荷叶活性成分及其药理功能研究进展

李亦龙 尚铂昊 王建辉 刘仲华 朱洺志

(1. 湖南农业大学国家植物功能成分利用工程技术研究中心，湖南 长沙 410128；2. 长沙理工大学食品与生物工程学院，湖南 长沙 410114)

荷叶为睡莲科多年生水生植物莲(Nelumbonucifera)的叶片，由叶片、叶柄与荷蒂组成。在中国，荷叶种植和应用历史悠久，尤以湖南、湖北、福建、浙江等南方省份为盛，被卫生部批准为“可用于保健食品的物品”，极具开发价值。

荷叶中的主要活性成分包括黄酮类化合物、生物碱、挥发油、萜类、多糖、有机酸等。在这些活性成分的共同作用下，荷叶具有降脂减肥、抗氧化、抑菌、降低血糖、保护心血管系统、保护神经系统、保肝护肝与抗肿瘤等多种药理功能。研究拟在前人研究成果的基础上，对荷叶中的活性成分与其药理功能进行系统的综述，以期为荷叶的开发应用提供新思路。

1 活性成分

1.1 黄酮类化合物

黄酮类化合物是荷叶中一类重要的次级代谢产物，具有抗氧化、降血脂、护肝、抗癌等多种活性。平均每100 g 鲜荷叶中黄酮类化合物含量为34.7 mg[1]，其主要成分包括槲皮素、山奈酚、杨梅素、异槲皮素等[2]。Chen等[1]采用高效液相色谱—二极管阵列—电喷雾电离质谱法(HPLC-DAD-ESI-MS)从12种基因型的荷叶中鉴定出槲皮素等19种黄酮类化合物。其中，槲皮素及其苷类化合物含量最高，槲皮素-3-O-半乳糖苷、槲皮素-3-O-葡萄糖苷和槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷含量占荷叶总黄酮的40.7%～67.8%。研究人员[3-8]使用核磁共振图谱及质谱数据对荷叶成分进行结构解析与鉴定，从荷叶中鉴定出多种黄酮类化合物。荷叶黄酮类化合物分类见表1。

表1 荷叶黄酮类化合物分类

1.2 生物碱

自从荷叶中分离出荷叶碱、莲碱、O-去甲基荷叶碱3个生物碱单体以来，荷叶生物碱因其化学性质与生物学特性受到广泛关注[9]。荷叶生物碱按其母核结构及连接基团的不同，可分为阿朴啡类、去氢阿朴啡类、单苄基异喹啉类、双苄基异喹啉类以及其他类型。荷叶碱、莲碱、N-去甲基荷叶碱、O-去甲基荷叶碱4种阿朴啡类生物碱在荷叶中含量较高[10-11]。荷叶生物碱化合物分类见表2。

表2 荷叶生物碱类化合物分类

为研究荷叶中生物碱含量的变化及其影响因素，刘静[19]利用超高效液相与四级杆串联飞行时间质谱联用技术(UPLC-Q-TOF-MS/MS)、非水毛细管电泳—紫外—质谱联用技术(NACE-UV-MS)对荷叶中生物碱含量进行分析，结果表明，荷叶中阿朴啡类生物碱含量随生长发育呈上升趋势，在荷叶完全展开时生物碱含量达到最高，且成熟期荷叶中阿朴啡类生物碱含量趋于稳定。除生长时期外，荷叶的品种、产地、季节对其生物碱含量也有很大影响[20]。

1.3 挥发油

研究人员采用不同的提取方式从荷叶中成功提取并鉴定出近百种挥发油成分。Huang等[21]采用Clevenger蒸馏法提取荷叶鲜叶挥发油，并使用气相色谱—质谱联用技术(GC-MS)分析其化学成分。结果显示，挥发油的主要成分为L-抗坏血酸-2,6-二棕榈酸酯(0～33.5%)、植物醇(5.1%～24.1%)、 植酮(5.6%～15.3%)、pentadecyl acrylate(2.2%～12.4%)、香叶基丙酮(1.9%～8.0%)、β-紫罗兰酮(0～8.0%)。傅水玉等[22]使用XAD-2型树脂提取、收集荷叶天然香气，共鉴定出顺-3-己烯醇、二苯胺等87种香气成分。

