β⁃谷甾醇药理作用研究进展

陈元堃，曾奥，罗振辉，何树苗，李春梅，林树真，卢群

（1.广东药科大学生命科学与生物制药学院，广东广州510006；2.广东金妮宝科技发展有限公司，广东广州511475）

植物甾醇是一类具有天然生物活性的甾体化合物，参与植物细胞内各种生命活动。它在多种油料性植物、中药植物的根、茎、叶、种子、果实中含量丰富,经研究鉴定出的就有200余种，而β⁃谷甾醇是其中最有代表性的一种[1]。目前，我国主要利用植物油精炼过程中产出的副产物、造纸工业中的木浆油等作为原料来提取混合植物甾醇，再利用化学法及物理法精制出纯度较高的β⁃谷甾醇单体[2]。由于β⁃谷甾醇在化学结构上与胆固醇有细微差别，故与胆固醇的生理活性有极大的差异[3]，如可抵抗细菌入侵、调节胆固醇、消炎镇痛、抗氧化、抗肿瘤、抗抑郁等[4]。近年来，β⁃谷甾醇因在各项研究中表现出较好的疗效已逐步成为基础研究的焦点之一。故本文在阐述β⁃谷甾醇的性质与结构、分离鉴定的基础上，重点综述近10年来国内外研究所涉及的β⁃谷甾醇的生理活性、临床药用，为进一步深入开发β⁃谷甾醇提供参考。

1 β-谷甾醇的性质、结构及合成

1.1 β⁃谷甾醇的性质

β⁃谷甾醇在常温下为白色无定形的粉末状，分子量为414.71，不溶于水，微溶于乙醇、丙酮，可溶于苯、氯仿、乙酸乙酯、二硫化碳和石油醚、乙酸等。早前美国食品与食物监管局就赋予了植物甾醇“一般认为安全（GRAS）”的认可，且有报道指出含β⁃谷甾醇的乙醇提取物在500、1 000、2 000和5 000 mg/kg时均未产生急性毒性症状，24 h内无小鼠死亡，半数致死量（LD50）高于5 000 mg/kg，提示β⁃谷甾醇的安全性较高[5]。

1.2 β⁃谷甾醇的结构

β⁃谷甾醇是以环戊烷全氢菲为基本骨架的四环三萜类化合物[6]，其分子结构与胆固醇相近，主要区别在C⁃17及C⁃24上的结构(见图1)，导致两者具有不同的生理活性。因C⁃24上的基团位阻和C⁃3上的羟基，使β⁃谷甾醇可抑制胆固醇增高、促脂肪快速分解。除此之外，C⁃24上的叔碳使β⁃谷甾醇可有效清除ROS，起抗氧化作用[7]。

在分子结构中，β⁃谷甾醇因含多元环、链烃故难溶于水中，且C⁃3上的极性羟基使其在脂中溶解度也极小，故β⁃谷甾醇不易被吸收及利用。有研究指出β⁃谷甾醇C⁃3上的羟基被酯化后，可有效改善其生物活性及利用度。Panpipat等[8]用脂肪酶催化合成的方法，在催化剂Candida antarcyica lipase A的作用下与不同饱和度及不同链长的脂肪酸作用，得到β⁃谷甾醇脂肪酸酯及纳米分散体，提升了其生物利用度。此外还可通过化学合成法、固相催化合成法等进行结构修饰，推动β⁃谷甾醇的利用效益。

1.3 β⁃谷甾醇合成及在部分中药植物中的含量

(a)胆固醇;(b)β⁃谷甾醇图1 胆固醇和β⁃谷甾醇的化学结构Figure 1 Chemical structures of cholesterol andβ⁃sitosterol

以鲨烯合酶作为合成关键酶之一，使法呢基焦磷酸合成甾醇前体鲨烯，再经化学修饰即可生成β⁃谷甾醇。刘爽等[9]通过分析天山雪莲三色系细胞中鲨烯合酶SiSQS1、SiSQS2的位点变异、蛋白核特性及表达差异，得出SiSQS1、SiSQS2的242E/D残基变异会影响其蛋白表达，导致前体鲨烯生成减少，从而使β⁃谷甾醇的累积减少。不同植物中因含基因数目、拷贝形式、表达条件、鲨烯合酶活性等方面不同，故所含的β⁃谷甾醇量也不同。β⁃谷甾醇在几种常见中药植物的含量比较见表1。

