竹节参的化学成分与药理活性研究进展

王开元，詹志来，廖天月，徐 瑾，万晶琼，魏 渊，闻崇炜，欧阳臻*

(1. 江苏大学 药学院，江苏 镇江 212013； 2. 中国中医科学院中药资源中心，北京 100700； 3. 江苏大学 食品与生物工程学院，江苏 镇江 212013)

竹节参为非常用中药。2015版《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)收载并明确其为五加科植物竹节参PanaxjaponicusC. A. Mey.的干燥根茎，具有补虚强壮，止咳祛痰，散瘀止血，消肿止痛的功效[1]。竹节参生长于海拔1 200～1 400 m的森林下，高山灌丛中或阴湿沟谷石边[2]，在我国主要分布于云南、贵州、四川、湖北、陕西、甘肃、河南、浙江、安徽等省，其中以云南、四川、贵州等西南地区以及湖北恩施最为集中[3]。

迄今为止，竹节参中化学成分类型主要为三萜皂苷类、多糖类；药理活性研究表明这些成分具有抗溃疡、保肝、镇静抗疲劳、抗肿瘤等诸多作用。该文综述了近年来竹节参的化学成分和药理方面的研究进展。以便更好地为该属药用植物资源的开发利用提供依据。

1 化学成分

1.1 三萜皂苷类成分

五加科人参属植物的特点是富含皂苷。从化学成分含量角度分析，人参、西洋参、三七等药材的主要活性成分为达玛烷型三萜皂苷，而同为人参属植物的竹节参主要活性成分为齐墩果烷型三萜皂苷，同时含有少量达玛烷型三萜皂苷，这与人参、西洋参、三七有较大差别。从化学成分种类来看，竹节参中虽含有大量齐墩果烷型三萜皂苷，但其种类少于竹节参中含有的达玛烷型三萜皂苷。目前从竹节参中分离得到了80余种三萜皂苷，均是由皂苷元和一至数个配糖基相连而成的糖苷类化合物。研究表明，三萜皂苷主要是由类异戊二烯途径合成，在各种氧化鲨烯环化酶的催化下，使 2，3-氧化鲨烯环化成三萜骨架，再经过环化、羟基化和糖基化形成各种三萜皂苷苷，均是由皂苷元和一至数个配糖基相连而成的糖苷类化合物[4-5]。将竹节参中分离并已阐明的三萜皂苷成分分为两大基本类型：齐墩果烷型和达玛烷型。前者进一步为齐墩果酸型和乌索酸型，后者分为原人参二醇型、原人参三醇型、奥寇梯木醇型和其他混杂型。

1.1.1 齐墩果烷型

1.1.1.1 齐墩果酸型

齐墩果酸型皂苷是以齐墩果酸为苷元的五环三萜类皂苷，广泛存在于自然界中。天然的齐墩果酸型皂苷从结构上分为三个系列:3-单糖链齐墩果酸型皂苷，28-单糖链齐墩果酸型皂苷，3,28-双糖链齐墩果酸型皂苷。齐墩果酸型皂苷糖链结构和连接位置的不同与其药理活性有着密切联系，齐墩果酸型皂苷具有多种显著的药理活性，如在抗肿瘤、降血脂、保肝活性等方面比游离的苷元齐墩果酸更为明显。详见表1。

图1 齐墩果酸型皂苷母核Fig.1 Oleanolic acid type saponin core

表1 齐墩果酸型化合物名称表

续表1 齐墩果酸型化合物名称表

1.1.1.2 乌索酸型

乌索酸型又称a-香树脂烷型或熊果烷型，其基本结构与齐墩果烷型不同之处是E环上两个甲基位置不同，即C-19和C-20上各有1个甲基，其中C-19位上的甲基为β-构型，而C-20位上的甲基为α-构型。仅在竹节参中仅发现一种此类型化合物。详见图2、表2。

1.1.2 达玛烷型

达玛烷型四环三萜由环氧鲨烯全椅式构象形成，其结构特点是8位有角甲基，且为β-构型。此外13位连有β-H，10位有β-CH3，17位有β-侧链，C-20构型为R或S。在竹节参中主要包括 20(S) - 原人 参 二 醇 型、20 (S) - 原人参三醇型和奥寇梯木醇型3种类型皂苷，以及其他混杂亚型皂苷。

1.1.2.1 20(S)-原人参二醇型皂苷

目前文献报道的在竹节参中已分离出的20(S) - 原人参二醇型化合物有叶三七皂苷J，三七皂苷 R4、Fa、Fc、Fe，人参皂苷 Rb1、Rb3、Rc、Rd，竹节参皂苷III、VI、VII等。详见表3。

