远志皂苷类成分及其在动物体内代谢过程的研究进展

2016-12-19朱璋佩王建黄立华高天慧

中药与临床 2016年4期

朱璋佩，王建，黄立华，高天慧

·综述进展·

朱璋佩，王建，黄立华，高天慧

目的：综述远志皂苷类及其水解产物的结构类型以及体内过程研究进展，为深入研究该类成分的体内物质基础及作用机制提供参考。方法：查阅文献,归纳分析总结。结果：远志皂苷结构复杂，目前文献报道的共有百余种，大多数远志皂苷的基本母核为细叶远志皂苷元，其衍生物共有49种；大多数远志皂苷性质不稳定，经碱水解后，成分稳定，生物活性显著，其水解产物结构确切者有5个。远志皂苷可在胃肠道菌群中发生去糖基化等复杂的生物转化，其代谢产物主要通过被动扩散方式进行吸收；吸收入血成分中不仅有代谢产物，还有多种皂苷原型。结论：远志皂苷及其碱水解产物在体内经过生物转化后产生的次生代谢产物中有多种活性成分，具有重要药用价值。

远志皂苷；水解产物；体内过程

远志为2015版中国药典收载中药，具有安神益智，祛痰开窍，消散痈肿功效，用于心肾不交引起的失眠多梦、健忘惊悸、神志恍惚、咳痰不爽等症[1]。有祛痰镇咳、抗痴呆、镇静、催眠、保护心脑血管等药理作用[2]。远志中含有皂苷类、酮类、糖酯类等成分，其中皂苷成分最多，是远志的祛痰、镇咳的活性成分[3]。本课题组[4]研究发现它亦是引起胃动力障碍、粘膜损伤的成分。远志皂苷经水解，产物为次级苷和苷元，大部分为齐墩果酸衍生物。本文对远志皂苷及其水解产物的化学成分类型和体内过程进行综述，以期为深入研究远志和阐明其作用原理提供参考。

1 远志皂苷类成分

1.1 远志皂苷类

目前远志中已分离并鉴定出百余种远志皂苷，均为五环三萜类，其基本母核为齐墩果酸，包括细叶远志皂苷元、2β-羟基-24-去甲基-4(23)-烯基齐墩果酸、远志皂苷元及远志酸等。其中以细叶远志皂苷元为基本母核的皂苷元衍生物最多，有49种，包括Tenuifolin、desaylsenegasaponin b、desaylsenegasaponin c、desaylsenegasaponin III、Z-onjisaponin A、Οnjisaponin D[5-7]及表1中各结构。这些皂苷在结构上具有以下特点：C28位上的酰基有较大差别，在C3和C28位均连有糖链，且3位连接的糖均为D-Glc，28位连接另一3-6个单糖的低聚糖，均具有的糖链为β-D-Glc，β-D-Fuc，α-L-Rha；除Polygalasaponin XXVIII低聚糖无任何酰基外，与C28相连的Fuc的R1位上取代基以鼠李糖为多，R2位多被对甲氧基肉桂酸或3,4,5-三甲氧基肉桂酸酰基化；Rha的R3位及Xyl的R4、R5位上也常有取代基，且R3、R5上取代基分别仅为Api和Gal，R3的Api的C5上有时连有HMG，R4的取代基主要为Ara，仅Tenuifoside A上R4的取代基为Xyl。此外，远志皂苷中的一些肉桂酰基存在E-与Z-型异构体，在己知的远志皂苷天然产物中，MC的双键构型多为E式，而Z式构型较不稳定，含量较低；TC一般均为E式构型，到目前为止并未发现Z-TC。

表1 远志皂苷中具有细叶远志皂苷母核的化合物

Οnjisaponin T Glc(6)-Ac TC Api Ara H 8 TC Api(5)-HMG Ara H 8 Οnjisaponin Ug Glc TC Api(5)-HMG Ara H 8 Οnjisaponin V TC H Api(5)-HMG H Gal 11 Onjisaponin Vg H TC H H Gal 11 Onjisaponin W TC H Οnjisaponin Tg Glc(6)-Ac Api(5)-HMG Ara H 11 Onjisaponin Wg TC H Api Ara H 12 Onjisaponin X Gal TC Api(5)-HMG 13 Polygalasaponin XXXII Rha MC Api Ara H 14 Z-Polygalasaponin XXXII Ara H 11 Onjisaponin Y Rha MC H H H 11 Οnjisaponin Z Rha TC H H H 11 Polygalasaponin XXIV Api H H H H 5 Polygalasaponin XXVIII H H H H H 5 Polygalasaponin XXIX HH HH Gal(5)-Api Rha MC Api Ara H 11 Tenuifoside A Rha MC Api Xyl H 5 E-senegasaponin A H E-MC Api H Gal 15 Tenuioflisaponin A 14 Tenuioflisaponin B Rha MC Api H 6-Ο-R6-Gal 14 Senegin IV Rha MC Api H Gal 16 Z-Senegin IV Rha Z-MC Api H Gal 11化合物1 Rha H Api Ara H 5化合物2 H H H H Gal17 Rha MC Api H 6-Ο-R7-Gal注：Glc =β-D-glucopyranosyl; Fuc=β-D-fucopyranosyl; Rha=α-L-rhamnopyranosyl; Xyl=β-D-xylopyranosyl; Gal=β-D-galactopyranosyl; Api=β-D-apiofuranosyl; Ara=β-D-arabopyranosyl; MC=(E)-4-methoxy cinnamoyl; TC=(E)-3,4,5-trimethoxy cinnamoyl; HMG= 3S-3-hydroxy-3-methyl-5-pentanoic acid ester; Ac= acetyl. R6R7

