肠道菌群对中药皂苷类成分的代谢研究进展

肠道菌群对中药皂苷类成分的代谢研究进展 作者：夏小燕 居文政 谈恒山 作者单位：1.南京中医药大学,江苏 南京 210029；2.江苏省中医院临床药理实验室,江苏 南京 210029；3.中国人民解放军南京军区南京总医院,江苏 南京 210002

皂苷类成分主要有抗肿瘤、降血糖、降血脂、保肝、抗病毒、抗炎抗过敏等药理作用,特别是抗肿瘤作用,有巨大的开发前景。由于皂苷类成分在肠道内难以吸收,生物利用度低,使其在肠道内与肠道菌群作用滞留时间长,在体内以原形物显示药理活性的可能性较小,需经肠道菌代谢后被水解,生成苷元而发挥其药理作用。肠道内与皂苷类成分代谢有关的细菌主要有真杆菌、畸形菌体、真细菌、梭状芽胞杆菌、瘤胃球菌等。肠道菌群有许多水解苷键的药物代谢酶,主要有β-葡萄糖醛酸酶、β-葡萄糖苷酶、硝基还原酶等,肠道菌对药物的代谢主要还是靠酶的作用来完成的[1]。影响肠道菌群对药物代谢作用的因素有：种属差异、饮食、抗菌药物的使用、酶抑制、肠肝循环、肠道内多种细菌相互协同作用。笔者现就肠道菌群对皂苷类药物的有关代谢情况综述如下。

1 研究方法[1]

肠道菌对药物代谢的研究方法主要为离体厌氧培养和整体肠道菌药物代谢,其具体的一些研究方法有：①口服与非口服(静脉、腹腔注射等)药的比较：比较服用前后血液、尿中的物质及含量,初步分析代谢途径与机制。若两种给药方法药效有显著差异,肠道菌群则可能在代谢中起关键作用。②普通动物和无菌动物的代谢产物比较：无菌动物的免疫功能低下,其消化道形态和生理

都与普通动物有区别,考察中草药在二者体内的药效发挥,能直观看出肠道菌群是否发挥作用。③筛选起主要代谢作用的菌种(或菌株)：研究药物成分特性,分析与其代谢相关的酶类,保留该种酶的菌种,对其进行研究。

2 几种常见中药中皂苷类成分与肠道菌群的药理作用

2.1 人参皂苷类

皂苷类成分是人参的主要活性成分,现在已经分离到的成分有30多种。早期研究表明,人参皂苷Rg1在肝脏内基本不代谢,主要是在肠道中降解。研究发现,肠道中的细菌Bacteroides JY-6[2]、Bacteroides sp.、Bifidobacterium sp.和Fusobacterium sp[3]等能够代谢人参皂苷成分。目前研究较多的人参皂苷主要有Rg1、Rb1、Re、F11等。人参皂苷Rg1在人体的代谢途径为：Rg1→Rh1→原人参三醇[20(s)-protopanaxatriol, Ppt,M4],在大鼠体内的代谢模式为Rg1→Rh1/F1→Ppt,F1与Rh1为同分异构体[4]。王氏等[5]在研究中发现,Rg1经过肠道菌代谢后大鼠尿及血中均发现Rh1、F1,而在人体内,Rg1被肠道菌群代谢为Rh1、Ppt。M4为主要抗肿瘤成分,通过刺激脾脏NK细胞生成肿瘤细胞毒素,抑止肿瘤细胞的生长[6]。Rb1具有抑制肿瘤的作用,陈氏等[7]给大鼠灌胃Rb1 4 h后,从大鼠粪便中检测出G-Rb1、Rd和Rg3/F2,从离体培养的生物样品中检验出Rd、Rg3、Rh2、Ppd 4种代谢产物。Rb1还可以脱去糖苷代谢为20-O-β-D吡喃葡萄糖基-20(S)-原人参二醇(M1),M1可以选择性地在肝脏中蓄积,经胆汁排泄,也可以在肝脏中转化为EM1,EM1由一族M1的脂肪酸单脂构成,EM1可能是人参皂苷在体内产生生物活性的真正成分。Eun-Ah Bae等[2]研究发现,Re经过肠道菌可代谢为Rh1和F1,Rh1对乳癌MCF-7细胞的作用最强。赵氏等[8]从Re人体肠内厌氧细菌代谢产物中分离到MC-Ⅰ、MC-Ⅱ、MC-Ⅲ、MC-Ⅳ、MC-Ⅴ、MC-Ⅵ和MC-Ⅶ 7个单体化合物,其中的MC-Ⅱ、MC-Ⅳ和

