花椒屬植物降脂降糖活性研究進展*

袁海梅 綜述，宋 雨，馬 玉，楊 敏，彭 聰，張 崟△ 審校

(成都大學：1.食品與生物工程學院；2.農業農村部雜糧加工重點實驗室，四川 成都 610106)

高脂血癥是體內血脂異常偏高引起的全身慢性代謝性疾病，表現為總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)升高或高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)降低。因此，降低血脂濃度是預防和治療心血管疾病的重要手段[1-4]。目前，臨床上常用的降血脂藥物均存在一定不良反應，會導致一定程度的肝腎功能損害、膽結石、肌肉損傷和皮膚病等。近年來，藥學界越來越關注不良反應小的天然降脂藥物[5]。糖尿病是一種以高血糖為特征的內分泌紊亂疾病，長期的高血糖癥能損害胰島β細胞，使糖耐量受損，其中，2型糖尿病占所有糖尿病患者的90%以上，常伴有多種慢性并發癥，嚴重危害人類健康。目前用于治療2型糖尿病的藥物中口服降糖藥物主要有雙胍類、噻唑烷二酮類、糖苷酶抑制劑等，雖然能夠控制血糖，但無法預防糖尿病及改善其腎病和心血管疾病等并發癥，此外，這些藥物不良反應較大。因此，具有降血糖活性的天然植物備受關注，尋求更加安全有效的降血糖藥物具有重要意義[6-9]。

花椒屬(ZanthoxylumL.)植物為刺喬木或灌木，或木質藤本，常綠或落葉。我國栽培和利用花椒屬植物具有悠久歷史，傳統上，花椒具有活血化瘀的功效[10-11]。大量研究表明，花椒提取物及化合物具有降血脂和降血糖活性。在國外，花椒傳統上被用于治療糖尿病的補充制劑。近年來，關于花椒屬植物提取物中不同成分的降脂和降糖活性的研究報道層出不窮，其降脂和降糖活性成分主要來源于花椒屬植物中的總提取物、揮發油、生物堿、香豆素和黃酮類等成分。本文綜述了花椒屬植物中具有降脂、降糖活性的總提取物和單體化合物的最新研究進展，以期為花椒屬植物在降脂降糖藥物的開發和應用方面提供參考。

1 降脂活性

花椒屬植物的提取物及單體化合物呈現出廣泛降脂活性，特別是Z.bungeanum和Z.schinifolium的降脂活性受到了廣泛的關注。

1.1降脂的總提取物 2007年，王婭婭[12]采用Z.bungeanum種子揮發油(EZSO)，以0.05、0.10、0.15 mL/10(g·d)的劑量，灌胃高脂飼料喂養 (HFD) 小鼠5周后，發現與未治療的模型組相比，中劑量組[0.1 mL/10(g·d)]和高劑量組[0.15 mL/10(g·d)]均有顯著降低小白鼠血清TC、TG、LDL-C水平，升高HDL-C水平，降低了低密度脂蛋白(LDL)顆粒大小指標，使動脈硬化的危險性降低。CHEN等[13]繼續對EZSO 進行降脂活性研究，發現在5、10 g/kg 濃度下，不僅能夠降低HFD倉鼠血清中的TG、TC、LDL-C水平，還能降低一氧化氮(NO)和丙二醛(MDA)水平，但不能顯著降低HDL-C 的水平。隨后，WU等[14]通過外源甾醇誘導的肝癌細胞株 (HepG2)，繼續對Z.bungeanum果實的正丁醇提取物 (ZBBu) 的降脂活性進行研究發現，在0.05、0.10、0.20 mg/mL濃度下，均能呈劑量依賴地降低細胞中TG、TC、游離膽固醇(FC)和游離脂肪酸(FFA)水平，其中高劑量組(0.2 mg/mL) 與陽性對照藥品辛伐他汀的降脂效果類似。2009年，CHU等[15]發現Z.ailanthoides莖和葉的提取物(ZLE)在0.05 mg/mL濃度下，能夠使LDL 氧化的時間延長至270 min，還發現在0.10～1.00 mg/mL濃度下，監測至510 min，能夠完全抑制二烯的形成。此外，ZLE在0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/mL濃度下，能夠降低脂質積累，并且呈劑量依賴性。2012年，GWON等[16]發現Z.piperitum果實的乙醇提取物(ZPE)，在0.25、0.50、0.75 mg/mL濃度下，能夠抑制3T3-L1脂肪細胞分化。體內試驗顯示，0.5%ZPE能夠降低HFD小鼠的體重，附睪中白色脂肪組織重量，附睪脂肪細胞的平均大小，以及血清中TG、胰島素、葡萄糖和瘦素的水平,還能夠顯著降低肝臟重量、TG及脂滴堆積。2016年，KIM等[17]研究發現，采用15%Z.schinifolium種子揮發油(ZSO) 飼喂高膽固醇高脂肪(HCHF) 飲食誘導的SD大鼠4周，能夠顯著降低體重，其效果與陽性對照藥品辛伐他汀(20 mg/kg) 類似，還可以降低肝臟體重，其效果優于對照藥品辛伐他汀 (20 mg/kg)。同時顯著降低了TC、TG、LDL-C的水平，顯著增加HDL 水平和附睪脂肪組織中脂蛋白酯酶 (LPL) 水平表達，降低瘦素的水平。CHOI等[18]又發現Z.schinifolium葉的乙醇提取物(EEZS)在100、200、300、400、500、600 μg/mL濃度下，能夠呈濃度依賴性地減少3T3 L1 細胞中幾種脂肪細胞特異性轉錄因子，如PPAR γ、C/EBP α 和C/EBP β。2015年，NTCHAPDA等[19]發現Z.heitzii莖皮水提物在225、300、375 mg/kg濃度下，能夠降低HFD雄性大鼠主動脈中TC、TG水平，肝臟中LDL、極低密度脂蛋白 (VLDL) 和TC水平，以及脂質過氧化(TBARS)，防止主動脈粥樣硬化斑塊形成 。