化合物1和化合物2暂未见命名

1.2 远志皂苷水解产物

远志皂苷类型多、结构复杂、不稳定，对其进行水解，可以得到较稳定的化合物。杨双革等[18]对总皂苷酸水解后，确定了4个单体化合物；而王君等[19]对远志皂苷进行碱水解，得到5个化合物，见图1及表2。查阅文献发现远志酸-3-Ο-β-D-葡萄糖苷与黄花倒水莲皂苷元A结构相同，但由于文献中所用检测方法不同，未能确定两者是否为同一物质。比较其在酸水解与在碱水解中的含量，碱水解含量为酸水解的90倍，含量差异较大，且未见从远志原植物中分离得到该化合物，其是否为远志碱水解产物，还有待进一步验证。比较两种水解方法得到的产物可以发现，酸水解得到的产物均为次生皂苷元，产物结构不稳定，而碱水解产物主要是肉桂酸等小分子有机酸及细叶远志皂苷，结构较稳定。

图1 远志水解产物结构

表2 远志水解产物类型及含量

2 远志在动物体内代谢过程

远志皂苷为远志的主要活性成分，目前研究多集中在复方、总皂苷及其水解产物方面，而对皂苷单体特别是其在动物体内的吸收、分布、代谢及排泄过程研究鲜见。

2.1 远志皂苷在动物体内过程

2.1.1 远志总苷体内过程据研究推测，皂苷类成分在动物体内大多经去糖基化反应、羟基化反应等一系列化学反应生成水溶性较好的代谢产物。Chunfang Liu等[16]分别对开心散的化学成分及其体内代谢产物进行鉴定，发现有7种远志皂苷Οnjisaponin T、L、Ο、Ng、J、Senegin IV、III、polygalaponin XXXII为皂苷原型成分。梁键谋[20]给大鼠灌胃远志总苷后，根据血及尿中代谢产物推测远志提取物含有肉桂酸基团的糖脂类，其代谢途径为酯键水解，芥子酰基上双键的还原反应以及甲基化反应；甲基化反应主要发生在4位以及糖的6位羟基上。

2.1.2 远志皂苷单体体内过程目前已发现远志皂苷单体中，仅见窦智[21]以理论推测和含药血浆与空白血浆相对照的方法对大鼠灌胃给药远志皂苷B后的血浆中的代谢产物进行分析。发现远志总苷B在胃肠道吸收迅速，且皂苷类在大鼠体内代谢后，容易脱去末端的部分糖基，并推测有3个可能的代谢物，但未弄清远志皂苷B单体在体内的具体过程。

2.1.3 远志代谢产物体内过程远志化学成分复杂，经口服后，某些成分在胃肠道中产生的代谢产物可经吸收后再代谢而发挥活性。3,4,5-三甲氧基肉桂酸和对甲氧基肉桂酸易透过胃肠单层细胞膜，在大鼠体内吸收良好，生物利用度高。研究其在肠道的吸收转运机制，发现其在小肠上皮细胞上的转运方式主要为被动扩散。研究其在脑部的分布发现肉桂酸和对甲氧基肉桂酸为有机酸，极性较强，不易透过血脑屏障[22]。有文献[16]报道了大鼠静脉注射3,4,5-三甲氧基肉桂酸和3,4,5-三甲氧基肉桂酸甲酯后的药代力学特性，发现3,4,5-三甲氧基肉桂酸和3,4,5-三甲氧基肉桂酸甲酯在大鼠体内形式可互相转化。而口服远志后大鼠血浆中的3,4,5-三甲氧基肉桂酸及3,4,5-三甲氧基肉桂酸甲酯的药-时曲线表明，两者在15min至3h内维持稳定的浓度。这说明两个化合物是源于远志中的前体药物——远志皂苷E、F、G，蔗糖衍生物及其它化学结构里有3,4,5-三甲氧基肉桂酸结构的物质。水解及代谢产生的这类小分子化合物和相关小分子酚酸类在大鼠体内代谢也具有一定的规律，主要为肉桂酸侧链双键还原，3位或5位去甲氧基化及4位去羟基和去甲氧基化反应。

