西洋参果化学成分及其生物活性研究进展

李乐，余慧，付书正，李平亚，刘金平（吉林大学药学院 吉林大学天然药物研究中心，长春 130021）

西洋参（Panax quinquefoliumL.）是五加科（Araliaceae）人参属多年生草本植物。又名美国参、花旗参、洋参、广东参，主要产自加拿大和美国，1978年开始在我国引种栽培[1-2]。西洋参根为《中国药典》收录的药材，其茎叶总皂苷作为药品应用于临床。西洋参6～7月开花，8～9月果实成熟。西洋参的成熟果实为浆状小核果，呈扁球形，长径1.5 cm左右，初期绿色，成熟时鲜红色至暗红色，有光泽，果皮味微苦、甘、酸[3]。研究发现，西洋参果中含有人参皂苷、多糖、脂肪酸、氨基酸以及无机元素等多种化学成分，且人参皂苷是其主要活性成分[4]。西洋参果在抗氧化、抗心肌缺血、抗肿瘤、降血糖、增强免疫力等方面具有良好的功效。但目前关于西洋参的综述多集中在根和茎叶，对西洋参果的研究进展报道较少，为合理开发和利用西洋参果这一宝贵资源，本文在查阅近20年的文献报道的基础上，对西洋参果的化学成分及其生物活性研究进行综述，以期为西洋参果的进一步研究和开发利用提供参考。

1 西洋参果的化学成分

1.1 皂苷类

1.1.1 人参皂苷种类 人参属植物中的主要化学成分人参皂苷均为达玛烷型三萜皂苷结构，且大部分皂苷为四环骨架结构的三萜类化合物[5-6]。至今已从西洋参果中分离纯化和鉴定出40多个人参皂苷类成分。

从西洋参果中分离出的人参皂苷根据结构的不同可分为原人参二醇型（protoginsengdiol，PPD）、原人参三醇型（protoginsengtriol，PPT）、奥克替隆型和C-20侧链异构型。其中最主要的两类是PPD和PPT。糖类型、数量和附着位置的差异使人参皂苷结构具有多样性。可变的C-20侧链和立体异构现象进一步丰富了人参皂苷的结构[7-8]。西洋参果中的三萜皂苷的糖基为常见的吡喃葡萄糖基、吡喃木糖基、吡喃鼠李糖基、吡喃阿拉伯糖基和呋喃阿拉伯糖基[9-15]（如图1所示）。

图1 西洋参果中分离出的人参皂苷Fig 1 Ginsenosides isolated from American ginseng berry

1.1.2 定量分析 Wang等[16]发现西洋参果中的主要人参皂苷是人参皂苷Rb3，占总皂苷含量的5.35%，而人参皂苷Rb3在西洋参和其他人参属植物的根中含量较少，这表明西洋参果是人参皂苷Rb3的新来源。马晓宁等[17]首次采用高效液相色谱-蒸发光散射检测法检测了西洋参根、茎叶、花蕾、果中五醇、（24R）-拟人参皂苷元、原人参三醇、人参二醇和25-OH-原人参二醇的含量，结果表明西洋参不同部位（根、茎叶、果、花蕾）中（24R）-拟人参皂苷元的含量均高于其他成分，同时，西洋参茎叶、果、花蕾水解产物的含量均高于根。李蕾等[18]对西洋参不同部位提取物中14种单体皂苷含量进行比较，在西洋参根提取物中人参皂苷Rb1、Rc含量最高；在西洋参茎叶提取物中人参皂苷Rg1、Re、（S）-Rh1、（20S）-Rg2、F1、Rd、F2含量最高；在西洋参果提取物中人参皂苷Rb2、Rb3、（20S）-Rg3含量最高。Zhang等[19]用高效液相色谱-蒸发光散射检测法同时测定西洋参茎叶、浆果、花蕾和根中5种活性水解成分。结果表明各部位均含有25-OH-PPT、25-OHPPD、PPT、（24R）-拟人参皂苷元和（20S）-人参三醇水解产物；西洋参根和浆果中皂苷元含量没有差异，但总皂苷元含量有一定差异；西洋参根、茎叶、浆果和花蕾的水解产物中，（24R）-拟人参皂苷元含量最高，25-OH-PPD含量次之。因此，利用西洋参开发抗肿瘤化合物具有十分重要的现实意义。而且研究发现西洋参茎、叶、浆果和花蕾等部位水解产物中所含的活性皂苷元比从根中提取的活性更高，为西洋参地上部分的使用提供了依据[19]。