2 β-谷甾醇的分离与鉴定

2.1 β⁃谷甾醇的分离

β⁃谷甾醇是重要的天然甾醇资源，分离得到高纯度的β⁃谷甾醇单体对基础研究有着推动作用，故β⁃谷甾醇的分离提纯工艺得到了极大的重视。通常先从材料中提取混合植物甾醇，再精炼得到β⁃谷甾醇单体。但由于混合植物甾醇中菜油甾醇、豆甾醇、β⁃谷甾醇单体骨架结构相近，导致精炼得到β⁃谷甾醇单体这一过程较为繁琐及困难。我国精炼β⁃谷甾醇单体的方法主要分为化学法及物理法。

表1 部分中药植物中β⁃谷甾醇的分布情况Table 1 Distribution ofβ⁃sitosterol in some Chinese herbal plants

2.1.1 化学法 化学法是通过化学反应得到植物甾醇衍生物，使其差异增加，再利用物理方法分离得到单体。比如先将混合植物甾醇酯化，利用有机溶剂分离出溶解度不同的β⁃谷甾醇乙酯的二溴化合物，最后通过锌粉脱溴、碱性水解、重结晶得到β⁃谷甾醇单体，但此法步骤多且收率低，难以在工业生产中推广使用。

2.1.2 物理法 物理法是利用各类甾醇的物理性质差异来起到分离效果。目前报道中较为常见的方法主要有色谱法、沸石吸附法、溶剂结晶法、萃取法等。溶剂结晶法是传统分离及提纯甾醇的方法，主要是利用不同甾醇在溶剂中溶解度的差异起到分离效果。田燕[15]将正己醇作为溶剂，根据豆甾醇、β⁃谷甾醇在溶剂中溶解度随温度变化而改变的幅度不同，经4次结晶得到纯度75%以上的β⁃谷甾醇。色谱法是根据甾醇与固定相、流动相间的作用力不同而分离。早前有研究利用高速逆流色谱法分离混合植物甾醇中菜油甾醇及β⁃谷甾醇，可一次分离得到质量分数为97%的β⁃谷甾醇单体。萃取法常用于β⁃谷甾醇分离前预处理，优化提取效果。王慧敏[16]将氧化反应合成的聚（NMA⁃co⁃DEA⁃co⁃EDMA）整体柱与高效液相色谱仪、C18分析柱相连来分离5种食用油中的β⁃谷甾醇，在富集流动相为4%乙醇、富集流速为1.0 mL/10 min、洗脱流动相为100%乙醇的条件下，得到β⁃谷甾醇的量随进样量的增多而增多，最大吸附量达到了18.88 mg/g。沸石吸附法常与硅胶柱层析法联用来分离β⁃谷甾醇，得到的产物杂质少、纯度高。Srividya等[17]将大豆油粗提取物低温存放，过滤后用硅胶柱层析，将层析后收集液与Na⁃Y型沸石在32℃下200 r/min搅拌48 h，得到了纯度为94.2%的β⁃谷甾醇单体。

2.2 β⁃谷甾醇的鉴定

β⁃谷甾醇经提取后通常采用高分辨质谱、核磁共振、红外光谱等波谱学技术和理化性质对其进行鉴定。李国强等[18]采用质谱、核磁共振等波谱方法对自蒲桃中分离纯化得到的β⁃谷甾醇进行结构鉴定。从质谱结果中发现其分子量为414，核磁结果得出有6个甲基，据此鉴定为β⁃谷甾醇。此外，还可应用重量法、酶法、气相色谱法、液相色谱法、薄层色谱法、分光光度法、气相色谱⁃质谱法等来对食品中甾醇含量进行检测。其中，气相色谱法因检测迅速、灵敏度佳、分离效果好等被广泛使用。蒋晓彤等[19]利用气相色谱法，通过捷伦毛细血管色谱柱及氢火焰离子化检测器使程序升温以检测不同基质样本的甾醇含量。

3 β-谷甾醇的生理活性

植物甾醇是一类曾被誉为“生命钥匙”，具多种功效的天然产物，其中含量最丰富的为β⁃谷甾醇、豆甾醇等。据多项研究表明，β⁃谷甾醇具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗菌、抗抑郁、抗脱发等生物活性。

3.1 抗炎作用

Paniaguaperez等[20]通过研究β⁃谷甾醇对小鼠胸膜炎、足肿胀、耳水肿、髓过氧化物酶活性的作用，发现β⁃谷甾醇作用后小鼠足肿胀、耳水肿被抑制70%以上，胸膜炎渗出液减少46%、中性粒细胞数减少32%，提示β⁃谷甾醇具抗炎作用。Liao等[21]发现辣木有效成分β⁃谷甾醇可通过抑制表皮细胞、巨噬细胞中炎症小体NLRP3的激活，来抑制CAS1的产生及MAPK信号通路的活化，导致细胞中的TNF⁃α、IL⁃1β、IL⁃6、IL⁃8生成显著减少从而起到抗炎作用。

