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苦瓜皂(甾)苷的现代药学和降血糖作用的研究进展

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・3582・ 中草焉Chinese Tradiitonal and Herbal Drugs第44卷第24期2013年12月 苦瓜皂(甾)苷的现代药学和降血糖作用的研究进展 杨娣,孟大利,曹家庆,赵余庆 沈阳药科大学中药学院,辽宁沈阳 1 10016 摘要:苦瓜的入药历史悠久,其根、茎、叶、花,尤其是果实和种子的提取物具有显著的药理活性。苦瓜皂(甾)苷作:勾 苦瓜中的活性成分,具有显著的降血糖作用。通过查阅整理苦瓜近10年的国内外研究文献,综述r有关苦瓜皂(甾)苷现 代药学和降血糖作用的研究进展,为其进一步的开发利用提供科学依据。 关键词:苦瓜;苦瓜皂(甾)苷;降血糖作用;三萜皂苷;甾体皂苷 中图分类号:R282.71 文献标志码:A 文章编号:0253—2670(2014)24 3582—11 D0I:10.7501/j.issn.0253—2670.2014.24.028 Research progress on modern pharmacy and hypoglycemic effects of momordicosides YANG Di,MENG Da—li,CAO Jia—qing,ZHAO Yu—qing School ofTraditional Chinese Materia Medica,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 1 10016,China Key words:Momordica charantia L.;momordicosides;hypoglycemic effect;triterpenoid saponin;steroid saponin 苦瓜Momordica charantia L.为葫芦科 到1个苦瓜皂(甾)苷类成分,命名为苦瓜苷元T1 (8),其具有22,24.共扼双键的侧链结构;从苦瓜 (Cucurbitaceae)苦瓜属Momordica L.植物苦瓜的未 成熟果实,因具有特殊苦味而得名。苦瓜的入药历 史悠久,在许多国家和地区均有记载。苦瓜不但是 一乙醇提取物中分离得到1个苦瓜皂(甾):苷元类成 分(10) J。张瑜等L8j从苦瓜中分离得到1个新化 合物,命名为charantgenins B(11)。Wang等l9]从苦 种可口的民间食用蔬菜,还具有良好的药用价值, 其根、茎、叶、花,尤其是果实和种子的提取物具 瓜中分离得到3个化合物(12 ̄14),其中2个为葫 芦烷型三萜类化合物charantagenins D(13)和 charantagenins E(14),1个为甾体苷类化合物,其 结构为7-oxo-stigmasta-5,25一diene一3一O—D—D—glucopyr 有显著的生理活性,如降血糖、抗肿瘤、减肥作用 等,因此引起越来越多国内外学者的重视_l J。 本文依据国内外近l0年的研究报道,对苦瓜中 皂(甾)苷的现代药学和降血糖作用研究进展进行 归纳总结,为其进一步的深入研究和开发利用提供 有益的参考和启迪。 anoside(15)。Liu等lI 6_从苦瓜甲醇提取物中分离得 到3个三萜皂苷(30 ̄32)和1个甾体皂苷(33),其 中化合物30与已知化合物goyaglycosidesa J相比, 其C.19位侧链为正丁基基团。化合物33的结构与 24(R)-stigmastan-313.5o.613-trio13一O-[3-glucopuranoside 基本一致,区别为侧链上的C一25位为双键取代。 1苦瓜皂(甾)苷类成分 苦瓜中的皂苷分为三萜皂苷和甾体皂苷两大 类。近几年苦瓜中发现的皂(甾)苷类化合物见表 1和图1。潘辉等l3】从苦瓜的乙醇提取物中,首次分 离得到苦瓜皂(甾)苷元I(1)以及1个新的天然 产物苦瓜皂(甾)苷元L(2)。关键等[ ]首次从苦 瓜的氯仿萃取物中分离得到苦瓜皂(甾)苷元Fl Chen等[ l从苦瓜藤和叶中分离得到l4个葫芦烷型 三萜类化合物kuguacins F~S,其中kuguacins K、 L的结构母核为23,24,25,26,27一pentanorcucur— bitacin,kuguacins M为稀有的20,21,22,23,24,25, 26,27 octanorcucurbitacin型结构。体外实验表明, (3),并从苦瓜中分离鉴定了2对新的异构体(4、5 和6、7)[5]。张柏踽[61从苦瓜酸水解产物中分离得 收稿日期:2013—04-22 这些化合物均具有较弱的抗HIV活性。