莲房化学成分和生物活性研究进展

2021-07-10李国群吴静马广强顾震刘建勇刘梅

生物化工 2021年3期

李国群，吴静，马广强，顾震，刘建勇，刘梅

（1.江西省科学院应用化学研究所，江西南昌 330096；2.江西中医药大学生命科学学院，江西南昌 330004；3.江西省宜春市第一中学，江西宜春 336000）

莲房作为一味中药，最早记载在唐朝的《食疗本草》[1]，汉朝的《神农本草经》记载了莲具有“补中养神，益气力，除百病，久服健身耐志，益寿延年”的功效。2015 版《中国药典》中规定“莲房味苦涩性温，归肝经，具有化瘀止血的功效，主治尿血、崩漏，痔疮出血，恶露不尽，产后瘀阻等症”。《儒门事亲》中载莲房（碳制莲房、炒香附和棕皮研成粉末）饭前服用可治疗血崩[2]。

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广昌白莲是中国国家地理标志产品，广昌县自古以来就被称为“莲乡”，历来被称为“贡莲”“莲中珍品”，一直热销海内外。莲房是在莲子的加工过程中产生的农业废弃物，国内外现阶段对莲的研究主要集中在莲子心和荷叶所包含的生物碱和黄酮类成分上，有实验研究证明其具有较强的药理作用[3]；关于莲产品的开发与研制也多停留在莲叶、莲子与莲心等植物器官制品上，而对于废弃莲房的研究较少，只是作为废弃物被随意丢置于路边或者直接焚烧掩埋，即使利用，方式也比较初级，技术含量低。长久以来，莲房一直作为一种农林废弃物的存在，不仅污染了环境，其中所富含的价值极高的药理活性物质也不能得到充分利用。这些不仅是对环境的污染，也是对资源的浪费。

莲各部位名称有莲房、荷叶、藕、莲须、荷蒂、荷花、莲子、莲子心、藕节、荷梗等，且这些药用部位在中医药、民间医药和民族医药中都有使用，其中被药典收录的有莲子、莲须、荷叶、莲子心、莲房、藕节六种[2]。因此，对莲的化学成分进行挖掘是非常有意义的，不仅可以促进天然产物化学的发展，还可以对中草药学功效主治的作用发挥物质进行更具有靶向性的细致探究。莲主要含有黄酮类和生物碱类化合物，还包括萜类、糖苷、脂肪酸、类固醇蛋白质、维生素和矿物质等其他类化合物[2]。目前，对莲的化学成分研究多集中在荷叶和莲子心上，对莲房的化学成分研究较少。因此，对莲房的化学成分和生物活性进行归纳总结。

1 莲房化学成分研究进展

1.1 生物碱类化合物

莲中的生物碱类化合物主要包括阿朴啡类、苄基异喹啉类、去氢阿朴啡类以及其他类型生物碱。其中，莲房中所包含的生物碱类化合物如表1 所示，这8 种化合物结构式如图1 所示。

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表1

1.2 黄酮类化合物

莲中除了生物碱与黄酮之外，还含有其他化学成分，如有机酸、甾醇类、萜类、脂质、蛋白质以及碳水化合物等[6]。表3 为莲房中除了黄酮类和生物碱类的其他类化合物归纳总结，图3 为这些化合物的结构式。

图1 莲房中生物碱类化合物结构式

图2 莲房中黄酮类化合物

表2 莲房中黄酮类化合物

1.3 其他类化合物

莲的各个部分含有多种黄酮类化合物，已报道的有133 个，其中大部分是以槲皮素为母核，糖链主要有葡萄糖醛酸基、阿拉伯糖基、芸香糖基、木糖基、葡萄糖基、半乳糖基、鼠李糖基等，也有以山柰酚和杨梅素为母核的衍生化合物。但是关于莲房的黄酮类化合物研究却比较少[6]，表2 为莲房中所包含的黄酮类化合物归纳总结，4 种化合物结构式如图2所示。

表3 莲房中其他类化合物

图3 莲房中其他类化合物

2 莲房生物活性研究进展

Li 等[18]对高脂血症大鼠进行的体内研究表明，莲房原花青素低聚体能够降低大鼠总血清甘油三酯以及总胆固醇，同时提高高密度脂蛋白的水平、抑制新生脂肪形成的相关基因表达；消化模型实验表明，含有莲房原花青素低聚体的乳液游离脂肪酸的释放速度在下降，原因可能是莲房原花青素低聚体对脂肪酶的抑制作用。莲房原花青素低聚体通过调节脂肪乳化以及消化来调节脂质的稳态。

