β -谷甾醇的研究及開發(fā)進(jìn)展

劉威良，姬 昱，黃艾祥

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650201）

β -谷甾醇是植物甾醇類成分之一，屬于四環(huán)三萜類化合物，是真核生物細(xì)胞膜的主要組成成分，目前已被鑒定出來的植物甾醇達(dá)200 余種[1]。β -谷甾醇廣泛存在于各種植物油[2-3]、果蔬[4]、植物種子中[5]，其中植物油中含量相對(duì)較高。除此，我國(guó)保健食品較常見的40 余種中草藥，如杜仲、天冬、地黃、玄參等均有較高含量的植物甾醇，總量高達(dá)2 g/kg，β -谷甾醇是其主要的植物甾醇單體，占50%以上，有的高達(dá)90%以上[6]。目前，β -谷甾醇單體主要通過化學(xué)、物理方法提純得到，具有較強(qiáng)的生理活性、極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、保健品、化妝品等領(lǐng)域。研究發(fā)現(xiàn)，β -谷甾醇在抗氧化、抗高血脂、抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、中樞神經(jīng)系統(tǒng)等方面表現(xiàn)出良好的藥理作用。隨著對(duì)其生理活性研究的不斷深入，β -谷甾醇的分離純化及其潛在的藥理活性研究成為熱點(diǎn)。

1 β -谷甾醇分離提純

β -谷甾醇是植物甾醇主要成分之一，是植物的一種活性物質(zhì)，隨著其在醫(yī)藥工業(yè)上的進(jìn)一步應(yīng)用，對(duì)其純度的要求更高。目前，我國(guó)主要從植物油精煉的脫臭餾出物中提取混合植物甾醇，進(jìn)而分離純化出β -谷甾醇[7]。由于甾醇單體結(jié)構(gòu)極其相似，因而從混合甾醇中分離得到較高純度的β -谷甾醇單體是一項(xiàng)復(fù)雜而又困難的工作，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道不多，主要利用溶劑結(jié)晶法分離提純?chǔ)?-谷甾醇[8]。但實(shí)現(xiàn)高純度單組分甾醇的規(guī)模化生產(chǎn)，可為β -谷甾醇等甾體類藥物的研發(fā)提供廉價(jià)的原料。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)β -谷甾醇單體的分離純化方法主要分為以下2 種。

1.1 化學(xué)法

化學(xué)法的原理是利用化學(xué)反應(yīng)來制備植物甾醇的衍生物，進(jìn)而增加了各種植物甾醇的物性差異，再通過物理方法分離單體。例如，利用β -谷甾醇乙酯的二溴化物與豆甾醇乙酯的四溴化物溶解度的差異，首先將混合甾醇用乙酸酐進(jìn)行酯化反應(yīng)，其次將酯化產(chǎn)物用過量溴進(jìn)行溴化，選用合適的溶劑分離出二溴化物和四溴化物，分離后的產(chǎn)物分別用鋅粉還原脫溴、堿性水解，最后在丙酮中重結(jié)晶制得純化的β -谷甾醇[9]。由于這種工藝存在反應(yīng)步驟繁瑣、操作難度大、成本高且回收率低等缺陷，不能達(dá)到理想的分離結(jié)果，因而難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)。

