苜蓿皂苷降低膽固醇的作用機(jī)理

■李海洋 張憲磊 姜 山 王成章

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院，河南鄭州 450002）

近年來，動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病、心肌梗死等疾病已成為危害人類身體健康的頭號(hào)殺手。血脂異常，尤其是膽固醇升高是導(dǎo)致這些疾病的主要危險(xiǎn)因素之一。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年約有1 000多萬人死于高脂血癥，在中國約有9 000萬人患有高脂血癥。大規(guī)模臨床試驗(yàn)證實(shí)，降低膽固醇能夠有效改善冠心病患者的心肌缺血癥狀、緩解心絞痛、改善心功能，并減少心血管病的發(fā)生。目前化學(xué)合成類藥物的降血脂作用有限且有不同程度的副作用，植物提取成分尤其是活性成分對(duì)降低膽固醇、防治心血管疾病和提高人類健康意義重大。大量研究表明，植物中的活性物質(zhì)，如皂苷類、甾醇類、酮類、生物堿類、萜類等，都具有降低機(jī)體膽固醇的作用。

1 苜蓿皂苷的結(jié)構(gòu)及功能

皂苷結(jié)構(gòu)復(fù)雜,它的水溶液振搖時(shí)能產(chǎn)生大量持久的蜂窩狀泡沫,與肥皂相似,故名皂苷[1]。皂苷是由皂苷元、糖和糖醛酸（或其他有機(jī)酸）組成,組成皂苷常見的糖有葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖及其他戊糖類[2]。根據(jù)其皂苷元可將皂苷分為三萜皂苷與甾體皂苷。三萜皂苷的皂苷元由30個(gè)碳原子組成，基本骨架為齊墩果烷，已發(fā)現(xiàn)含三萜皂苷的植物有600多種，在豆科、報(bào)春花科、五加科、葫蘆科、傘形花科等植物中比較普遍。其中以五環(huán)三萜為常見，許多中草藥如人參、三七等都有不等含量，四環(huán)三萜型皂苷中以達(dá)瑪烷型（Dammyarane Type）研究較深入,其生理活性也被較多關(guān)注。甾體皂苷的皂苷元由27個(gè)碳原子組成，其基本骨架稱為螺旋甾烷（Spirostane）及其異構(gòu)體異螺旋甾烷，在植物中已發(fā)現(xiàn)的甾體皂苷元有近百種，主要存在于單子葉植物百合科的絲蘭屬、菝葜科、龍食蘭科、薯蕷科等，雙子葉植物中也有發(fā)現(xiàn)，如豆科、茄科、玄參科等。

皂苷的復(fù)雜性與多樣性是由糖鏈的結(jié)構(gòu)差異決定的。皂苷中的糖鏈一般較短，含2～5個(gè)糖基，且組成比較簡單，主要包含的糖基有D-葡萄糖（D-Gle）、D-木糖（D-Xyl）、D-半乳糖（D-Gal）、D-巖藻糖（DFuc）、L-阿拉伯糖(L-Ara)、L-鼠李糖(L-Rha)、D-葡萄糖醛酸(D-GlcA)和D-半乳糖醛酸（D-GalA）等,但其結(jié)構(gòu)變化非常多,同時(shí)皂苷糖鏈上的自由羥基經(jīng)常有修飾基,如乙?；?、硫酸基或其他有機(jī)酸（如桂皮酸、阿魏酸）等。很多研究報(bào)道，糖鏈的鏈接方式與組成不同導(dǎo)致了皂苷在生物活性上的差異。

主要生物學(xué)功能是促進(jìn)膽固醇排泄、降血脂、減輕動(dòng)脈硬化、降低低密度脂蛋白(“壞”膽固醇)含量，提高血清高密度脂蛋白含量[3]，還可以起到抗菌，提高動(dòng)物機(jī)體對(duì)抗原的特異性抗體的水平，具有抗氧化、清除自由基等作用，且還有鎮(zhèn)痛、促生長、促蛋白消化合成、減少氮磷排泄的作用。苜蓿皂苷能提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能，具有良好的降膽固醇效果，并且能增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體的免疫力和降低血脂，因而成為國內(nèi)外研究開發(fā)的熱點(diǎn)課題。

2 膽固醇的合成降解途徑

膽固醇主要存在于動(dòng)物性食物中，尤其是動(dòng)物的內(nèi)臟和腦中最高,而魚類和奶類中的含量較低，人體內(nèi)膽固醇的來源主要有兩個(gè)：一部分是內(nèi)源性的，即由肝臟合成的，這部分約占總膽固醇的70%；另一部分是外源性的，即來自于食物中的膽固醇，大約占30%。機(jī)體幾乎所有的組織都具備合成膽固醇的能力,但合成速度及總合成量極不一致，肝臟不僅是合成速度最快,也是合成量最多的器官,是機(jī)體最活躍的合成部位和血漿中膽固醇的主要來源。肝臟及其他器官合成膽固醇的基本原料是乙酰CoA，經(jīng)過多步酶促反應(yīng)生成一系列的中間產(chǎn)物，包括β-羥-β-甲戊二酸單酰CoA(HMG-CoA)、鯊烯、羊毛固醇，最后轉(zhuǎn)變成膽固醇，其中HMG-CoA還原酶是限速酶，決定合成反應(yīng)的快慢，也是外界調(diào)控體內(nèi)膽固醇合成的主要中介。反應(yīng)中各種底物都需與載體蛋白(SCP)結(jié)合成復(fù)合物，以增加水溶性，有利于酶促反應(yīng)的進(jìn)行。

