20(S)原人參二醇的藥學(xué)與生物活性研究進(jìn)展_

1、20(S)-原人參二醇的藥學(xué)與生物活性研究進(jìn)展王小峰 王玉芹（上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海，201203；上海中藥創(chuàng)新研究中心，上海，201203）摘要:20(S)-原人參二醇是人參皂苷元中非常重要的一類，一直是國內(nèi)外一個研究的熱點，本文對其化學(xué)性質(zhì)、制備工藝、劑型研究和藥理活性等進(jìn)行全面綜述總結(jié)，期望都對今后20(S)-原人參二醇的開發(fā)利用提供一定依據(jù)。關(guān)鍵詞:20(S)-原人參二醇；生物活性；腫瘤20(S)-原人參二醇20(S)-protopanaxadiol,20(S)-PPD從結(jié)構(gòu)上屬于達(dá)瑪烷型四環(huán)三帖類人參皂苷元化合物，自從上世紀(jì)六十年代日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)確定結(jié)構(gòu)以來，它的藥理活性一直得到學(xué)者們的

2、廣泛關(guān)注，尤為其抗腫瘤活性，明顯強(qiáng)于其他幾種人參皂苷及其皂苷元，其結(jié)構(gòu)如下：分子式為C30H52O3，分子量為460.70，熔點197.5198.5，比旋光為29.34°(C1.0，CHCl3）在丙酮中為簇狀結(jié)晶。在特定的條件下，20(S)-PPD的20位羥基可發(fā)生構(gòu)型轉(zhuǎn)變，生成20(R)-PPD；由于在人參皂苷中存在的原型為20位之后的碳以直連型結(jié)構(gòu)連接，所以稱為20(S)-原人參二醇，但在一定條件下20位的羥基與雙鍵發(fā)生脫水環(huán)合形，可形成20(S)-人參二醇或者20(R)-人參二醇1。1制備工藝研究目前制備20(S)-PPD主要是以人參屬的三七、西洋參皂苷或者絞股藍(lán)屬植物的提取物

3、等為原料，通過酸、堿、酶、微生物等方法，在一定條件下使皂苷水解脫去糖鏈而得到相應(yīng)的皂苷元。李緒文等2以西洋參葉總皂苷為原料，利用NaOH強(qiáng)制降解，以溫度、時間、NaOH用量、溶劑甘油用量進(jìn)行四因素三水平的正交試驗，結(jié)果表明四種因素中NaOH的用量對于20(S)-PPD產(chǎn)率的影響最大。在最佳降解工藝時，NaOH的用量在第二個水平，可能的原因是在較少的NaOH用量條件下，皂苷水解不夠完全，而在較多的NaOH的量下，水解生成的20(S)-PPD在如此強(qiáng)堿條件下發(fā)生了結(jié)構(gòu)的改變。梁國興等3首次在無溶劑條件下，將原料三七總皂苷與NaOH研磨充分混合，在150條件下反應(yīng)6小時，再經(jīng)柱層析得到20(S)-P

4、PD，產(chǎn)率高達(dá)10%，純化后的20(S)-PPD可達(dá)90%以上，該方法操作簡單并節(jié)約了溶劑。但是固體的混合均勻度較液體會有很大差距，達(dá)到相同的反應(yīng)程度，液體體系反應(yīng)的時間上會不會明顯縮短，還有待進(jìn)一步研究?；萦勒?以人參屬植物或者葉的總皂苷為原料，在有機(jī)溶劑條件下，進(jìn)行氧化降解，反應(yīng)物柱層析得到20(S)-PPD，該方法條件溫和，產(chǎn)率較高，成本低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)。張春紅等5以人參二醇組皂苷為原料，氫氧化鈉堿水解制備20(S)-PPD，比較了不同的溶劑、反應(yīng)時間、反應(yīng)壓力等條件對于產(chǎn)率的影響，來確定最佳制備條件，結(jié)果溶劑四種溶劑相比，以異戊醇的效果最佳；水解時間上，24h最好；壓力方面，以正

5、丁醇和異戊醇為溶劑時常壓的得率高于加壓。劉磊等6利用土壤中分離得到的一種真菌黑曲霉，該曲霉可表現(xiàn)出較強(qiáng)的活性將20(R,S)-Rg3的兩個糖酶解得到20(R,S)-PPD。2制劑學(xué)研究在制劑學(xué)方面，由于20(S)-PPD的水溶性很差，直接口服生物利用率低，目前多圍繞增加其溶解度或者生物利用度來進(jìn)行相關(guān)制劑研究。結(jié)構(gòu)上看20(S)-PPD只有一個雙鍵，對20(S)-PPD的制劑進(jìn)行含量測定時多采用紫外檢測器在較低波長203nm波長下，流動相選用高比例甲醇水或者乙腈水，反相HPLC進(jìn)行測定7-9金圣煊等10以20(S)-PPD、注射用油、乳化劑、凍干保護(hù)劑按一定比例攪拌混合均勻后在冷凍干燥制得凍干

