柴胡皂苷类物质体内代谢研究进展

王一飞，郝 琨，王广基(综述)，朱永宏，佟 玲(审校)

(1.中国药科大学药物代谢动力学重点实验室，南京210009;2.天津天士力集团研究院，天津300410)

柴胡属(Bupleurum L.)植物是伞形科植物中的大属之一，据报道全世界有柴胡属植物约200种［1］。我国药典规定柴胡或狭叶柴胡为正品供药用，两者一般习称为“北柴胡”及“南柴胡”［2］。我国柴胡资源丰富，北柴胡主要产于辽宁、甘肃、河北、山东等地，南柴胡主要产于湖北、四川、江苏、安徽等地［3］。柴胡性味苦，微寒，归肝胆经，具有解表和里，疏肝解郁，升提中气之功效，可祛肠胃中结气、饮食积聚、寒热邪气而推陈致新，主治感冒发热、寒热往来、胸胁腹痛、黄疸性肝炎及月经不调等症［4］。20世纪80年代以来，国内外学者对柴胡进行了大量研究，主要以柴胡皂苷类物质和柴胡挥发油等药效物质为主要研究对象［6-11］。

柴胡皂苷(saikosaponin)均为五环三萜类齐墩果烷型衍生物。迄今为止，发现的柴胡皂苷已达100余种。柴胡属植物中的原生皂苷，特别是Ⅰ型原生皂苷，几乎是仅存在于柴胡属植物中［12］。实验证明，柴胡皂苷有解热、镇痛、镇静、抗炎、保肝、止咳、抗病毒、抗溃疡等多种药理活性［13］。现对近年来柴胡皂苷体内代谢过程的研究进展进行综述。

1 柴胡皂苷的肠吸收研究

传统中药的给药方式是口服，口服药物欲在体内发挥其特定的药效，关键在于吸收，小肠被认为是吸收的主要场所。然而，药物的吸收过程受多种复杂动态屏障的影响，其中肠上皮作为一个重要的理化屏障和生化屏障限制了大量有活性的候选化合物的口服吸收生物利用度。肠上皮的理化屏障主要由细胞膜及细胞紧密连接组成。药物通过肠上皮的理化屏障的能力取决于药物的理化性质，如药物分子的大小、极性、亲脂性及剂型等。生化屏障由肠上皮表达的各种代谢酶(如细胞色素P450等)和多种外排系统(如P-糖蛋白等)组成，进一步限制着药物的肠吸收。

在新药开发中用动物体内实验来评估新药的吸收效果并不理想，因为整体动物实验变异性大，建立分析生物样本药物方法耗时长且所需药量大，周期长。因此，许多体外模型被用于研究药物转运的基本机制。近年来被用于研究药物肠吸收的体外模型有离体肠段模型、离体外翻肠囊模型、肠襻法、离体小肠黏膜条模型、离体肠细胞、细胞膜囊模型和细胞培养模型等。

Kida等［14］用离体外翻肠囊模型研究了柴胡皂苷b1及其代谢物的通透性，实验证明原生柴胡皂苷口服后的胃肠道吸收很差，但是经过盲肠内容物水解后，柴胡皂苷的水解产物可以被迅速吸收，柴胡皂苷的肠道通透性按照柴胡皂苷，前柴胡苷元，柴胡苷元的顺序依次提高。刘史佳［15］用Caco-2单层细胞模型进行细胞摄取和转运实验，推测柴胡皂苷a极低的口服生物利用度可能是由于其极低的膜通透性所致，而其胞旁扩散的机制极可能是引起其膜通透性极低的原因之一。

以上实验结果证明，柴胡皂苷原型口服后的胃肠道吸收较差，而其通透性随着被水解的程度增加而增加。由此可以推测，柴胡皂苷不太可能成为口服柴胡制剂的主要入血成分。

2 胃肠道对柴胡皂苷的生物转化研究

中药成分在体内发生代谢的部位主要是胃肠道、肝脏、肾脏和肺等组织器官，参与代谢的因素有胃酸、肠道菌群、各种酶系等。从参与药物代谢的程度看，肠道和肝脏是多数药物的主要代谢器官，也是采用离体实验研究最多的靶器官。最常见的是在肠内菌群转化方面进行研究，通过对肠内容物及粪便中进行厌氧分离培养肠内单菌株，进行药物代谢转化实验。

