西洋參果化學成分及其生物活性研究進展

李樂，余慧，付書正，李平亞，劉金平（吉林大學藥學院 吉林大學天然藥物研究中心，長春 130021）

西洋參（Panax quinquefoliumL.）是五加科（Araliaceae）人參屬多年生草本植物。又名美國參、花旗參、洋參、廣東參，主要產自加拿大和美國，1978年開始在我國引種栽培[1-2]。西洋參根為《中國藥典》收錄的藥材，其莖葉總皂苷作為藥品應用于臨床。西洋參6～7月開花，8～9月果實成熟。西洋參的成熟果實為漿狀小核果，呈扁球形，長徑1.5 cm左右，初期綠色，成熟時鮮紅色至暗紅色，有光澤，果皮味微苦、甘、酸[3]。研究發現，西洋參果中含有人參皂苷、多糖、脂肪酸、氨基酸以及無機元素等多種化學成分，且人參皂苷是其主要活性成分[4]。西洋參果在抗氧化、抗心肌缺血、抗腫瘤、降血糖、增強免疫力等方面具有良好的功效。但目前關于西洋參的綜述多集中在根和莖葉，對西洋參果的研究進展報道較少，為合理開發和利用西洋參果這一寶貴資源，本文在查閱近20年的文獻報道的基礎上，對西洋參果的化學成分及其生物活性研究進行綜述，以期為西洋參果的進一步研究和開發利用提供參考。

1 西洋參果的化學成分

1.1 皂苷類

1.1.1 人參皂苷種類 人參屬植物中的主要化學成分人參皂苷均為達瑪烷型三萜皂苷結構，且大部分皂苷為四環骨架結構的三萜類化合物[5-6]。至今已從西洋參果中分離純化和鑒定出40多個人參皂苷類成分。

從西洋參果中分離出的人參皂苷根據結構的不同可分為原人參二醇型（protoginsengdiol，PPD）、原人參三醇型（protoginsengtriol，PPT）、奧克替隆型和C-20側鏈異構型。其中最主要的兩類是PPD和PPT。糖類型、數量和附著位置的差異使人參皂苷結構具有多樣性。可變的C-20側鏈和立體異構現象進一步豐富了人參皂苷的結構[7-8]。西洋參果中的三萜皂苷的糖基為常見的吡喃葡萄糖基、吡喃木糖基、吡喃鼠李糖基、吡喃阿拉伯糖基和呋喃阿拉伯糖基[9-15]（如圖1所示）。

圖1 西洋參果中分離出的人參皂苷Fig 1 Ginsenosides isolated from American ginseng berry

1.1.2 定量分析 Wang等[16]發現西洋參果中的主要人參皂苷是人參皂苷Rb3，占總皂苷含量的5.35%，而人參皂苷Rb3在西洋參和其他人參屬植物的根中含量較少，這表明西洋參果是人參皂苷Rb3的新來源。馬曉寧等[17]首次采用高效液相色譜-蒸發光散射檢測法檢測了西洋參根、莖葉、花蕾、果中五醇、（24R）-擬人參皂苷元、原人參三醇、人參二醇和25-OH-原人參二醇的含量，結果表明西洋參不同部位（根、莖葉、果、花蕾）中（24R）-擬人參皂苷元的含量均高于其他成分，同時，西洋參莖葉、果、花蕾水解產物的含量均高于根。李蕾等[18]對西洋參不同部位提取物中14種單體皂苷含量進行比較，在西洋參根提取物中人參皂苷Rb1、Rc含量最高；在西洋參莖葉提取物中人參皂苷Rg1、Re、（S）-Rh1、（20S）-Rg2、F1、Rd、F2含量最高；在西洋參果提取物中人參皂苷Rb2、Rb3、（20S）-Rg3含量最高。Zhang等[19]用高效液相色譜-蒸發光散射檢測法同時測定西洋參莖葉、漿果、花蕾和根中5種活性水解成分。結果表明各部位均含有25-OH-PPT、25-OHPPD、PPT、（24R）-擬人參皂苷元和（20S）-人參三醇水解產物；西洋參根和漿果中皂苷元含量沒有差異，但總皂苷元含量有一定差異；西洋參根、莖葉、漿果和花蕾的水解產物中，（24R）-擬人參皂苷元含量最高，25-OH-PPD含量次之。因此，利用西洋參開發抗腫瘤化合物具有十分重要的現實意義。而且研究發現西洋參莖、葉、漿果和花蕾等部位水解產物中所含的活性皂苷元比從根中提取的活性更高，為西洋參地上部分的使用提供了依據[19]。

