皂苷和心脏糖苷

第 6 章 (4/5) — 萜类：植物来源的糖苷类化合物

大卫·霍夫曼 • 草药用于医学

皂苷——一类具有肥皂样性质的糖苷类化合物，在世界各地的数百种草药植物中发现

✦ ✦ ✦

皂苷：来自植物的糖苷类群

Saponins are plant glycosides in which water-soluble sugars are attached to either a steroid (C27) or triterpenoid (C30) aglycone called a sapogenin. Their hydrophobic-hydrophilic structure lets them lower surface tension, form stable foams, and cause hemolysis of red blood cells. They are classified as triterpene glycosides, steroid glycosides, or steroid alkaloid glycosides, and are further divided into mono-, bi-, and tridesmosidic forms based on the number of sugar chains. All saponins are biosynthetically derived from squalene.

saponin glycoside sapogenin squalene hemolysis phytosterol

皂苷是什么？ — 基本结构和性质 ▼

Saponins 是一种物质组glycoside来自具有特殊结构的植物，即具有水溶性糖部分hydrophilic) 附着在部分aglycone脂溶性 (hydrophobic) 可以作为结构steroid (C27) 或者triterpenoid (C30) 皂苷的非糖部分被称为 sapogenin

这种亲水和亲脂部分的不对称性赋予皂苷多种特殊性质，包括降低表面张力 (surface tension) 在水溶液中产生泡沫，并使红细胞破裂（hemolysis) 在体外，这些性质的结合使皂苷具有类似肥皂的特性detergent

ซาโปนินพบได้กว้างขวางมากในพืชดอก มีรายงานการพบในพืชมากกว่า 100 วงศ์ และพบในพืชที่มนุษย์ใช้เป็นอาหารประจำวัน เช่น ถั่วเหลือง ถั่วลูกไก่ ถั่วลิสง ถั่วเขียว ผักโขม ข้าวโอ๊ต มะเขือยาว หน่อไม้ฝรั่ง กระเทียม มันฝรั่ง มะเขือเทศ หัวหอม ชา และมันเทศ เนื้อหาซาโปนินในพืชขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง ทั้งพันธุกรรม อายุ สภาพสรีรวิทยา และภูมิประเทศที่ปลูก

例如，花Calendula officinalis 含有 3.57% 的皂苷和 2.55% 的根（干重），部分水平ginsenoside在韩国人参的叶柄和茎中最低 (0.77%)，高于主根 (1.3%) 和侧根 (3.5%)，最高出现在叶 (5.2%) 和须根 (6.1%) 中

Saponins are classified by the type of aglycone (triterpene, steroid, or steroid alkaloid) and by the number of sugar chains (mono-, bi-, or tridesmosidic). Bidesmosidic saponins often have weaker biological activity than monodesmosidic forms, though their surface-active properties remain similar. All saponins share a biosynthetic origin from squalene, the same precursor as phytosterols, cucurbitacins, and limonoids.

monodesmosidic bidesmosidic tridesmosidic squalene triterpene glycoside

皂苷分类 — 根据结构和糖链 ▼

皂苷可以根据类型的不同分为 3 个主要类别aglycone包括

Triterpene glycosides — 阿吉列酮具有 5 个环的结构(C30)
Steroid glycosides — 阿吉列酮具有 4 个环的结构(C27)
Steroid alkaloid glycosides — 阿糖苷既有甾体结构，也有氮基

除此之外，还根据连接到糖基的糖链数量进行分类，包括

Monodesmosidic saponins — 单糖，通常位于位置 C-3 具有更高的生物活性
Bidesmosidic saponins — 两条糖分子，通常以 ether 于 C-3 和类型 ester 于 C-28 (（对于三萜类）具有较弱的药理活性，但仍能很好地降低表面张力
Tridesmosidic saponins — 含有三个糖单元，在自然界中非常罕见

存在于皂甙糖部分的水果糖有多种，包括 D-glucose, D-galactose, D-glucuronic acid, D-galacturonic acid, L-rhamnose, L-arabinose, D-xylose 和 D-fructose 蔗糖链通常较短且不分枝，含有2-5个单糖，但有些种类可能含有多达11个单糖（如 clematoside C 从 Clematis manshurica)

生物合成方面 (biosynthesis) 所有类型的皂苷都来自单元isoprene 6 单元，起源于squalene 其他由植物甾醇衍生的辅助物质包括植物甾醇, cucurbitacins, quassinoids 和 limonoids

