人参皂苷
一、化学结构与理化性质
根据苷元的结构不同,人参阜苷(ginsenoside)可分为齐墩果烷型五环三萜皂苷,其皂苷元为齐墩果酸,在自然界中普遍存在,人参皂苷Ro、Rh3等即属此类;另一类为达玛烷型四环三萜皂苷,绝大多数人参皂苷属于此类,该类皂苷又可分为人参二醇组皂苷(PDT)(包括人参皂苷Rb1、Rb2、Re、Rd,Rh2、Rg3、C-K,Ppd等)和人参三醇组皂苷(PTT)(包括人参皂苷Rg1、Rg2、Re,F1、Rh1、Ppt等)。其中Rb1和Rg1是人参皂苷的最主要的活性成分[1]。
人参皂苷Re的分子式为C48H82O18,分子量为 947.14,CAS号为52286-59-6。
人参皂苷Rg3的分子式为C42H72O13,分子量为 785.02,CAS号为38243-03-7。
人参皂苷Rb1的分子式为C54H92O23,分子量为 1109.29,CAS号为41753-43-9。
人参皂苷Rgl的分子式为C42H72O14,分子量为 801.01,CAS号为22427-39-0。
达玛烷型四环三萜皂苷的化学结构
R1 |
R2 |
R3 |
|
PDT型人参皂苷 |
|||
Rb1 |
-Glc-Glc |
-H |
-Glc-Glc |
Rb2 |
-Glc-Glc |
-H |
-Glc-Arap |
Rc |
-Glc-Glc |
-H |
-Glc-Araf |
Rd |
-Glc-Glc |
-H |
-Glc |
Rh2 |
-Glc |
-H |
-H |
Rg3 |
-Glc-Glc |
-H |
-H |
C-K |
-H |
-H |
-Glc |
Ppd |
-H |
-H |
-H |
PTT型人参皂苷 |
|||
Re |
-H |
O-Glc-Rha |
-Glc |
Rg1 |
-H |
O-Glc |
-Glc |
Rg2 |
-H |
O-Glc-Rha |
-H |
Rh1 |
-H |
O-Glc |
-H |
F1 |
-H |
O-H |
-Glc |
Ppt |
-H |
O-H |
-H |
二、主要来源与生产制备方法
主要来源 人参皂苷是人参中的主要有效成分,主要来源于人参。
生产制备方法 人参皂苷的提取分离对于不同的样品所选方法略有不同,现归纳总结如下:人参的样品处理,一般以醇(甲醇、乙醇或正丁醇)提取,为了充分提取,可先超声处理20~30min。提取液用醚或氯
三、生理功能及作用
改善认知能力 目前已有众多研究表明人参对改善认知能力有益。例如人参皂苷Rbl和Rgl,在功效和结构上能够增加神经的可塑性,尤其以Rgl的作用最为明显,可以增进普通成年小鼠和脑缺血沙鼠海马齿状回神经祖细胞的增殖和分化。Van Kampen等通过给小鼠腹腔注射帕金森诱导剂1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP,20mg/kg,每间隔2h注射1次,连续4次)造成帕金森综合征小鼠模型,试验处理组分别于造模前10天和造模后10天在小鼠的饮水中加入人参皂苷(每天 0mg/kg、25mg/kg、75mg/kg,200mg/kg,500mg/kg,基于小鼠每天大概5ml的饮水量),对照组则饮用普通蒸馏水,结果表明人参皂苷处理组的动物比对照组动物神经损伤程度明显减轻,人参皂苷能够显著抑制黑质密部酪氨酸羟化酶阳性(TH+)的神经细胞损伤及帕金森综合征所引发的运动功能障碍[2],从而达到保护神经系统免受毒性物质损伤、增进认知能力的作用。