竹節參的化學成分與藥理活性研究進展

王開元，詹志來，廖天月，徐 瑾，萬晶瓊，魏 淵，聞崇煒，歐陽臻*

(1. 江蘇大學 藥學院，江蘇 鎮江 212013； 2. 中國中醫科學院中藥資源中心，北京 100700； 3. 江蘇大學 食品與生物工程學院，江蘇 鎮江 212013)

竹節參為非常用中藥。2015版《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)收載并明確其為五加科植物竹節參PanaxjaponicusC. A. Mey.的干燥根莖，具有補虛強壯，止咳祛痰，散瘀止血，消腫止痛的功效[1]。竹節參生長于海拔1 200～1 400 m的森林下，高山灌叢中或陰濕溝谷石邊[2]，在我國主要分布于云南、貴州、四川、湖北、陜西、甘肅、河南、浙江、安徽等省，其中以云南、四川、貴州等西南地區以及湖北恩施最為集中[3]。

迄今為止，竹節參中化學成分類型主要為三萜皂苷類、多糖類；藥理活性研究表明這些成分具有抗潰瘍、保肝、鎮靜抗疲勞、抗腫瘤等諸多作用。該文綜述了近年來竹節參的化學成分和藥理方面的研究進展。以便更好地為該屬藥用植物資源的開發利用提供依據。

1 化學成分

1.1 三萜皂苷類成分

五加科人參屬植物的特點是富含皂苷。從化學成分含量角度分析，人參、西洋參、三七等藥材的主要活性成分為達瑪烷型三萜皂苷，而同為人參屬植物的竹節參主要活性成分為齊墩果烷型三萜皂苷，同時含有少量達瑪烷型三萜皂苷，這與人參、西洋參、三七有較大差別。從化學成分種類來看，竹節參中雖含有大量齊墩果烷型三萜皂苷，但其種類少于竹節參中含有的達瑪烷型三萜皂苷。目前從竹節參中分離得到了80余種三萜皂苷，均是由皂苷元和一至數個配糖基相連而成的糖苷類化合物。研究表明，三萜皂苷主要是由類異戊二烯途徑合成，在各種氧化鯊烯環化酶的催化下，使 2，3-氧化鯊烯環化成三萜骨架，再經過環化、羥基化和糖基化形成各種三萜皂苷苷，均是由皂苷元和一至數個配糖基相連而成的糖苷類化合物[4-5]。將竹節參中分離并已闡明的三萜皂苷成分分為兩大基本類型：齊墩果烷型和達瑪烷型。前者進一步為齊墩果酸型和烏索酸型，后者分為原人參二醇型、原人參三醇型、奧寇梯木醇型和其他混雜型。

1.1.1 齊墩果烷型

1.1.1.1 齊墩果酸型

齊墩果酸型皂苷是以齊墩果酸為苷元的五環三萜類皂苷，廣泛存在于自然界中。天然的齊墩果酸型皂苷從結構上分為三個系列:3-單糖鏈齊墩果酸型皂苷，28-單糖鏈齊墩果酸型皂苷，3,28-雙糖鏈齊墩果酸型皂苷。齊墩果酸型皂苷糖鏈結構和連接位置的不同與其藥理活性有著密切聯系，齊墩果酸型皂苷具有多種顯著的藥理活性，如在抗腫瘤、降血脂、保肝活性等方面比游離的苷元齊墩果酸更為明顯。詳見表1。

圖1 齊墩果酸型皂苷母核Fig.1 Oleanolic acid type saponin core

表1 齊墩果酸型化合物名稱表

續表1 齊墩果酸型化合物名稱表

1.1.1.2 烏索酸型

烏索酸型又稱a-香樹脂烷型或熊果烷型，其基本結構與齊墩果烷型不同之處是E環上兩個甲基位置不同，即C-19和C-20上各有1個甲基，其中C-19位上的甲基為β-構型，而C-20位上的甲基為α-構型。僅在竹節參中僅發現一種此類型化合物。詳見圖2、表2。