1.4 萜类化合物

萜类化合物是指分子式为异戊二烯整数倍的烯烃类化合物，其广泛存在于植物体内，大多具有较好的生物活性，是开发天然功能成分、新药等的重要来源。在荷叶中，除一些具有挥发性的单萜类化合物外，还含有其他萜类化合物，研究人员[23-25]利用质谱、核磁共振仪、单晶衍射等方法解析荷叶中化合物的化学结构，从荷叶中鉴定得到(3S,5R,6S,7E)-5,6-epoxy-3-hydroxy-7-me-gastigmen-9-one、4,5-dihydroblumenol A、(E)-3-oxo-retro-α-ionol、(3S,5R,6R,7E,9S)-megastigman-7-ene-3,5,6,9-tetraol、(E)-3-hydroxymegastigm-7-en-9-one、(3S,5R,6S,7E)-megastigma-7-ene-3,5,6,9-tetrol、dendranthemoside B、icariside B2、sedumoside F1等多个倍半萜类化合物。

1.5 其他成分

钟先锋等[26]采用水提法测定荷叶中的多糖含量在8%以上。唐丽君[27]对荷叶化合物进行分离纯化，得到LM1、LP1、LM5、LP5 4种多糖；荷叶含有多种非挥发性有机酸，如没食子酸[28]、白桦脂酸[29]、山楂酸[25]、酒石酸[28]、苹果酸[28]和对甲氧基苯甲酸[30]等；此外，荷叶中还含有多酚、维生素、氨基酸等其他功能性成分[25]。

2 药理活性

2.1 降脂减肥作用

荷叶的降脂减肥功效自古就受到认可。近年来，荷叶被用于治疗肥胖症和高血脂症，并取得了良好的疗效[31-32]。Kim等[33]研究表明荷叶水提取物可抑制高脂饮食诱导小鼠体内甘油三酯的积累，并将甘油三酸酯降解为游离脂肪酸和甘油，刺激脂肪分解，从而减少脂肪合成。荷叶中发挥降脂作用的主要活性成分为黄酮类化合物与生物碱。荷叶中黄酮类化合物可靶向作用脂肪调节酶，并显著降解内脏脂肪[34-35]。潘秋等[36]基于网络药理学和分子对接方法，构建了以槲皮素及山柰酚为核心活性成分的荷叶抗高血脂作用靶点网络。

荷叶碱通过富集Akkermansia菌显著改善肠道微生物菌群的结构，从而缓解慢性炎症，发挥治疗肥胖的功效[37-38]。荷叶生物碱可降低胰脂肪酶活性，减少脂肪吸收[39]，并能显著抑制3T3-L1前脂肪细胞的增殖及分化[40]。综上所述，荷叶提取物通过改善肠道菌群，刺激脂肪分解与增强降血脂功能等途径达到降脂减肥的目的。

2.2 抗氧化作用

荷叶中多种成分均有抗氧化活性，在体外试验中，荷叶黄酮提取物清除DPPH自由基、ABTS阳离子自由基的能力强；在体内能增强小鼠机体组织超氧化物歧化酶、谷胱甘肽、谷胱甘肽过氧化物酶等活性，降低丙二醛和一氧化氮含量[41]。荷叶中槲皮素类化合物可显著抑制低密度脂蛋白的氧化作用[42-43]。荷叶生物碱也具有较强的抗氧化功能，荷叶碱通过激活miR-144/Nrf2/HO-1通路从而改善乙醇导致的细胞及小鼠肝氧化损伤[44]。Liu等[45]还从荷叶中检测到(-)-N-甲基巴婆碱、观音莲明碱等多种具有一定抗氧化活性的生物碱。

赵晓云等[46]研究表明，当质量浓度>0.7 mg/mL时，荷叶多酚提取液对羟自由基的清除效果优于柠檬酸与维生素C。荷叶水提取物抗氧化综合评价值和总酚的相关系数为0.956，证明荷叶总酚对荷叶抗氧化能力的贡献较大[47]。荷叶的抗氧化功效应用广泛，除保健领域外，荷叶在食品工业中也可作为潜在的天然抗氧化剂，如荷叶提取物可延长牛肉与猪肉保质期[48]，荷叶粉末可降低冷冻熟肉末的氧化程度并维持色泽稳定[49]。