Koji等［16］用大鼠胃液和小鼠肠液分别对柴胡皂苷进行体外转化。在大鼠胃液环境下，3 h后97%的柴胡皂苷a都已经被转化，在第1小时内70%的柴胡皂苷a转化为了柴胡皂苷b1，同时3 h内20%的柴胡皂苷a转化成了柴胡皂苷g;而柴胡皂苷d在30 min内就被完全转化成了柴胡皂苷b2。在大鼠肠液环境下，柴胡皂苷a、b1、b2、d、g都以同样的规律转化:其前柴胡苷元在15 min达到峰值，并在1 h之后能完全转化为相应的柴胡苷元。Hiroaki等［14］用普通大鼠、无菌大鼠和特定菌群悉生大鼠进行对比研究后证明，柴胡皂苷 b1口服后可以在一种名为Eubacterium sp.A-44的肠道菌群的作用下，被水解为对应的前柴胡苷元和柴胡苷元并透过肠道吸收入血。Meselhy等［17］运用从人类粪便中分离出的菌群进行柴胡皂苷的转化实验，证明了柴胡皂苷a、柴胡皂苷b1、柴胡皂苷b2、柴胡皂苷d都能在人类肠道菌群Eubacterium sp.A-44的作用下转化，其中的水解酶分别被命名为saikosaponin-hydrolyzing β-D-glucosidase和 prosaikogenin-hydrolyzing β-D-fucosidase。Yu等［18］分别运用大鼠和人类肠道菌群，证明柴胡皂苷c在两者中的转化途径是相同的，都是柴胡皂苷c经由前柴胡苷元E1、前柴胡苷元E2转化为前柴胡苷元E3，并最终水解为柴胡苷元E。

上述文献都能证明，柴胡皂苷进入胃肠道后，经历了复杂的生物转化过程。故在考察口服柴胡皂苷的药效作用时，不能忽视其胃肠道的转化而仅考虑原型药物的作用，还应结合入血成分的检测来阐明其在体内发挥药效的物质基础。

3 药动学研究

药动学是应用动力学原理与数学处理方法，定量的描述药物通过各种给药途径进入机体后的吸收、分布、代谢和排泄等过程的动态变化规律的一门学科。人体和动物体是一个复杂的生物体系，从口服药物成分的代谢过程看，不仅有代谢先后的器官顺序，还有多种生物因素作用的相互交叉，更有如肝肠循环这种体内过程导致的一相代谢和二相代谢的逆转和反复。因此，口服中药成分在体内的最终存在形式，不通过在体研究将无法系统完整的阐明。中药有效成分含量低，尤其是进入体内后的血药浓度很难检测，近年来，随着中药药动学研究的推进，尤其是采用现代分析技术为研究的主要手段，如液相色谱-质谱连用技术，使中药成分的体内代谢研究取得了很大的进展。