2.1 改善记忆认知作用

周芸等[22]对9 种富含原花青素成分植物的抗氧化能力进行了筛选测试，以清除DPPH 自由基和OH自由基以及总还原能力3 个指标为方向进行测试。实验结果表明，葡萄籽、莲房、地榆、桂圆以及荷叶等5 种植物的抗氧化能力比较强，与其植物所含的多酚及原花青素的含量成正比关系。后续用同一种方法再次提取葡萄籽、莲房、地榆、桂圆以及荷叶5 种植物的原花青素，再次以同样的指标测定其抗氧化能力，实验结果表明葡萄籽、莲房以及地榆的抗氧化能力都很强。从清除DPPH 以及OH 自由基的指标方向表明，莲房和葡萄籽原花青素的作用均强于维生素C，且清除自由基的能力与原花青素聚合度无明显的相关性；总还原能力的指标方向测试表明，葡萄籽和莲房原花青素的作用与维生素C 基本相同。总的实验结果表明，葡萄籽和莲房原花青素的体外抗氧化能力均强于维生素C。目前，原花青素的主要来源即是葡萄籽，莲房有望作为原花青素提取的又一个植物来源。

张丽等[13]不仅用LSPC 干预老年SD 大鼠进行了Morris 水迷宫实验，同时检测了其海马组织中的氧化抗氧化系统、胆碱能系统和一氧化氮系统等指标。结果显示，LSPC 组与AI 组（老年记忆障碍组）相比，LSPC 组能显著降低其大鼠潜伏期，减少其到达目的平台的游泳距离，甚至其游泳轨迹呈直线模式，与青年大鼠运动轨迹相似；其氧化抗氧化系统测试指标显示，LPSC 能够降低MDA（丙二醛）水平和PCC（蛋白质羰基）含量，增强GSH（谷胱甘肽）水平，提高GPx（谷胱甘肽过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性，增强脑组织总抗氧化力；其胆碱能系统指标测试显示，LPSC 能够提高Ach（神经递质）水平及AChE（乙酰胆碱酯酶）活性；其一氧化氮系统指标测试表明LPSC能够抑制iNOS（一氧化氮合酶）活性并降低NO 水平。以上结果表明LSPC 能够改善记忆障碍，减少大鼠脑组织中氧化应激以及氮化应激的损害，同时能够改善胆碱能系统功能。也有研究者研究证明，LSPC 可明显提高老化大鼠的记忆功能，其原因可能是其能降低大脑海马组织HO-1 水平、上调HO-2 表达水平[14]。

2.2 抑菌作用

金清等[15]通过试管二倍稀释法检测药物对细菌生长期的影响。结果表明，对于金黄色葡萄球菌，当药物的浓度为3.906 mg/mL 时，莲房提取物对金黄色葡萄球菌的生长几乎很难产生任何影响；当药物的浓度为7.813 mg/mL 时，莲房提取物对金黄色葡萄球菌的生长可以产生一定的影响，但随着时间的延长，金黄色葡萄球菌的菌体数与不加药的对照组所呈现的状态是一样的；当药物的浓度为15.625 mg/mL 时，莲房提取物基本上可以完全抑制金黄色葡萄球菌的生长。

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在设置土工格栅结构的过程中，需完善施工技术方案，提升整体结构的施工建设水平，保证符合当前的施工发展需求。首先需在基床开挖环节中开展砂垫层的处理工作，逐层进行碾压处理，开始铺设土工格栅[5]。在铺设之后应进行格栅加筋，保证方向受力的均匀性，纵向搭接长度符合标准要求，控制在18cm左右，横向搭接长度控制在10cm左右。且在钢筋搭接的位置上，应使用塑料带开展绑扎工作，按照1.4m的规格开展间隔铺设活动，使用U型钉材料开展固定工作，以免影响工程的施工效果[6]。