1.2 多糖

西洋参中多糖类物质是一类具有特殊生物活性的物质。目前分离出来的多糖由蔗糖、人参三糖、麦芽糖、山梨糖、半乳糖醛酸、阿拉伯糖、鼠李糖等单糖组成[20-21]。齐滨等[22]比较了不同产地、不同年限的人参、西洋参和红参中糖类成分的含量，结果表明不同产地、不同年限的人参、西洋参和红参总糖的含量差别不大，但西洋参中还原糖和可溶性多糖含量较低。

李珊珊等[23]通过水提醇沉法得到西洋参果总多糖，再通过离子交换层析分离纯化，得到中性糖和酸性糖。利用高效液相色谱法对单糖组成进行分析，结果表明西洋参果总多糖主要由鼠李糖、半乳糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖和葡萄糖组成；中性糖主要由半乳糖醛酸、阿拉伯糖、葡萄糖和甘露糖（63.9∶19.3∶15.2∶1.5）组成；酸性糖主要由鼠李糖、半乳糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖和葡萄糖（13.1∶13.2∶46.4∶19.0∶5.8）组成。其中，西洋参果总多糖具有较高的1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除活性，并且清除率随着浓度的升高而增加。

1.3 脂肪酸

鲁歧等[24]首次从西洋参果中分离鉴定出十六碳酸乙酯、十八碳酸乙酯以及8，11-二甲基二十二碳酸乙酯。同时通过体外和体内抑瘤实验证明西洋参果脂肪酸组分（25～100 mg·kg－1）具有较强的抗肿瘤作用。

1.4 氨基酸类

西洋参果中含有丰富的氨基酸类成分。张甲生等[25]报道西洋参果汁中含有16种以上的水解氨基酸，其中含有8种人体必需氨基酸，占总氨基酸的28.82%，氨基酸总量为12.838 g·L－1）。王秋等[26]测定了西洋参鲜果汁中18种水解氨基酸的含量，发现谷氨酸、天冬氨酸、胱氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等为主要氨基酸。

赵方杰等[27]对加拿大多伦多市，中国陕西省留坝县、吉林省抚松县、山东省文登市来源的西洋参进行氨基酸种类和含量测定及对比分析，各产地西洋参均检测出17种水解氨基酸，其中含有8种人体必需氨基酸以及甲硫氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸和精氨酸等9种药用氨基酸。从氨基酸含量及营养均衡性角度来看，中国陕西省留坝县西洋参成分最接近原产地加拿大西洋参。

1.5 无机元素

张甲生等[28-29]首次应用荧光、极谱和原子吸收光谱法测定国产西洋参各部位的微量元素，结果表明人体必需常量元素（钾、钙、镁、钠）和微量元素（铁、锌、铜、锰、钴、硒、镍、钼）在西洋参各部位均有分布。此外，研究还发现西洋参果汁中钾、钙、磷、镁、铁、钠含量最高，而有害微量元素铅、镉、汞量远远低于致毒量。刘景英等[30]采用荧光、极谱、原子吸收法测定了西洋参地上部分样品中16种无机元素，结果表明西洋参果中富含人体必需元素，且含量明显高于主根，是值得开发利用的宝贵资源。

1.6 其他成分

孟祥颖等[31]通过双波长薄层扫描法测定了西洋参根、茎叶、花和果中总黄酮含量，结果显示：花＞果>茎叶>根。张崇禧等[32]从西洋参果中分离鉴定出豆甾-5-烯醇。Mehendale等[33]首次证明了西洋参果提取物中存在多酚成分咖啡酸和绿原酸。