1.1.2 達瑪烷型

達瑪烷型四環三萜由環氧鯊烯全椅式構象形成，其結構特點是8位有角甲基，且為β-構型。此外13位連有β-H，10位有β-CH3，17位有β-側鏈，C-20構型為R或S。在竹節參中主要包括 20(S) - 原人 參 二 醇 型、20 (S) - 原人參三醇型和奧寇梯木醇型3種類型皂苷，以及其他混雜亞型皂苷。

1.1.2.1 20(S)-原人參二醇型皂苷

目前文獻報道的在竹節參中已分離出的20(S) - 原人參二醇型化合物有葉三七皂苷J，三七皂苷 R4、Fa、Fc、Fe，人參皂苷 Rb1、Rb3、Rc、Rd，竹節參皂苷III、VI、VII等。詳見表3。

圖2 烏索酸型皂苷母核Fig.2 Ursolic acid saponins core

表2 烏索酸型化合物名稱表

1.1.2.2 20(S)-原人參三醇型皂苷

目前文獻報道的在竹節參中已分離出的20(S)-原人參三醇型化合物有葉三七皂苷D、E、F，三七皂苷 R1、R2、R6，三七皂苷J，人參皂苷Re、Rg1、Rg2、Rh1等。詳見表4。

圖3 20(S) - 原人參二醇型皂苷皂苷母核Fig.3 20(S)-protopanaxadiol saponins core

表3 20(S) - 原人參二醇型皂苷化合物名稱表

圖4 51-52化合物結構圖Fig.4 The structures of compounds 51-52

圖5 20(S)-原人參三醇型皂苷皂苷母核Fig.5 20(S)-protopanaxatiol saponins core

1.1.2.3 奧寇梯木醇型皂苷

該類型皂苷在達瑪烷骨架的C20和C24通過氧原子連接引入一個呋喃環，又稱20(S),24(S)-環氧達瑪-3β，6α，12β，25-四醇型四環三萜皂苷。詳見表5。

1.1.2.4 達瑪烯二醇Ⅱ型

達瑪烯二醇II是達瑪型人參皂苷生物合成的前體物質，其基本單元異戊烯焦磷酸(Isopentenyl pyrophosphate, IPP)和二甲基烯丙基焦磷酸(Dimethylallyl pyrophosphate, DMAPP)可由甲羥戊酸途徑或2-C-甲基-D-赤蘚糖醇-4-磷酸途徑分別合成；然后IPP和DMAPP依次在法尼基焦磷酸合酶和鯊烯合酶的催化下形成法尼基焦磷酸和三萜基本前體物質鯊烯；最后鯊烯可被2,3-環氧鯊烯合酶和達瑪烯二醇II合酶逐步催化形成達瑪烯二醇II。詳見表6。

表4 20(S) - 原人參三醇型皂苷化合物名稱表

續表4 20(S) - 原人參三醇型皂苷化合物名稱表

圖6 82-88化合物結構圖Fig.6 The structures of compounds 82-88

圖7 奧寇梯木醇型皂苷母核Fig.7 Ocotillol saponins core

1.1.3 其他混雜亞型

竹節參中還含有其他混雜亞型的三萜皂苷，如：竹節參皂苷LT5、竹節參皂苷LT8、竹節參皂苷FT1、竹節參皂苷FT2、竹節參皂苷FT3、竹節參皂苷FT4、竹節參皂苷FH1、竹節參皂苷FH2、三七皂苷G等。詳見表7。

