柴胡提取物及其所含皂苷a和皂苷d對小鼠骨骼增長的作用比較

梁國輝，靳國強，呂艷艷，謝艷

作者單位：河南省洛陽正骨醫院（河南省骨科醫院）髖關節外五科，河南 洛陽471002

如今，孩子們的身高問題越來越成為了家長們關注的重點。兒童身高增長的方法很多，其中包括體育鍛煉、睡眠、健康飲食等［1］。隨著中醫藥健康養生理念的普及，中醫藥干預兒童身高增長研究逐漸被關注，多數醫家認為兒童身高增長的重中之重就是疏肝理氣，在此基礎上輔以睡眠和鍛煉，才能事半功倍［2］。柴胡為傘形科植物柴胡Bupleurum chinense DC.或狹葉柴胡Bupleurum scorzonerifolium Willd.的干燥根，具有解表退熱、疏肝解郁、升舉陽氣的功效，現代研究表明柴胡具有多種生物學活性，有著較為廣泛的臨床用途［3］。我們的前期實驗顯示，柴胡提取物可以促進動物體長的增長，其作用機制可能是通過提高腦組織5-羥色胺（5-HT）含量升高，延長慢波睡眠時長，從而促進生長激素的分泌引起的，其促進慢波睡眠的主要活性成分為皂苷類成分［4］。柴胡皂苷a 和柴胡皂苷d 為柴胡的主要活性成分［5］。本研究于2021年3月至2022年1月在前期實驗研究的基礎上，通過高效液相色譜法測定柴胡提取物中皂苷a和皂苷d的含量，探討柴胡提取物在延長動物慢波睡眠時長中起主導作用的活性成分，為進一步驗證柴胡促進骨骼增長的分子機制提供了新思路。

1 材料與方法

1.1 實驗動物健康昆明種小鼠40 只，SPF 級，雄性，25 日齡，體質量15～17g，動物許可證號SCXK（豫）2017-0001。由河南省實驗動物中心提供。動物飼養環境溫度20～24 ℃，濕度50%～70%，12 h 明暗交替，光照7：00～19：00，噪音＜50 dB。

1.2 藥物與試劑柴胡提取物，由西安四季生物技術有限公司提供（批號STC160910-05），使用時按照0.94 mg/g 體質量灌胃。柴胡皂苷a 標準品，柴胡皂苷d 標準品（中國食品藥品檢定研究院生產，批號18072507，18030501）；酸棗仁皂苷A標準品（中國食品藥品檢定研究院生產，批號A0274），按照0.013 mg/g 體質量灌胃，使用時藥物用純凈水溶解。RIPA細胞裂解液（美國Thermo Fisher Scientific公司，批號KI-4741.362）；SDS（Sigma 批號20160105487）；小鼠5-HT ELISA 試劑盒（上海紀寧實業有限公司，批號201510）；小鼠生長激素ELISA 試劑盒（上海紀寧實業有限公司，批號201511）；TPH2 一抗（abcam 公司ab44635）；驢抗兔二抗（abcam 公司ab16284）；硝酸纖維素膜（美國PALL公司提供）。

1.3 主要儀器島津LC-20AT 系列高效液相色譜儀 （日本島津），浙大N-2000 色譜工作站， UV-1800紫外分光光度計（日本島津），BSA6325-CW 電子天平。離心機（北京雷博爾離心機有限公司，LDZ5-2型）；酶標儀（Labsystems Multiskan MS，芬蘭，352型）；VE-186 型轉膜儀；VE-180 型電泳槽（Tanon）；EPS300型電泳儀（Tanon）。

1.4 方法

1.4.1柴胡提取物中柴胡皂苷a 與d 含量的檢測供試品溶液的制備：精密稱取柴胡提取物1.001 5 g，25 mL 5%氨水甲醇超聲提取30 min，過濾，20 mL 甲醇分兩次洗滌藥渣和容器，過濾，合并濾液。所得樣品揮干溶劑，殘渣加適量甲醇溶解，定容為5 mL，即得。對照品溶液濃度：柴胡皂苷a 濃度為0.400 5 g/L，柴胡皂苷d濃度為0.501 2 g/L。

色譜條件：以Cosmosil 5C18-MS-Ⅱ（250 mm ×4.6 mm，5 μm）為色譜柱，以乙腈（A）-水（B）為流動相進行梯度洗脫（0～1 min，25%→90% A；50～55 min，90% A→10% A），檢測波長為200 nm，流速為1.0 mL/min，柱溫為30 ℃，對照品溶液進樣量為5 μL，供試品溶液進樣量為10 μL。