另有研究通过脑部血管结扎造成SD大鼠脑部缺血,来诱导神经、记忆损伤及尾核神经细胞的凋亡,24h后经尾静脉注射分别给予人参皂苷Rg2(2.5mg/kg、5mg/kg和10mg/kg)和生理盐水,48h后通过进行氯化四唑染色试验及Y迷宫试验,评价大鼠的神经反应能力及记忆损伤情况,并检测与细胞凋亡有关的Bcl-2、BAX、热休克蛋白70(HSP70)及P53蛋白表达,结果人参皂苷Rg2组的大鼠神经反应及记忆能力均比生理盐水组有显著改善,并且人参皂苷组的Bcl-2和HSP70表达升高,BAX和P53表达降低,而生理盐水组的蛋白表达情况则恰好与之相反,这表明人参皂苷具有显著的抑制神经细胞凋亡的作用,从而保护神经系统,进而改善认知能力。
此外,人参皂苷还通过降低各种神经性疾病对脑部的损伤,达到保护神经系统,改善认知能力的作用。有动物研究发现分别给予SD大鼠人参总皂苷(纯度为92.5%,腹腔注射2.6mg/kg)、人参皂苷单体Rbl (腹腔注射5mg/kg)及Rb3 (腹腔注射9mg/kg)后,用五甲烯四氮唑(腹腔注射50mg/kg或皮下注射90mg/kg)诱导其癫痫发作,之后观察其发作的潜伏期、强度、持续时间等指标,发现人参皂苷能够显著延长药物诱导癫痫发作的潜伏期、减轻发作强度及持续时间,从而缓解了癫痫发作对神经的损伤[3]。多胺是一种众所周知的压力标志物,研究中预先给予人参总皂苷(灌胃100mg/kg)及人参皂苷Rbl和Rg3 (分别灌胃10mg/kg),之后检测紧张疲劳状态下大鼠脑部多胺的水平,发现其脑部的腐胺(多胺的一种)水平在未给药对照组显著升高(P<0.01),而在给药组则显著降低(P<0.01),表明人参总皂苷及人参皂苷Rbl和Rg3对紧张疲劳的中枢神经系统具有重要的保护作用。在对人类的研究中这一作用进一步得到证实。有研究表明,人参提取物对老年人在神经和精神方面所出现的症状都具有重要的改善调节作用,这种作用可能是由于人参皂苷直接作用于脑部的海马结构而引起的。
体外试验表明,人参根部皂苷Rbl和Rgl能够促进损伤的脊髓神经元(由谷氨酸盐、卡英酸及过氧化氢诱导所致)的存活和轴突生长,从而使神经交联通路的恢复成为可能,具有重要的保护作用,并且呈剂量依赖关系,其人参皂苷Rbl和Rgl的适宜剂量为20~40mmol/L[4]。体外试验表明,人参皂苷可以通过阻滞L型钙离子通道,抑制KCl诱导的大鼠脑皮质神经元死亡,从而有效保护脑皮质神经元[5]。此外,另有体外研究报道,人参皂苷还可以通过提高胞内各种抗氧化酶的活性水平,抑制过氧化氢诱导的鼠星形胶质细胞的氧化损伤。
对血液及造血系统的作用 有试验研究通过给予大鼠环磷酰胺CP(腹腔注射,100mg/kg),发现其外周淋巴细胞的DNA显著受损,且损伤程度呈时间和剂量依赖性,同时抗氧化系统(如T-SOD、GPx, CAT、GSH)活性或浓度均受到抑制,结果在给予CP后6~12h即出现了骨髓细胞凋亡。而提前给予人参皂苷(连续灌胃3天,25mg/kg、50mg/kg 和 100mg/kg)者其骨髓细胞和外周淋巴细胞DNA的损伤程度与对照组比较明显下降,同时CP所诱导的抗氧化剂活性或浓度的下降也不明显。由此可见人参皂苷能够显著降低环磷酰胺所致的细胞毒性,抑制其所诱导的骨髓细胞和外周淋巴细胞的凋亡,从而保护细胞免受氧化损伤。人参皂苷的这一作用,对于肿瘤副作用的辅助治疗有重要意义。