1.2 物理法

物理法的原理[10]是利用各個(gè)甾醇物理性質(zhì)差異達(dá)到分離的結(jié)果，所依據(jù)的物性不同，則采用的方法也不同。例如，利用β -谷甾醇與其他甾醇蒸汽壓力不同，真空蒸餾分段富集，使其在遠(yuǎn)低于其沸點(diǎn)的溫度下分離；利用β -谷甾醇在層析柱中洗脫液與吸附劑之間的分配差異達(dá)到分離目的；利用β -谷甾醇在有機(jī)溶劑中的溶解度差異，進(jìn)行多級(jí)分步結(jié)晶，然后重結(jié)晶分離等。目前，主要應(yīng)用的物理法有分子蒸餾法[11]、高效液相法[12]、吸附法[13-15]、溶劑結(jié)晶法[16]等，其中溶劑結(jié)晶法具有操作簡(jiǎn)便、工藝流程短、產(chǎn)品純度高、適合工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者青睞。歐洲專利[17]EP005705 報(bào)道，從不皂化物甾醇中分離提純?chǔ)?- 谷甾醇，其混有12%～24%的菜油甾醇和β -谷甾醇，方法是用熱的丙酮或異丙醇溶解混合物形成氫鍵，再向溶液中加水冷卻到10 ℃，使β-谷甾醇結(jié)晶為水合物，最終得到β -谷甾醇的純度為91.5%～93.9%。吳英艷等人[18]研究了甾醇單體在不同溶劑中的溶解度，在此基礎(chǔ)上，利用β -谷甾醇和豆甾醇、菜油甾醇在環(huán)己酮中溶解度隨溫度變化有差異，用重結(jié)晶法提純?chǔ)?-谷甾醇，結(jié)果表明3 次結(jié)晶操作后，β-谷甾醇純度達(dá)86.58%。

2 β -谷甾醇的藥理活性

甾醇被譽(yù)為“生命鑰匙”，其中最常見、含量最豐富的是β -谷甾醇、豆甾醇等物質(zhì)，表現(xiàn)出重要的生理功能[19]。研究發(fā)現(xiàn)[20]，β -谷甾醇具有抗氧化、抗炎、降低膽固醇、抗腫瘤等功效。

2.1 抗氧化

體內(nèi)動(dòng)物試驗(yàn)研究表明[21]，β -谷甾醇具有很強(qiáng)的抗遺傳毒性，同時(shí)體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其具有明顯的抗氧化活性并呈現(xiàn)劑量依賴性。研究顯示[22-23]，β -谷甾醇擁有抗氧化活性且在抗氧化酶合成時(shí)不產(chǎn)生急性、亞慢性毒性或異常。β -谷甾醇還可增加超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性，降低過氧化氫酶活性[24]。

2.2 降低膽固醇

PollakO J[25]在1953 年研究發(fā)現(xiàn)，膳食中攝入的谷甾醇能有效降低血清膽固醇，并將谷甾醇作為一種治療高膽固醇的藥物。研究表明[26-27]，β -谷甾醇可以降低膽固醇小腸吸收，還能通過抑制膽固醇合成酶（HMG-COA） 的表達(dá)，減少膽固醇的體內(nèi)合成，是治療高膽固醇血癥的有效藥劑。Raicht R F 等人[28]發(fā)現(xiàn)，谷甾醇能降低大鼠膽固醇吸收率。

2.3 抗炎癥

Gupta M B 等人[29]在1980 年研究發(fā)現(xiàn)，β -谷甾醇具有類似于氫化可的松的抗炎作用，其抗炎的主要機(jī)制是通過下丘腦- 垂體- 腎上腺素軸（HPA）系統(tǒng)發(fā)生的。Valerio M 等人[30]研究發(fā)現(xiàn)，β -谷甾醇對(duì)脂多糖（LPS） 誘導(dǎo)的J774A1 巨噬細(xì)胞，可提高抗炎因子IL-10 的活性，減小趨化因子和促炎因子活性，同時(shí)增強(qiáng)酪氨酸磷酸酶（SHP-1） 活性，抑制核轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB） 遷移。JN C 等人[31]研究發(fā)現(xiàn)β -谷甾醇抗炎作用機(jī)制是通過減少NO 的合成，抑制巨噬細(xì)胞IL-6 活性，減少IL-1 、TNF - 等炎性因子的分泌。

2.4 免疫調(diào)節(jié)