MC-Ⅴ为国内外首次从Re的肠内细菌培养中分离得到的单体化合物。

2.2 甘草皂苷

甘草皂苷(glycyrrhizin,GL)及其苷元(甘草次酸,18-β- glycyrrhetinic acid,GA)是甘草的主要有效成分,具有促肾上腺皮质激素样生物活性,临床作为抗炎药用于胃溃疡的治疗。普通和无菌大鼠都给予GL口服,普通大鼠血浆中可以测出GA,但没有原形物,而在无菌大鼠血浆中未测到GA；再分别口服GL和GA,血浆中GA的MRT值出现显著差异,说明肠道内GL缓慢地转化为GA[9]。GL的人肠道菌作用主要有2个途径：主要途径是通过畸形菌体J-37和真细菌GLH的β-葡糖苷酸酶的作用,代谢生成GA；次要途径是先在链球菌LJ-22的β-D葡糖苷酸酶作用下,GL代谢生成3-葡糖醛酸甘草次酸(18-β- glycyrrhetinic acid-3-O-β-D-glucuronide,GAMG),进一步在β-D-葡糖醛酸酶的作用下生成GA。Akao T[10]在研究中发现,Eubacterium sp.GLH、 Ruminococcus sp.PO1-3和Clostridium innocuum ES24-06的混合菌具有强活性的代谢GL的酶,能够将GL代谢为少量的GA、3-oxo-GA和3-α-hydroxy-GA。甘草皂苷在肠道菌的代谢中受pH及炮制方法的影响。Akao T[11]在研究中发现,pH在4.0～7.0时肠道菌的代谢产物会下降,在pH 5.6及7.0的条件下GL不能被肠道菌代谢,而在pH 5.6的条件下45%的中间代谢产物GAMG转化为GA,在pH为7.0时25%的GAMG转变为GA。Hui Ching等[12]研究发现,蜂蜜促使肠道菌代谢GL为GA,抑制GA代谢,促进GA的吸收,加强了甘草的作用。

2.3 柴胡皂苷

柴胡皂苷(saikosaponin)主要类型有a、b、c和d等,其中a和d是柴胡的主要成分,d为药理活性作用最强的成分,具有镇静、抗炎、抗癌、抗病毒等药理作用。近年来的研究表明,肠道中

真杆菌(E.SP.A-44)和双歧杆菌(S.SP.Saiko-2)能水解柴胡皂苷,并从其中分离到2种水解柴胡皂苷的酶,这2种糖苷酶分别是SHGasehe和PHFase。大多数的柴胡皂苷经SHGasehe代谢为前柴胡苷元,再经PHFase代谢为柴胡皂苷元。Shimizu K等[13]在研究中发现,在体外3 h后,柴胡皂苷a完全代谢,共有8种代谢产物,在胃酸的作用下,柴胡皂苷a转化为b1和g的二烯皂苷,再经肠道菌群的水解作用代谢为柴胡苷元,柴胡皂苷d转化为柴胡皂苷b2。研究发现,无菌大鼠口服柴胡皂苷b1后在其血浆、盲肠内容物和粪便中未检测到代谢产物[14]。普通大鼠口服柴胡皂苷后在其体内检测到前柴胡皂苷元和柴胡皂苷元,柴胡皂苷主要是在肠道内被肠道菌代谢吸收入体。柴胡皂苷在大鼠消化道内一共能产生20多种代谢产物,代谢产物能否在体内发挥作用主要与糖和苷元的比例有关[15]。

