三七总皂甙药理作用研究进展常征(云南师范大学,生命科学院,文山学院,生化系云南文山663000)[摘要]本文综述了近年来三七总皂苷在神经系统、循环系统、消化系统、泌尿系统、呼吸系统以及抗衰老、抗肿瘤等多方面生理活性的研究近况,为进一步开发三七提供参考。
[关键词]三七皂苷;药理作用;研究进展三七(Panax notoginseng(Burk.) F.H.Chen)为五加科(Araliaceae) 人参属(Panax)多年生草本植物[1],别名参三七、山漆、田七等,主产于云南、广西及四川等地。
在植物分类上,与人参、西洋参(花旗参)同属于五加科人参属,其体细胞染色体数目为2n=24,核型公式为K(2n)=2x=24=24m,属于“1B”型,全部都属于中部着丝粒染色体,核型为对称型[2];三七属半阴性多年生的宿根草本植物,是中国特有的名贵中药材,起源于2500万年前第三纪古亚热带山区,由于其对生长环境条件有特殊要求,现仅存于中国西南山区。
据有关文献记载,三七使用历史近600年,栽培历史近500年,因其自古以来就被公认为具有显著的活血化瘀、消肿定痛功效而被誉为“金不换”和“南国神草”等。
三七主要含有三萜皂甙、三七素、黄酮、挥发油、氨基酸、糖类及各种微量元素等,其中皂苷类是三七主要生理活性成分,含量高达12%[3],它由三萜皂甙元和糖经糖苷键连接而成的配糖体,它广泛存在于自然界,尤以双子叶植物中分布最多,迄今,已从三七全株中分离到20多种达玛烷型四环三萜皂苷。
在植物中,皂甙的主要功能是防御病原体和害虫。
然而,最引人注目的是它们具有抗肿瘤、抗病毒、降低胆固醇等多种生物活性,有着相当可观的药用商业价值[4]。
现代化学和药理学研究发现三七皂苷(Panax notoginseng saponins, PNS)在耐缺氧、抗衰老、提高机体免疫力等方面的药理作用显著优于人参总皂苷,且PNS和部分单体皂苷在血液系统、心脑血管系统、神经系统、物质代谢以及抗炎、抗肿瘤等方面均有较好活性[5]。
本文就PNS药理活性的研究进展做一简要概述。
1对神经系统的影响1.1提高记忆力作用PNSG-Rb1和G-Rg1均能显著增强小鼠学习和记忆能力。
推测Rb1和Rg1对学习、记忆的影响可能与其对海马突触膜A TP酶及钙调素活性影响有关[6]。
乔萍等也证实PNS Rg1能明显减弱D-gla衰老小鼠学习记忆能力的下降,跳台和Y-型迷路成绩显著提高[7]。
同时,对亚硝酸钠及40%乙醇造成的小鼠记忆不良均有不同程度的对抗作用[8]。
1.2镇痛作用PNS对化学性和热刺激引起的疼痛均有明显的对抗作用,且是一种阿片肽样受体刺激剂,不具有成瘾的副作用[9、10]。
2007年高明菊等的研究结果表明PNS用于抗炎和镇痛时需要使用较大的剂量才有效果[11]。
1.3镇静作用PNS、G-Rbl均有显著镇静作用并能协同中枢抑制药的抑制作用,这种中枢抑制作用部分是通过减少突触体谷氨酸含量来实现[12]。
马丽众等也认为PNS能减少动物的自主活动,表现出明显的镇静作用[13]。
1.4抗老化、抗痴呆的作用PNS对老年性痴呆大鼠动物模型大脑胆碱能神经元具有较强的保护作用,通过改善和修复受损神经元而提高细胞存活的数量和质量、提高胆碱乙酰转移酶的含量和活性,从而保护和改善中枢胆碱能系统的功能,发挥抗老化、抗痴呆的作用[14]。
1.5对大脑皮层突触体钙通道的作用Pal等人[15]的研究发现Ca2+由细胞外向细胞内过量转移使神经元放电频率增加在癫痫发病中起着相当重要的作用。