另有体外试验研究了人参皂苷对血晶素诱导的血细胞溶解的保护作用。血晶素主要通过促进红细胞内钾离子的漏出,及抑制红细胞膜上某些酶的活性从而达到溶血的作用。试验通过在体外培养的红细胞中加入血晶素(15.7μmol/L),诱导溶血发生,试验组则同时给予人参皂苷单体,包括Rbl、Rb3、Re、Rd, Re、Rgl、Rg2、Rg3、Rhl, Rh2、Rl 以及仿人参皂苷Fll(最终使5ml培养液中红细胞浓度为1.0%、血晶素浓度为4.0nmol/L、各人参皂苷单体的浓度为20.0μmol/L)。发现人参皂苷Rh2和Rg3在血晶素存在的情况下可加剧溶血的发生,在不给予血晶素的情况下甚至可以诱发溶血,而其他的人参皂苷则不同程度地保护红细胞免受血晶素的作用而溶解,其保护作用的强度顺序是Rc>Rd>Re≈Rbl>Rgl≈Rh1>Rb3≈Rg2≈Rl≈Fll。这对指导临床治疗用药具有重要意义。
对心血管系统的作用 人参皂苷具有抑制心肌肥厚、血管内皮细胞凋亡及舒张血管等作用。有试验分别于野百合碱(MCT)诱导大鼠右心室肥大(RVH)之前及之后给予人参皂苷Rbl,观察RVH指数及心钠素mRNA的表达情况,结果表明上述两个观察指标在人参皂苷Rbl预防组和治疗组均有显著下降,并伴有心肌细胞病理形态的改善。有研究报道,人参皂苷Rg3可显著减少细胞凋亡标志物的产生,从而抑制内皮细胞的凋亡[15]。该试验进一步阐述,Rg3是通过提高Bax表达同时降低Bd-2表达,以及阻止线粒体细胞色素C释放,从而发挥抗凋亡作用。另有研究表明,人参三醇组皂苷(PTT)能够通过促进内皮细胞释放一氧化氮及环磷鸟苷的产生从而达到舒张血管的作用。这对高血压、心肌缺血等心血管疾病具有积极的治疗作用。
对内分泌系统的作用 有研究表明人参皂苷具有上调糖皮质激素受体表达及糖皮质激素结合的能力,从而表现出糖皮质激素样作用。体外研究发现,人参二醇组皂苷作为药物前体物质,其代谢产物可以通过作用于乙酰胆碱受体,阻止Na+内流,从而降低肾上腺嗜铬细胞分泌儿茶酚胺类激素的水平。另有研究发现,人参皂苷还可通过调节肾上腺嗜铬细胞内外钙离子流动及细胞膜电容,影响儿茶酚胺类激素的分泌[6],但人参皂苷的这一重要药理作用未见体内研究报道。此外尚有文献表明,人参皂苷可以通过作用于下丘脑-垂体-肾上腺轴,提高血浆促肾上腺皮质激素和皮质激素水平,从而起到增强体力、促进生命活力、抗疲劳、抗衰老等作用。总之,人参皂苷对内分泌系统的作用研究尚不深人,有待进一步研究。
其他细胞毒性作用[7]、抗氧化作用[8]和类激素样作用[9]等。
四、安全性研究
人群资料 对人群进行2年的试验观察发现,在所观察的133个人中,其中有14个人持续2年每天摄入15g人参后产生副作用,包括血压升高、胃肠道紊乱、失眠等。
代谢情况 原人参二醇和原人参三醇型皂苷是人参中主要的皂苷成分,二者在胃和肠道中代谢方式不相同。原人参三醇型皂苷在胃和肠道中代谢反应规律为: ①在胃液作用下,发生C-20绝对构型转变(由不稳定的20 (S)型转变为20 (R)型)及双键(△24 (25))的水合反应。②在肠液中化合物在酶或菌的作用下苷键逐步断裂,先失去糖链上的外侧糖,再失去内侧糖。以人参皂苷-Rbl和-Rb2为例对人参二醇型皂苷研究表明,人参皂苷-Rbl在胃中只有部分代谢,代谢产物与体外水解试验不同,在胃中发生过氧化反应,过氧化物主要为Rbl的25-过氧化氢-23-烯的衍生物。二醇型皂苷的代谢主要发生在大肠中,人参皂苷-Rbl在肠中菌和酶作用下,生成主要产物有类似在胃中产生的过氧化物以及人参皂苷-Rd、F2等成分。