Keller等 jj 基金项目:天然药物活性成分工业化色潜制备公共服务平台(2011412004—7) 通信作者赵余庆Tel:(024)23986521 E—mail:zyq4885@126.corn 中草焉Chinese Traditional and Herbal Drugs第44卷第24期2013年12月 ‘3583・ 表1苦瓜中部分皂(甾)苷类成分 Table 1 Some momordicosides in charantia 序号 化合物名称 文献 序号 化合物名称 文献 1苦瓜皂(甾)苷元I 3 31 23(R),24(S),25一trihydroxycucurbit-5一ene3-O一“p一16 2苦瓜皂(甾)苷L 3 glucopyranosyl(1--- ̄6)]一O-B・glucopyranosyl}一25- 3苦瓜皂(甾)苷元F1 4 O--13-・glucopyranoside 4 19R.5p,l9环氧葫芦烷一6,23,25-三烯一3p,19一二醇 5 32 24(R)一stigmastan一3B,5a,613一triol一25一ene3一o-13-glUCO一 1 6 5 19S-5 ̄,19环氧葫芦烷一6,23,25-三烯一3p,19一二醇 5 pyranoside 6 5B,19环氧葫芦烷一6,3,25一三烯一3一D-吡喃葡萄 5 33 kuguacins卜S l9 糖苷 34 octanorcucurbitacins A—D 20 7 5B,19环氧葫芦烷一6,23,25一三烯-3-()_阿洛吡喃糖苷 5 35 momordicoside X 2 1 8 5p,19一epoxy—cucurbita一6,22E,24一trien一3p—ol 6 36 22一hydroxy・23,24,25,26,27一pentanorcucurbit一 22 9(19R,23D一5p,19・epoxy一19-ethoxycucurbita・6, 7 5一en.3.one 23-diene一3B,25一diol 37 3,7-dioxo一23,24,25,26,27一pentanorcucurbit一5— 22 1 0 charantgenins B 8 el1..22..oic acid 1 1 charantagenins D 9 38 25,26,27一trinorcucurbit一5一ene一3,7,23一trione 22 12 charantagenins E 9 39 momordicine I 23 1 3 7-oxo—stigmasta-5,25-diene一3-O-6-D_glucopymnoside 9 40 momordicine II 23 14(19R,23 一5p,19-epoxy一19一methoxycucurbita一6, 10 41 3-hydroxycucurbita一5,24一dien-19一al一7,23一di-O—p一 23 23.25一trien一3beta—ol glucopyranoside 15(23E)-313-hydmxy-713-methoxycuctab'ita-5,23,25qrien-19-al 10 42 kuguaglycoside G 23 16(23 一3p—hydroxy一7p,25一dimethoxycucurbita-5,23-10 43 3p,25一dihydroxy一713-methoxycucurbita-5,23(E)-diene 24 dien。19.al 44 313-hydroxy一7B,25-dimethoxycucurbita-5,23(E)-diene 24 17(23 一25一methoxycucurbit一23一ene-3p,7p—diol 11 45 3-O—I3-D—allopyranosyl一7B,25一dihydroxycucurbita一 24 1 8(23 —cucurbita一5,23,25一triene-3p,7p—diol 1 1 5.23(E)一dien一1 9一a1 19(23 一25一hydroxycucurbita-5,23一diene一3,7-dione 11 46 cucurbita-6,22(E),24一trien一3p—ol一19,5p—olide 25 2O(23E)一cucurbita一5,23,25-triene一3,7-dione 1 I 47 56,19一epoxycucurbita-6,22(E),24-triene一3p,19一diol 25 21(23 一5p,19・epoxycucurbita-6,23一diene-3p,25一diol 11 48 313-hydroxycucurbita-5(10),6,22(E),24-tetraen-19一al 25 22 charantosides I-VIII 12 49 19-dimethoxycucurbita-5(1o),6,22(E),24-tetraen-313-ol 25 23 momordicosides M.O 1 3 50 19一nor-cucurbita-5(10),6,8,22(E),24-pentaen一313-ol 25 24 kuguacins A—_E 14 51 