1.2降脂的單體化合物 花椒屬植物中，除了總提取物和揮發油，酰胺類生物堿和黃酮類化合物也具有降脂活性。2007年，PARK等[20]從Z.piperitum中分離得到的酰胺類化合物β-sanshool和γ-sanshool，在10、100、1 000、10 000 μg/mL濃度下，能夠抑制人體膽固醇?；D移酶(ACAT)-1和ACAT-2的活性，β-sanshool 的半抑制濃度(IC50)分別為39.0、79.7 μg/mL，γ-sanshool的IC50分別為12.0、82.6 μg/mL。然而，具有羥基取代基的hydroxy-β-sanshool抑制活性卻相對弱一些，而將hydroxy-β-sanshool的羥基由乙酰基取代后抑制活性增加，IC50為28.1、87.5 μg/mL，這些有效的構效關系為降脂新藥的研發提供了結構理論基礎。2018年，ZHANG等[21]從Z.bungeanum葉中分離得到的黃酮類化合物hyperoside，在50、100、200 mg/kg劑量下，能夠降低高碳水化合物、HFD和四氧嘧啶結合誘導的糖尿病小鼠血液中TC、TG水平，升高HDL-C水平。

2 降糖活性

在國外，花椒屬植物被用于治療糖尿病。大量研究證實，花椒屬植物中烷基酰胺結構是抗糖尿病活性的主要活性成分，Z.bungeanum和Z.schinifolium是研究烷基酰胺降血糖活性最多的物種。