表5 奧寇梯木醇型皂苷化合物名稱表

圖8 達瑪烯二醇Ⅱ型皂苷母核Fig.8 Dammarenediol type Ⅱ saponin core

表6 達瑪烯二醇Ⅱ型皂苷化合物名稱表

圖9 其他混雜亞型皂苷母核Fig.9 Other promiscuous subtype saponins core

1.2 多糖類成分

趙海霞等[28]采用3,5-二硝基水楊酸比色法測得竹節參中總糖含量為70.011%，還原糖含量為5.819%，總多糖含量為64.192%。Rufeng Wang等[29]從竹節參的根莖中提取并分離出名為CP-1a和CP-2a的多糖。大谷弘[30]等從日本生長的竹節參分離出兩種具有活化網狀內皮系統作用的多糖，竹節參多糖A、B，即分子量約為23000的β-1,4-半乳聚糖和分子量約為40000的含L-阿拉伯糖7.9%，D-半乳糖87.1%，D-葡萄糖1.6%，和半乳糖醛酸3.5%的復雜多糖。

1.3 揮發油

竹節參中的揮發油含量約為0.016%，其中包含β-檀香烯(β-santalene)、β-金合歡烯(β-farnesene)[31]。

1.4 氨基酸

向東山等[32]在竹節參中檢測出18種氨基酸，8種人體必需氨基酸。竹節參中氨基酸總含量較高，且人體所必需的8種氨基酸種類齊全，除蛋氨酸+胱氨酸占總氨基酸的質量分數低于模式譜標準外，其他各種必需氨基酸均高于模式譜標準。這說明竹節人參所含的各種人體必需氨基酸含量較為豐富，有較高的營養價值。

表7 其他混雜亞型皂苷化合物名稱表

圖10 111-112化合物結構圖Fig.10 The structures of compounds 111-112

1.5 無機元素

吳錦忠等[33]在竹節參的干燥根莖中檢測出15種無機元素，其中有6種為人體必需微量元素，總含量為309.74×10-6。3種人體必需大量元素總含量為16 185.70×10-6。其中，鋁(Al)270.10×10-6，鐵(Fe)172.90×10-6，鈣(Ca)12062.40×10-6，鎂(Mg)2099.07×10-6，硼(B)2.63×10-6，鋇(Ba)77.90×10-6，鎘(Cd)0.22×10-6，銅(Cu)6.54×10-6，錳(Mn)89.78×10-6，鎳(Ni)0.64×10-6，磷(P)2024.23×10-6，鍶(Sr)25.01×10-6，釩(V)1.26×10-6，鋅(Zn)12.96×10-6，鋯(Zr)0.22×10-6。許小燕等[34]采用火焰原子吸收光譜法對竹節參中Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn6種元素的含量進行了測定。結果表明，竹節參中Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn的含量分別為3012.421，2530.148，225.169，34.876，9.467，16.549μg·g-1。

1.6 多炔類

人參屬植物中普遍含有大量的C17多炔類化合物。中國臺灣學者Tian等[35]從竹節參中分離出七種多炔類化合物，其中三種多炔類化合物(1-3)是人參屬植物中首次被報道的。七種化合物結構如圖11所示。

圖11 1-7多炔類化合物結構圖Fig.11 The structure diagram of polyacetylene compounds 1-7注：dehydro=脫氫

2 藥理活性

2.1 對消化系統的影響

2.1.1 抗潰瘍

竹節參根莖中的皂苷類成分有保護胃黏膜的作用。Borrelli等[36]發現竹節參中的齊墩果酸寡糖對酒精和吲哚美辛引起的胃黏膜損傷具有保護作用。竹節參根莖甲醇提取物中皂苷類成分對HCl或乙醇所致小鼠潰瘍具有修復作用，并能保護胃黏膜，有效防治應激反應或HCl過多對胃黏膜的刺激。唐倩等[37]發現竹節參總皂苷對葡聚糖硫酸鈉誘導小鼠潰瘍性結腸炎(Ulcerative colitis，UC)有明顯的改善作用，其作用機制可能是通過上調PPAR-γ的表達，抑制促炎因子IL-1β、IL-17、IFN-γ的釋放，提升IL-10水平而產生對實驗性潰瘍性結腸炎的保護作用。