3p,7p,25-trihydroxycucurbita一5,23一dien一19-al 26 25 cucurbita一5,23(E)-diene一3p,7p,25一triol 15 52 5B,19-epoxy-23(R)-methoxycucurbita-6,24一dien-313-ol 27 26 3D—acetoxy一713-methoxycucurbita-5,23(E)一dien一25-ol 1 5 53 5B,19-epoxy-23(S)一methoxycucurbita-6,24-dien-313-ol 27 27 cucurbita一5(1 O),6,23(E)一triene一313,25一diol 1 5 54 3p-hydroxy-23 )一methoxycucurbita一6,24-dien一 27 28 cucurbita-5,24一diene一3,7,23-trione 1 5 5B,1 9一olide 29 19(R)-n—butanoxy一5B,19-epoxycucurbita-6,23一diene- 16 55(23 -3p,25一dihydroxy一7p—methoxycucurbita-5,23- 28 3p,25-diol一3-O-p-glucopyranoside dien.19.al 30 23-0-[3一allopyranosylecucurbita-5,24一dien-7a,3B, 16 56 唧B 也mdD) 啊lcIⅡb }5,24-dim-19-al 28 22(R),23(S)一tetraol3一O-D-allopyranoside 57(23R)-23一O—meth),lmomordicine IV 28 ・3584・ 续表1 _P草焉Chinese Traditional and Herbal Drugs第44卷第24期2013年12月 序号 化合物名称 文献 序号 28 28 28 化合物名称 文献 30 3 1 3 l 58 (25{)一26一hydroxymomordicoside L 59 25一OXO一27一normomordicoside L 60 25一O—methylkaravilagenin D 64 BMT-17 65 momordicoside A 66 momordicoside L 61 19-nor-cucurbita-5(1 o),6,8,22一(D,24-pentaen-313一ol 29 62 karavilagenine E 29 67 momordicoside F2 68 momordicoside K 3 1 3 1 63 BMT_1 30 69 3fj,7p,25一trihydroxycucurbita一5,(25E)一dien一19一al 3 1 H H HO 1 R=H 3R=CH 2 4 H0 5 6R=Glc 7R=al 8 H 0 9 l0 1l A11 12 l3 l4 中草1IB Chinese Traditional and Herbal Drugs第44卷第24期2013年12月 Me H H H R 18 R1=R2=B-OH ‘ a b R ・ “_I .charantosides I R=H R =a charantosides IV R=H R = C charantosides II R=H R =d charantosides V R=H R =d charantosides III R=H R =e charantosides VI R=glc R a H carantosides VII R=al1 R”=b charantosides VIII R=glc R :d e R_3 momordicoside M R1=glc R2 H R3 OH momordicoside N Rl=all R2 H R3=OH R10 momordicoside O Rl=all R2=H R3=OH HO H H H H kuguacins A R=CHO kuguacins C R=CH3 kuguacinsE kuguacins B R=CH3 kuguacins D R=CHO 24 ・3586・ 中草焉Chinese Tradiitonal and Herbal Drugs第44卷第24期2013年12月 R1 25R1=R2=R3 H 26RI=Ac R2 Me R =H 27 28 R2 Glc0 H kuguacins F kuguacins G kuguacins H C00H H kuguacins I kuguacins J kuguacins K R kuguacins L kuguacins M kuguacinsN R1=R2=OH R3-:O kuguacinsO Ri…R2 R3=O 中草焉Chinese Traditional and Herbal Drugs第44卷第24期2013年12月 。