นักวิจัยเชื่อว่าซาโปนินในพืชทำหน้าที่ป้องกันตัวเองจากเชื้อรา เพราะพบว่าปริมาณซาโปนินเพิ่มขึ้นในส่วนของพืชที่ถูกจุลินทรีย์โจมตี ไบเดสโมซิดิกซาโปนินที่ละลายน้ำได้จะทำหน้าที่ขนส่งระหว่างอวัยวะของพืช เมื่อเนื้อเยื่อเสียหาย เอนไซม์จะเปลี่ยนให้กลายเป็นโมโนเดสโมซิดิกซาโปนินที่มีฤทธิ์ต้านจุลินทรีย์สูงกว่า

✦ ✦ ✦

皂苷的药理作用

Saponins exhibit a remarkably broad range of pharmacological activities. Key effects include: expectorant action (thinning mucus by irritating respiratory membranes), anti-inflammatory effects (including those independent of the adrenal axis), antiulcer properties (as with licorice), hemolytic activity (disrupting red blood cell membranes), immunomodulation (enhancing both humoral and cellular immunity through ISCOMs), molluscicidal action, and hepatoprotective effects. Saponins also reduce capillary fragility, lower cholesterol, and demonstrate adaptogenic properties.

expectorant adaptogenic anti-inflammatory immunomodulating hemolytic hepatoprotective

皂苷中发现的药理活性清单 ▼

ซาโปนินแสดงฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาที่หลากหลายมาก สิ่งสำคัญคือต้องระลึกว่าฤทธิ์เหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างโดดเดี่ยว แต่มีความสัมพันธ์กันในระดับmetabolism在植物和人体中，已知的作用包括

Adaptogenic — 帮助身体适应压力
Alterative/tonic — 恢复平衡和滋养身体
Anthelmintic — 驱虫
Antifungal — 抗真菌
Anti-inflammatory — 抗炎
Antimicrobial — 抗菌
Antiulcerogenic — 预防胃溃疡
Capillary-strengthening — 增强毛细血管的强度
Cholesterol-lowering — 降低胆固醇
Diuretic — 利尿
Expectorant — 祛痰
Hemolytic — 引起红细胞破裂（这种作用通过口服途径被破坏）
Hepatoprotective — 保护肝脏
Hormone-modulating — 调节激素
Immunomodulating — 调节免疫系统平衡
Molluscicidal — 对贝类和蜗牛有毒
Spermicidal 和避孕 — 有抗生育作用

特异性作用：溶血、祛痰和抗溃疡 ▼

溶血作用 — 皂苷的苷元会增加细胞膜的通透性，通过破坏红细胞膜从而导致hemoglobin机制是降低水层和红细胞膜脂肪层的表面张力，使膜中的脂肪 emulsion 并从膜中脱落，然后 Na⁺ 和水会进入细胞 K⁺ 流出，直至膜破裂 hemoglobin 进入血浆。然而，口服皂苷时，这种活性会在胃中被破坏，在阿魏酸进入血液之前

功效expectorant — ซาโปนินมีความสามารถทั่วไปในการระคายเคืองเยื่อเมือก โดยเฉพาะในช่องจมูก ลำคอ หลอดลม ปอด และเยื่อบุไต การระคายเคืองของลำคอและทางเดินหายใจจากซาโปนินเพิ่มปริมาตรของเหลวในหลอดลมโดยดึงน้ำเข้าสู่หลอดลมมากขึ้น ทำให้เสมหะเจือจางและลดความหนืดลง นอกจากนี้คุณสมบัติamphiphilic皂苷还能扩散到喉咙的分子层，有助于更容易地排出痰液

抗溃疡作用 (抗溃疡作用)antiulcerogenic) — 该组中最好的草药是甘草 (licorice, Glycyrrhiza glabra) 虽然活性成分并非仅来自异鼠尾草flavonoid例如 licoflavonol, licoricone 和 kumatekenin 促进粘液生成，刺激胃粘膜保护因子，并刺激天然的自我保护机制

抗炎作用 — 具有抗渗漏作用的物质组（anti-exudative) 和抗肿胀anti-edematous) 有助于控制炎症的早期阶段，在某些情况下，抗炎作用独立于骨架 pituitary-adrenal 而有些物质直接作用于肾上腺皮质，例如 glycyrrhetic acid

