植物甾体皂苷生物合成与生理活性

林江波，王伟英，邹 晖，戴艺民

(福建省农业科学院亚热带农业研究所 363005)

甾体皂苷是由糖基和甾体皂苷元缩合而成的糖基皂苷。甾体皂苷元的骨架由27个碳原子构成，母核是环戊烷多氢菲。根据F环的闭合状态，甾体皂苷主要有螺甾烷型、呋甾烷型和变形螺甾烷型3种类型[1]。

甾体皂苷广泛存在于薯蓣科、玄参科、龙舌兰科等单子叶植物中，具有抗癌、抗菌消炎、降低血压等多种生理活性，药用价值高，具有一定的市场开发潜力。本文概述了甾体皂苷的生物合成和生理活性，以期为相关研究者提供参考。

1 甾体皂苷生物合成的主要途径

甾体皂苷的生物合成首先从乙酰辅酶A通过MVA途径(或丙酮酸通过MEP途径)生成法尼基焦磷酸，再通过鲨烯合酶和角鲨烯环氧化酶的催化形成2，3氧化角鲨烯，2，3氧化角鲨烯在环阿屯醇合酶的催化下形成甾体类化合物的前体环阿屯醇，该步骤是甾体与萜类代谢的重要分支，是甾体类化合物下游代谢总开关[2]。环阿屯醇经过一系列的氧化、还原等修饰，形成胆甾醇，胆甾醇侧链经过羟基化、羰基化等反应，环化为半缩酮，半缩酮C-26位羟基被葡萄糖基转移酶催化形成糖苷键，生成呋甾烷型甾体皂苷[1,3]。26-β-糖苷酶(F26G)催化呋甾烷型甾体皂苷C-26糖苷键水解，形成螺甾烷型甾体皂苷[4]。

2 甾体皂苷的生理活性

2.1 抗菌作用

甾体皂苷具有明显的抗菌作用，Zhang等[5]研究发现，中药蒺藜的2种甾体皂苷TTS12和TTS15具有极强的抗菌效果；植物荷兰铁的2种螺甾烷皂苷Ys-Ⅱ和Ys-Ⅳ对白色念珠菌和新型隐球菌具有抑制作用[6]。甾体皂苷的抑菌活性与苷元基团及糖链中连接单糖的数量和结构有关[7]，螺旋甾烷型苷元的抗菌活性比呋喃甾烷型苷元更具优势[8]。Lee等[9]研究了大豆和绿豆甾体皂苷的抗菌机理，发现甾体皂苷通过阻断细胞分裂的G1/S期，抑制Th细胞的增殖，从而达到抗菌消炎的效果。

2.2 抗肿瘤作用

甾体皂苷主要通过诱导肿瘤细胞凋亡和细胞毒活性来达到抗癌效果。三角叶薯蓣皂苷通过作用于分裂酶原蛋白激酶途径来抑制血管生成，诱导肿瘤细胞凋亡[10]。夜香树3种甾体皂苷(SSCN)通过阻滞细胞于G2/M期、损伤DNA、抑制TopoII的催化活性等抑制肝癌BEL-7404细胞增殖和诱导凋亡[11]，抑制强度可能与甾体皂苷中的吡喃葡萄糖苷和鼠李糖苷的数量及同3号碳的连接方式有关[12]。从虎眼万年青分离的甾体皂苷OSW-1对人的正常细胞毒性很小，体外抗癌活性比紫杉醇、喜树碱、阿霉素等高10～100倍[13]。毛茛科草本植物白头翁的甾体皂苷对肺癌7402细胞具有很强的细胞毒活性，而副作用很小[14]。吉祥草的甾体皂苷RCE-4可能通过上调Bax、Caspase-9、Caspase-3的表达和下调Survivin、Bcl-2、COX-2的表达，抑制宫颈癌裸鼠移植瘤的生长[15]。

2.3 治疗心血管疾病

缺血性心脑损伤主要是血栓形成和血小板聚集等原因引起的，甾体皂苷具有抗血小板聚集的作用，可用于治疗动脉硬化、心肌梗死等心脑血管疾病。体外实验研究发现[16]，薯蓣皂苷元和黄山药总皂苷均具有明显的抗血小板聚集活性，薯蓣皂苷元对血小板凝聚的抑制率高于黄山药总皂苷。田友清等[17]研究了薯蓣皂苷元对小鼠静脉血栓形成的影响，结果发现：薯蓣皂苷元能够升高血清内的NO，降低血管壁内的NO，从而抑制血管壁的松弛和血小板聚集；升高血管壁内的MPO，从而抑制过氧化氢的氧化作用，保护血管内皮免受破坏。

2.4 降低血糖血脂

薯蓣皂苷能提高高脂血症小鼠的脂蛋白脂酶、肝脂酶、谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶和一氧化氮合酶的活性，同时降低氧自由基含量，以及丙二醛、总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇的水平，达到降血脂的作用[18]。藠头总甾体皂苷能显著降低高脂饲料喂养诱发的高脂血症大鼠血清中的胆固醇、低密度脂蛋白和总甘油三酯等的水平，调节血脂水平，提高抗氧化能力[19]。