图2 乌索酸型皂苷母核Fig.2 Ursolic acid saponins core

表2 乌索酸型化合物名称表

1.1.2.2 20(S)-原人参三醇型皂苷

目前文献报道的在竹节参中已分离出的20(S)-原人参三醇型化合物有叶三七皂苷D、E、F，三七皂苷 R1、R2、R6，三七皂苷J，人参皂苷Re、Rg1、Rg2、Rh1等。详见表4。

图3 20(S) - 原人参二醇型皂苷皂苷母核Fig.3 20(S)-protopanaxadiol saponins core

表3 20(S) - 原人参二醇型皂苷化合物名称表

图4 51-52化合物结构图Fig.4 The structures of compounds 51-52

图5 20(S)-原人参三醇型皂苷皂苷母核Fig.5 20(S)-protopanaxatiol saponins core

1.1.2.3 奥寇梯木醇型皂苷

该类型皂苷在达玛烷骨架的C20和C24通过氧原子连接引入一个呋喃环，又称20(S),24(S)-环氧达玛-3β，6α，12β，25-四醇型四环三萜皂苷。详见表5。

1.1.2.4 达玛烯二醇Ⅱ型

达玛烯二醇II是达玛型人参皂苷生物合成的前体物质，其基本单元异戊烯焦磷酸(Isopentenyl pyrophosphate, IPP)和二甲基烯丙基焦磷酸(Dimethylallyl pyrophosphate, DMAPP)可由甲羟戊酸途径或2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸途径分别合成；然后IPP和DMAPP依次在法尼基焦磷酸合酶和鲨烯合酶的催化下形成法尼基焦磷酸和三萜基本前体物质鲨烯；最后鲨烯可被2,3-环氧鲨烯合酶和达玛烯二醇II合酶逐步催化形成达玛烯二醇II。详见表6。

表4 20(S) - 原人参三醇型皂苷化合物名称表

续表4 20(S) - 原人参三醇型皂苷化合物名称表

图6 82-88化合物结构图Fig.6 The structures of compounds 82-88

图7 奥寇梯木醇型皂苷母核Fig.7 Ocotillol saponins core

1.1.3 其他混杂亚型

竹节参中还含有其他混杂亚型的三萜皂苷，如：竹节参皂苷LT5、竹节参皂苷LT8、竹节参皂苷FT1、竹节参皂苷FT2、竹节参皂苷FT3、竹节参皂苷FT4、竹节参皂苷FH1、竹节参皂苷FH2、三七皂苷G等。详见表7。

表5 奥寇梯木醇型皂苷化合物名称表

图8 达玛烯二醇Ⅱ型皂苷母核Fig.8 Dammarenediol type Ⅱ saponin core

表6 达玛烯二醇Ⅱ型皂苷化合物名称表

图9 其他混杂亚型皂苷母核Fig.9 Other promiscuous subtype saponins core

1.2 多糖类成分

赵海霞等[28]采用3,5-二硝基水杨酸比色法测得竹节参中总糖含量为70.011%，还原糖含量为5.819%，总多糖含量为64.192%。Rufeng Wang等[29]从竹节参的根茎中提取并分离出名为CP-1a和CP-2a的多糖。大谷弘[30]等从日本生长的竹节参分离出两种具有活化网状内皮系统作用的多糖，竹节参多糖A、B，即分子量约为23000的β-1,4-半乳聚糖和分子量约为40000的含L-阿拉伯糖7.9%，D-半乳糖87.1%，D-葡萄糖1.6%，和半乳糖醛酸3.5%的复杂多糖。

1.3 挥发油

竹节参中的挥发油含量约为0.016%，其中包含β-檀香烯(β-santalene)、β-金合欢烯(β-farnesene)[31]。

1.4 氨基酸

向东山等[32]在竹节参中检测出18种氨基酸，8种人体必需氨基酸。竹节参中氨基酸总含量较高，且人体所必需的8种氨基酸种类齐全，除蛋氨酸+胱氨酸占总氨基酸的质量分数低于模式谱标准外，其他各种必需氨基酸均高于模式谱标准。这说明竹节人参所含的各种人体必需氨基酸含量较为丰富，有较高的营养价值。