3587・ H R3 R H R kuguacins P Rl一=O R2=H kuguacinsR R1=OH R2=H kuguacins S Rl R2 O R3 H kuguacins Q Ri O RE=OEt 33 octanorcucurbitaeins A octsnorcucurbitacins B octanorcucurbitacins C D H H H 36 H 39Rl=Rz=H 42 40 R1=H R2=glc 41 R1=R2=glc R10 H0 43 R1=R2=R4=H R3=Me 44 RI=R2=H R3=R4=Me 45 RI=B—D—allopyranosyl R2=CHO R3=R4=H ・3588。 中草'5 Chinese Tradiitonal and Herbal Drugs第44卷第24期2013年12月 H 47 OH H H H H 52RI=OCH3R2=H 53 RI=H R2=OCH3 Me a b H 56R’=Me R”=c 57 Rt=glc R’ =d 58R『-glc _e I59R’ glc R =f C d e H H 62 中草焉Chinese Tradiitonal and Herbal Drugs第44卷第24期2013年12月 H H H ● HO、 L Rl=gle R2 H K R1=glc R2 Me droxycucurbita-5,(25 -dien-19al 图1苦瓜中部分皂(甾)苷类成分的结构 Fig.1 Structures of some momordicosides in charantia 从苦瓜中分离得到3个三萜皂苷(41 ̄43),其中化 新型萃取技术,具有操作简单、样品消耗量少和富 合物41和43对MIN6胰岛p细胞瘤株有较强的抑 集倍数高等优点。固相萃取(SPE)具有回收率高, 制作用,有显著的刺激胰岛素分泌作用。Harinantenaina 分离效果好,避免乳化现象,操作简单、省时、省 等【2 ]从苦瓜甲醇提取物中分离得到3个葫芦烷型三 力等优点。闪式提取法能最大限度保护植物有效成 萜类化合物(44 ̄46),并首次报道了苦瓜中具有体 分,不会受热破坏,溶剂用量少,具有提取时间短、 内降血糖活性的单一组分。 效率高、节约能源等优点。 2提取工艺 3定量测定 目前,对苦瓜中总皂(甾)苷成分的提取工艺 关键等 研究了薄层扫描法测定苦瓜中苦瓜 研究报道较多【3二 】,优选的提取工艺条件及结果见 苷的量。研究结果证明,在 =525 nm、 =700 nm 表2。从这些方法中可以看出,最常用的方法是加 反射式锯齿扫描测定条件下,该法结果准确、方 热回流、超声辅助萃取等,但这些方法存在样品消 便可行,可用于苦瓜药材和提取物的质量检测。 耗量大、富集倍数低等缺点。分散液液微萃取 姜彬慧等[4IJ利用纤维素酶对苦瓜进行水解,来提 (DLLME)是一种建立在三相溶剂体系基础之上的 高苦瓜降血糖有效成分的量。研究结果证明,在 表2苦瓜中总皂(甾)苷类化合物的不同提取工艺比较 Table 2 Various extracting technologies for momordicosides from charantia ・3590・ 中草焉Chinese 2 ̄raditional and Herbal Drugs第44卷第24期2013年l2月 温度50℃,pH 4.3~4.4的条件下,反应72 h, 纤维素酶对苦瓜进行水解的效果最好。张中伟 等 2J采用比色法测定苦瓜总皂(甾)苷。香草醛一 近年来,HPLC方法开始应用于苦瓜中苦瓜皂 (甾)苷的测定,其具有灵敏度高、分析速度快、重 复性好、精度高等优点。目前采用较多的色谱条件 见表3。HPLC法可以明确指认出苦瓜皂苷L、I、 高氯酸法精密度较高,且受糖类干扰较小,证明 香草醛一高氯酸比色体系可用于苦瓜总皂(甾)苷 的测定。 F2,苦瓜素I等活性成分,并能够达到较好的分离 度,因此可实现对苦瓜药材的质量评价。 表3苦瓜中皂(甾)苷类化合物的HPLC色谱条件 Table 3 HPLC conditions for determination of momordicosides in arantia 4降血糖作用 苦瓜的活性研究主要集中在降血糖方面。通过 对苦瓜提取物的研究,发现苦瓜提取物降血糖的主 要活性部位为总皂(甾)苷。柴瑞华等【46J研究发现 苦瓜总皂(甾)苷在200、100 mg/mL剂量下对葡 度的抑制蛋白质酪氨酸磷酸酯酶(PTP1B)活性, 其抑制率分别为24.0%、1_3%、16.4%。Cheng等 uJ 研究表明,从苦瓜茎中分得的1种三萜类化合物具 有潜在的降血糖活性,其机制与单磷酸腺苷活化蛋 白激酶(AMPK)相关;同时,从野生变种苦瓜 (WB24)中分离纯化得到的1个三萜类化合物5D, 19一epoxy一25-methoxy—cucurbita-6,23一diene一3 ,19一diol 萄糖性小鼠的降糖率分别为30.2%、28.3%;对链脲 霉素所致糖尿病小鼠的降糖率分别为46.5%、41.4% (降糖灵为44.1%);对四氧嘧啶所致糖尿病小鼠的 同样能够激活AMPK,并对肿瘤坏死因子一o【 降糖率分别为59.4%、49.3%,(降糖灵为56.7%)。 