2 生物活性

西洋参果具有广泛的药理活性，尤其是在抗氧化、抗心肌缺血、抗肿瘤、降血糖、增强免疫力等方面。

2.1 抗氧化作用

Shao等[34]报道了西洋参果提取物具有良好的心肌保护作用。研究发现西洋参果提取物在0.1～1.0 mg·mL－1时能够直接有效地清除氧自由基从而发挥抗氧化作用。同时，进一步研究发现西洋参果提取物对于外源性和内源性氧化剂导致的心肌氧化损伤均具有保护作用，机制可能与减少细胞死亡有关。而且研究表明对比同样剂量的西洋参根提取物，西洋参果提取物（1.0 mg·mL－1）具有更好的心肌抗氧化保护作用。Mehendale等[33]研究了西洋参果提取物长期预处理心肌细胞对氧化损伤的保护作用，结果表明，用西洋参果提取物（0.5～2.5 mg·mL－1）长期预处理可减轻心肌细胞的氧化应激，提高氧化损伤的细胞存活率，机制可能与增强过氧化氢酶的活性有关。研究还证明了西洋参果提取物中的活性多酚成分——咖啡酸和绿原酸可能在西洋参果提取物的心肌抗氧化保护作用中发挥重要作用。

2.2 抗心肌缺血作用

卢爱萍等[35]研究表明西洋参果总皂苷（6～24 mg·kg－1）能够通过降低冠脉阻力，增加冠脉流量，减少心肌耗氧量，发挥保护缺血心肌作用。机制可能与抑制心肌三酶释放、提高体内超氧阴离子自由基清除酶的活性、减少过氧化脂质代谢产物丙二醛的生成，抑制脂质过氧化反应，减轻心肌损伤程度有关。李艳娇[36]通过腹腔注射大剂量的异丙肾上腺素，建立大鼠急性心肌缺血模型，观察西洋参果总皂苷（25～100 mg·kg－1）对心肌缺血的影响，结果表明西洋参果总皂苷对异丙肾上腺素所引起的大鼠心肌缺血也有明显的保护作用。

2.3 抗肿瘤作用

鲁歧等[24]通过体内抑瘤实验证实西洋参果总苷、3种游离脂肪酸组、游离色氨酸和十八碳酸均具有抗肿瘤活性，游离色氨酸的芳香共轭系统结构能够产生光敏效应，受光照射产生光敏增效作用，抗肿瘤活性增强。同时，通过小鼠脾淋巴细胞转化实验发现西洋参果总皂苷和十八碳酸具有生物免疫调节作用，尤其是十八碳酸在0.01～1.0 μg·mL－1低剂量范围内，显示较强的肿瘤免疫活性。Li等[37]研究了西洋参果提取物和5-氟尿嘧啶对人结肠癌细胞SW-480、HCT-116和HT-29的可能的协同化学预防作用，发现西洋参果提取物（0.1～1.0 mg·mL－1）以浓度依赖性方式显著抑制人结肠癌细胞的生长，且能增强5-氟尿嘧啶对人结肠癌细胞的化学预防作用，其对5-氟尿嘧啶协同作用的机制可能是增强S期和G2/M期的阻滞。Wang等[38]研究了西洋参果蒸煮处理后皂苷含量的变化，并评估提取物的抗肿瘤作用。结果表明蒸煮处理增加了西洋参果中人参皂苷Rg3的含量，增强了浆果提取物（0.5 mg·mL－1）对HCT-116和SW-480细胞的抗增殖作用。研究还发现浆果提取物对细胞生长有一定抑制作用，能诱导肿瘤细胞死亡。