1.2 多糖

西洋參中多糖類物質是一類具有特殊生物活性的物質。目前分離出來的多糖由蔗糖、人參三糖、麥芽糖、山梨糖、半乳糖醛酸、阿拉伯糖、鼠李糖等單糖組成[20-21]。齊濱等[22]比較了不同產地、不同年限的人參、西洋參和紅參中糖類成分的含量，結果表明不同產地、不同年限的人參、西洋參和紅參總糖的含量差別不大，但西洋參中還原糖和可溶性多糖含量較低。

李珊珊等[23]通過水提醇沉法得到西洋參果總多糖，再通過離子交換層析分離純化，得到中性糖和酸性糖。利用高效液相色譜法對單糖組成進行分析，結果表明西洋參果總多糖主要由鼠李糖、半乳糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖和葡萄糖組成；中性糖主要由半乳糖醛酸、阿拉伯糖、葡萄糖和甘露糖（63.9∶19.3∶15.2∶1.5）組成；酸性糖主要由鼠李糖、半乳糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖和葡萄糖（13.1∶13.2∶46.4∶19.0∶5.8）組成。其中，西洋參果總多糖具有較高的1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除活性，并且清除率隨著濃度的升高而增加。

1.3 脂肪酸

魯歧等[24]首次從西洋參果中分離鑒定出十六碳酸乙酯、十八碳酸乙酯以及8，11-二甲基二十二碳酸乙酯。同時通過體外和體內抑瘤實驗證明西洋參果脂肪酸組分（25～100 mg·kg－1）具有較強的抗腫瘤作用。

1.4 氨基酸類

西洋參果中含有豐富的氨基酸類成分。張甲生等[25]報道西洋參果汁中含有16種以上的水解氨基酸，其中含有8種人體必需氨基酸，占總氨基酸的28.82%，氨基酸總量為12.838 g·L－1）。王秋等[26]測定了西洋參鮮果汁中18種水解氨基酸的含量，發現谷氨酸、天冬氨酸、胱氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸等為主要氨基酸。

趙方杰等[27]對加拿大多倫多市，中國陜西省留壩縣、吉林省撫松縣、山東省文登市來源的西洋參進行氨基酸種類和含量測定及對比分析，各產地西洋參均檢測出17種水解氨基酸，其中含有8種人體必需氨基酸以及甲硫氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸和精氨酸等9種藥用氨基酸。從氨基酸含量及營養均衡性角度來看，中國陜西省留壩縣西洋參成分最接近原產地加拿大西洋參。

1.5 無機元素

張甲生等[28-29]首次應用熒光、極譜和原子吸收光譜法測定國產西洋參各部位的微量元素，結果表明人體必需常量元素（鉀、鈣、鎂、鈉）和微量元素（鐵、鋅、銅、錳、鈷、硒、鎳、鉬）在西洋參各部位均有分布。此外，研究還發現西洋參果汁中鉀、鈣、磷、鎂、鐵、鈉含量最高，而有害微量元素鉛、鎘、汞量遠遠低于致毒量。劉景英等[30]采用熒光、極譜、原子吸收法測定了西洋參地上部分樣品中16種無機元素，結果表明西洋參果中富含人體必需元素，且含量明顯高于主根，是值得開發利用的寶貴資源。

1.6 其他成分

孟祥穎等[31]通過雙波長薄層掃描法測定了西洋參根、莖葉、花和果中總黃酮含量，結果顯示：花＞果>莖葉>根。張崇禧等[32]從西洋參果中分離鑒定出豆甾-5-烯醇。Mehendale等[33]首次證明了西洋參果提取物中存在多酚成分咖啡酸和綠原酸。