1.4.2動物分組 昆明種小鼠40 只隨機數字表法分為健康對照組、柴胡皂苷a 組（簡稱皂苷a 組）、柴胡皂苷d 組（簡稱皂苷d 組）、柴胡提取物組（簡稱提取物組）和陽性對照組，每組8只。健康對照組灌胃去離子水，皂苷a 組灌胃柴胡皂苷a1.15 μg/g 體質量，皂苷d 組灌胃柴胡皂苷d 0.2 μg/g 體質量，提取物組按照0.94 mg/g 體質量灌胃，陽性對照組灌胃酸棗仁皂苷a 0.013 mg/g體質量灌胃。

1.4.3給藥后各組小鼠腦組織色氨酸羥化酶2（tryptophan hydroxylase 2，TPH2）含量變化 灌胃25 d 后，于末次給藥30 min 后取腦組織稱重，取1/3腦組織，稱重，RIPA充分裂解提取蛋白，BCA蛋白定量試劑盒測定蛋白濃度。在收集的蛋白樣品中加入等量的2×SDS-聚丙烯酰胺凝膠（SDS-PAGE）蛋白上樣緩沖液，沸水浴加熱10 min，充分變性蛋白。待樣品冷卻到室溫，將蛋白樣品上樣到SDS-PAGE 膠加樣孔內，每孔15 μL。濃縮膠電壓為80 V，時間30 min；分離膠電壓為120 V，時間1.5 h。將預先裁好的膠條同樣大小的濾紙和PVDE 在甲醇中浸泡3 min，然后浸入轉膜緩沖液中浸泡5 min。按照陽極板、3 層濾紙、PVDE 膜、凝膠、3 層濾紙、陰極板的順序放好轉膜裝置，每一步都除去氣泡。接通電源進行轉膜。然后立即把蛋白膜放置到Western 洗滌液中漂洗5 min。加入5%脫脂奶粉，在搖床上緩慢搖動1 h，進行封閉。按照說明書，用一抗稀釋液進行稀釋；4 ℃緩慢搖動孵育過夜。加入洗滌液，10 min每次，×3 次。參考二抗說明書，按照1∶10 000 的比例用二抗稀釋液稀釋辣根過氧化物酶標志的二抗，室溫封閉2 h，TBST 洗滌液進行洗滌，10 min 每次，×3次。凝膠成像分析系統成像，檢測蛋白印記條帶。

1.4.4小鼠給予藥物后腦組織5-羥色胺（5-hydroxytryptamine， 5-HT）及生長激素（growth hormone，GH）表達 取1/3 腦組織，以腦組織∶PBS=1∶9的比例加入勻漿器內，于冰上勻漿，然后2 000 r/min離心10 min，取上清，按照ELISA 操作說明書進行操作，檢測各組5-HT及GH表達情況。

1.4.5小鼠給藥后對腦組織5-HT 與5-羥色胺1A受體（5-hydroxyl tryptamine 1A receptor，5-HT1AR）結合活性及脛骨長度的影響 取1/3 腦組織加入PBS 緩沖液，低溫12 000 r/min 離心30 min，棄上清，離心3 次，沉淀加入3 mL Tris-HCL 緩沖液，勻漿混合后放于37 ℃水浴鍋中孵育10 min 后，4 ℃12 000 r/min 離心30 min，棄上清，將沉淀用1.8 mL 的Tris-HCL反應液勻漿混勻后加樣。孵育30 min，0 ℃冰冷的Tris 檸檬酸緩沖液負壓抽濾，將濾膜置于閃爍杯中，加入甲苯-TritonX-100 閃爍液5 mL，放置過夜，于閃爍計數儀上測定發生性（cpm 值）。采用考馬斯亮藍法測定突觸膜中的蛋白的濃度，計算3H-Muscimol 的結合量（以每毫克蛋白質結合的3H-Muscimol 的克分子數表示）。特異性結合量=樣品總結合-非特異性結合。