3.2 抗氧化作用

蒋琼凤[22]等发现从蓼蓝中提取的β⁃谷甾醇具有清除羟自由基、超氧阴离子的能力，效果较甘露醇、苯甲酸更佳，可防止油脂的氧化作用。Yin等[23]将β⁃谷甾醇与有机酸反应生成衍生物β⁃谷甾醇⁃2⁃萘甲酰酯，发现其可通过抑制TLR4和NF⁃κB的过度表达使急性肝损伤小鼠的SOD、GSH水平增高，MDA含量降低，同时增强了NRF⁃2、HO⁃1的表达从而抑制氧化应激反应。

3.3 抗菌作用

β⁃谷甾醇可通过增加抗菌肽的表达、与细菌结合位点结合等方式起到杀伤致病病原微生物的作用。Ding等[24]建立了葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎小鼠模型，发现β⁃谷甾醇作用后肠上皮细胞、巨噬细胞上抗菌肽的表达显著增加，伤寒沙门菌的存活率降低。赵小然[25]得出β⁃谷甾醇可通过与肺炎链球菌溶血素上胆固醇的结合位点结合，从而抑制肺炎链球菌的细胞毒性及基因毒性，保护机体免受损伤。此外，β⁃谷甾醇对金黄葡萄球菌、枯草芽孢杆菌等也具较强的抑制作用[26]。

3.4 降脂作用

有研究指出β⁃谷甾醇可降低高脂西餐诱导的非酒精性脂肪肝小鼠对胆固醇、胆汁酸、膳食脂质的吸收与再吸收，减缓小鼠体质量的增加和肝脏脂质的累积，提示其具有降脂活性[27]。Desai等[28]在实验中发现，β⁃谷甾醇可通过与胆固醇竞争结合位点，使质膜高胆固醇状态下构象异常的1型胆囊收缩素受体恢复正常，并与胆囊收缩素结合使胆囊收缩以促进消化、调节胃排空。

3.5 抗肿瘤

β⁃谷甾醇对肿瘤具有抑制作用。林明珠等[29]建立了H22荷瘤小鼠模型，发现β⁃谷甾醇可抑制肿瘤生长，推测其机制可能与调节IL⁃6、IFN⁃γ、VEGF的表达有关。Shin等[30]发现β⁃谷甾醇作用后使胃癌细胞中AMPK、PTEN蛋白表达增加，HS90蛋白表达下调，诱导肿瘤细胞凋亡及抑制其生长。另有研究发现[31]β⁃谷甾醇抗胃癌作用可能与细胞自噬相关通路PI3K/AKT/mTOR有关。

3.6 对中枢神经系统作用

膳食中的β⁃谷甾醇可顺利通过血脑屏障，沉积于脑细胞膜上。Mahmoudi等[32]发现，用含β⁃谷甾醇的Alyssum homolocarpum处理胚胎神经干细胞后，NOTCH1、HES⁃1、KI⁃67、NICD蛋白表达显著上调，促进胚胎神经干细胞增殖及分化。

3.7 调节骨代谢平衡

β⁃谷甾醇具有雌激素样作用，可与雌激素受体结合发挥雌激素或抗雌激素作用，而雌激素是调节骨代谢平衡中重要的物质之一。曾莉萍等[33]发现杜仲叶提取物β⁃谷甾醇可使成骨细胞护骨素与破骨细胞分化因子的比值增高，促进卵巢颗粒细胞分泌雌二醇，从而与骨膜上的雌激素受体结合，促进成骨作用以及抑制破骨作用来调节骨代谢的平衡。

3.8 调节免疫系统

β⁃谷甾醇具有较强的免疫调节功能。Fraile等[34]发现富含β⁃谷甾醇的西班牙饲料添加剂可使猪外周血单核细胞数量增加，树突状细胞激活。Alappatl等[35]用β⁃谷甾醇与维生素D3共同作用于脂多糖刺激的小鼠巨噬细胞24h后发现巨噬细胞的增殖较对照组减少75%，NO释放量较对照组增加220%，表明β⁃谷甾醇与维生素D3联用可增强巨噬细胞的免疫作用。