2 生物活性

西洋參果具有廣泛的藥理活性，尤其是在抗氧化、抗心肌缺血、抗腫瘤、降血糖、增強免疫力等方面。

2.1 抗氧化作用

Shao等[34]報道了西洋參果提取物具有良好的心肌保護作用。研究發現西洋參果提取物在0.1～1.0 mg·mL－1時能夠直接有效地清除氧自由基從而發揮抗氧化作用。同時，進一步研究發現西洋參果提取物對于外源性和內源性氧化劑導致的心肌氧化損傷均具有保護作用，機制可能與減少細胞死亡有關。而且研究表明對比同樣劑量的西洋參根提取物，西洋參果提取物（1.0 mg·mL－1）具有更好的心肌抗氧化保護作用。Mehendale等[33]研究了西洋參果提取物長期預處理心肌細胞對氧化損傷的保護作用，結果表明，用西洋參果提取物（0.5～2.5 mg·mL－1）長期預處理可減輕心肌細胞的氧化應激，提高氧化損傷的細胞存活率，機制可能與增強過氧化氫酶的活性有關。研究還證明了西洋參果提取物中的活性多酚成分——咖啡酸和綠原酸可能在西洋參果提取物的心肌抗氧化保護作用中發揮重要作用。

2.2 抗心肌缺血作用

盧愛萍等[35]研究表明西洋參果總皂苷（6～24 mg·kg－1）能夠通過降低冠脈阻力，增加冠脈流量，減少心肌耗氧量，發揮保護缺血心肌作用。機制可能與抑制心肌三酶釋放、提高體內超氧陰離子自由基清除酶的活性、減少過氧化脂質代謝產物丙二醛的生成，抑制脂質過氧化反應，減輕心肌損傷程度有關。李艷嬌[36]通過腹腔注射大劑量的異丙腎上腺素，建立大鼠急性心肌缺血模型，觀察西洋參果總皂苷（25～100 mg·kg－1）對心肌缺血的影響，結果表明西洋參果總皂苷對異丙腎上腺素所引起的大鼠心肌缺血也有明顯的保護作用。

2.3 抗腫瘤作用

魯歧等[24]通過體內抑瘤實驗證實西洋參果總苷、3種游離脂肪酸組、游離色氨酸和十八碳酸均具有抗腫瘤活性，游離色氨酸的芳香共軛系統結構能夠產生光敏效應，受光照射產生光敏增效作用，抗腫瘤活性增強。同時，通過小鼠脾淋巴細胞轉化實驗發現西洋參果總皂苷和十八碳酸具有生物免疫調節作用，尤其是十八碳酸在0.01～1.0 μg·mL－1低劑量范圍內，顯示較強的腫瘤免疫活性。Li等[37]研究了西洋參果提取物和5-氟尿嘧啶對人結腸癌細胞SW-480、HCT-116和HT-29的可能的協同化學預防作用，發現西洋參果提取物（0.1～1.0 mg·mL－1）以濃度依賴性方式顯著抑制人結腸癌細胞的生長，且能增強5-氟尿嘧啶對人結腸癌細胞的化學預防作用，其對5-氟尿嘧啶協同作用的機制可能是增強S期和G2/M期的阻滯。Wang等[38]研究了西洋參果蒸煮處理后皂苷含量的變化，并評估提取物的抗腫瘤作用。結果表明蒸煮處理增加了西洋參果中人參皂苷Rg3的含量，增強了漿果提取物（0.5 mg·mL－1）對HCT-116和SW-480細胞的抗增殖作用。研究還發現漿果提取物對細胞生長有一定抑制作用，能誘導腫瘤細胞死亡。