表7 其他混杂亚型皂苷化合物名称表

图10 111-112化合物结构图Fig.10 The structures of compounds 111-112

1.5 无机元素

吴锦忠等[33]在竹节参的干燥根茎中检测出15种无机元素，其中有6种为人体必需微量元素，总含量为309.74×10-6。3种人体必需大量元素总含量为16 185.70×10-6。其中，铝(Al)270.10×10-6，铁(Fe)172.90×10-6，钙(Ca)12062.40×10-6，镁(Mg)2099.07×10-6，硼(B)2.63×10-6，钡(Ba)77.90×10-6，镉(Cd)0.22×10-6，铜(Cu)6.54×10-6，锰(Mn)89.78×10-6，镍(Ni)0.64×10-6，磷(P)2024.23×10-6，锶(Sr)25.01×10-6，钒(V)1.26×10-6，锌(Zn)12.96×10-6，锆(Zr)0.22×10-6。许小燕等[34]采用火焰原子吸收光谱法对竹节参中Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn6种元素的含量进行了测定。结果表明，竹节参中Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn的含量分别为3012.421，2530.148，225.169，34.876，9.467，16.549μg·g-1。

1.6 多炔类

人参属植物中普遍含有大量的C17多炔类化合物。中国台湾学者Tian等[35]从竹节参中分离出七种多炔类化合物，其中三种多炔类化合物(1-3)是人参属植物中首次被报道的。七种化合物结构如图11所示。

图11 1-7多炔类化合物结构图Fig.11 The structure diagram of polyacetylene compounds 1-7注：dehydro=脱氢

2 药理活性

2.1 对消化系统的影响

2.1.1 抗溃疡

竹节参根茎中的皂苷类成分有保护胃黏膜的作用。Borrelli等[36]发现竹节参中的齐墩果酸寡糖对酒精和吲哚美辛引起的胃黏膜损伤具有保护作用。竹节参根茎甲醇提取物中皂苷类成分对HCl或乙醇所致小鼠溃疡具有修复作用，并能保护胃黏膜，有效防治应激反应或HCl过多对胃黏膜的刺激。唐倩等[37]发现竹节参总皂苷对葡聚糖硫酸钠诱导小鼠溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis，UC)有明显的改善作用，其作用机制可能是通过上调PPAR-γ的表达，抑制促炎因子IL-1β、IL-17、IFN-γ的释放，提升IL-10水平而产生对实验性溃疡性结肠炎的保护作用。

2.1.2 保肝

江善青等[38]发现竹节参多糖提取物在脂多糖 (Lipopolysaccharide, LPS) /氨基半乳糖 (D-galactosamine, D-GalN) 诱导急性肝损伤小鼠实验中能剂量依赖性地降低LPS/D-GalN诱导的肝损伤并提高肝损伤型动物在24h内的生存率，剂量依赖性缓解肝脏病变，其作用机制可能与降低氧化应激和缓解炎症反应有关。黄亚丽等[39]发现竹节参含药血清以及皂苷IVa、IV均能有效抑制肝癌细胞的增殖，显著提高肝癌细胞凋亡率并明显抑制肝癌细胞的侵袭和迁移能力。认为竹节参及其提取物对肝癌具有防治作用，其机制可能与抑制肝癌细胞增殖、诱导肝癌细胞凋亡、提高机体免疫功能有关。

2.2 对中枢神经系统的影响

2.2.1 镇静、抗惊厥

李巧云等[40]通过爬杆实验发现竹节参总皂苷有镇静作用，并与镇静催眠药戊巴比妥钠、硫喷妥钠之间有协同作用，能延长镇静催眠药的睡眠时间，但对翻正反射消失时间无明显影响。陈淑清等[41]通过活动计数法和活动描图法发现竹节参总皂苷在剂量为100 mg/kg时，经过85～95 min有非常显著的镇静作用，而剂量为200 mg/kg时，经过20～30 min，就有非常显著的镇静作用。陈淑清等同时发现竹节参总皂苷能对抗戊四氮所导致的惊厥，但对印防己毒素、士的宁则无对抗作用。

2.2.2 改善神经网络功能

竹节参总皂苷对内质网应激相关蛋白有调节作用，对神经细胞凋亡有干预作用。王瑞等[42]发现竹节参总皂苷能明显上调内质网应激相关蛋白和Bcl-2/Bax的表达水平，下调促凋亡蛋白表达水平，从而维持衰老大鼠脑组织的内质网稳态，减少神经细胞凋亡。Tohda等[43]发现竹节参中的原人参二醇型皂苷可增强人神经母细胞SK-N-SH 的轴突及树突生长，可增强轴突和树突的形成活性。