2.3 抑菌作用

荷叶提取物能够有效地抑制包括细菌、真菌在内的多种微生物[50]，且在中性至碱性环境下抑菌活性较强[51]。荷叶中的黄酮类化合物和生物碱是荷叶抑菌活性的主要生物活性成分[52]，它们对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、念珠菌等细菌具有较强的抑菌活性[53]。荷叶总黄酮提取物能有效抑制金黄色葡萄球菌和假单胞菌的生长，适宜的抑菌质量浓度分别为30，40 μg/mL，可作为天然防腐剂进行开发与应用[54]。Li等[55]发现荷叶提取物对放线菌、单孢菌、梭杆菌等牙周病相关细菌有明显的抑制作用，荷叶黄酮提取物中的槲皮素具有治疗牙周炎的潜在疗效。除细菌外，张赟彬等[56]研究发现荷叶醇提物对青霉、酵母菌、黑曲霉和红酵母等真菌都有一定的抑菌作用，并且随着提取物浓度的增大，抑菌作用增强。

2.4 降糖作用

荷叶具有良好的降血糖、治疗糖尿病的功效。研究人员[57-58]建立糖尿病小鼠模型，检验荷叶对糖尿病小鼠的治疗作用，结果表明，荷叶提取物对糖尿病小鼠体内的餐后血糖与空腹血糖水平具有明显的控制作用。在降低血糖的基础上，荷叶提取物还能降低高胆固醇血症、高甘油三酯血症，升高高密度脂蛋白胆固醇水平[58]，改善糖尿病小鼠的口服糖耐量和胰岛素抵抗，稳定小鼠糖尿病病情[59]。此外，还有研究人员对荷叶提取物降血糖的机理展开了研究，Guo等[60]研究发现，荷叶碱可通过关闭K-ATP通道刺激分离的胰岛和INS-1E细胞中的胰岛素分泌。还有研究[61]表明，荷叶碱激活AMPK通路和G蛋白-PLC-PKC通路促进葡萄糖转运蛋白GLUT4的表达和转位，同时通过诱导细胞内Ca2+内流，促进了GLUT4与细胞膜的融合，进而增加L6 细胞对葡萄糖的摄取。

2.5 心血管保护作用

荷叶可通过减轻血脂异常及炎症，抑制泡沫细胞形成等途径改善动脉粥样硬化。况军等[62]通过小鼠试验证明荷叶碱可通过调控NF-κB通路，减轻血脂异常及血清与血管壁炎症；并通过MMP-2、MMP-9及TIMP-2通路进一步影响动脉粥样硬化的发生发展。荷叶碱能通过PPARγ/LXRα途径上调巨噬细胞源性泡沫细胞ABCA1表达，增加其介导的胆固醇流出，降低细胞内脂质蓄积，抑制泡沫细胞形成[63]；还可抑制磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt/mTOR通路促进自噬，减少细胞内脂质沉积，从而抑制泡沫细胞形成[64]。此外，Lee等[65]研究发现，荷叶提取物通过促使A7r5细胞(胸动脉血管平滑肌细胞)凋亡与抑制A7r5细胞的迁移两种方式来降低高胆固醇饲养条件下的家兔发生动脉粥样硬化病变的几率。

除改善动脉粥样硬化外，荷叶对其他心血管疾病也具有改善作用。荷叶提取物可降低异丙肾上腺素诱导产生的心脏毒性对大鼠心肌的损伤[66]。肖华等[67]对前荷叶碱的心血管保护作用进行了研究，前荷叶碱可通过增加总一氧化氮合酶，尤其是内皮型一氧化氮合酶的活性，提高人脐静脉内皮细胞释放的一氧化氮含量，通过该途径保护内皮细胞免受血管紧张素Ⅱ诱导的凋亡，从而发挥其对内皮细胞的保护功能，表明前荷叶碱对异常血管收缩相关的血管疾病具有治疗作用。此外，荷叶碱通过上调SDF-1/CXCR4信号通路的表达促进血管内皮细胞增殖，促进血管新生[68]。荷叶中的双苄基异喹啉类生物碱可非特异性地抑制心肌钠离子、钾离子、钙离子跨膜转运，使心肌兴奋性和传导速度降低[1,3]。