2.1.2 保肝

江善青等[38]發現竹節參多糖提取物在脂多糖 (Lipopolysaccharide, LPS) /氨基半乳糖 (D-galactosamine, D-GalN) 誘導急性肝損傷小鼠實驗中能劑量依賴性地降低LPS/D-GalN誘導的肝損傷并提高肝損傷型動物在24h內的生存率，劑量依賴性緩解肝臟病變，其作用機制可能與降低氧化應激和緩解炎癥反應有關。黃亞麗等[39]發現竹節參含藥血清以及皂苷IVa、IV均能有效抑制肝癌細胞的增殖，顯著提高肝癌細胞凋亡率并明顯抑制肝癌細胞的侵襲和遷移能力。認為竹節參及其提取物對肝癌具有防治作用，其機制可能與抑制肝癌細胞增殖、誘導肝癌細胞凋亡、提高機體免疫功能有關。

2.2 對中樞神經系統的影響

2.2.1 鎮靜、抗驚厥

李巧云等[40]通過爬桿實驗發現竹節參總皂苷有鎮靜作用，并與鎮靜催眠藥戊巴比妥鈉、硫噴妥鈉之間有協同作用，能延長鎮靜催眠藥的睡眠時間，但對翻正反射消失時間無明顯影響。陳淑清等[41]通過活動計數法和活動描圖法發現竹節參總皂苷在劑量為100 mg/kg時，經過85～95 min有非常顯著的鎮靜作用，而劑量為200 mg/kg時，經過20～30 min，就有非常顯著的鎮靜作用。陳淑清等同時發現竹節參總皂苷能對抗戊四氮所導致的驚厥，但對印防己毒素、士的寧則無對抗作用。

2.2.2 改善神經網絡功能

竹節參總皂苷對內質網應激相關蛋白有調節作用，對神經細胞凋亡有干預作用。王瑞等[42]發現竹節參總皂苷能明顯上調內質網應激相關蛋白和Bcl-2/Bax的表達水平，下調促凋亡蛋白表達水平，從而維持衰老大鼠腦組織的內質網穩態，減少神經細胞凋亡。Tohda等[43]發現竹節參中的原人參二醇型皂苷可增強人神經母細胞SK-N-SH 的軸突及樹突生長，可增強軸突和樹突的形成活性。

2.2.3 改善學習記憶作用

Chen[44]等發現人參皂苷Re、Rg1、Rg3可顯著減少動物腦內Aβ42(阿爾茨海默氏癥的β淀粉樣肽(Aβ)，其異常積累是疾病過程中的關鍵因素)。趙暉等[45]用雙側頸總動脈結扎制備血管性癡呆大鼠模型；Morris水迷宮試驗檢測各組大鼠學習記憶能力；ELISA法測定海馬組織谷氨酸 (Glutamate, Glu) 及γ-氨基丁酸 (Gamma-aminobutyric acid, GABA) 的含量；生化方法檢測海馬組織谷胱甘肽過氧化物酶 (Glutathione peroxidase, GSH-Px) 、超氧化物歧化酶 (Superoxide dismutase, SOD) 及丙二醛 (Malondialdehyde, MDA) 的含量，發現竹節參總皂苷可明顯改善血管性癡呆大鼠學習記憶功能，提高海馬組織GABA含量，降低Glu/GABA的比值， 并可增加海馬組織抗氧化酶GSH-Px、SOD活性，降低MDA含量。表明竹節參總皂苷具有改善血管性癡呆大鼠學習記憶能力與調節腦Glu和GABA含量的作用，其作用機制可能和改善自由基代謝有關。

2.2.4 抗疲勞作用

張舜波等[46]發現湖北恩施道地藥材竹節參皂苷提取物能明顯延長小鼠在水中負重游泳的存活時間，明顯降低小鼠血尿素氮水平，顯著提高小鼠負重游泳后肝糖原的含量；明顯延長小鼠在常壓缺氧條件下的存活時間，表明湖北恩施道地藥材竹節參皂苷提取物具有明顯的抗疲勞和耐缺氧作用。劉桂林等[47]發現鄂產竹節參多糖類成分能明顯降低運動后小鼠血乳酸含量并提高肝糖原的儲備值，具有抗疲勞的作用。