2.1降糖的總提取物 花椒屬植物中的烷基酰胺，主要包括α-sanshool、β-sanshool、γ-sanshool、δ-sanshool及它們在氨基部分含有一個羥基的同系物，是花椒產生辛麻味的物質基礎，具有強烈的刺激性，因其具有麻醉、鎮痛、抗氧化、除皺及抗癌等多種生理活性，受到了人們的廣泛關注[22]。近年來，研究發現花椒屬植物中的烷基酰胺具有優異的降血糖活性。2015年，YOU等[23]發現Z.schinifolium果皮中提取的烷基酰胺類生物堿能夠顯著降低脲佐菌素(STZ)誘導的糖尿病大鼠肝臟腎臟的相對重量，以及血漿中空腹血糖(FBG)和果糖胺(FMN)水平、明顯升高血漿胰島素水平。而高劑量組[9 mg/(kg·bw)]降FMN的效果與陽性對照藥品格列本脲[600 μg/(kg·bw)]無顯著性差異，升高胰島素水平的效果甚至強于陽性對照藥品格列本脲。此外,與糖尿病大鼠模型相比，烷基酰胺還能顯著改善組織病理學變化,并使β-細胞產生明顯的顆?；捅Ｗo作用。結果表明，烷基酰胺可以通過改變糖代謝相關基因的表達水平和改善胰腺功能障礙來預防STZ誘導的高血糖。2017年，REN等[24]證實，與未治療的STZ誘導的糖尿病模型比較，采用從Z.bungeanum分離得到的烷基酰胺[2、4、8 mg/(kg·bw)]治療28 d后，顯著降低STZ誘導的糖尿病大鼠肝腎重量，降低了FBG和FMN水平，升高了骨骼肌中單磷酸腺苷活化蛋白激酶 (AMPK) 和p-AMPK (Thr172)/AMPK蛋白表達、沉默信息調節因子1 (SIRT1)、SIRT1 mRNA、乙酰輔酶A羧化酶 (ACC) mRNA、p-ACC (Ser79) 蛋白水平，顯著上調了骨骼肌細胞膜葡萄糖轉運體4 (GLUT4) 的mRNA和蛋白表達水平。同時發現，從Z.bungeanum分離得到的烷基酰胺[2、4、8 mg(kg·bw)]治療STZ誘導的糖尿病大鼠28 d后，還能顯著提高STZ誘導的糖尿病大鼠的骨骼肌相對重量，以及血清中胰島素、胰島素樣生長因子I (IGF-IR)、總蛋白 (TP)、清蛋白 (ALB)、球狀蛋白和ALB/球蛋白水平。與糖尿病模型相比，骨骼肌蛋白質合成相關基因的表達如哺乳動物雷帕霉素靶蛋白 (mTOR) mRNA、mTOR蛋白質、p-mTOR蛋白質、蛋白激酶B (PKB) mRNA、PKB蛋白、p-PKB蛋白質、磷脂酰肌醇-3激酶 (PI3K) mRNA和PI3K蛋白水平升高，而骨骼肌蛋白質分解代謝相關基因如肌肉特異性環指蛋白1 (MURF1)和叉形頭轉錄因子的O亞型 (FOXO) mRNA和蛋白表達水平表達下調[25]。

2014年，黃艷[26]研究發現，Z.armature中提取多糖、生物堿和總皂苷類物質對α-葡萄糖苷酶的活性均有一定程度的抑制作用，IC50分別為1.485、1.592、0.926 mg/mL,且總皂苷對α-葡萄糖苷酶抑制活性優于陽性對照藥品阿卡波糖，其IC50分別為1.019 mg/ mL 。2016年，AGWAYA等[6]采用Z.chalybeum根皮水提物灌胃四氧嘧啶誘導的糖尿病大鼠，灌胃劑量為200、400 mg/(kg·bw)，連續灌胃28 d后，發現在400 mg/(kg·bw)的劑量下，灌胃2 h后的血糖明顯低于灌胃0.5、1.0 h后的血糖，且與正常組無顯著性差異。2018年，KHAN等[27]發現Z.alatum葉的正丁醇提取物，在10、20 μg/mL濃度下，還能顯著抑制蛋白質酪氨酸磷酸酶-1B (PTP-1B) 活性，抑制率分別為61.9%、70.9%。說明這些植物對Ⅱ型糖尿病有顯著的治療價值，同時也支持了印度傳統醫學體系中糖尿病治療的應用。2018年，ALAM等[28]發現Z.armatum的葉子、樹皮和果實甲醇提取物，在體外抗糖尿病實驗中顯示出明顯地抑制α-葡萄糖苷酶活性，抑制率分別為(96.61±2.13)%、(93.58±2.31)%、(83.76±3.01)%，IC50分別為(21.82±0.87)、(47.87±0.45)、(31.62±0.67)μmol/L。體內試驗發現，與未治療的對照組相比，3種提取物均顯著降低FBG水平。2020年，陸敏濤等[29]通過STZ誘導的Ⅰ型糖尿病小鼠模型，發現Z.bungeanum果皮精油，在3、9、15 mg/(kg·d)的劑量下，灌胃糖尿病小鼠28 d，與未治療的模型組對比，能夠降低小鼠攝食量、飲水量、FBG、糖化血紅蛋白(Hb)與糖化血清蛋白(GSP)含量。