2.3 调节血糖血脂作用

吴岩斌等[17]进行了莲房黄酮提取物和莲房化学成分含量最高的槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖醛酸苷关于体内降血脂活性的研究，其中考察了大鼠体重、血脂水平、肝脏重量、肝脏抗氧化能力以及动脉粥样硬化指数等指标，用辛伐他汀作为阳性对照。实验结果显示，莲房黄酮I和槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖醛酸苷具有较强的降血脂活性作用，且莲房黄酮I和槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖醛酸苷与阳性药辛伐他汀的降血脂能力相当。

目前，关于莲房的实验研究多集中在莲房的原花青素上，莲房原花青素（LSPC）的含量在莲房中可以高达7.8%[8]。原花青素在植物中是一种水溶性天然色素，也是呈色物质。莲房原花青素是类黄酮的一种，有较多种生物活性，如提高睡眠质量、改善认知记忆、抗肿瘤、改善心血管系统、降低辐射、抗氧化修复损伤等[9-11]；此外，还具有抗脂质氧化以及抑制丙烯酰胺、亚硝酸盐、糖基化终末产物产生等功效[8]。目前，原花青素主要在药品、食品和化妆品等领域得到利用，且主要提取于葡萄籽和蓝莓等，因为提取困难而价格较高，因此应最大限度地开发利用莲房，避免资源浪费。

余修亮等[19]用纯度为76.52%的连房原花青素对C57βL 雄性小鼠的降脂实验结果表明，莲房原花青素可以降低小鼠的体重以及抑制其脂肪组织的形成。服用莲房原花青素的小鼠和高脂组的小鼠血糖相比，服用莲房原花青素的小鼠血液中所含的胰岛素更低，胰岛素的抵抗指数也呈下降趋势。其血脂中TC（总胆固醇）、TG（甘油三酯）和LDL-C（低密度脂蛋白胆固醇）水平与高脂小鼠组相比分别下降了45.45%、34.25%以及43.53%,并且服用莲房原花青素的的小鼠瘦素水平明显低于高脂组小鼠，其小鼠血液中的ALT（丙氨酸转氨酶）、AST（天冬氨酸转氨酶）和ALP（碱性磷酸酶）的水平也得到下降，这是评价肝脏是否有疾病的重要指标，从侧面说明莲房原花青素对小鼠起到降脂作用的同时对肝脏起到了一定的保护作用。也有研究者采用莲房原花青素作用于家兔，其血脂变化实验得出LSPC 可能具有调节血脂的作用：低剂量LSPC 可以显著降低高血脂兔的血清以及肝脏中的甘油三酯，可显著升高血清高密度脂蛋白胆固醇；而高剂量的LSPC 可以显著减少高血脂兔肝总胆固醇和血清低密度脂蛋白胆固醇，升高血清高密度脂蛋白胆固醇，但对肝组织形态有一定的副作用[20]。

2.4 抗氧化活性

钟怡平等[21]通过正交实验优化了热回流提取莲房多酚的工艺技术，且进行了清除ABTS+自由基、OH 自由基、DPPH 自由基的抗氧化能力以及还原力亚铁离子螯合活性，还有对大鼠脑匀浆脂质过氧化的影响。结果显示，莲房多酚对ABTS+自由基、DPPH自由基、OH 自由基均具有很强的清除能力，且对亚铁离子的螯合活性和还原力也很强，并且还能明显地抑制大鼠脑匀浆脂质过氧化。

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赵思琪等[12]将APP/PS1 双转基因小鼠作为阿尔茨海默病（AD）模型小鼠，进行Morris 水迷宫实验，以LSPC（原花青素）灌胃进行干预，观察LSPC 对AD模型小鼠的记忆认知功能所产生的影响。结果表明，LSPC 干预过后的小鼠在定位航行试验的训练后期潜伏期明显变短，显著提高了AD 模型小鼠的空间学习能力。在探索试验期，LSPC 干预后，能够增加AD型小鼠在目标象限游泳距离百分比和停留时间，显著提高小鼠的认知功能；LSPC 给药5 个月后，AD 模型小鼠的认知功能得到显著改善。

Tang 等[16]在LSPC 对两种不同产肠毒素的大肠杆菌的抗菌活性实验中表明，不同剂量的LSPC对大肠杆菌所产生的的作用不同：在LSPC 低浓度时，菌株的生长可以得到促进；当高于0.8 mg/mL 和1.2 mg/mL 时，能够抑制菌株的生长。后续LSPC 对6 种有益细菌生长影响的研究实验表明，有益细菌对LSPC 的耐受性强于ETEC 杆菌，LSPC 浓度为0.8 mg/mL 时能够促进5 种乳酸杆菌的生长，且细胞形态测定结果表明，细胞通透性和细胞完整性遭到损坏。通过分析细胞完整性、细胞形态学及细胞通透性可知LSPC 是通过干扰细胞膜的结构和功能来对抗大肠杆菌的生长。表明LSPC 是通过干扰细胞膜的结构和功能来对抗大肠杆菌的生长。