6、乳劑，經(jīng)驗證，在3個月內(nèi)各個指標(biāo)均優(yōu)于普通的乳劑。該方法簡便易行，增加了藥物的穩(wěn)定性，對于藥物的生物利用度也有一定的提高；另外他們11還用一定的載體材料（羧甲基纖維素、聚乙二醇4000、環(huán)糊精等）與20(S)-PPD按比例混合后，以噴霧干燥或者冷凍干燥的方法制備分散劑，體外溶出度試驗表明，該分散劑提高了藥物的溶解度和溶出速度，適合于制備成膠囊、片劑等固體制劑。還有學(xué)者12-13采用薄膜超聲法制備了20(S)-PPD的普通藥質(zhì)體、Brij-78修飾藥質(zhì)體、PEG修飾的藥質(zhì)體，來增加其生物利用度，通過溫度、乙醇、酸堿和人工胃腸液等體外實驗考察了藥質(zhì)體的穩(wěn)定性，結(jié)果表明，該方法制備的20(S)-PP

7、D在各種條件下制劑學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，非常適合于將20(S)-PPD的上述藥質(zhì)體開發(fā)為口服，甚至于緩釋制劑。陳婧14等制備了20(S)-PPD的藥質(zhì)體、醇質(zhì)體、HP-2-2CD包合物和原藥液四種劑型，并對上述四種劑型在經(jīng)皮給藥過程中，18小時后的皮膚殘留量進(jìn)行了研究，建立了一種準(zhǔn)確而又穩(wěn)定的應(yīng)用于經(jīng)皮給藥系統(tǒng)的20(S)-PPD的測定方法，該研究對今后20(S)-PPD不同劑型不同給藥途徑的研究奠定了一定的基礎(chǔ)。20(S)-PPD難溶于水，不同PH值的介質(zhì)對于它的表觀油水分配系數(shù)影響也不大，其大鼠在體腸吸收研究表明，吸收速度從大到小以此為：十二指腸、空腸、回腸、結(jié)腸，在整個腸段均有吸收且吸收良好。在開

8、發(fā)劑型時應(yīng)適當(dāng)增加其在小腸的滯留時間，以提高生物利用度15。藥物制劑溶的出度將直接影響它在體內(nèi)的生物利用度，所以有學(xué)者9研究了20(S)-PPD溶出度測定方法，以2010版藥典中溶出度測定的漿法為參考，用0.5%十二烷基硫酸鈉水溶液為溶出介質(zhì)，轉(zhuǎn)速為100r·min,采用SAS軟件計算了該藥物的溶出度Weibull分布參數(shù)和特征溶出參數(shù)。另外還有學(xué)者對于20(S)-PPD的藥動學(xué)進(jìn)行了研究，為其進(jìn)一步的劑型開發(fā)和評價提供參考，張丹等16建立了一種快速而又靈敏的測定血漿樣品中20(S)-PPD的方法，其利用液相質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，采用甲醇-乙腈-10mM乙酸銨（47.5:47.5:5）為流動相

9、，正離子模式掃描；并將該方法成功的應(yīng)用于健康志愿者口服20(S)-PPD膠囊后的血藥濃度的測定。3 生物活性研究3.1 抗腫瘤作用陳明俠等17研究表明20(S)-PPD對于小鼠的肝癌H2、Lewis肺癌和黑色素瘤B三種模型的癌癥都有抑制作用，其抗腫瘤作用可能與提高非特異性免疫因子NK細(xì)胞的活性和特異性免疫因子IL-2含量有關(guān)。張銳等18-19觀察20(S)-PPD對于人肝癌細(xì)胞株(S)MMC-7721和小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞增殖的抑制作用，結(jié)果表明20(S)-PPD無論在體內(nèi)還是體外均可有效的抑制腫瘤細(xì)胞的增值，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡。冷吉燕等20研究發(fā)現(xiàn)20(S)-PPD可通過抑制腫瘤生長因子V