Hiroaki等［14］对柴胡皂苷b1进行了药动学考察，在灌胃给予普通大鼠、无菌大鼠和特定菌群悉生大鼠50 mg/kg的柴胡皂苷b1后，以苯甲酸甲酯为内标，运用高效液相色谱法获得了柴胡皂苷b1，前柴胡苷元A，柴胡苷元A的药时曲线，获得了血药峰浓度、达峰时间、时间-浓度曲线下面积等重要药动学参数，并由此对柴胡皂苷b1及其代谢产物在体内的暴露程度进行比较，并印证了柴胡皂苷b1在胃肠道发生的转化。王胜春等［19］在灌胃给予昆明小鼠以柴胡为主药的五灵胶囊后，用高效液相色谱仪测定血浆中柴胡皂苷d的浓度，发现柴胡皂苷d在体内的药动学过程符合一级吸收单室模型，且药时曲线出现双峰现象，并得出了五灵胶囊中的柴胡皂苷d在小鼠体内生物药剂学特征是吸收慢，清除也慢的结论。李秀琴等［20］在将柴胡药材用甲醇回流提取后制得的粗皂苷进行灌胃给予大鼠后，对照柴胡皂苷b2单体灌胃给药，用高效液相色谱法测得其血药浓度，分别计算出柴胡皂苷b2在肠道菌群作用下水解产物柴胡苷元D的药动学参数，获得的结论是相较于柴胡皂苷b2单体给药，给予柴胡总皂苷后柴胡苷元D在体内的消除半衰期延长。刘史佳［15］将柴胡皂苷a分别静脉注射和灌胃给予大鼠后，用液相色谱质谱联用的方法对血样进行了分析，得到的结论是灌胃给药后，柴胡皂苷a的血药浓度较低，无法进行药动学计算;而在静脉注射给药后，柴胡皂苷a在体内的药动学过程符合二房室模型，并推断柴胡皂苷a绝对生物利用度较低，口服吸收差。Lei等［21］将柴胡用醇水提取后的提取液以17.5 g/kg给大鼠灌胃，运用液质联用仪同时检测柴胡皂苷a、柴胡皂苷c、柴胡皂苷d，获得了相关的药动学数据，依靠这个实验中极高的检测灵敏度，可以发现，虽然3种柴胡皂苷的生物利用度很低，但是其在血液中的达峰时间都很快。造成这种情况的原因可能有以下两种:①柴胡皂苷透过肠道进入血液的速率很快;②柴胡皂苷在肠道内进行转化后含量越来越少。

通过总结和对比几个药动学实验的结果可以发现，柴胡皂苷通过静脉注射给药和灌胃给药后，在体内的暴露程度和药动学行为有很大的区别，主要表现在相较于静脉给药，灌胃给药后的柴胡皂苷生物利用度极低，但是消除半衰期延长;且相较于单体给药皂苷，多种皂苷同时给药后各单体柴胡皂苷的消除会更加缓慢。

柴胡皂苷类物质的药动学的研究相对较少，而已有研究也主要集中在几种比较主要的皂苷单体的药动学研究上，且给药方式、给药的物质对于皂苷间的代谢相互影响以及总皂苷和皂苷水解产物还缺乏较为系统的药动学研究。

4 展望

口服后在体内发挥作用的柴胡皂苷类物质的主要来源就是经过在胃和小肠中的转化后的代谢产物吸收的柴胡苷元。柴胡皂苷结构不稳定极易转化，通过酸碱水解、肠道菌群代谢变成水解物进入体内，造成其生物利用度较低，在体内主要以代谢产物的形式存在，在这种情况下，代谢产物可能是药效的唯一或主要来源。但许多问题尚不十分清楚，如进入血液内的柴胡苷元是否是生物活性物质和药效物质，这些物质在体内的行为是怎么样的。传统的中药以口服用药为主，其化学成分受胃肠道酸碱性、胃肠道微生物及其代谢酶等影响时常发生转化，使这些成分的生物利用度降低。体内除了中药中所含原型成分以外，还有大量代谢产物的存在(包括中药成分在胃肠道的代谢产物及吸收后的代谢产物)，而这些被吸收的化学成分是阐明中药发挥药效机制的直接物质基础，要想揭示中药体内药效成分，代谢及代谢产物研究是不可缺少的重要组成部分。但是，柴胡皂苷入血后的肝脏代谢过程及代谢物的相关研究较少，这导致了对柴胡皂苷的真正药效物质基础的不确定，而研究柴胡皂苷代谢的难点在于柴胡皂苷有许多天然同分异构体结构，还有许多在体外或胃肠道中的不同代谢产物。只有进行系统的药物代谢和药动学研究，并将其结果与药效学研究相结合，通过明确药物的代谢过程，结合代谢物的生物活性研究及动力学研究，才能阐明柴胡皂苷发挥疗效的真正物质基础。

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