2.4 七叶皂苷

七叶皂苷为七叶树属Aesculus L.多种植物中含有的总皂苷,具有抗炎、抗肿瘤的作用,是具有开发潜力的抗肿瘤候选药物。其中七叶树皂苷Ⅰa是“前药”,人肠内细菌和短乳杆菌粗酶能够转化七叶树皂苷Ⅰa；转化产物去酰基七叶树皂苷Ⅰa有抗肿瘤活性[16]。陈氏等[17]在研究中采用离体培养的方法,发现4种肠道菌的代谢产物,分别为21β-巴豆酰基原七叶皂苷元(Ⅰ)、21β-当归酰基原七叶皂苷元(Ⅱ)、21β-巴豆酰基-22α-乙酰基原七叶皂苷元(Ⅲ)、21β-当归酰基-22α-乙酰基原七叶皂苷元(Ⅳ),其中Ⅲ和Ⅳ为首次发现的新天然产物。

2.5 薯蓣皂苷

薯蓣皂苷主要有抗炎、抗肿瘤、降脂、脱敏等作用[18]。黄山药总皂苷(TSDP)是薯蓣皂苷Saponin 1～8的混合物,马氏等[19]通过离体和在体的方法证明TSDP容易被大鼠消化道菌群代

谢,随着代谢时间的延长,出现了各种甾体皂苷的降解产物及终产物薯蓣皂苷元(Dio),但Dio是否为吸收入血的活性成分有待进一步深入的研究[20]。

2.6 麦冬皂苷

甾体皂苷是麦冬治疗冠心病的主要活性成分,沈氏等[21]对麦冬皂苷D′在大鼠体内的代谢进行的研究表明,不管是离体还是在体条件下,麦冬皂苷D′在大鼠肠道菌作用下均能被代谢成薯蓣皂苷元,且最终在血液、尿液中也检出薯蓣皂苷元。由此推测,麦冬皂苷D′在消化道以其苷元形式吸收进入血液。

2.7 其它成分

黄芪皂苷在心脑血管及免疫方面具有独特的作用,毛氏等[22]研究得出Absidasp.A3r菌所产生的酶能够水解黄芪皂苷。肖氏等[23]采用微生物转化法发现黄芪总皂苷中的部分转化为黄芪甲苷,提高了黄芪甲苷的含量,增强了黄芪的药理作用。三七总皂苷是三七根茎的有效部位,其主要成分与人参皂苷相似,主要含20(S)-原人参二醇型(ppd)和20(S)-原人参三醇型(ppt),但是其不含齐墩果酸型皂苷,单体的含量和比例与人参亦不同。其主要成分的肠道菌代谢情况同人参皂苷。

3 结语

抗肿瘤药物的研究一直以来都是研究的热点,许多抗肿瘤药物具有不良反应,如何减少不良反应是抗肿瘤药物研究的一个重点。皂苷类成分的抗肿瘤作用主要是通过增强自身免疫力来达到的,相对而言其不良反应较小。目前,人参皂苷抗肿瘤作用研究的比较多,但人参皂苷在应用的过程

中还是具有一定的不良反应,三七主要成分与其类似,因此,可以将三七作为一个研究目标来开发不良反应更小、效果更好的抗肿瘤药物。

由于肠道菌个体差异很大,研究过程中的难度较大,目前已有学者利用小克银汉霉菌来研究肠道菌对药物的代谢情况。小克银汉霉菌具有与人体类似的药物代谢酶[24],是否能够用其来代替肠道菌对皂苷类成分的代谢进行研究,可以作为一个方向来考虑。微生态中药制剂是目前的一个研究热点,有研究者已开始从事利用微生态转化法研究中药与肠道菌的相互作用,但对酶的微观特性、酶的空间结果与催化机制还未深入展开,这就需要更深入的研究对其进行探讨。肠道菌作为人体不可缺少的微生物,在中药成分的代谢中起着相当重要的作用。由肠道菌的代谢情况我们可以明确体外微生物转化法的目标化合物,推测所需的微生物及方法、条件等,并推广运用到大生产中去。

肠道菌对苷类成分的代谢在中药制剂方面也有一定参考价值,对于含皂苷类成分的中药可以考虑采用肠溶剂的方法来提高药物吸收入血的量,或直接制成有治疗效果的代谢物制剂,以提高临床疗效。

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