10、EGF和bFGF來發(fā)揮抗腫瘤作用。郭亞雄等21發(fā)現(xiàn)了20(S)-PPD具有明顯的抑制前列腺癌RM-1細(xì)胞生長的作用,并且進(jìn)一步研究表明其機(jī)制可能與下調(diào)CyclinD1蛋白表達(dá)有關(guān)。趙麗晶等22采用RT-PCR、Western Blot方法檢測bax基因的轉(zhuǎn)錄及蛋白表達(dá)，AnnexinV-EGFP/PI雙染色法、TUNUL染色法檢測siha細(xì)胞細(xì)胞凋亡情況,結(jié)果表明20(S)-PPD可通過上調(diào)bax基因，來誘導(dǎo)siha細(xì)胞的凋亡。Guo等23研究發(fā)現(xiàn)20(S)-PPD可通過誘導(dǎo)或上調(diào)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有關(guān)的蛋白和基因等，使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)變化等，來誘導(dǎo)人肝癌HepG2細(xì)胞的凋亡。3.2 對神經(jīng)系統(tǒng)的作用

11、20(S)-PPD可有效的抑制PTZ誘導(dǎo)的小鼠和大鼠癲癇的發(fā)作并延長癲癇發(fā)作潛伏期，其機(jī)理可能與該化合物抑制了神經(jīng)元細(xì)胞的興奮性有關(guān)；另外20(S)-PPD還可以降低gultamate誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞的死亡率，保護(hù)神經(jīng)元細(xì)胞，體內(nèi)藥理學(xué)試驗還發(fā)現(xiàn)，20(S)-PPD對于東莨菪堿和乙醇所致的小鼠記憶障礙也有一定的改善作用24。許長江等25通過經(jīng)典的抑郁模型：懸尾實驗，強(qiáng)迫游泳實驗和腦損傷模型-嗅球切除模型等對于20(S)-PPD的抗抑郁作用進(jìn)行了研究，結(jié)果表明20(S)-PPD具有和氟西汀相當(dāng)?shù)目挂钟糇饔茫瞧錂C(jī)理還有待進(jìn)一步的研究證實。Yin Duan等26研究發(fā)現(xiàn)在哺乳動物的大腦中20(S)

12、-PPD可通過改變神經(jīng)毒素的結(jié)合位點，有效的抑制激活的Na+通道的活性。3.3 其他作用姚遠(yuǎn)等27運用計算機(jī)虛擬的方法，采用Insi-ghtII/Affinity程序，通過分析CYP2C9-PPD復(fù)合物中的CYP2C9與PPD，CYP3A4-PPD復(fù)合物中CYP3A4與PPD的相互作用能和Ludi評分，結(jié)果表明CYP2C9與PPD之間作用較強(qiáng)，PPD對于的抑制作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于對CYP3A4抑制作用。提示20(S)-PPD通過抑制CYP2C9的活性來增加由該酶代謝的藥物的半衰期,而對于CYP3A4代謝的藥物的影響較小。劉軍等28研究發(fā)現(xiàn)一定劑量的20(S)-PPD對于野生型和F508突變型CFTR氯

13、離子通道均有一定的激活作用，該作用迅速可逆。20(S)-PPD的這一作用的發(fā)現(xiàn)為今后闡明CFTR氯離子通道的調(diào)控機(jī)制，以及用于與CFTR突變有關(guān)的疾病，如囊性纖維化病、干眼病、慢性胰腺炎等，治療藥物的開發(fā)，提供了很好的先到化合物。4.討論人參做為為一種珍貴的中藥材，無論是在治療疾病方面還是在保健方面，一直以來都是熱點。做為人參皂苷元化合物的20(S)-PPD也得到了廣泛的研究，在抗腫瘤方面，20(S)-PPD可以通過增強(qiáng)機(jī)體免疫和直接的細(xì)胞毒作用來殺死腫瘤細(xì)胞，另外20(S)-PPD還可以抑制腫瘤間質(zhì)血管生成，阻止腫瘤細(xì)胞的生長。對于神經(jīng)系統(tǒng)方面，20(S)-PPD可以抗癲癇、抗抑郁、增強(qiáng)學(xué)習(xí)

14、能力等等，也越來越受到人們的關(guān)注。各方面都提示20(S)-PPD是一個很具有開發(fā)價值的化合物。參考文獻(xiàn)1張貴明,趙余慶.人參二醇的現(xiàn)代藥學(xué)與生物活性研究進(jìn)展J.中國現(xiàn)代中藥,2008,10(10):8-10,33.2李緒文,金永日,桂明玉,等.堿催化降解法制備抗癌活性化合物20(S)-原人參二醇J.高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報,2006,27(3):478-481.3梁國興，林莉，白萬里，等.原人參二醇和三醇的制備J.北京師范大學(xué)學(xué)報，2011,47(2):167-168.4惠永正,劉俊耀,楊志奇,等.原人參二醇和原人參三醇的制備方法P.中國專利:1529882A，2005-1-26.5張春紅,關(guān)豐,張連