对血管、胆固醇和免疫系统的作用 ▼

对毛细血管和静脉的作用 — 毛细血管脆性降低的皂苷对通透性有益capillary ความอ่อนแอของหลอดเลือด (โดยเฉพาะหลอดเลือดดำ) อาจนำไปสู่ภาวะแทรกซ้อนหลายอย่าง เช่น ความดันโลหิตสูง บวมน้ำ เส้นเลือดขอด และริดสีดวงทวาร สมุนไพรเช่นhorse chestnut 具有良好的毛细血管保护作用

对胆固醇的作用 — ซาโปนินเข้าสู่ร่างกายในปริมาณค่อนข้างมากผ่านอาหารที่มีซาโปนิน ฤทธิ์ลดโคเลสเตอรอลได้รับการพิสูจน์แล้วแต่กลไกยังไม่ชัดเจน ทฤษฎีหนึ่งเสนอว่าซาโปนินสร้างสารประกอบที่ไม่ละลายกับโคเลสเตอรอลในลำไส้ จำกัดการดูดซึม งานวิจัยใหม่ชี้ว่าอาจมีผลโดยตรงต่อเมตาบอลิซึมของโคเลสเตอรอลในระบบด้วย

功效immunomodulating — ซาโปนินเป็นหนึ่งในกลุ่มสารที่มีผลต่อระบบภูมิคุ้มกัน (ร่วมกับไขมัน เลกติน โพลีแซ็กคาไรด์ และโพลีแซ็กคาไรด์จากเชื้อรา) ซาโปนินกระตุ้นทั้งhumoral和cellular immunity 值得注意的是，皂苷可以形成颗粒大小的结构 ~35 nm (接近病毒颗粒的大小) 与病毒表面蛋白。这些结构被称为 ISCOMs (immunostimulating complexes) 并被开发成针对流感病毒、麻疹的疫苗 Epstein-Barr 和 HIV-1

功效hepatoprotective — 皂苷可能通过对细胞的作用保护肝脏 Kupffer 是肝脏中的免疫细胞，人参中的物质 (Panax ginseng), Bupleurum falcatum, 甘草, 苜蓿和大豆都表现出这种特性此外，某些皂苷还会刺激生产interferon在体内

功效molluscicidal — ซาโปนินมีฤทธิ์รุนแรงต่อหอยและหอยทาก กลไกเชื่อว่าเกี่ยวข้องกับการจับกับเยื่อเหงือกของหอย ทำให้เพิ่มการซึมผ่านและสูญเสียอิเล็กโทรไลต์ ความเป็นพิษนี้ต่อหอยทากกระตุ้นความสนใจในการนำซาโปนินมาใช้ควบคุมโรคschistosomiasis (血吸虫病，通过蜗牛传播，影响全球约 2.5 亿人

✦ ✦ ✦

重要的皂苷类物质

Key individual saponin compounds include: aescin (horse chestnut — anti-inflammatory, venous tonic), diosgenin (wild yam — industrial steroid hormone precursor), ginsenosides Rb1/Re/Rg (Korean ginseng — adaptogenic, analgesic, cardiovascular), glycyrrhizin (licorice — 50× sweeter than sucrose, antiulcer, expectorant, interferon-inducing), saikosaponin A (Bupleurum — anti-inflammatory, immunomodulatory), and ruscogenin (butcher's broom — cardiovascular, cholesterol-lowering). Each compound illustrates how saponins translate into specific clinical herbal actions.

aescin diosgenin ginsenoside glycyrrhizin ruscogenin saikosaponin

异西 (Aescin) — 来自马栗 ▼

Aescin 发现于种子中horse chestnut (Aesculus hippocastanum) 芸香素是马栗中超过 30 种皂苷的混合物，其主要成分约占全部皂苷的 20%

异西冷具有hemolytic强烈且显示出明显的抗炎和抗渗漏作用，通过静脉注射时，依西宁比其他药物更有效 rutin 高达600倍地减少了小鼠足部肿胀 (rat paw edema) 即使口服时没有出现这种效果，异香豆内酯仍然抑制真菌的生长，并表现出抗癌活性

在临床上，榛子常用于治疗venous insufficiency 静脉曲张和痔疮，有助于增强血管壁的强度并降低其脆性capillary

甘露糖结晶（Glycyrrhizin) — 来自甘草 ▼

Glycyrrhizin 是来自根和根茎的主要皂苷licorice (Glycyrrhiza glabra) 味道约为蔗糖的 50 倍，这是一个有趣的例外，因为大多数皂苷具有苦味