然后剝離小鼠下肢，取脛骨，剔除附著的軟組織，用游標卡尺測量各組小鼠脛骨長度。

1.5 統計學方法采用 SPSS 22.0 進行統計分析。計量資料以±s表示，采用單因素方差分析進行統計分析，組間比較采用LSD 檢驗；計數資料采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 柴胡提取物中柴胡皂苷a與d含量的檢測根據高效液相圖譜結果，計算得到柴胡取物中柴胡皂苷a 含量為1.22 mg/g，柴胡皂苷d 含量為0.22 mg/g，見圖1。

圖1 柴胡皂苷提取物及對照品色譜圖：A為柴胡皂苷提取物；B為柴胡皂苷a；C為柴胡皂苷d

2.2 對小鼠腦組織中TPH2 蛋白含量的影響蛋白質印跡法實驗結果表明，與健康對照組比較，提取物組和皂苷a 組小鼠腦組織TPH2 表達明顯高于健康對照組；皂苷d組小鼠腦組織TPH2表達與健康對照組相當。說明提取物組和皂苷a組均可以引起TPH2蛋白表達增加。見圖2。

圖2 藥物對小鼠腦組織TPH2表達的影響

2.3 小鼠給藥后腦組織5-HT 及GH 含量變化與健康對照組比較，提取物組、皂苷a組和陽性對照組GH 含量均明顯升高（P＜0.001，＜0.001，＜0.001）；提取物組、皂苷a 組5-HT 含量均明顯升高（P=0.021，0.037）；皂苷d 組5-HT 及GH 表達與健康對照組差異無統計學意義（P=0.246，P=0.839）。與皂苷a 組比較，皂苷d 組GH 含量明顯減少（P＜0.001）；皂苷d組5-HT 含量減少（P=0.002）。與皂苷d 組比較，提取物組、皂苷a 組和陽性對照組GH 含量明顯增加（P＜0.001，＜0.001，＜0.001）；提取物組和皂苷a 組5-HT含量增加（P=0.001，0.002）。見表1。

表1 各組小鼠腦組織5-羥色胺（5-HT）、生長激素（GH）含量比較/（μg/L， ± s）

表1 各組小鼠腦組織5-羥色胺（5-HT）、生長激素（GH）含量比較/（μg/L， ± s）

注：①與正常對照比，P＜0.05。②與皂苷a 組比較，P＜0.05。③與皂苷d組比較，P＜0.05。

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2.4 ELISA 法檢測活體給藥后5-HT1AR 與5-HT結合活性及脛骨長度與健康對照組比較，提取物組、皂苷a組和陽性對照組5-HT1AR 與5-HT 結合活性均明顯升高（P=0.005，0.039，0.011）；與皂苷a 組比較，皂苷d 組5-HT1AR 與5-HT 結合活性下降（P=0.002）；與皂苷d 組比較，提取物組和皂苷a 組及陽性對照組升高5-HT1AR 與5-HT 結合活性明顯升高（P＜0.001，P=0.002）；與健康對照組比較，提取物組和皂苷a 組小鼠脛骨長度明顯增加（P=0.025，0.028）；陽性對照組小鼠脛骨長度與健康對照組差異無統計學意義（P=0.195）。與皂苷a 組比較，健康對照組小鼠脛骨長度明顯下降（P=0.028），皂苷d 組小鼠脛骨長度下降（P=0.001）；與皂苷d 組比較，提取物組和皂苷a 組小鼠脛骨長度增加明顯升高（P=0.001，0.001），陽性對照組升高（P=0.011）。見表2。

表2 各組小鼠腦組織5-羥色胺1A受體（5-HT1AR）與5-羥色胺（5-HT）結合活性及脛骨長度/± s

表2 各組小鼠腦組織5-羥色胺1A受體（5-HT1AR）與5-羥色胺（5-HT）結合活性及脛骨長度/± s

注：①與正常對照比，P＜0.05。②與皂苷a 組比較，P＜0.05。③與皂苷d組比較，P＜0.05。

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3 討論

孩子的身高是家長關注的焦點之一。引起兒童身材矮小的關鍵因素除了遺傳及疾病因素外，還有營養狀況、情緒、睡眠、運動等。中藥配合運動、營養綜合干預，可以使兒童身高明顯增加，改善病兒體質，是促生長的一種良好方法。在中醫理論里，營養性矮小癥與五臟均有關，脾腎最為密切相關，唯有脾運正常，而后肝血才能充足，其疏泄條達之用可正常；若肝氣郁結，橫克脾土，脾胃受損則生化乏源，可能造成部分性和暫時性的生長激素缺乏，病兒會出現骨齡延遲，影響生長發育［6］；現代研究表明，身高增長依賴于生長激素和甲狀腺激素［7］。生長激素由腦垂體分泌，經血液循環到達肝臟，并刺激肝臟分泌一種生長素介質—胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factor ，IGF-1），可以作用于骺軟骨，使軟骨細胞分裂、鈣化后沉積，進而促進全身骨骼的發育，對身高的增長非常重要［8］。