2.2.3 改善学习记忆作用

Chen[44]等发现人参皂苷Re、Rg1、Rg3可显著减少动物脑内Aβ42(阿尔茨海默氏症的β淀粉样肽(Aβ)，其异常积累是疾病过程中的关键因素)。赵晖等[45]用双侧颈总动脉结扎制备血管性痴呆大鼠模型；Morris水迷宫试验检测各组大鼠学习记忆能力；ELISA法测定海马组织谷氨酸 (Glutamate, Glu) 及γ-氨基丁酸 (Gamma-aminobutyric acid, GABA) 的含量；生化方法检测海马组织谷胱甘肽过氧化物酶 (Glutathione peroxidase, GSH-Px) 、超氧化物歧化酶 (Superoxide dismutase, SOD) 及丙二醛 (Malondialdehyde, MDA) 的含量，发现竹节参总皂苷可明显改善血管性痴呆大鼠学习记忆功能，提高海马组织GABA含量，降低Glu/GABA的比值， 并可增加海马组织抗氧化酶GSH-Px、SOD活性，降低MDA含量。表明竹节参总皂苷具有改善血管性痴呆大鼠学习记忆能力与调节脑Glu和GABA含量的作用，其作用机制可能和改善自由基代谢有关。

2.2.4 抗疲劳作用

张舜波等[46]发现湖北恩施道地药材竹节参皂苷提取物能明显延长小鼠在水中负重游泳的存活时间，明显降低小鼠血尿素氮水平，显著提高小鼠负重游泳后肝糖原的含量；明显延长小鼠在常压缺氧条件下的存活时间，表明湖北恩施道地药材竹节参皂苷提取物具有明显的抗疲劳和耐缺氧作用。刘桂林等[47]发现鄂产竹节参多糖类成分能明显降低运动后小鼠血乳酸含量并提高肝糖原的储备值，具有抗疲劳的作用。

2.3 对心脑血管系统的作用

2.3.1 缺血再灌注损伤的保护作用

黄亚光等[48]发现竹节参对大鼠的神经功能损伤明显改善，使脑梗死体积显著减小，自噬小体减少，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ显著降低，p62的表达显著上调，表明竹节参总皂苷可能通过抑制自噬的过度激活，从而减轻脑缺血再灌注损伤的发生。

2.3.2 促纤维蛋白溶解生物活性

Matsuda等[49]发现70%的竹节参甲醇提取物能促进纤维蛋白的溶解，但对由内毒素诱导的弥漫性血管内凝血无效。提示竹节参对血栓的形成无抑制作用，它不能作为抗血栓剂。

2.3.3 降血脂

贾银芝等[50]发现竹节参总皂苷低剂量(100 mg/kg)可降低小鼠血清总胆固醇 (Total cholesterol, TC) 水平，显著降低小鼠血清甘油三酯 (Triglyceride, TG) 水平；竹节参总皂苷中剂量(200 mg/kg)可显著降低小鼠血清TC、TG水平，降低小鼠血清低密度脂蛋白胆固醇 (Low density lipoprotein cholesterol, LDL-C) 水平；竹节参总皂苷高剂量(400 mg/kg)可显著降低小鼠血清TC、TG、LDL-C水平，表明竹节参总皂苷具有一定的降血脂作用，且呈剂量依赖性。

2.3.4 心脏保护

徐媛青[51]发现竹节参总皂苷能够明显改善急性心肌梗死大鼠的心功能，能显著增加H2O2致氧化损伤心肌细胞存活率，降低细胞培养液中LDH和MDA的含量，升高SOD、CAT和GSH-Px的活性，并通过Real-timePCR技术分析发现：竹节参总皂苷能下调Caspase-3的表达，升高Bcl-2/Bax的比值。表明竹节参总皂苷对冠脉结扎致大鼠急性心肌梗死具有保护作用，对H2O2致H9c2心肌细胞株的氧化应激损伤也具有明显的保护作用，其机制可能与其激活Nrf2-ARE信号通路，清除ROS及调节心肌细胞内凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax和Caspase-3表达有关。贺海波等[52]发现竹节参对心肌缺血大鼠心肌梗死面积有较强的降低作用，对心肌炎性浸润和溶解坏死现象均有所减轻；在抗氧化损伤和降低cTnI方面，它们能明显增加SOD、GSH-Px酶活性，降低MDA和cTnI含量，且发现竹节参不同提取部位预处理对冠脉结扎诱导大鼠急性心肌缺血损伤均具有较强的保护作用，其中以正丁醇部位最为显著，水提部位次之。