2.2降糖的單體化合物 花椒屬植物中的香豆素、生物堿和黃酮類化合物也具有降血糖活性。2016年，從Z.schinifolium葉中提取的香豆素類化合物collinin、7-(6′ R-hydroxy-3′,7′-dimethyl-2′E,7′-octadienyloxy) coumarin和(E)-4-methyl-6-(-coumarin-7′- yloxy) hex-4-enal及生物堿4-quinolone alkaloid具有體外抑制α-葡萄糖苷酶的活性，IC50分別為(92.1±0.7)、(90.6±0.9)、(78.2±0.2)、(82.4±0.8)μmol/L，而臨床一線用藥α-葡萄糖苷酶抑制劑阿卡波糖的IC50為(121.5±1.0)μmol/L，此外，還發現萜烯類香豆素類7-[(E)-3′,7′-dimethyl-6′-oxo-2′,7′-octadienyl]oxy-coumarin和7-[(E)-7′-hy-droxy-3′,7′-dimethy-locta-2′,5′-dienyloxy]-coumarin，以及苯丙素類化合物integrifoliodiol具有潛在的抑制活性，IC50分別為(161.6±0.3)、(164.4±1.1)、(155.4±0.9)μmol/L。這也是首次對Z.schinifolium中各成分的α-葡萄糖苷酶抑制作用進行研究[30]。2018年，ZHANG等[21]發現從Z.bungeanum葉中分離得到的黃酮類化合物hyperoside，在50、100、200 mg/kg劑量下，治療6周，與未治療的HFD和四氧嘧啶結合誘導的糖尿病小鼠相比，能夠降低糖尿病小鼠血液中血糖水平。表明黃酮類化合物hyperoside能夠提高糖耐量，顯著降低血糖。

3 小 結

本文系統闡述了花椒屬植物具有降脂和降糖功效的活性成分，主要包括總提取物、揮發油、生物堿、香豆素和黃酮類化合物。其中，醇提取物、揮發油、酰胺類生物堿和黃酮類化合物具有降脂活性，主要通過降低脂滴積累、脂肪組織重量、脂肪細胞大小，以及血清和臟器中的TG、TC、LDL-C、FC、FFA、NO、MDA和瘦素水平，減少TBARS，防止主動脈粥樣硬化斑塊形成，增加HDL、LDLR、LPL水平，抑制ACAT-1和ACAT-2活性的機制實現。此外，研究發現降脂活性成分還能減少PPAR γ，C/EBP α，C/EBP β，SREBP-1和FAS的蛋白激活，下調PPARγ，C/EBP α，SREBP-1和SREBP-2的mRNA水平，抑制apoA1的分泌，增強CYP27A1、LXR a和ABCG1的mRNA的表達水平，升高p-PKA底物水平，促進HSL的Ser563磷酸化，增加p-HSLSer563水平，抑制細胞外信號調節蛋白激酶(ERK)和PI3K/Akt通路等多靶點協同降脂。在降糖方面，花椒屬植物不同提取物、揮發油、生物堿、香豆素和黃酮類化合物均發現具有降糖作用，其中烷基酰胺類生物堿降糖活性研究較多。降血糖機制主要有降低臟器重量、血漿中FBG和FMN水平，升高胰島素、IGF-IR、TP、ALB、球狀蛋白和ALB/球蛋白水平，增加胰腺中PDX-1、GLUT2的表達水平，提高肝臟GK水平，降低EPCK和G6Pase的表達水平，提高骨骼肌重量，升高骨骼肌中AMPK、p-AMPK(Thr172)/AMPK、SIRT1、SIRT1 mRNA、ACC mRNA和p-ACC (Ser79)蛋白水平，上調骨骼肌細胞膜GLUT4的mRNA和蛋白表達水平，抑制PTP-1B活性，升高骨骼肌蛋白質合成相關基因的表達，以及下調骨骼肌蛋白質分解代謝相關基因和蛋白表達水平表達，抑制α-葡萄糖苷酶，改善胰腺組織病理學變化。

花椒屬植物降脂和降糖活性已被廣泛證實，有望被開發成為新一代的降脂、降糖新藥。但現有的研究多為動物模型實驗，需要進一步的毒理活性研究。同時，活性成分主要是粗提取物，進一步純化并對單體化合物的活性藥理研究可能是花椒屬植物降脂、降糖未來的研究方向。