柴胡性微寒，味辛、苦，歸肝、膽、肺經，具有和解表里，疏肝解郁，升舉陽氣的功效，《本草綱目》介紹柴胡：“肝氣不舒暢者此能舒之”，柴胡能疏通少陽之木氣，而少陽之氣能影響到肝臟的功能。臨床上柴胡可以治療肝郁不通、膽道疾病、月經不調之癥。常見的中藥方劑逍遙散、柴胡疏肝散等，在中醫領域應用非常廣泛，而且價格便宜，原料易得，是一種很好的中藥材［9］。我們的前期研究發現，柴胡提取物可以通過提高腦組織5-HT 含量促進其與5-HT1AR 結合從而促進慢波睡眠，提高生長激素的分泌，進而促進骨骼增長。但是柴胡提取物的發揮藥理作用的主要成分尚不明了?，F代研究表明柴胡皂苷為柴胡的主要化學成分，現代藥理作用研究表明柴胡皂苷a 能通過調節炎癥因子及相關通路，增強神經營養因子表達，改善神經遞質水平及神經元細胞凋亡，下調下丘腦-垂體-腎上腺（HPA）軸功能發揮抗抑郁作用［10-11］。因此，柴胡提取物延長慢波睡眠時長起關鍵作用的成分可能為柴胡皂苷a。

研究結果顯示，柴胡提取物中皂苷a 的含量大于皂苷d 的含量，根據提取物中柴胡皂苷a 和皂苷d的含量，計算得出皂苷a組和皂苷d組的用藥劑量分別為柴胡皂苷a1.15 μg/g體質量，柴胡皂苷d 0.2 μg/g體質量。色氨酸羥化酶（TPH）是5-HT 合成的限速酶，它的主要作用是催化色氨酸（TP）轉化成5-羥色氨酸（5-HTP），從而控制了5-HT 的合成。TPH 分為兩種：TPH1和TPH2，TPH1主要表達在外周神經，而TPH2主要表達在中樞神經，研究發現，腦組織TPH2表達增加，可以使腦內5-HT含量升高［12］。與健康對照組比較，提取物組和皂苷a組TPH2蛋白含量明顯增加，柴胡皂苷d 組與健康對照組相當。表明柴胡皂苷a 可以引起TPH2 蛋白表達增加，柴胡皂苷d 對TPH2 蛋白表達無影響。生長激素的分泌主要與睡眠有關，有研究表明慢波睡眠是釋放生長激素的必要條件，而慢波睡眠的啟動和5-羥色胺有關［13］。有研究表明通過藥物調控提高5-HT含量，可以增加慢波睡眠時間，促進GH 的分泌，是臨床促進骨骼增長的有效途徑之一［14］。 有研究表明，5-HT 必需與其受體結合才可以發揮生物學效應［15］。5-HT1A 受體是5-HT受體中最大的一組受體亞型，5-HT1AR與情緒、焦慮、精神障礙、睡眠以及藥物代謝等有關，和5-HT2A受體功能相拮抗［13］。本研究結果顯示，提取物組和柴胡皂苷a 組的5-HT、GH 含量和腦組織5-HT1AR 與5-HT 結合活性及脛骨長度均明顯高于健康對照組，柴胡皂苷d 組的5-HT、GH 含量和腦組織5-HT1AR 與5-HT 結合活性及脛骨長度與健康對照組比較，增加不顯著。與皂苷a 組比較，皂苷d 組的5-HT 含量、5-HT1AR 與5-HT 結合活性及脛骨長度減少，GH 含量明顯減少。因此，筆者認為柴胡提取物延緩慢波睡眠時長的主要成分為柴胡皂苷a，其可能機制為柴胡皂苷a通過提高腦組織色氨酸羥化酶蛋白高表達，從而促進5-HT 的分泌，增強5-HT1AR 與5-HT 結合活性，延緩慢波睡眠時長，提高生長激素的分泌，促進小鼠骨骼增長。