时小燕等[25]通过将浓度不一的莲房LSPC 和人肝癌细胞株SMMC-7721 细胞共同培养，噻唑蓝显色（MTT）法来测定其细胞增殖情况来研究莲房LSPC对人肝癌细胞株SMMC-7721 凋亡的影响及其抗癌机制。研究结果表明，LSPC 不仅可以体外抑制肝癌细胞生长，并且其抑制率随着浓度的增加而增加，即与浓度成正比关系。这表明莲房LSPC 可能是通过诱导细胞凋亡来抑制人肝癌细胞的增殖。

李欣等[24]通过对冷鲜牛肉的亮度值（L*值）、红度值（a*值）、酸价、肌红蛋白含量（0 Mb）以及硫代巴比妥酸值（TBARs 值）等指标的测定证实了LSPC对冷鲜牛肉不仅有改善色泽的作用，而且具有降低脂肪氧化的作用。对储藏前的冷鲜牛肉表面进行不同浓度LSPC 水溶液的喷洒，以喷洒等量的无菌水作为空白对照组，以0.10%维生素C 水溶液作为阳性对照组，结果表明LSPC 能显著提高冷鲜牛肉的亮度值和红度值，使氧合肌红蛋白含量下降并增加肌红蛋白（MMb）含量；而LSPC 处理组的硫代巴比妥酸值（TBARs 值）和酸价明显要比空白对照组低。TBARs值是评价脂质氧化程度的一个重要指标，其值越高代表脂质氧化程度越高，当LSPC 浓度为0.05%时，抑制冷鲜牛肉脂质氧化的效果最佳，护色与抗脂肪氧化效果与LSPC 浓度不呈线性关系。

那一日。她穿正式衣裙，化妆，穿上绣花鞋。很多衣裙是贞谅留下。白色夏布刺绣裙子款式属于旧时，Ian很难理解这是一种美，但也已习惯遗世独立的东方妻子，仿佛活在世间另一个界面，与她自己共存。布里斯班是安静的城市，依据山形而建立，街巷常有许多坡度。有时暖热，有时下起细细的雨丝。她走在街道上，知道目的地所在。这是她结婚两年之后拥有的秘密。一个隐匿的情人，比她大20岁的白人男子。每周见面一次。还有一个女子，华裔，比她小3岁。她在一天时间里轮流与这互相分隔的两个人见面。做爱，聊天，吃饭，喝酒。黄昏时若无其事离开，坐火车归家回去镇上。

2.5 抗肿瘤活性

凌智群等[23]通过对活性氧自由基O2、OH 自由基以及肝脂质过氧化损伤的抗氧化实验证明莲房原花青素对活性氧自由基O2与OH 自由基具有明显的清除能力，其清除率的IC50（达到50%清除效果时抑制剂的浓度）分别为169.0 mg/L 和105.3 mg/L。口服较少量的LSPC 可以显著降低CCl4中毒小鼠的过氧化脂质（LPO）含量，提高超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）活性。

杜晓芬等[26]通过MTT 法观察LSPC 对人口腔表皮样癌（KB）细胞生长的抑制作用，结果显示LSPC对KB 细胞具有很好的抑制作用，LSPC 与KB 细胞共同培养12 h，在浓度为300～1 000 μg/mL 时可以显著地抑制KB 细胞的生长，但小于300 μg/mL 时其抑制作用不明显；随着培养时间延长至24 h 时，LSPC浓度在100 μg/mL 和200 μg/mL 时也能显著地抑制KB 细胞的生长，但在50 μg/mL 时却能显著地促进KB 细胞的生长。且在100～300 μg/mL 对L929（小鼠成纤维细胞）没有毒性。