2.3 對心腦血管系統的作用

2.3.1 缺血再灌注損傷的保護作用

黃亞光等[48]發現竹節參對大鼠的神經功能損傷明顯改善，使腦梗死體積顯著減小，自噬小體減少，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ顯著降低，p62的表達顯著上調，表明竹節參總皂苷可能通過抑制自噬的過度激活，從而減輕腦缺血再灌注損傷的發生。

2.3.2 促纖維蛋白溶解生物活性

Matsuda等[49]發現70%的竹節參甲醇提取物能促進纖維蛋白的溶解，但對由內毒素誘導的彌漫性血管內凝血無效。提示竹節參對血栓的形成無抑制作用，它不能作為抗血栓劑。

2.3.3 降血脂

賈銀芝等[50]發現竹節參總皂苷低劑量(100 mg/kg)可降低小鼠血清總膽固醇 (Total cholesterol, TC) 水平，顯著降低小鼠血清甘油三酯 (Triglyceride, TG) 水平；竹節參總皂苷中劑量(200 mg/kg)可顯著降低小鼠血清TC、TG水平，降低小鼠血清低密度脂蛋白膽固醇 (Low density lipoprotein cholesterol, LDL-C) 水平；竹節參總皂苷高劑量(400 mg/kg)可顯著降低小鼠血清TC、TG、LDL-C水平，表明竹節參總皂苷具有一定的降血脂作用，且呈劑量依賴性。

2.3.4 心臟保護

徐媛青[51]發現竹節參總皂苷能夠明顯改善急性心肌梗死大鼠的心功能，能顯著增加H2O2致氧化損傷心肌細胞存活率，降低細胞培養液中LDH和MDA的含量，升高SOD、CAT和GSH-Px的活性，并通過Real-timePCR技術分析發現：竹節參總皂苷能下調Caspase-3的表達，升高Bcl-2/Bax的比值。表明竹節參總皂苷對冠脈結扎致大鼠急性心肌梗死具有保護作用，對H2O2致H9c2心肌細胞株的氧化應激損傷也具有明顯的保護作用，其機制可能與其激活Nrf2-ARE信號通路，清除ROS及調節心肌細胞內凋亡相關蛋白Bcl-2、Bax和Caspase-3表達有關。賀海波等[52]發現竹節參對心肌缺血大鼠心肌梗死面積有較強的降低作用，對心肌炎性浸潤和溶解壞死現象均有所減輕；在抗氧化損傷和降低cTnI方面，它們能明顯增加SOD、GSH-Px酶活性，降低MDA和cTnI含量，且發現竹節參不同提取部位預處理對冠脈結扎誘導大鼠急性心肌缺血損傷均具有較強的保護作用，其中以正丁醇部位最為顯著，水提部位次之。

2.4 對免疫系統的作用

2.4.1 增強免疫

王洪武等[53]發現竹節參皂苷與竹節參多糖組合物可提高免疫低下小鼠的脾臟指數，提升體內CD4+、B淋巴細胞及NK細胞比例，提高血清中IL-2、IFN-γ含量，表明竹節參皂苷與竹節參多糖組合物可增強免疫低下小鼠的免疫功能，且效果優于單獨應用竹節參皂苷或竹節參多糖。袁琴等[54]發現竹節參醇提物能顯著促進淋巴細胞的增殖，顯著增強小鼠血清中抗HBs Ag的Ig G、Ig G1和Ig G2b亞型抗體滴度；上調細胞因子IFN-γ、IL-4和IL-10的表達；增強TLR4受體的表達，表明竹節參醇提物中60%乙醇提取物具有較強的免疫佐劑作用，作為HBs Ag抗原佐劑是通過活化TLR4受體來發揮作用的。