Kritchevskyd D 等人研究發(fā)現(xiàn)，β - 谷甾醇及其糖苷可以增加T -淋巴細(xì)胞增殖，增加自然殺傷細(xì)胞對(duì)癌細(xì)胞的裂解能力，增加Th-1 型淋巴細(xì)胞，Th-2 型淋巴細(xì)胞被抑制或沒有變化。它還可以增強(qiáng)白介素- 2 和干擾素- γ 的分泌，抑制白介素- 4 的分泌。它體外可通過抑制白介素- 6 和腫瘤壞死因子發(fā)揮抗炎作用，且呈劑量依賴性。還有研究發(fā)現(xiàn)，β -谷甾醇通過嗜酸性粒細(xì)胞和分泌黏性因子減少氧自由基和炎癥。β -谷甾醇和乳糖、β -谷甾醇分別抑制IL-4 和IL-5 在肺部組織和支氣管肺泡部位的mRNA 和蛋白表達(dá)。

2.5 抗腫瘤

研究發(fā)現(xiàn)，β -谷甾醇可抑制化學(xué)致癌劑誘發(fā)大腸癌，這可能與其抑制膽汁酸流入大腸有關(guān)。研究表明，β -谷甾醇在體外通過增加癌細(xì)胞凋亡來抑制乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231 的增殖[32]。研究發(fā)現(xiàn)，β -谷甾醇和TNF-相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體或他莫昔芬結(jié)合可作為預(yù)防與治療乳腺癌潛在的藥劑。研究顯示，β -谷甾醇能滲入細(xì)胞膜中并改變膜流動(dòng)性，抑制對(duì)雄性激素敏感的人前列腺癌細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡且提高凋亡速率。

2.6 中樞神經(jīng)系統(tǒng)作用

研究發(fā)現(xiàn)，從美洲椴樹中分離提取出β - 谷甾醇，其具有明顯的抗焦慮和抗驚厥作用。另有研究發(fā)現(xiàn)，β -谷甾醇是毛葉番荔枝的主要活性成分，具有抗焦慮作用，其作用機(jī)制可能與GABA/BDZR 有關(guān)。此外，研究發(fā)現(xiàn)山苦茶葉甲醇提取物中正丁烷萃取部位含有β - 谷甾醇，在腹腔注射劑量為50 mg/kg時(shí)對(duì)小動(dòng)物自主活動(dòng)有明顯抑制作用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜述了β -谷甾醇的來源、分離提純方法和藥理活性，通過對(duì)比分離提純?chǔ)?-谷甾醇的工藝可知，溶劑結(jié)晶法中的重結(jié)晶工藝操作方便、產(chǎn)品純度高、適合工業(yè)化生產(chǎn)。研究者可嘗試?yán)貌煌軇┖瓦m當(dāng)?shù)牧弦罕取⒔Y(jié)晶時(shí)間、結(jié)晶溫度、結(jié)晶次數(shù)，或聯(lián)合其他精制方法研究出更為簡(jiǎn)便快捷的提純工藝來擴(kuò)大工業(yè)化生產(chǎn)，使β -谷甾醇的應(yīng)用價(jià)值充分發(fā)揮。β -谷甾醇是膳食中的主要甾醇類物質(zhì)，具有多種藥理活性，表明β -谷甾醇是通過多靶點(diǎn)、多途徑作用于機(jī)體。目前，對(duì)于β -谷甾醇藥理活性的研究較多集中于降血脂、降膽固醇方面，其抗炎、抗腫瘤、中樞神經(jīng)方面分子機(jī)制尚不清楚，也未形成完整的信號(hào)通路模型。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，重點(diǎn)從分子角度評(píng)價(jià)其活性、探究其作用機(jī)理，構(gòu)建高效、完整、精確的β -谷甾醇發(fā)揮藥理作用的體內(nèi)外評(píng)價(jià)體系，為β -谷甾醇新的藥用、保健用等產(chǎn)品的研發(fā)提供科學(xué)依據(jù)，將是廣大科研工作者奮斗的方向。