白藜芦醇激活interferon 具有抗溃疡作用（antiulcerogenic) 和祛痰作用，部分glycyrrhetic acid 是 sapogenin 来自甘草具有抗炎和抗溃疡的作用，但也有类似的作用mineralocorticoid 可能导致钠积聚、高血压、低钾血症和水肿

"甘草中的甘味化合物比砂糖甜 50 倍——这打破了皂苷通常具有苦味的通用规则" — David Hoffmann, Medical Herbalism

薯蓣皂苷Diosgenin) — 地瓜的激素前体 ▼

Diosgenin 可以通过多种皂苷的酸水解获得（例如 dioscin, deltonin 和 gracillin) 来自植物属 Dioscorea, Costus, Trillium 和 Trigonella 野生红薯 (wild yam, Dioscorea villosa) 是重要的来源

二氧基苯酚可用作合成具有甾体结构的激素的起始原料，例如pregnenolone和progesterone 用于避孕药。然而，需要理解的重要一点是薯蓣皂苷元并不起到 precursor 的 "天然孕激素" 在人体内，合成过程只能在实验室中进行

人参皂苷 (Ginsenosides) — 来自韩国人参 ▼

Ginsenosides 是人参的主要活性成分(Panax ginseng) 以及其他种类的黄芪，有多种亚种，具有不同的功效

Ginsenoside Rb1 — 刺激分泌corticosterone并促进分泌 ACTH 在垂体细胞培养中
Ginsenoside Re — 发现于 Panax pseudoginseng 和 P. ginseng 具有analgesic在10只老鼠中 mg/kg
Ginsenoside Rg — 发现于韩国人参根

物质 panaxatriol saponins 从 Panax notoginseng 显示抗心律失常活性（antiarrhythmic) 此外 ginsenosides 某些种类还具有antihypertensive通过舒张血管和阻断通道 Ca²⁺

人参皂苷在韩国人参的叶子（5.2%）和须根（6.1%）中含量最高，在花茎和茎（0.77%）中含量最低

肉桂酚、白桦皂苷和刺槐苷 ▼

Ruscogenin — 见于根茎的butcher's broom (Ruscus aculeatus) 用于治疗痔疮，芦荟 A 和 B 降低血液中的胆固醇，减少主动脉中的脂肪积聚，降低肝脏血管的张力，并显示抗作用arteriosclerosis并降低血压

Saikosaponin A — 发现于根部 Bupleurum falcatum 和 B. chinense 物质 saponin 从这些植物中显示出抗炎作用和immunomodulatory 尤其是 Bupleurum 广泛应用于中医以保护肝脏

Astragaloside III — 来自根部 Astragalus membranaceus 已被证明可以抑制生成lipid peroxidase被药物刺激的 adriamycin 在小鼠中，表明具有抗氧化作用(antioxidant)

Avenacin A-1 — 发现于燕麦 (Avena sativa) 显示作用hemolytic在动物中，并能强烈抑制植物病原真菌

Senegin II — 来自根部 Polygala senega 混合物 senegin II 与相关的皂苷显示出抗癌和祛痰作用

含有临床重要的皂苷的草药 ▼

以下是具有皂甙作为主要活性成分的重要草药，以及已研究的功效

Aesculus hippocastanum (horse chestnut) — 滋养血管，抗炎（物质 aescin)
Bupleurum falcatum (bupleurum) — 抗炎，保护肝脏
Calendula officinalis (calendula) — 愈合伤口、滋养淋巴系统、抗炎
Glycyrrhiza glabra (licorice) — ต้านการอักเสบ ชุ่มคอ ขับเสมหะ ต้านแผลในกระเพาะ
Panax ginseng (Korean ginseng) — 适应原、抗氧化剂、免疫增强剂
Dioscorea villosa (wild yam) — 二氢没药醇的工业来源
Ruscus aculeatus (butcher's broom) — 心血管药物，减少炎症，收缩血管
Polygala senega (Seneca snakeroot) — 祛痰
Astragalus membranaceus (astragalus) — 增强免疫力、利尿、抗氧化

✦ ✦ ✦

心脏糖苷(Cardiac Glycosides)