也就说,Ca2+内流引起胞内Ca2+浓度改变对影响神经细胞放电频率有重要意义,而钙通道激动剂或阻滞剂可通过影响神经细胞Ca2+内流来改变放电频率。
马丽焱等在神经系统方面的研究已发现,PNS是大脑皮层突触体钙通道的阻滞剂[16]。
而莫宁等人的研究表明PNS在外周交感神经节也有Ca2+拮抗活性[17]。
2006年周燕等的研究认为,PNS具有减少神经元放电频率、抑制神经元兴奋性的综合效应。
PNS能降低大鼠星状神经节(SG)细胞的放电频率的作用,其机制并不是通过强化后超极化电位(AHP)电位引起, PNS 对神经细胞兴奋性的抑制是因拮抗胞膜钙内流所致[18]。
1.6改善脊髓损伤的作用PNS可以改善脊髓损伤区的组织结构并促进大鼠脊髓损伤后运动功能的恢复[19]。
也能抑制脊髓损伤神经细胞凋亡,对损伤脊髓的神经功能具有保护作用[20]。
还可以减轻脊髓横断性损伤后继发损害,增加神经生长因子、脑源性神经营养因子表达量及提前神经生长因子、脑源性神经营养因子表达时间,提示其可以促进脊髓损伤早期修复[21]。
1.7对脑组织具有保护作用PNS可以增高脑出血后Bcl-2的表达,而Bcl-2有抑制细胞凋亡的作用从而可抑制脑出血后神经细胞的继发损伤过程,对脑组织具有保护作用[22]。
2对循环系统的影响2.1对血液和造血系统的影响在李时珍的《本草纲目》、早有对三七的止血、定痛功效的记载。
现代药理学研究也表明三七不但具有良好的止血、活血化瘀双向药理作用,还具有显著的补血作用,中医常说“人参补气第一,三七补血第一”。
三七能促进血液中红细胞、白细胞、血小板等各类血液细胞的分裂生长、增加数目,并保持正常水平。
三七的止血作用是由于它具有一种特殊的氨基酸—即三七素,而三七素具有显著的止血效果。
2007年Pawar等的研究证明:在小鼠中,美国高丽参能抑制丝裂霉素C诱导的嗜多染红血球的染色体异常[23]。
说明高丽参对嗜多染红血球的染色体损伤具有一定的保护作用。
2.1.1补血作用郑茵红[24]等研究发现PNS对造血祖细胞有增殖作用。
三七注射液可升高急性失血性贫血大鼠外周红细胞和网织红细胞,对家兔也有类似效应。
对环磷酰胺所致白细胞减少的小鼠和大鼠,三七绒根总皂苷有明显升高白细胞作用。
三七单体皂苷G-Rb1可以增加人红细胞膜蛋白a-螺旋度比例,即增加膜蛋白的有序性,从而改善红细胞膜功能[25]。
高瑞兰等[26]发现PNS 可诱导造血细胞GATA-1和GATA-2转录调控蛋白合成增加,并增高其与上游调控区的启动子和(或)增强子结合的活性而调控造血细胞增殖、分化相关基因的表达。
2.1.2活血作用PNS对家兔、大白鼠实验性血栓形成均有明显抑制作用;其主要有效成分为三七中人参皂苷Rgl及其他原人参三醇型皂苷(PTS ),它们可能通过提高血小板cAMP含量而抑制其聚集功能[27]。
而Meng等也认为,以原人参三醇为苷元的PNS具有溶血作用,而以原人参二醇为苷元的PNS却对抗其它皂苷引起的溶血效应,故PNS对红细胞无溶血现象,也无血细胞粘集现象[28]。
静脉注射还可以明显抑制凝血所致弥漫性血管内凝血,动物血小板数目下降和纤维蛋白降解产物增加。
PTS可抑制ADP、花生四烯酸、血小板活化因子、凝血酶、胶原等诱导的血小板聚集,且呈量效关系,血小板Ca2+浓度也随PNS剂量增加而显著减少。
PNS还可明显降低冠心患者的血小板黏附和聚集,亦可改善微循环,抗血栓形成[29]。
可见三七止血(促凝)和活血化瘀(抗凝)双向调节功效是其所含多种活性成分综合作用的结果。
2.1.3对脾脏的作用骨髓是成年小鼠机体的主要造血场所,但当骨髓受到破坏后,脾脏可代替骨髓行使造血功能。