目前关于远志皂苷体内过程及药代动力学研究较少，皂苷单体化合物的体内过程研究更少。远志及其复方给药后动物的含药血浆不仅可检测到多种皂苷类原型，也可检测到由皂苷类进入体内后发生了复杂的生物转化生成的肉桂酸类小分子有机物等代谢产物。现有的研究也多集中在复方开心散及总苷方面，仅证实了皂苷给药后可发生代谢转化，发现了部分代谢产物，但是对代谢产物的药理学、药效学性质及体内特性等方面还未进行深入、系统的研究。

2.2 远志水解产物在动物体内代谢过程

有研究表明皂苷类化合物通常在肠道内吸收较差，肠内滞留时间较长，易受到肠道菌群的作用，原型物常需经肠道菌群代谢后被水解，以苷元形式吸收后发挥其药理作用[23]。黄立华[24]等通过在体单项肠灌流模型研究远志水解产物在大鼠不同肠段的吸收特性，结果显示细叶远志皂苷在小肠易被吸收，在各肠段吸收呈结肠＞空场＞回肠＞十二指肠趋势，且其受P-糖蛋白外排影响，而不受多药耐药相关蛋白2的影响。王倩[22]进一步研究表明细叶远志皂苷吸收较差，生物利用度低，而其透过胃肠单层细胞膜能力差，这可能是导致细叶远志皂苷口服生物利用度低的原因。研究其在肠道的吸收转运机制，发现其在小肠上皮细胞上的转运方式主要为被动扩散，且无外排转运机制。研究其在脑部的分布，发现细叶远志皂苷可透过大鼠血脑屏障，透过率为4.99%。

3 讨论

远志皂苷是传统益智中药远志的主要活性成分，现代研究发现其对老年痴呆症具有明显改善作用。关于远志皂苷的研究现状，尚存一些问题。首先远志皂苷多具有3-Ο-(β-D- glucopyranosyl)-presenegenin 28-(2)-Ο--β-D-xylopyrnaosyl (1 → 4)-α-lrhamnopyranosyl (1 → 2)-β-D-fucopyranosyl ester结构，可进一步比较远志属中各物种中皂苷的结构特点，确定远志中该结构是否为Polygala tenuifolia Willd.中皂苷的特征性结构。其次，远志皂苷大多性质不稳定，其碱水解产物结构稳定，具有明显的生理活性。有研究表明远志碱水解产物对学习记忆障碍模型小鼠的空间参考记忆、再学习及工作能力有明显的改善作用[19]，且可促进PC12神经细胞增殖，抑制乙酰胆碱酯酶的活性[22]，可深入该方面的研究，为阐明远志抗老年痴呆的物质基础、作用机制及发现新活性成分提供科学依据。其次，由于远志皂苷结构不稳定，极易转化，在胃肠道菌群作用下会发生一系列生物转化，产生小分子有机酸。有研究发现远志皂苷代谢过程产生的3,4,5-三甲氧基肉桂酸、对甲氧基肉桂酸和甲基3,4,5-三甲氧基肉桂酸具有延长小鼠苯巴比妥睡眠时间的药理活性，故在考察口服远志皂苷的药效作用时，不可忽视胃肠道的生物转化作用而仅仅考虑原型皂苷的作用，应结合其代谢产物来阐明其药效物质基础。最后，远志皂苷既是镇咳、祛痰活性成分，又是其胃肠毒性主要成分，那么在这两种情况下，远志皂苷在体内组织分布、入血成分及药代参数有何差别？这些还有待进一步研究。研究现阶段学者对皂苷类中人参皂苷Rg1、Rb1、柴胡皂苷及甘草皂苷等研究较多，可借鉴其技术手段，采用体内外结合及PK-PD结合模型的方法，明确远志皂苷的代谢过程，阐明其真正的药效组分及药效、毒副作用机制，就远志开发出安全、有效的药物仍任重而道远。

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Research on chemical constituents and metabolic processes of Yuanzhi saponin/

ZHU Zhang-pei, WANG Jian, HUANG Li-hua, GAO Tian-hui//(School of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine; Key Laboratory of Standardization for Chinese Herbal Medicine, Ministry of Education; National Key Laboratory Breeding Base of Systematic Research, Development and Utilization of Chinese Medicine Resources, Chengdu 611137, Sichuan)

Objective: To further research the bioactive components and integrative mechanism of Yuanzhi saponin by reviewing the structures and ADME process of Yuanzhi saponin and hydrolysis products. Method: The related literatures are reviewed. Result: Hundreds of Yuanzhi saponins have been reported with complex structures. Most saponins have tenuifolin as basic nucleus and 49 tenuigenin derivatives have been reported. Most Yuanzhi saponin are unstable. But the alkali hydrolysate are stable with significant bioactivity. The literatures have reported five hydrolysis products of Yuanzhi saponin with exact structures. Under the action of the gastrointestinal flora, deglycosylation and other complex biological transformation can happened to Yuanzhi saponin. The metabolites are mainly absorbed by passive diffusion. Most Yuanzhi saponin and metabolites can be absorbed into blood. Conclusion: Yuanzhi and its alkali hydrolysate contain various active constituents which have important medicinal value.

Yuanzhi；hydrolysates；processes in vivo