Cardiac glycosides (cardenolides and bufadienolides) are C23/C24 steroid glycosides of triterpenoid origin that act directly on heart muscle. In small doses they are clinically valuable for controlling congestive heart failure. They occur principally in Apocynaceae and Asclepiadaceae families, notably in foxglove (Digitalis purpurea). Key compounds include digoxin and convallatoxin. Their narrow therapeutic window makes them potentially toxic, yet they remain among the most important plant-derived cardiac drugs.

cardiac glycoside cardenolide digitalis digoxin foxglove congestive heart failure

卡维诺类和布法迪诺类 — 结构和天然存在 ▼

Cardenolides和bufadienolides是两种甾体 C23 和 C24 具有来源自萜类化合物的lactone于 C-17 在甾体核中 cardenolides 含有5元环 bufadienolides 含有6元环 (bufadienolides 首次发现于蝮蛇毒)

Cardiac glycosides主要发现于科 Apocynaceae 和 Asclepiadaceae 在属 Asclepias (รักขาว) สารเหล่านี้หลั่งออกมาในน้ำยาง และแทบทุกชนิดที่ได้รับการตรวจสอบล้วนมีสาร cardiac glycosides 也存在于其他双子叶植物中，例如 Brassicaceae, Moraceae 和Scrophulariaceae (尤其是Digitalis) 和单子叶植物，特别是 Liliaceae

一个有趣的事实是 cardenolides 对昆虫无毒Lepidoptera 某些蝴蝶属于 danaid 积累 cardenolides 在身体和翅膀上，为了防止被鸟类捕食，因为 cardenolides 在鸟类中具有催吐作用

重要的植物来源 cardiac glycosides 包括

Convallaria majalis (lily of the valley) — cardioactive, 利尿
Digitalis spp. (foxglove) — cardioactive, 利尿
Helleborus niger (hellebore) — cardioactive, 利尿
Nerium oleander (oleander) — cardioactive, 利尿
Strophanthus kombe (strophantus) — cardioactive, 利尿
Urginea maritima (squill) — 祛痰 cardioactive, 利尿

洋地黄，地高辛及 Convallatoxin — 植物心脏药 ▼

Foxglove (Digitalis purpurea) 是一种具有悠久药用历史的植物，在 foxglove 有digitogenin (steroid saponin) 与...一起digitalin和digitoxin (cardiac glycosides)

Digoxin 发现于 Digitalis lanata 和 D. orientalis 即使对脊椎动物有毒，但洋地黄素衍生物也被广泛用于治疗疾病congestive heart failure和心律失常，地高辛起作用使心肌收缩更强 (positive inotropic effect) 并减缓心率

Convallatoxin 是 cardiac glycoside 主要来自花和叶 lily of the valley (Convallaria majalis) 即使对脊椎动物有剧毒，但曾以非常小的剂量用作cardiotonic

"Cardenolides 对心脏有毒，但在小剂量下在控制心力衰竭类型方面具有极高的临床价值 congestive — 植物来源的物质表明毒性和药物之间的界限取决于剂量" — David Hoffmann, Medical Herbalism

Steroid Saponins — 特性和用途 ▼

甾体皂苷具有与三萜皂苷相似的结构，但具有四个环，并且结构上与 cardiac glycosides 天然来源 steroid saponins 是 foxglove (Digitalis purpurea) 其中 digitogenin 与...同时发现 cardiac glycosides digitalin 和 digitoxin

类固醇皂苷见于植物科 Agavaceae, Dioscoreaceae, Liliaceae 和 Scrophulariaceae 在工业中的应用多种多样

Agave sisalana (sisal) — 药物的皂苷来源
Dioscorea spp. (红薯) — 药用中的皂苷来源
Glycine max (大豆) — 来源phytosterol
Ruscus aculeatus (butcher's broom) — 心血管药物、抗炎、血管收缩
Smilax spp. (sarsaparilla) — 药物的皂苷来源
Trigonella foenum-graecum (fenugreek) — 抗炎，降低血压

甾体皂苷也被用作detergent สารก่อฟองในถังดับเพลิง และยาพิษปลา ความไม่เป็นพิษต่อมนุษย์เห็นได้จากข้อเท็จจริงว่าซาโปนินเหล่านี้พบในอาหาร เช่น หน่อไม้ฝรั่ง

✦ ✦ ✦

← 二萜植物甾醇 / 树脂 →