邹丹等的研究表明三七皂甙对在致死量及亚致死量60Coγ射线照射后的小鼠的脾长、脾重均有明显影响,因此推测PNS可能有促进造血细胞在脾脏增生、分化的作用[30]。
研究还证明三七皂甙对正常小鼠的造血功能无明显影响,提示该药对造血功能的调节具有双向作用。
2.1.4对骨髓的影响骨髓是人出生后主要的造血器官。
刘丽波等的研究表明:不同浓度的人参皂甙(12.5~200 mg/kg)对0.5 Gy X射线诱发小鼠骨髓细胞染色体畸变具有明显的防护作用,且以50 mg/kg防护效果最佳[31]。
还证实了人参皂甙中的人参三醇组甙对骨髓细胞染色体具有一定的辐射防护作用[32]。
三七皂甙也可明显对抗60Coγ射线照射所致小鼠的实验性骨髓抑制[30]。
1999年郑文康等从正面报道了小鼠口服金不换鲜三七液不会导致小鼠骨髓细胞的染色体异常[33]。
骨髓间充质干细胞(mesemchymal stem cells, MSCs) 是骨髓来源的具有多向分化潜能的干细胞。
PNS可定向诱导猪的MSCs,向心肌样细胞分化[34]。
也能促进大鼠MSCs体外增殖并可诱导MSCs分化为心肌样细胞[35]。
这为细胞移植治疗心肌梗死提供了实验依据。
PNS 还能够促进人骨髓粒系、红系造血祖细胞的增殖,其中Rg1和Rb1是促进造血的有效单体[36]。
2006年陈小红等进一步研究发现PNS在某种程度上能够抑制促进造血细胞凋亡的相关蛋白(Daxx、Fas)的表达,而相应减少造血细胞的凋亡,同时也能通过上调抑制凋亡的核转录因子(NFkB、c-Rel)的转录,而促进细胞增殖,并阻止半胱天冬酶(caspase)连锁链的活化而抑制造血细胞凋亡[37]。
而王力也认为,人参皂苷Rg1可促进大鼠MSCs增殖,其机制可能是通过上调GATA1和GA TA2的表达以及其与DNA的结合活性来实现的[38]。
2.2对心血管系统的影响2.2.1降低心肌耗氧量,改善心肌缺血和保护心肌的作用通过制备家兔冠状动脉结扎致心肌缺血模型,兔垂体后叶素致心肌缺血模型,兔、鼠心肌缺血再灌注损伤模型等方法证明,PNS能扩张冠脉,增加冠脉血流量,改善心肌微循环, 减慢心肌细胞搏动频率,显著降低心肌耗氧量,并能减少心肌细胞缺血损伤时细胞内酶的释放,减轻细胞形态改变和维持DNA合成[39]; PNS还被证明对治疗缺血性心脏病有帮助[40]。
近期的研究表明,PNS能显著抑制急性心肌梗死再灌注病人血清MMP-9(基质金属蛋白酶-9,又称明胶酶B)的表达,起到保护内皮、减轻再灌注损伤、防止再狭窄的作用。
PNS可作为一种中药MMP抑制剂,对患者的近期及远期预后产生积极的影响[41]。
PNS还可降低心肌缺血坏死标志物LDH和CPK水平,明显减少CPK、LDH的释放[42],并对于阿霉素引起的心肌损伤具有明显的预防和缓解效果,能够维持组织抗氧化酶活力水平。
其保护作用有一定的剂量相关性,即随给药剂量的增加,反映心肌损伤的血清LDH,CK-MB等指标相应降低,而反映组织抗损伤能力的SOD,CAT等指标相应升高。
PNS有抗阿霉素心脏毒性的作用,对心肌细胞具有直接保护作用[43]。
PNS减轻心肌损伤的机制可能是通过下调心肌组织细胞间黏附分子-1(ICAM-1)蛋白的表达而实现的[44]。
阿霉素抑制离体培养心肌细胞的活力,PNS能提高细胞存活率,但并不拮抗阿霉素对肿瘤细胞生长的抑制作用[43]。
另,PNS能减少心肌缺血再灌注损伤时MDA和TNF-α的生成,即降低缺血再灌注时氧化损伤和炎症因子生成[45],对心肌挫伤也有一定治疗作用[46],有保护心脏功能。