼠的血糖,对四氧嘧啶糖尿病大鼠的葡萄糖耐量无明显影响。2寡糖苷的结构甾体皂苷(steroidalsaponins)是一类由螺甾烷类化合物与糖结合的寡糖苷,其结构比较复杂,但苷元母核基本为螺甾烷醇类、异螺甾烷醇类、呋甾烷醇类、变形呋甾烷醇类四种。近年来,甾体皂苷的许多生物活性,特别是抗肿瘤、降血糖和免疫调节等作用引起广泛关注。2.1降血糖、降糖蒺藜皂苷是中药蒺藜全植物的有效成分之一,国内外学者报道已从蒺藜果实中分得多个螺甾皂苷和呋甾皂苷。实验表明,蒺藜皂苷不仅能显著降低正常小鼠和四氧嘧啶致糖尿病小鼠的血清葡萄糖水平,还能明显降低四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠的血清甘油三酯及胆固醇含量、肝脏SOD活性,提示其在降血糖的同时,对高血糖并发的高血酯也有一定作用。此外,蒺藜皂苷水煎剂还能抑制糖异生,促进肝糖原的生成。张素军等研究发现蒺藜皂苷是通过对大鼠小肠α-葡萄糖苷酶的抑制作用实现抑制其餐后血糖水平的升高。2.2对大鼠胰岛素抵抗和肝肾生化指标的影响实验研究表明甾体皂苷为荔枝核抗糖尿病的有效成分,荔枝核水提液不仅能降低正常小鼠的血糖,而且能明显降低四氧嘧啶(ALX)所致小鼠的高血糖。郭洁文等系列研究表明荔枝核皂苷能改善地塞米松(DX)致胰岛素抵抗模型大鼠以及高糖-高脂饮食诱导高脂血症-胰岛素抵抗-脂肪肝模型大鼠的血糖、血脂、胰岛素、胰岛素敏感指数(ISI)、瘦素、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、糖耐量减低(IGT)等指标,有效调节病鼠的糖、酯代谢障碍,增强胰岛素敏感性,改善胰岛素抵抗,并能不同程度地改善其肝肾生化指标的病理变化。而Liu的研究也显示,荔枝核皂苷混合物能增强胰岛素与正常大鼠胰岛素受体的结合,提示这可能是其改善胰岛素抵抗的部分作用机制。2.3知母皂苷对糖尿病小鼠血糖的影响知母皂苷是知母的主要活性成分,近年来已有20多个单体甾体皂苷见报道,最新研究又从知母根茎中分得两种新呋甾皂苷,即知母皂苷N和知母皂苷O。知母皂苷具有多种药理活性。国外学者报道知母皂苷AⅢ腹腔注射可降低链脲佐菌素致糖尿病小鼠的血糖。李春梅等研究发现知母皂苷具有α-葡萄糖苷酶抑制剂作用,能显著提高小鼠糖耐量,降低餐后血糖水平。知母皂苷还能够明显降低四氧嘧啶糖尿病小鼠的血糖,其作用机理可能是促进受损的胰岛β细胞的修复和再生,增加胰岛的分泌功能;此外,还可能与其增强组织靶细胞胰岛素受体的敏感性有关。2.4对四氧呋喃所致糖尿病大鼠血糖的影响胡芦巴中含有丰富的甾体皂苷成分。迄今为止,从胡芦巴植物中分离出的甾体皂苷已达数十种,经水解分离得到的苷元大部分为薯蓣皂苷元和雅莫皂苷元。国内外学者研究发现胡芦巴及其提取物具有广泛的药理活性。Jayaolev观察到胡芦巴种子粉末和粉末提取物与葡萄糖一起给药能明显降低四氧嘧啶所致糖尿病Wistar大鼠的血糖,并使大鼠的肝和肾中糖分解酶、糖质新生酶和脂肪酶活性恢复到正常水平。李琳琳等实验研究表明胡芦巴皂苷可能通过促进胰岛素分泌,调节糖代谢实现降低正常小鼠及肾上腺素致糖尿病大鼠的血糖。此外,研究还发现,对于2型糖尿病模型鼠,胡芦巴皂苷可在不增加胰岛素分泌的情况下发挥降糖作用,其作用机理可能是其能增加机体对胰岛素的敏感性,这种独特的降糖作用对于治疗2型糖尿病以及胰岛素抵抗综合症具有重要意义。2.5玉米须制剂对家兔血糖的影响中药玉米须为禾木科植物玉蜀黍的干燥花柱和柱头,具有降血糖、利尿、平肝利胆、降血压等多种药用功效。研究表明,玉米须含有植物甾醇、皂苷、多糖、有机酸等成分,其中皂苷约占3.18%,是其主要的活性成分之一。民间应用玉米须治疗糖尿病取得较好疗效,其发酵制剂对家兔有显著的降血糖作用。现代药理研究发现玉米须水煎剂能明显降低四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖,对外源性葡萄糖引起的血糖升高也有明显的对抗作用,并能降低高胆固醇血症小鼠的血清胆固醇含量。苗明三等研究表明玉米须总皂苷具有较好的降糖活性,能降低正常小鼠血糖,对肾上腺素、四氧嘧啶、链脲佐菌素所致小鼠高血糖模型也有较好的降糖作用。此外,玉米须总皂苷能降低糖尿病模型大鼠血糖和血肌酐、肾指数、血BUN及MAU等相关生化指标水平,可在降血糖和治疗糖尿病肾病方面发挥作用。2.6降糖药的使用中药玉竹来源于百合科黄精属植物玉竹的根状茎,有强心、降血糖、降血脂等作用。研究发现,从玉竹甲醇提取物中分得的甾体皂苷PO-1和PO-2对链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠均有明显的降血糖作用。而腹腔注射PO-1对正常小鼠有缓慢的降糖作用,PO-2在注射4h后降糖作用明显。陈莹、金艳书等研究表明玉竹提取物A能明显降低链脲佐菌素诱导的1型糖尿病小鼠的血糖及死亡率,还可能通过免疫干涉,纠正淋巴细胞亚群及细胞因子的失衡,保护胰岛细胞,从而发挥降糖作用。Choi等用从中药玉竹中分离得到的3个甾体皂苷(SG-100,SG-280,SG-460)分别给予胰腺切除90%的实验大鼠灌胃,13周后,发现给食SG-100(剂量30mg/kg·d)组比未给药对照组的总糖清除率提高了39%,同时发现其降糖机制是通过提高外周胰岛素的敏感性,增进肝脏对葡萄糖的吸收来降低血糖的。此外,从金盏花甲醇提取物中分离出的齐墩果烷型三萜皂苷对葡萄糖致小鼠血糖有明显抑制作用。黄精甲醇提取物可通过抑制肝糖原释放而达到降糖目的,其主要活性成分为一种螺甾烷型皂苷。三七皂苷C1能降低四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖,效应随连续给药而增强,并呈量效关系趋势。夏枯草三萜皂苷是其主要的降糖成分之一,使用夏枯草醇提物可降低正常小鼠及四氧嘧啶糖尿病模型小鼠的血糖,对抗肾上腺素升高血糖作用。甘草皂苷是欧亚甘草的一种主要成分,对非胰岛素依赖型糖尿病KK-Ay鼠有降糖治疗效果。天花粉三萜皂苷、麦冬皂苷、山药中的薯蓣皂苷等均有一定降血糖活性。3皂苷的降血糖作用及其展望由于色谱等分离手段,波谱等结构测定技术,分子和细胞水平的活性测试方法的迅速发展,使得皂苷类化合物的研究得到了很大的发展。目前,