2.4 降血糖作用

Xie等[39]研究了西洋參果提取物對糖尿病或肥胖小鼠的降血糖影響，小鼠每日腹內膜注射西洋參果提取物150 mg·kg－1，共12 d，在第5日和第12日，小鼠空腹血糖顯著降低（P＜0.05），體質量顯著下降（P＜0.01），體溫顯著提高（P＜0.01），糖耐量明顯改善（P＜0.01），說明西洋參果提取物具有較好的降血糖和減肥的作用，對于治療和預防1型糖尿病具有重大的意義，作用機制主要是與其清除自由基的作用有關。研究還發現，葡萄糖耐量的提高可能是通過恢復胰島素敏感性，進而使胰島素介導的葡萄糖利用正常化而實現的。進一步研究發現西洋參果多糖部分對小鼠有降血糖作用，連續10 d分別腹內膜注射西洋參果多糖50、150 mg·kg－1能夠顯著改善小鼠的糖耐量。

2.5 增強免疫力作用

吳志奎等[40]研究了西洋參果汁對動物免疫系統的作用，以西洋參果汁為原料配制成口服液（4.0 mL·kg－1）進行藥理實驗，發現其能促進老齡大鼠骨髓有核細胞DNA合成代謝，提高DNA核酸含量，明顯提高DNA聚合酶α活力，能顯著降低老齡大鼠腦組織中乙酰膽堿含量，抗中樞神經系統老化，改善脂類代謝，降低膽固醇，減少尾部老年斑塊的形成。結果證明西洋參果汁具有增強機體免疫力、延緩衰老的功效。

2.6 肝腎保護作用

西洋參果對肝、腎也有很好的保護作用。Xu等[41]評估西洋參果對乙酰氨基酚誘導的肝損傷的保護作用，結果表明西洋參果預處理（150～300 mg·kg－1）可減輕乙酰氨基酚誘導的肝損傷。機制可能是通過抑制腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factorα，TNF-α）介導的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3/-8/-9（caspase-3/-8/-9）信號通路的炎癥反應來保護肝細胞免受乙酰氨基酚誘導的肝毒性，表明西洋參果是潛在的肝保護劑。Ma等[42]經過研究發現西洋參葉總皂苷以及西洋參果提取物（150～300 mg·kg－1）對順鉑誘導小鼠體內的氧化應激、炎癥和細胞凋亡具有很好的保護活性，其分子機制可能是通過抑制了體內caspase-3/caspase-9以及MAPK和核轉錄因子-κB（nuclear transcription factor-κB，NF-κB）等一系列信號通路的激活，進而改善了順鉑誘導的急性腎損傷。

3 總結與展望

綜上所述，西洋參果含有皂苷、多糖、脂肪酸、氨基酸、無機元素等多種成分。西洋參果具有與西洋參根相同或相似的生理活性物質。但西洋參果中總皂苷含量明顯高于西洋參根，是寶貴的人參皂苷資源。與西洋參根和莖葉相比，西洋參果中富含人參皂苷Rb2、Rb3、（20S）-Rg3，其中人參皂苷Rb3占西洋參果總皂苷含量的5.35%，表明西洋參果可以作為提取人參皂苷Rb3的首選材料。

西洋參果在抗氧化、抗心肌缺血、抗腫瘤等方面具有顯著的藥理活性。與同劑量的西洋參根相比，西洋參果具有更好的心肌抗氧化保護作用。同時研究表明，西洋參果與西洋參的莖葉相似，也具有顯著的肝臟保護能力，有望成為新的肝保護劑。

目前，對西洋參果的研究主要集中在生物活性方面，但對西洋參果發揮療效的物質基礎未見報道。而西洋參作為傳統中藥，化學成分復雜，且多以口服用藥為主，存在首過效應以及內源性基質干擾，導致中藥體內微量和痕量未知新成分的快速精準辨識十分困難，因此，深入研究西洋參果總皂苷的藥效學和藥動學，進一步對西洋參果總皂苷進行活性篩選和評價，最終闡明其藥效物質基礎是很有必要的。在明確西洋參果總皂苷發揮療效的物質基礎以及作用機制的基礎上，可以嘗試開發以西洋參果總皂苷為基礎的中藥組方或復方，以期進一步開發西洋參果的藥用價值。