张海晖等[27]通过莲房原花青素对人胃腺癌细胞SGC-79010、肺癌细胞LETP-2 以及黑色素瘤细胞A375 的抗肿瘤活性实验发现莲房对这3 种肿瘤均有显著的抑制作用。用电喷雾离子化质谱（ESI-MS）分析以及MTT 法检测3 种癌细胞的增殖，分别收集其细胞集落，结果发现100 μg/mL 的LSPC 对3 种癌细胞作用72 h 时，其抑制率均为49%以上，尤其是对黑色素瘤A3753 细胞的抑制率可以达到77.0%，而集落形成抑制率均可以达到43%以上，对黑色素瘤A3753 细胞集落形成的抑制率可以达到95.3%。以上试验结果说明莲房原花青素具有抗肿瘤的功效，可为后续抗肿瘤药物的研发提供数据依据。

2.6 改善神经系统

姚惠等[28]通过模拟体温体系发现LSPC 对已生成的ACR（丙烯酰胺）不具备清除作用，但在果糖/天冬酰胺模拟美拉德反应体系以及食品体系中显示，LSPC 对ACR 的合成有明显的阻断作用，并且随着LSPC 含量的增加，ACR 的生成逐渐下降，在一定程度之后随着反应温度的升高以及LSPC 含量的增加，LSPC 阻断作用会减弱。ACR 是一种食源性毒物，其能通过氧化应激刺激引起神经毒性。后续以LSPC对ACR 染毒导致的海马神经元细胞模型、星型胶质细胞和星型胶质细胞/海马神经元共培养细胞模型损伤的预防进行了进一步的研究。结果显示，LSPC能改善共培养细胞的形态改变、存活率下降等问题，并且可以对细胞内活性氧（ROS）蓄积、线粒体膜电位紊乱、胞内游离钙浓度（[Ca2+]i）分布等ACR 引起的问题进行调控，使抗氧化物质含量提高，调节相关神经递质，以达到预防ACR 神经毒性的效果。同时，ACR 染毒会激活Nrf2（核因子E2 相关因子2）/HO-1（血红素加氧酶-1）氧化应激途径，进而诱发细胞炎症，损伤细胞突触功能，LSPC 可调节其主要效应蛋白分子的表达，从而达到预防ACR 的神经毒性的作用。

在一些大型测试系统中,经常需要对设备工作环境中的多处地点的多个物理量进行准确的测量[1],为解决此类问题,提出了基于RS-485总线[2]的高精度数据采集系统,将不同地点的模拟信号经过采集转换成数字信号,由总线传输至主控制单元。总线的加入解决了数据采集系统中传输距离远、采集通道多的问题,相比于现有的数据采集系统,传输更加稳定,采集精度进一步提高,促进了数据采集系统的智能化。

张海晖等[29]开展了以神经细胞生存率、海马神经元细胞ROS 含量以及细胞形态为指标对极低频电磁场致海马神经元损伤的防护研究。实验结果表明：LSPC 预处理组的细胞生存率明显高于模型组，极低频电磁场会导致神经元细胞内活性氧含量上升；经过LSPC 预处理后，细胞内活性氧含量的荧光强度呈现显著下降趋势；就细胞形态方面与模型组比较而言，LSPC 预先处理过后的细胞与正常细胞的形态相差无异，而模型组细胞突触数量变少，形态变细小且短，边界模糊。这些改善均提示LSPC 预处理组对极低频电磁场引起的海马神经元损伤有明显的防护作用。

2.7 抗辐射作用

段玉清等[30]发现莲房原花青素对60Co-γ 射线所致的小鼠辐射损伤具有保护作用。以20 只小鼠为空白对照组，另外60 只小鼠平均分为3 组不同剂量（50 mg/kg.bw、100 mg/kg.bw、200 mg/kg.bw）的实验组。3 组实验组分别灌胃不同剂量的LSPC 于15 d 后接受60Co-γ 射线8.0 Gy 的照射，根据一半小鼠的平均存活时间和30 d 存活率表明小鼠经过射线辐照后，100 mg/kg.bw 和200 mg/kg.bw LSPC 组能使小鼠平均存活时间分别提高49.2%和58.3%，存活率明显高于空白对照组。另一半动物在照射后测量了不同时间的外周血红细胞、白细胞、血小板以及血红蛋白含量。结果表明各组小鼠的保护指数（实验组小鼠存活天数与对照组小鼠存活天数的比值）均大于1.0，外周血像在照射后21 d 基本恢复正常,当LSPC 的浓度为200 mg/kg.bw 时效果最佳。