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20(S)-原人参二醇的药学与生物活性研究进展王小峰 王玉芹（上海中医药大学，上海，201203；上海中药创新研究中心，上海，201203）摘要:20(S)-原人参二醇是人参皂苷元中非常重要的一类，一直是国内外一个研究的热点，本文对其化学性质、制备工艺、剂型研究和药理活性等进行全面综述总结，期望都对今后20(S)-原人参二醇的开发利用提供一定依据。关键词:20(S)-原人参二醇；生物活性；肿瘤20(S)-原人参二醇20(S)-protopanaxadiol,20(S)-PPD从结构上属于达玛烷型四环三帖类人参皂苷元化合物，自从上世纪六十年代日本学者发现确定结构以来，它的药理活性一直得到学者们的广泛关注，尤为其抗肿瘤活性，明显强于其他几种人参皂苷及其皂苷元，其结构如下：分子式为C30H52O3，分子量为460.70，熔点197.5198.5，比旋光为29.34(C1.0，CHCl3）在丙酮中为簇状结晶。在特定的条件下，20(S)-PPD的20位羟基可发生构型转变，生成20(R)-PPD；由于在人参皂苷中存在的原型为20位之后的碳以直连型结构连接，所以称为20(S)-原人参二醇，但在一定条件下20位的羟基与双键发生脱水环合形，可形成20(S)-人参二醇或者20(R)-人参二醇1。1制备工艺研究目前制备20(S)-PPD主要是以人参属的三七、西洋参皂苷或者绞股蓝属植物的提取物等为原料，通过酸、碱、酶、微生物等方法，在一定条件下使皂苷水解脱去糖链而得到相应的皂苷元。李绪文等2以西洋参叶总皂苷为原料，利用NaOH强制降解，以温度、时间、NaOH用量、溶剂甘油用量进行四因素三水平的正交试验，结果表明四种因素中NaOH的用量对于20(S)-PPD产率的影响最大。在最佳降解工艺时，NaOH的用量在第二个水平，可能的原因是在较少的NaOH用量条件下，皂苷水解不够完全，而在较多的NaOH的量下，水解生成的20(S)-PPD在如此强碱条件下发生了结构的改变。梁国兴等3首次在无溶剂条件下，将原料三七总皂苷与NaOH研磨充分混合，在150条件下反应6小时，再经柱层析得到20(S)-PPD，产率高达10%，纯化后的20(S)-PPD可达90%以上，该方法操作简单并节约了溶剂。但是固体的混合均匀度较液体会有很大差距，达到相同的反应程度，液体体系反应的时间上会不会明显缩短，还有待进一步研究。惠永正等4以人参属植物或者叶的总皂苷为原料，在有机溶剂条件下，进行氧化降解，反应物柱层析得到20(S)-PPD，该方法条件温和，产率较高，成本低廉，适合工业化生产。张春红等5以人参二醇组皂苷为原料，氢氧化钠碱水解制备20(S)-PPD，比较了不同的溶剂、反应时间、反应压力等条件对于产率的影响，来确定最佳制备条件，结果溶剂四种溶剂相比，以异戊醇的效果最佳；水解时间上，24h最好；压力方面，以正丁醇和异戊醇为溶剂时常压的得率高于加压。刘磊等6利用土壤中分离得到的一种真菌黑曲霉，该曲霉可表现出较强的活性将20(R,S)-Rg3的两个糖酶解得到20(R,S)-PPD。2制剂学研究在制剂学方面，由于20(S)-PPD的水溶性很差，直接口服生物利用率低，目前多围绕增加其溶解度或者生物利用度来进行相关制剂研究。结构上看20(S)-PPD只有一个双键，对20(S)-PPD的制剂进行含量测定时多采用紫外检测器在较低波长203nm波长下，流动相选用高比例甲醇水或者乙腈水，反相HPLC进行测定7-9金圣煊等10以20(S)-PPD、注射用油、乳化剂、冻干保护剂按一定比例搅拌混合均匀后在冷冻干燥制得冻干乳剂，经验证，在3个月内各个指标均优于普通的乳剂。该方法简便易行，增加了药物的稳定性，对于药物的生物利用度也有一定的提高；另外他们11还用一定的载体材料（羧甲基纤维素、聚乙二醇4000、环糊精等）与20(S)-PPD按比例混合后，以喷雾干燥或者冷冻干燥的方法制备分散剂，体外溶出度试验表明，该分散剂提高了药物的溶解度和溶出速度，适合于制备成胶囊、片剂等固体制剂。还有学者12-13采用薄膜超声法制备了20(S)-PPD的普通药质体、Brij-78修饰药质体、PEG修饰的药质体，来增加其生物利用度，通过温度、乙醇、酸碱和人工胃肠液等体外实验考察了药质体的稳定性，结果表明，该方法制备的20(S)-PPD在各种条件下制剂学性质稳定，非常适合于将20(S)-PPD的上述药质体开发为口服，甚至于缓释制剂。陈婧14等制备了20(S)-PPD的药质体、醇质体、HP-2-2CD包合物和原药液四种剂型，并对上述四种剂型在经皮给药过程中，18小时后的皮肤残留量进行了研究，建立了一种准确而又稳定的应用于经皮给药系统的20(S)-PPD的测定方法，该研究对今后20(S)-PPD不同剂型不同给药途径的研究奠定了一定的基础。20(S)-PPD难溶于水，不同PH值的介质对于它的表观油水分配系数影响也不大，其大鼠在体肠吸收研究表明，吸收速度从大到小以此为：十二指肠、空肠、回肠、结肠，在整个肠段均有吸收且吸收良好。在开发剂型时应适当增加其在小肠的滞留时间，以提高生物利用度15。