2.4 对免疫系统的作用

2.4.1 增强免疫

王洪武等[53]发现竹节参皂苷与竹节参多糖组合物可提高免疫低下小鼠的脾脏指数，提升体内CD4+、B淋巴细胞及NK细胞比例，提高血清中IL-2、IFN-γ含量，表明竹节参皂苷与竹节参多糖组合物可增强免疫低下小鼠的免疫功能，且效果优于单独应用竹节参皂苷或竹节参多糖。袁琴等[54]发现竹节参醇提物能显著促进淋巴细胞的增殖，显著增强小鼠血清中抗HBs Ag的Ig G、Ig G1和Ig G2b亚型抗体滴度；上调细胞因子IFN-γ、IL-4和IL-10的表达；增强TLR4受体的表达，表明竹节参醇提物中60%乙醇提取物具有较强的免疫佐剂作用，作为HBs Ag抗原佐剂是通过活化TLR4受体来发挥作用的。

2.4.2 镇痛抗炎

陈淑清等[41]在醋酸扭体试验中发现竹节参总皂苷在小剂量32.8 mg/kg时，镇痛作用已很明显，当其剂量为64 mg/kg时，作相当于氨基比林100 mg/kg镇痛效，当竹节参总皂苷剂量为80 mg/kg时，其镇痛作用强度约在氮基比林100和200 mg/kg之间。文德鉴等[55]通过醋酸扭体实验和热板实验发现竹节参总皂苷对物理性、化学性致痛因子所致疼痛都有明显的镇痛作用，起效较快，作用时间较长，镇痛作用随给药剂量的增加而增强，提示竹节参总皂苷具有明显的镇痛作用，是竹节参发挥镇痛作用的主要活性部位。赵晴晴等[56]发现竹节参多糖能不同程度抑制 NO 释放量，并能减少炎症相关因子IL-1β、TNF-α、iNOS mRNA 表达；25、50 μg / mL 竹节参多糖均能有效抑制小胶质细胞中 NF-κB(Nuclear factor kappa-B，NF-κB)的核转移，提示竹节参多糖可减轻LPS诱导的小胶质细胞炎症反应，其作用机制可能与抑制NF-κB信号通路有关。

2.4.3 抗肿瘤

张莹等[57]将不同浓度的竹节参皂苷Ⅳ、Ⅳa和Ⅴ分别体外作用于胃癌SGC-7901细胞，发现竹节参齐墩果烷型皂苷能够明显诱导胃癌SGC-7901细胞的凋亡，并可显著抑制胃癌SGC-7901细胞的增殖、迁移和侵袭，其中以竹节参皂苷Ⅳ的作用最强。

2.4.4 抗氧化活性

杨莉等[58]发现竹节参总皂苷能显著提高H2O2所导致的细胞活力降低，提高SOD活性，降低MDA含量，并能上调Nrf2、p-ERK蛋白及NQO1、GCLC mRNA表达。表明竹节参总皂苷对H2O2致SH-SY5Y细胞氧化应激损伤具有保护作用，其作用机制可能与调控ERK/Nrf2通路，从而增强抗氧化基因表达有关。王如锋[58]从竹节参总多糖中分级获得5种竹节参多糖成分，命名为Z1-Z5，并发现竹节参多糖都具有显著的体外抗氧化活性，各样品之间的抗氧化的能力存在较大差异，达到一定浓度后Z5的活性最好。清除三种自由基中以清除DPPH能力最强，Z5浓度为10 mg/ml时，清除DPPH效率已达90%，表明竹节参多糖具有显著的抗氧化活性。

3 结语与展望

竹节参在民间用药历史悠久，与人参和三七是同属植物，兼具北药人参滋补强壮和南药三七活血化瘀之功效。关于竹节参化学成分的研究主要包括以齐墩果烷型三萜皂苷、达玛烷型三萜皂苷为主的三萜皂苷类以及多糖类、多炔类等成分。现代药理学研究证实竹节参具有保肝、增强学习记忆、保护心脏、降血脂、抗疲劳、增强免疫和抗肿瘤等诸多药理作用，具有良好的应用前景。以竹节参为原料的复方竹节参片对风湿类疾病有较广泛的临床应用[60-61]，在药物资源开发方面具有长远的价值和意义。但目前竹节参质量标准仍有待客观化，因不同产地、不同采收期的药材，有效成分含量存在一定差异，相关质控研究较少，且药典中也并未明确竹节参化学成分的质控方法。可通过对不同产地、不同采收期的竹节参中的皂苷类成分进行含量测定，为该药材的鉴定和质量控制提供科学依据。竹节参化学成分的研究已取得了一定成果，但其有效成分具体通过哪些信号通路发挥作用仍未解释清楚。今后应以中医药理论为指导，对化学成分和药理作用进行深入研究，旨在阐明竹节参已知药理作用的分子机制并发掘新的药理活性，为其临床应用提供依据。