Shih等 研究表明苦瓜能有效地改善果糖饮食引 起的高血糖症、高瘦素血症、高胰岛素血症、高甘 油三酯血症,也可以减少游离脂肪酸(FFA)的水 平。Zhu等【4副发现苦瓜冻干超微粉(BLSP)可明显 (TNF.0【)处理的FL83B细胞具有作用,从而发挥 降血糖活性[5”。Tan等【5_2J研究证明从苦瓜中发现的 新葫芦烷型三萜类化合物对糖尿病和肥胖症具有改 善作用,在L6肌管和3T3一L1脂肪细胞中,这些化 合物可刺激葡萄糖转运蛋白4(GLUT 4)移至细胞 膜,通过增加AMPK活性来调解葡萄糖摄取和脂肪 降低糖尿病大鼠空腹血糖水平(21.40—12.54 mmol/L)和血清胰岛素水平(40.93 ̄30.74 mIU/L), 并能恢复超氧化物歧化酶的活性。此外,BLSP还 可以保护胰腺组织包括胰岛P细胞和减少胰岛细胞 的损失。 酸氧化;并进一步通过胰岛素敏感性和胰岛素抵抗 型小鼠糖耐量试验证明苦瓜皂(甾)苷可增强脂肪 酸的氧化和葡萄糖的分布。 5结语 在提取物研究的基础上,研究人员进一步对苦 瓜中的化学成分的降血糖作用进行了深入研究,发 现甾体和三萜类化合物等均具有明显的降血糖活 苦瓜已经越来越引起人们的关注,对其研究也 日益广泛。苦瓜中的主要活性成分为甾体和三萜皂 苷类化合物,其中以葫芦烷型三萜类化合物为主要 化学成分。研究结果表明,固相萃取和酶法可获得 较高的提取率,在工业生产中,考虑到能耗等因素, 加热回流提取也可以作为一种较为适合的方法。 控制中药材的质量一直是目前中药研究的重 性。石雪萍等【49】研究表明,苦瓜中的3个成分a. 菠甾醇一3一O—D-D一吡喃葡萄糖苷、1 9 ) 羰基一25.二甲 氧基一5p一葫芦烷一6,23.二烯 3p,25一羟基一5.19环氧酯一 3.O.13-D.吡喃葡萄糖苷以及苦瓜素A均具有不同程 中草焉Chinese Traditional and Herbal Drugs第44卷第24期2013年l2月 ・3591・ 点,在苦瓜研究中曾使用的测定方法包括薄层扫描法 等,都存在专属性较差的问题。在中药新药研发过程 中安全、有效、质量可控的基本要求下,应该更多地 Chang C I,Chen C R,Chou C H,et a1.Cucurbitane-type triterpenoids from Momordica charantia[J].JNat Prod, 2006,69(8):1168-1171. Akihisa L Higo N,Nishino H,et a1.Cucurbitane-ype ttitferpenoids from the fruits of Momordica charantia and 采用HPLC法进行快速、准确的分析测定,以使质量 标准达到国际化水平。 综合苦瓜化学成分和活性研究的结果,苦瓜皂 their cancer chemopreventive effects[J].J Nat Prod, 2007,70(8):1233—1239. Li Q Chen H B,Zhao Y et a1.・Cucurbitane (甾)苷可作为具有临床应用价值的降血糖有效活性 成分,为治疗糖尿病新药的研究与开发提供有效的 物质基础。现阶段研究较多的集中在苦瓜总提取物 triterpenoids from Momordiea charantia[J].Magn Reson Chem,2007,45(6):45 1-456. Chen J,Tin R,Zhang Z,et a1a.Trinorcucurbitane and 或总皂(甾)苷等活性部位。随着对其中化学成分 的深入研究,从这些活性部位中得到量较高、活性 较强、结构明确的先导化合物,并通过结构修饰和 活性筛选及构效关系研究,将会成为苦瓜开发研究 的一个重要内容,并具有重要的社会和经济意义。 本文对苦瓜皂(甾)苷的现代药学和降血糖药理 活性的研究报道进行归纳整理,并将其定量测定及提 ¨ 取方法的条件和结果进行对比分析和评价,为新一代 降血糖药物的研发提供科学的理论基础,并为苦瓜这 一资源丰富的药食两用植物进一步的开发利用提供 有价值的参考。 参考文献 [1] 田亚维.苦瓜的研究概述[J].医学信息,2002,10(15): 619.671. [2】 张 瑜,崔炯谟,赵余庆.苦瓜抗肿瘤研究进展[J]. 中国现代中药,2009,l1(1):1-3. [3] 潘 辉,赵余庆.苦瓜化学成分的研究[J】.中草药, 2007,38(1):9-l1. [4] 关 健,赵余庆.苦瓜化学成分的研究[J]_中草药, 2007,38(12):1777-1779. [5] 关健,潘辉,赵余庆.苦瓜中新胡芦烷型皂苷的研 究[J].中草药,2007,38(8):1133—1135. 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