2.4.2 鎮痛抗炎

陳淑清等[41]在醋酸扭體試驗中發現竹節參總皂苷在小劑量32.8 mg/kg時，鎮痛作用已很明顯，當其劑量為64 mg/kg時，作相當于氨基比林100 mg/kg鎮痛效，當竹節參總皂苷劑量為80 mg/kg時，其鎮痛作用強度約在氮基比林100和200 mg/kg之間。文德鑒等[55]通過醋酸扭體實驗和熱板實驗發現竹節參總皂苷對物理性、化學性致痛因子所致疼痛都有明顯的鎮痛作用，起效較快，作用時間較長，鎮痛作用隨給藥劑量的增加而增強，提示竹節參總皂苷具有明顯的鎮痛作用，是竹節參發揮鎮痛作用的主要活性部位。趙晴晴等[56]發現竹節參多糖能不同程度抑制 NO 釋放量，并能減少炎癥相關因子IL-1β、TNF-α、iNOS mRNA 表達；25、50 μg / mL 竹節參多糖均能有效抑制小膠質細胞中 NF-κB(Nuclear factor kappa-B，NF-κB)的核轉移，提示竹節參多糖可減輕LPS誘導的小膠質細胞炎癥反應，其作用機制可能與抑制NF-κB信號通路有關。

2.4.3 抗腫瘤

張瑩等[57]將不同濃度的竹節參皂苷Ⅳ、Ⅳa和Ⅴ分別體外作用于胃癌SGC-7901細胞，發現竹節參齊墩果烷型皂苷能夠明顯誘導胃癌SGC-7901細胞的凋亡，并可顯著抑制胃癌SGC-7901細胞的增殖、遷移和侵襲，其中以竹節參皂苷Ⅳ的作用最強。

2.4.4 抗氧化活性

楊莉等[58]發現竹節參總皂苷能顯著提高H2O2所導致的細胞活力降低，提高SOD活性，降低MDA含量，并能上調Nrf2、p-ERK蛋白及NQO1、GCLC mRNA表達。表明竹節參總皂苷對H2O2致SH-SY5Y細胞氧化應激損傷具有保護作用，其作用機制可能與調控ERK/Nrf2通路，從而增強抗氧化基因表達有關。王如鋒[58]從竹節參總多糖中分級獲得5種竹節參多糖成分，命名為Z1-Z5，并發現竹節參多糖都具有顯著的體外抗氧化活性，各樣品之間的抗氧化的能力存在較大差異，達到一定濃度后Z5的活性最好。清除三種自由基中以清除DPPH能力最強，Z5濃度為10 mg/ml時，清除DPPH效率已達90%，表明竹節參多糖具有顯著的抗氧化活性。

3 結語與展望

竹節參在民間用藥歷史悠久，與人參和三七是同屬植物，兼具北藥人參滋補強壯和南藥三七活血化瘀之功效。關于竹節參化學成分的研究主要包括以齊墩果烷型三萜皂苷、達瑪烷型三萜皂苷為主的三萜皂苷類以及多糖類、多炔類等成分?，F代藥理學研究證實竹節參具有保肝、增強學習記憶、保護心臟、降血脂、抗疲勞、增強免疫和抗腫瘤等諸多藥理作用，具有良好的應用前景。以竹節參為原料的復方竹節參片對風濕類疾病有較廣泛的臨床應用[60-61]，在藥物資源開發方面具有長遠的價值和意義。但目前竹節參質量標準仍有待客觀化，因不同產地、不同采收期的藥材，有效成分含量存在一定差異，相關質控研究較少，且藥典中也并未明確竹節參化學成分的質控方法?？赏ㄟ^對不同產地、不同采收期的竹節參中的皂苷類成分進行含量測定，為該藥材的鑒定和質量控制提供科學依據。竹節參化學成分的研究已取得了一定成果，但其有效成分具體通過哪些信號通路發揮作用仍未解釋清楚。今后應以中醫藥理論為指導，對化學成分和藥理作用進行深入研究，旨在闡明竹節參已知藥理作用的分子機制并發掘新的藥理活性，為其臨床應用提供依據。