有人对人参皂苷在人的肠道中代谢进行了体外试验。研究表明人参皂苷-Rbl在8h内代谢,人参皂苷-Rgl代谢较慢,需2天时间。两者在肠菌的作用下经历以下代谢途径:G-Rbl→G-Rd→G-F2→compound K→20(S)-PPD; G-Rgl→G-Rhl→20(S)-PPT。
急性毒性 有研究使用纯度>90%的人参总皂苷进行急性毒性试验,在21.5g/kg剂量下未出现任何中毒现象。故认为人参皂苷属于无毒。
遗传毒性 未查见相关文献资料。
亚慢性毒性 未查见相关文献资料。
慢性毒性与致癌性 未查见相关文献资料。
生殖与发育毒性 体外试验研究将整个大、小鼠胚胎置于不同浓度的人参皂苷Rgl中培养,并在48h培养期末对它们的生长及分化情况进行评分。结果发现培养在浓度为50mg/ml Rgl的小鼠胚胎和培养在浓度为30mg/ml Rgl的大鼠胚胎,在总的形态学评分方面均显著下降,具体表现为弯曲度和前后肢评分显著降低,心脏也有所损伤。此外,整个胚胎的生长也受到影响,表现为身长和头长减少。这些结果表明Rgl对大、小鼠器官发生过程都具有胚胎毒性,并且大鼠比小鼠更敏感。
另有试验同样通过体外培养将大鼠胚胎置于不同浓度的人参皂苷Re和Re中,结果表明培养于50mg/mlRe中的胚胎其形态学评分中位数与对照组相比显著下降,此外,其体节数、卵黄囊直径和身长与对照组相比也均减少。然而,培养于5mg/ml Re及5mg/ml和50mg/ml Re中的胚胎与对照组的差异不大。
另有试验将整个大鼠胚胎置于不同浓度的Rbl中培养,结果显示培养于30mg/mlRbl中的胚胎与对照组相比,形态学评分中位数及弯曲度和前后肢评分均显著下降,此外,胚胎身长、体节数目也显著减少。培养于50mg/ml Rbl中的胚胎发育异常则更为明显。
其他 心脏毒性:有体外试验研究人参皂苷对新生大鼠的心脏毒性作用,在新生大鼠心肌培养基中加入100μl的人参提取物后,可见新生大鼠的心肌细胞由于钙超载而出现了一个快速的停止跳动期,连续稀释后则未见异常[8]。用同样浓度的人参提取物培养成年大鼠心肌,仅出现了钙离子的瞬时变化,随即恢复正常,这表明高浓度的人参提取物对成年大鼠心肌细胞不仅没有毒性,而且可以通过增加细胞间隙钙离子水平达到强心的功效,而对新生大鼠心肌细胞则表现出毒性作用。
五、常见使用方法与调査/推荐摄入量
常见使用方法
食品 可以作为食品添加剂应用于食品中。
保健食品 可以配制成抗疲劳、抗衰老以及健脑的保健食品。可制成胶囊、片剂等形式。
其他 用于药品、化妆品等。
调查/推荐摄入量
调査摄入量 未査见相关文献资料。
推荐摄入量 德国委员会制定的亚洲人参的ADI为1~2g/d(含有4%~5%的人参皂苷)[11,12]。美国国家营养食品协会(NNFA)将西洋参、高丽人参、西伯利亚人参、Teinshi人参批准为膳食补充剂。
六、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况
中国 人参可添加于药品中。卫生部51号文批准可作为保健食品原料使用。
美国 未査见相关文献资料。
欧盟 未查见相关文献资料。
澳/新 未查见相关文献资料。
其他 WHO建议人参作为药材原料使用。
七、注意事项和禁忌
不适宜人群 一般建议孕妇和乳母儿童禁用。
禁忌 人参有一定降血糖作用,使用抗糖尿病药物或胰岛素应慎用。患有心血管疾病、高血压、低血压或正在使用类固醇类药物的患者慎用。
与药物相互作用 未査见相关文献资料。
其他 过量摄入可能会导致血压升高、胃肠道紊乱和失眠等。