3.9 抗动脉粥样硬化

当前有大量流行病学调查结果显示，β⁃谷甾醇的摄入可有效预防动脉粥样硬化的发生。Koo等[36]发现富含β⁃谷甾醇的山药可能通过影响巨噬细胞NO、ROS的产生及iNOS等炎症介质的表达，使小鼠血浆总胆固醇、低密度脂蛋白、C反应蛋白含量降低，血管细胞黏附因子的表达下调，阻止THP⁃1单核细胞与血管平滑肌细胞的黏附，显著改善小鼠主动脉根部粥样病变的面积。

3.1 0抗抑郁及脱发

β⁃谷甾醇对抑郁、脱发症状也有改善作用。Zhao等[37]在实验中得出，铜藻中的β⁃谷甾醇可通过增加小鼠脑内去甲肾上腺素、5⁃羟色胺及其代谢产物5⁃羟吲哚乙酸使小鼠强迫试验、小鼠悬尾试验中小鼠的静止时间缩短，减缓其抑郁症状。Upadhyayk等[38]将β⁃谷甾醇与磷脂酰胆碱复合物用于处理睾酮诱导的雄激素性脱发小鼠，发现其可改善小鼠脱发情况。

3.1 1 抗衰老

机体的衰老主要与下丘脑有关，下丘脑是调节中枢及外周神经系统内分泌作用的枢纽。在早期衰老的过程中，下丘脑促性腺激素释放激素（GnRH）的分泌减少，而其减少可加速衰老的进程。Shi等[39]2⁃3利用2⁃羟乙基⁃β⁃环糊精为载体，在体外将β⁃谷甾醇结合在小鼠下丘脑GnRH神经元GT1⁃7细胞膜上，发现β⁃谷甾醇可能通过影响雌激素受体信号通路来抑制TNF⁃α诱导的NF⁃ΚB信号上游因子IKB的降解，从而阻断NF⁃ΚB信号的激活，使GnRH分泌减少的状况得到缓解，起到抗衰老的作用。

4 β-谷甾醇治疗各类疾病的临床应用

β⁃谷甾醇是一类广泛存在于多种药用植物体内的天然活性物质。近年来，在多项试验中证实了β⁃谷甾醇对肾脏疾病、心血管疾病、肝脏疾病等有较好的功效。

4.1 肾脏疾病

β⁃谷甾醇是一种天然无毒性的物质，对肾毒性、肾癌等肾脏病变具有改善作用。Sharmila等[40]发现，β⁃谷甾醇可通过激活NRF⁃2的抗氧化酶调节活性使铁次氨基三乙酸盐及N⁃二乙基亚硝胺诱发的肾毒性小鼠血肌酐、尿素、尿酸及i NOS表达降低至正常水平，清除体内过量的过氧化物及內外源性毒物。Sharmila等[41]经更深入的研究后得出，用β⁃谷甾醇预处理N⁃二乙基亚硝胺、铁次氨基三乙酸 盐 诱 导 的 肾 癌 小 鼠 后，CYCLIN⁃D1、PCNA、BCL⁃2、VEGF蛋白表达降低，CAS及BAX表达增多，说明β⁃谷甾醇可通过诱导癌细胞的凋亡、抑制癌细胞增殖及血管生成对肾癌起到改善作用。

4.2 神经退行性疾病

在人体衰老或患神经退行性疾病后，血脑屏障通透性增加，脑吸收β⁃谷甾醇也随之增加。Shi等[42]将β⁃谷甾醇与HT22海马细胞膜结合后发现质膜上的β⁃谷甾醇可影响雌激素受体使PI3K在膜脂筏募集从而激活PI3K信号通路，使PI3K活性、p⁃GSK3β的表达增加，抑制由葡萄糖氧化酶诱导的氧化应激、脂质过氧化反应，改善因脑脂质过氧化引起的阿尔兹海默症。此外，β⁃谷甾醇还可与线粒体膜结合，在不影响线粒体外膜的情况下增加线粒体内膜流动性，使线粒体膜电位及ATP含量增高，起到缓解神经退行性疾病的作用[39]。

4.3 糖尿病

β⁃谷甾醇对糖尿病的发生具有抑制作用。Rahimifard等[43]发现，以β⁃谷甾醇为主要成分的Atenuifolia根提取物可使胰岛β细胞功能增强，增加胰岛素的分泌及活性，且在高浓度下可降低ROS、LPO的水平。Chai等[44]得出，β⁃谷甾醇可有效促进脂肪细胞吸收葡萄糖，使脂肪前体细胞分化为脂肪细胞，同时诱导脂解作用的发生。其中β⁃谷甾醇促脂解作用可能与下调AKT、PI3K的表达有关。β⁃谷甾醇对葡萄糖的吸收、脂肪的合成与分解具调节作用[45]，故不仅可预防糖尿病，还可应用于控制体重及预防肥胖等领域中。