15、學(xué).提高堿水解法制備原人參二醇得率的初步研究J.包頭醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2011,27(6):1-2. 6Lei Liu,Xue-Mei Zhu,Qi-Jun Wang,et al.Enzymatic preparation of 20(S,R)-protopanaxadiol by transformation of 20(S,R)-Rg3 from black gi-nsengJ.Phytochemistry,2010,71(13):1514-1520.7陳婧,韓美華,季宇彬,等.20(S)-原人參二醇藥質(zhì)體藥物含量及包封率的測定J.中國新藥雜志,2010,19(10):892-895.8李緒文,

16、林燕飛,鄭瑩,等.RP-HPLC法測定西洋參莖葉皂苷酸、堿降解物中20(S)-原人參二醇的含量J.吉林大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版）,2006,32(2):353-356.9王冰,浦益瓊,陶建生,等.20(S)-原人參二醇片含量測定及體外評價方法的研究J.中國實驗方劑學(xué)雜志,2011,17(18):89-94.10金圣煊,孫靜蕓,林燕飛,等.原人參二醇凍干乳劑及其制備方法:中國專利，CN1850099P.2001金圣煊,孫靜蕓,張龍清,等.原人參二醇固體分散體制備方法:中國專利,CN1879647P.2006.04.29.12韓美華,陳婧,陳士林,等.20(S)-原人參二醇藥質(zhì)體的制備及

17、體外評價J.中國中藥雜志,2010,35(7):842-846.13韓美華,陳婧,陳士林,等.氫化磷脂制備原人參二醇藥質(zhì)體及體外評價J.中國新藥雜志,2010,19(10):888-891.14陳婧,韓美華,王鍵,等.20(S)-原人參二醇4種劑型在體透皮實驗的初步研究J現(xiàn)代藥物與臨床,2009,24(6):354-358.15王冰,王玉芹,蒲益瓊,等.20(S)-原人參二醇的油水分配系數(shù)測定與大鼠在體腸吸收的研究J.中國中醫(yī)藥信息雜志,2011,18(12):59-61.16Dan Zhang,Yingwu Wang,Jiangbin Han,et al.Rapid and sensitiv

18、e LCMS/MS assay for the quantitation of 20(S)-protopanaxadiol in human plasmaJ.Journal of Chromatography B, 2009,877(5-6):581585.17陳明俠,徐華麗,于小風(fēng),等.20(S)-原人參二醇的抗腫瘤及免疫調(diào)節(jié)作用研究J.中國藥師,2007,10(12):1165-1168.18張銳,徐華麗,于小風(fēng),等.20(S)-原人參二醇對SMMC-7721細(xì)胞體內(nèi)外作用的研究通過體內(nèi)和體外實驗J.中國藥理學(xué)通報,2008,24(11):1504-1508. 19張銳,徐華麗,曲紹春,等

19、.20(S)-原人參二醇對肺癌A549細(xì)胞增殖和荷瘤裸小鼠腫瘤生長的抑制作用J.中草藥,2008,39(12):1838-1841.20冷吉燕,付軍,王繼萍.20(S)-原人參二醇對肝癌血管內(nèi)皮生長因子及堿性成纖維細(xì)胞生長因子蛋白表達(dá)的影響J.臨床肝膽病雜志,2008,24(1):42-43.21郭亞雄,劉艷波,李德龍,等.20(S)-原人參二醇對前列腺癌RM-1細(xì)胞的生長抑制作用及其機(jī)制J.吉林大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版）,2010,36(1):349-353.22趙麗晶,許多,梁作文,等.20(S)-原人參二醇誘導(dǎo)體外培養(yǎng)siha細(xì)胞凋亡的作用J.吉林大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版）,2010,36(2):345

20、-348.23Guo-Yuan Zhu,Ying-Wei Li,Anfernee Kai-Wing Tse,et al.20(S)-Proto-panaxadiol,a metabolite of ginsenosides,induced cell apoptosis throu-gh endoplasmic reticulum stress in human hepatocarcinoma HepG2 cellsJ.European Journal of Pharmacology, 2011,668(1-2):88-98.24王澤君,葛凱勤,孫黎勤,等.原人參三醇、原人參二醇在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的醫(yī)療應(yīng)用P.中國專利.CN102018716A,2011-04