3 展望

甾体皂苷是具有广泛药理活性的植物次生代谢产物，已经被世人所关注。不同植物来源的甾体皂苷结构不同，性质各异，即使同种植物不同的甾体皂苷单体，其药理活性也不一样。目前，对甾体皂苷的研究集中在少数几个科的个别植物。因此，继续深入开展植物甾体皂苷的分离、药理活性、结构与药理活性的构效关系等的研究，进而开发甾体皂苷类新药，具有重大的意义及广阔的发展前景。

[1]尹艳,关红雨,张夏楠.甾体皂苷生物合成相关酶及基因研究进展[J].天然产物研究与开发,2016,28(8)：1332-1336.

[2]刘强,丛丽娜,张宗申.植物甾醇与三萜类皂苷生物合成基因调控的研究进展[J].安徽农业科学,2006,34(19)：4844-4846.

[3]CARDENAS P D, SONAWANE P D, HEINIG U, et al. The bitter side of the nightshades： Genomics drives discovery in Solanaceae steroidal alkaloid metabolism[J]. Phytochemistry, 2015,113：24-32.

[4]王亮,游松,蒋雅红,等.利用重组F26G酶实现呋甾皂苷向螺甾皂苷的体外生物转化[J].中国药物化学杂志, 2001,11(44)：326-328.

[5]ZHANG J D, CAO Y B, XU Z, et al.In vitro and in vivo antifungal activities of the eight steroid saponins fromTribulusterrestrisL.with potent activity against fluconazole-resistant fungal pathogens[J].Biol Pharm Bull,2005,28(12)：2211-2215.

[6]ZHANG Y, ZHANG Y J, JACOB M R, et al.Steroidal saponins from the stem ofYuccaelephantipes[J].Phytochemistry,2008,69(1)：264-270.

[7]YANG C R, ZHANG Y, JACOB M R, et al.Antifungal activity of C-27 steroidal saponins[J].Antimicrob Agents Chemother, 2006,50(5)：1710-1714.

[8]BARILE E, BONANOMI G, ANTIGNANI V, et al.Saponins from Allium minutiflorum with antiflingal activity[J].Phytochemistry, 2007,68(5)：596-603.

[9]LEE S J, BAE J, KIM S, et al.Saponins from soy bean and mung bean inhibit the antigen specific activation of helper T cells by blocking cell cycle progression[J].Biotechn Lett, 2013,35(2)：165-173.

[10]TONG Q Y, QING Y, SHU D, et al.Deltonin, a steroidal saponin, inhibits colon cancer cell growth in vitro and tumor growth in vivo via induction of apoptosis and antiangiogenesis[J].Cell Physiol Biochem，2011，27(3-4)：233-242.

[11]赵世元，农智新，叶海洪,等.夜香树3种甾体皂苷对人肝癌细胞株BEL-7404增殖抑制作用机制研究[J].中国实验方剂学杂志,2013,19(3)：212-216.

[12]赵世元，农智新，叶海洪,等.夜香树叶甾体皂苷的体外抗肿瘤活性[J].中成药,2013,35(6)：1243-1247.

[13]ZHOU Y, GARCIA-PRIETO C, CARNEY D A, et al.OSW-1： a natural compound with potent anticancer activity and a novel mechanism of action[J].J Natl Cancer Inst,2005,97(23)：1781-1785.

[14]XU Q M, SHU Z, HE W J, et al.Antitumor activity of Pulsatilla chinensis (Bunge) Regel saponins in human liver tumor 7402 cells in vitro and in vivo[J].Phytomedicine,2012,19(3-4)：293-300.

[15]杨小姣,白彩虹,邹坤,等.吉祥草中甾体皂苷RCE-4对宫颈癌裸鼠移植瘤的抑制作用[J].第三军医大学学报,2016,38(5)：476-482.

[16]马海英,周秋丽,王本祥.黄山药总皂苷和薯蓣皂苷元抗高脂血症及体外抗血小板聚集的比较[J].中国医院药学杂志,2002,26(2)：323-325.

[17]田友清,丁平,寇俊萍,等.薯蓣皂苷元对小鼠下腔静脉结扎血栓形成及相关因子的影响[J].现代中药研究与实践,2007,21(1)：32-34.

[18]GONG G, QIN Y, HUANG W, et al.Protective effects of diosgenin in the hyperlipidemic rat model and in human vascalar endothelial cells against hydrogen peroxide-induced apoptosis[J].Chem Bio Interact, 2010,184(3)：366-375.

[19]雷荣剑,李军,金圣煊,等.藠头总甾体皂苷对高脂大鼠降脂作用研究[J].中成药,2013,35(8)：1615-1619.