2.6 肝脏保护作用

Huang等[69]发现荷叶提取物对CCl4诱导的大鼠肝毒性具有保护作用，与水飞蓟素(保肝药物)的保肝作用效果一致。发挥肝脏保护作用的主要成分为槲皮素、儿茶素、阿魏酸、芦丁和原儿茶酸等。这些成分通过抑制脂质过氧化，减少细胞内活性氧(ROS)产生和上调谷胱甘肽水平从而发挥保肝作用。荷叶多酚提取物通过激活NF-E2相关因子来增强肝脏的抗氧化活性和Ⅱ期解毒酶的表达，从而减轻H2O2诱导的肝损伤，实现保肝功能[70]。赵驰等[71]研究荷叶总碱可激活肝脏中Nrf2通路，对酒精诱导的小鼠肝损伤具有明显的保护作用。

荷叶提取物治疗非酒精性脂肪肝的效果显著[72]。荷叶提取物可通过促进脂联素受体Adipo R2表达、改善胰岛素抵抗、降低炎症因子表达水平、抑制炎症反应等途径保护高脂高糖诱导形成的非酒精性脂肪肝[73]。何冰等[74]研究了荷叶有效成分治疗非酒精性脂肪肝的相关机制，结果表明，荷叶碱对非酒精性脂肪肝具有明显的疗效，其作用机制可能与抑制肝细胞SREBP通路激活相关，荷叶可能通过抑制HIF-1α/PPARγ信号通路从而下调SREBP-1c蛋白表达，降低非酒精性脂肪肝大鼠血脂水平，减轻肝组织炎症及脂肪变性，改善肝功能[75]。

2.7 神经系统保护作用

荷叶碱对由氨基酸引起的神经兴奋有选择性抑制作用。Felix等[76]以家鸽顶盖脑片中的神经元为介质，用电离子透入疗法研究荷叶碱对不同氨基酸诱导的神经兴奋的作用，结果表明，荷叶碱对谷氨酸引起的神经兴奋具有抑制作用，但对由天冬氨酸引起的神经兴奋的抑制作用较弱，对乙酰胆碱诱导的兴奋作用没有抑制作用。郝如彬[77]研究发现，荷叶碱可改善脑梗死大鼠神经功能评分、减轻脑梗死体积、改善脑梗死大鼠脑水肿情况，起到神经保护作用；并可下调缺血脑组织中RhoA/ROCKⅡ信号通路表达，促进神经恢复。荷叶生物碱能诱导僵症，抑制自发性运动和条件躲避反应[78]，并能与γ-氨基丁酸受体结合，激活单胺能系统，发挥镇静催眠和抗焦虑作用[79]。

2.8 抗肿瘤

荷叶黄酮类化合物与生物碱均具有较强的抗肿瘤活性。Yang等[80]以荷叶黄酮提取物为材料，研究其体内外抗肿瘤作用，结果表明，荷叶黄酮提取物可有效抑制MCF-7乳腺癌细胞的增殖，具有成为新药的巨大潜力。荷叶碱的抗肿瘤活性主要表现在两个方面，其一是抑制肿瘤细胞的生长，通过抑制SOX2-AKT/STAT3-Slug信号通路从而抑制胶质瘤细胞U87MG和U251的生长[81]；通过调节NF-κB、Bcl-2、Bax等相关蛋白的表达，将人肝癌细胞株HepG2阻滞于G0/G1期，诱导其发生凋亡[82]；荷叶碱还可抑制黑色素瘤细胞生长，缩小黑色素瘤体积，为黑色素瘤的治疗提供了一种潜在的治疗策略[83]。其二，荷叶碱可提高肿瘤细胞对其他药物的敏感性，Zhou等[84]研究表明，荷叶碱可提高PANC-1、BxPC-3及ASPC-1人胰腺癌细胞和PANC-1接种的裸鼠肿瘤模型对抗癌药物吉西他滨的敏感性。

3 结语

大量的体内外模型证实，荷叶黄酮类化合物和生物碱在荷叶的药理功能中扮演着重要角色，尤其在降脂减肥、降血糖等方面效果显著。此外，荷叶较一些人工药物更加安全，是一种优良的“食药同源”植物，近年来吸引了众多的关注。

但目前对荷叶药理的功能研究多而不深，部分生物活性成分与其活性之间的相关性尚不清楚，应进一步研究和探讨其有益活性成分与医药方面的分子机制，并借助各种模型验证其有益功效。其次，在莲的加工过程中，通常只采收莲藕与莲子，荷叶往往被当作废弃物处理，不仅造成资源的严重浪费，而且污染了自然环境。因此，迫切需要围绕荷叶活性成分，将荷叶进一步开发利用，以期加工成高附加值的保健食品与药品。