2.4 降血糖作用

Xie等[39]研究了西洋参果提取物对糖尿病或肥胖小鼠的降血糖影响，小鼠每日腹内膜注射西洋参果提取物150 mg·kg－1，共12 d，在第5日和第12日，小鼠空腹血糖显著降低（P＜0.05），体质量显著下降（P＜0.01），体温显著提高（P＜0.01），糖耐量明显改善（P＜0.01），说明西洋参果提取物具有较好的降血糖和减肥的作用，对于治疗和预防1型糖尿病具有重大的意义，作用机制主要是与其清除自由基的作用有关。研究还发现，葡萄糖耐量的提高可能是通过恢复胰岛素敏感性，进而使胰岛素介导的葡萄糖利用正常化而实现的。进一步研究发现西洋参果多糖部分对小鼠有降血糖作用，连续10 d分别腹内膜注射西洋参果多糖50、150 mg·kg－1能够显著改善小鼠的糖耐量。

2.5 增强免疫力作用

吴志奎等[40]研究了西洋参果汁对动物免疫系统的作用，以西洋参果汁为原料配制成口服液（4.0 mL·kg－1）进行药理实验，发现其能促进老龄大鼠骨髓有核细胞DNA合成代谢，提高DNA核酸含量，明显提高DNA聚合酶α活力，能显著降低老龄大鼠脑组织中乙酰胆碱含量，抗中枢神经系统老化，改善脂类代谢，降低胆固醇，减少尾部老年斑块的形成。结果证明西洋参果汁具有增强机体免疫力、延缓衰老的功效。

2.6 肝肾保护作用

西洋参果对肝、肾也有很好的保护作用。Xu等[41]评估西洋参果对乙酰氨基酚诱导的肝损伤的保护作用，结果表明西洋参果预处理（150～300 mg·kg－1）可减轻乙酰氨基酚诱导的肝损伤。机制可能是通过抑制肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factorα，TNF-α）介导的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3/-8/-9（caspase-3/-8/-9）信号通路的炎症反应来保护肝细胞免受乙酰氨基酚诱导的肝毒性，表明西洋参果是潜在的肝保护剂。Ma等[42]经过研究发现西洋参叶总皂苷以及西洋参果提取物（150～300 mg·kg－1）对顺铂诱导小鼠体内的氧化应激、炎症和细胞凋亡具有很好的保护活性，其分子机制可能是通过抑制了体内caspase-3/caspase-9以及MAPK和核转录因子-κB（nuclear transcription factor-κB，NF-κB）等一系列信号通路的激活，进而改善了顺铂诱导的急性肾损伤。

3 总结与展望

综上所述，西洋参果含有皂苷、多糖、脂肪酸、氨基酸、无机元素等多种成分。西洋参果具有与西洋参根相同或相似的生理活性物质。但西洋参果中总皂苷含量明显高于西洋参根，是宝贵的人参皂苷资源。与西洋参根和茎叶相比，西洋参果中富含人参皂苷Rb2、Rb3、（20S）-Rg3，其中人参皂苷Rb3占西洋参果总皂苷含量的5.35%，表明西洋参果可以作为提取人参皂苷Rb3的首选材料。

西洋参果在抗氧化、抗心肌缺血、抗肿瘤等方面具有显著的药理活性。与同剂量的西洋参根相比，西洋参果具有更好的心肌抗氧化保护作用。同时研究表明，西洋参果与西洋参的茎叶相似，也具有显著的肝脏保护能力，有望成为新的肝保护剂。

目前，对西洋参果的研究主要集中在生物活性方面，但对西洋参果发挥疗效的物质基础未见报道。而西洋参作为传统中药，化学成分复杂，且多以口服用药为主，存在首过效应以及内源性基质干扰，导致中药体内微量和痕量未知新成分的快速精准辨识十分困难，因此，深入研究西洋参果总皂苷的药效学和药动学，进一步对西洋参果总皂苷进行活性筛选和评价，最终阐明其药效物质基础是很有必要的。在明确西洋参果总皂苷发挥疗效的物质基础以及作用机制的基础上，可以尝试开发以西洋参果总皂苷为基础的中药组方或复方，以期进一步开发西洋参果的药用价值。