4.4 心血管疾病

目前已有文章提到，日常摄入足量β⁃谷甾醇可使血脂降低，预防多种心血管疾病的发生。Gogoi等[46]发现β⁃谷甾醇可通过非竞争性抑制凝血酶的活性发挥抗凝作用，使卡拉胶诱导的血栓小鼠的血栓溶解，防止中风、静脉血栓等发生。张浩楠等[47]得出，广枣的有效成分β⁃谷甾醇对乌头碱、哇巴因及心肌缺血引起的心率失常有明显抑制作用。

4.5 肝脏疾病

β⁃谷甾醇在多种肝脏疾病中发挥重要作用，可以改善由多种因素引起的肝脏损伤。Kim等[48]指出韩国传统植物Artemisia capillaris中的有效成分β⁃谷甾醇可使N⁃二乙基亚硝胺诱导的肝纤维化小鼠的重组人胶原蛋白⁃1、α平滑肌肌动蛋白表达下调，从而防止肝组织胶原的过度累积。同时β⁃谷甾醇还可使TGF⁃β活化的肝星状细胞模型中重组人胶原蛋白⁃1、α平滑肌肌动蛋白水平降低。Wong等[49]用β⁃谷甾醇预处理四氯化碳诱导的肝毒性小鼠后，发现β⁃谷甾醇可能通过使线粒体谷胱甘肽氧化还原循环增强来改善肝毒性状况，防止氧化应激引起的肝氧化损伤。

4.6 肺部疾病

民间常用富含β⁃谷甾醇的中药来治疗小儿咳嗽等，提示β⁃谷甾醇对肺部疾病也有一定的功效。肺囊性纤维病是一类遗传性疾病，常伴有铜绿假单胞菌引起的支气管慢性感染[50]。Ilaria等[51]从北非植物N.arvensis L.种子中提取出β⁃谷甾醇，作用于被铜绿假单胞菌感染的囊性纤维化支气管上皮IB3⁃1细胞，发现β⁃谷甾醇可通过抑制铜绿假单胞菌依赖的蛋白激酶C的α亚型表达，使趋化因子IL⁃8、GRO⁃α、GRO⁃β表达显著降低，改善患者肺部炎症。

4.7 皮肤病、性病及免疫性疾病

β⁃谷甾醇在皮肤病、性病及免疫疾病中同样发挥重要的作用。Han等[52]首次发现β⁃谷甾醇可抑制2,4⁃二硝基氟苯诱导的NC/Ngr特异性皮炎小鼠的炎症因子、趋化因子、IgE、组胺的水平升高。其机制是通过阻断肥大细胞中的CAS1通路来使“过敏反应开关”TSLP水平降低，使皮炎得到缓解。Liu等[53]发现用β⁃谷甾醇可使M1极化骨髓源性巨噬细胞中iNOS、IL⁃1β、CD86、MHC⁃Ⅱ分子表达降低，M2中IL⁃10、CD163、CD206等表达增加，从而使M1/M2恢复平衡减缓类风湿性炎症。β⁃谷甾醇及其糖苷还可联合冷冻疗法用于肛门疣的治疗，疗效较单纯使用冷冻疗法效果更佳[54]。

5 总结与展望

β⁃谷甾醇的化学结构使β⁃谷甾醇难溶于水与脂中，生物利用度较差。今后的研究中可探索如何修饰β⁃谷甾醇来提高其生物利用度。目前，主要利用溶剂结晶法精炼β⁃谷甾醇，今后可通过改变体系中溶剂、料液比、温度、时间、结晶次数等条件，或与其他工艺相结合，发现更加经济便捷的提纯工艺来实验大规模的工业化，使β⁃谷甾醇的应用价值在多种行业中进一步发挥。

β⁃谷甾醇在调节肝脏疾病、肾脏疾病、肝脏疾病、心血管疾病、糖尿病、皮肤病、性病、免疫性疾病等均具有重要作用。我国的油料、中草药等资源丰富、提取工艺日益成熟，具有大量生产β⁃谷甾醇的有利条件。现阶段已经有一部分国家将β⁃谷甾醇应用于高胆固醇血症人群的治疗，但在我国的临床应用还相对较少，今后应重点关注β⁃谷甾醇对各类临床疾病的作用及其中的作用机制，研发出更简便、有效的β⁃谷甾醇药用新产品，以利于β⁃谷甾醇更好地为大众的卫生及健康服务。