药物制剂溶的出度将直接影响它在体内的生物利用度，所以有学者9研究了20(S)-PPD溶出度测定方法，以2010版药典中溶出度测定的浆法为参考，用0.5%十二烷基硫酸钠水溶液为溶出介质，转速为100rmin,采用SAS软件计算了该药物的溶出度Weibull分布参数和特征溶出参数。另外还有学者对于20(S)-PPD的药动学进行了研究，为其进一步的剂型开发和评价提供参考，张丹等16建立了一种快速而又灵敏的测定血浆样品中20(S)-PPD的方法，其利用液相质联用技术，采用甲醇-乙腈-10mM乙酸铵（47.5:47.5:5）为流动相，正离子模式扫描；并将该方法成功的应用于健康志愿者口服20(S)-PPD胶囊后的血药浓度的测定。3 生物活性研究3.1 抗肿瘤作用陈明侠等17研究表明20(S)-PPD对于小鼠的肝癌H2、Lewis肺癌和黑色素瘤B三种模型的癌症都有抑制作用，其抗肿瘤作用可能与提高非特异性免疫因子NK细胞的活性和特异性免疫因子IL-2含量有关。张锐等18-19观察20(S)-PPD对于人肝癌细胞株(S)MMC-7721和小细胞肺癌A549细胞增殖的抑制作用，结果表明20(S)-PPD无论在体内还是体外均可有效的抑制肿瘤细胞的增值，诱导肿瘤细胞的凋亡。冷吉燕等20研究发现20(S)-PPD可通过抑制肿瘤生长因子VEGF和bFGF来发挥抗肿瘤作用。郭亚雄等21发现了20(S)-PPD具有明显的抑制前列腺癌RM-1细胞生长的作用,并且进一步研究表明其机制可能与下调CyclinD1蛋白表达有关。赵丽晶等22采用RT-PCR、Western Blot方法检测bax基因的转录及蛋白表达，AnnexinV-EGFP/PI双染色法、TUNUL染色法检测siha细胞细胞凋亡情况,结果表明20(S)-PPD可通过上调bax基因，来诱导siha细胞的凋亡。Guo等23研究发现20(S)-PPD可通过诱导或上调与内质网应激有关的蛋白和基因等，使内质网的形态变化等，来诱导人肝癌HepG2细胞的凋亡。3.2 对神经系统的作用 20(S)-PPD可有效的抑制PTZ诱导的小鼠和大鼠癫痫的发作并延长癫痫发作潜伏期，其机理可能与该化合物抑制了神经元细胞的兴奋性有关；另外20(S)-PPD还可以降低gultamate诱导的神经细胞的死亡率，保护神经元细胞，体内药理学试验还发现，20(S)-PPD对于东莨菪碱和乙醇所致的小鼠记忆障碍也有一定的改善作用24。许长江等25通过经典的抑郁模型：悬尾实验，强迫游泳实验和脑损伤模型-嗅球切除模型等对于20(S)-PPD的抗抑郁作用进行了研究，结果表明20(S)-PPD具有和氟西汀相当的抗抑郁作用，但是其机理还有待进一步的研究证实。Yin Duan等26研究发现在哺乳动物的大脑中20(S)-PPD可通过改变神经毒素的结合位点，有效的抑制激活的Na+通道的活性。3.3 其他作用姚远等27运用计算机虚拟的方法，采用Insi-ghtII/Affinity程序，通过分析CYP2C9-PPD复合物中的CYP2C9与PPD，CYP3A4-PPD复合物中CYP3A4与PPD的相互作用能和Ludi评分，结果表明CYP2C9与PPD之间作用较强，PPD对于的抑制作用远远强于对CYP3A4抑制作用。提示20(S)-PPD通过抑制CYP2C9的活性来增加由该酶代谢的药物的半衰期,而对于CYP3A4代谢的药物的影响较小。刘军等28研究发现一定剂量的20(S)-PPD对于野生型和F508突变型CFTR氯离子通道均有一定的激活作用，该作用迅速可逆。20(S)-PPD的这一作用的发现为今后阐明CFTR氯离子通道的调控机制，以及用于与CFTR突变有关的疾病，如囊性纤维化病、干眼病、慢性胰腺炎等，治疗药物的开发，提供了很好的先到化合物。4.讨论人参做为为一种珍贵的中药材，无论是在治疗疾病方面还是在保健方面，一直以来都是热点。做为人参皂苷元化合物的20(S)-PPD也得到了广泛的研究，在抗肿瘤方面，20(S)-PPD可以通过增强机体免疫和直接的细胞毒作用来杀死肿瘤细胞，另外20(S)-PPD还可以抑制肿瘤间质血管生成，阻止肿瘤细胞的生长。对于神经系统方面，20(S)-PPD可以抗癫痫、抗抑郁、增强学习能力等等，也越来越受到人们的关注。各方面都提示20(S)-PPD是一个很具有开发价值的化合物。参考文献1张贵明,赵余庆.人参二醇的现代药学与生物活性研究进展J.中国现代中药,2008,10(10):8-10,33.2李绪文,金永日,桂明玉,等.碱催化降解法制备抗癌活性化合物20(S)-原人参二醇J.高等学校化学学报,2006,27(3):478-481.3梁国兴，林莉，白万里，等.原人参二醇和三醇的制备J.北京师范大学学报，2011,47(2):167-168.4惠永正,刘俊耀,杨志奇,等.原人参二醇和原人参三醇的制备方法P.中国专利:1529882A，2005-1-26.5张春红,关丰,张连学.提高碱水解法制备原人参二醇得率的初步研究J.包头医学院学报,2011,27(6):1-2. 6Lei Liu,Xue-Mei Zhu,Qi-Jun Wang,et al.Enzymatic preparation of 20(S,R)-protopanaxadiol by 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