Hargis(1988)[4]、Griffin(1992)[5]和Elkin(1992)[6]等認(rèn)為，在接收血液中脂蛋白顆粒中的膽固醇(酯)后，肝臟將其絕大部分的膽固醇(包括外源性和內(nèi)源性)以游離的形式同其他脂一起與載脂蛋白(ApoB等)裝配成極低密度脂蛋白(VLDL)，分泌進(jìn)血液。Schneider(1990)[7]和Maclachan(1996)[8]報(bào)道，由于這種脂蛋白含有大量的載脂蛋白VLDL—II(Apo VLDL—II，即脂蛋白脂肪酶的抑制劑)，VLDL中的甘油三酯等不能在與肝外組織毛細(xì)血管床內(nèi)皮表面的脂蛋白脂肪酶接觸過程中被降解，即不能轉(zhuǎn)變成中低密度脂蛋白(IDL)和低密度脂蛋白(LDL)。在腸道內(nèi)，日糧中的膽固醇、內(nèi)源性膽固醇、膽酸鹽和其它脂溶性物質(zhì)一起被吸收，在腸絨毛細(xì)胞中和載脂蛋白形成脂蛋白微粒。體內(nèi)影響膽固醇合成的因素很多，除酶外，機(jī)體能量水平、激素等也能影響體內(nèi)膽固醇的含量。但這些因素相對(duì)較穩(wěn)定，而且不能作為特異性調(diào)控中介。

3 苜蓿皂苷降低膽固醇機(jī)理

極低密度脂蛋白受體(VLDLR)屬于低密度脂蛋白受體超家族，結(jié)構(gòu)與低密度脂蛋白受體相似,但是它們的受體結(jié)合特征、組織分布以及在生理等方面的重要性卻大為不同。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，低密度脂蛋白受體主要和含有載脂蛋白B和載脂蛋白E的脂蛋白結(jié)合,極低密度脂蛋白受體則選擇性地和載脂蛋白E、富含甘油三酯的脂蛋白結(jié)合[9]。它的mRNA在許多人體組織中都有表達(dá),包括心臟、肌肉、脂肪組織[10],只有很少量的mRNA在肝中表達(dá)。

高脂血癥可以引起動(dòng)脈粥樣硬化（Atherosclerosis,AS）也是導(dǎo)致心腦血管疾病發(fā)生的元兇。血脂異常中膽固醇升高又是重要的致病因素，降低血漿膽固醇水平對(duì)于心腦疾病患者是必要的。植物皂苷可以通過調(diào)節(jié)脂類的代謝，影響膽固醇的合成、吸收和排泄，抑制脂質(zhì)過氧化等的發(fā)生，從而控制血脂的升高，降低心血管疾病的發(fā)生與發(fā)展[11]。Ponte等[12]在肉雞飼糧中添加高水平苜蓿，結(jié)果能夠顯著降低肉中膽固醇和脂質(zhì)的含量。張勇[13]用苜蓿皂苷添加飼喂肉仔雞，結(jié)果添加苜蓿皂苷顯著降低肉仔雞血清TC、TG和LDL-C水平，顯著提高HDL-C水平。

苜蓿皂苷降低膽固醇的機(jī)理已得到廣泛研究。從理論上講可以從三個(gè)方面來預(yù)防和治療高膽固醇血癥：一是減少其來源，即減少對(duì)外源膽固醇的攝入；二是抑制膽固醇的合成；三是通過清道夫受體途徑對(duì)其清除。因此，降低膽固醇藥物主要通過以下幾種機(jī)制發(fā)揮作用：①抑制膽固醇吸收及促進(jìn)膽固醇排泄；②抑制膽固醇合成；③影響膽固醇的逆轉(zhuǎn)運(yùn)。

3.1 抑制膽固醇吸收及促進(jìn)膽固醇排泄

Malinow等用苜蓿皂苷飼喂猴子發(fā)現(xiàn)，苜蓿皂苷能夠降低血清中的膽固醇含量卻不改變高密度脂蛋白的濃度，降低了腸道內(nèi)膽固醇的吸收，增加了糞中膽固醇和膽酸的排泄量。另有大量研究報(bào)道，苜蓿皂苷可顯著降低大鼠、兔、肉雞血清總膽固醇、甘油三酯及低密度脂蛋白膽固醇含量（劉凱等[14]，1999；雷祖玉等[15]，2002；張勇，2005）。研究認(rèn)為，苜蓿皂苷降低血脂的機(jī)理主要是在胃腸部阻止外源性膽固醇在腸道中吸收，同時(shí)可以使肝臟膽固醇大量轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼幔钄嗄懼岬哪c膽循環(huán)，從而促進(jìn)膽固醇從體內(nèi)排出。

膽固醇在肝中轉(zhuǎn)化為膽汁酸是膽固醇在體內(nèi)代謝的主要途徑，機(jī)體有兩條膽汁酸生成途徑，即經(jīng)典途徑和替代途徑，CYP7A1和膽固醇27α-羥化酶分別是這兩條途徑的限速酶，通常情況下由CYP7A1起始的經(jīng)典途徑在膽汁酸的合成中占主導(dǎo)地位（Gilardi等，2007）[16]。CYP7A1的mRNA調(diào)節(jié)因素比較復(fù)雜，肝內(nèi)膽固醇增多可導(dǎo)致其水平上升，膽鹽腸肝循環(huán)增快導(dǎo)致其水平下降。當(dāng)CYP7A1活力下降時(shí)，膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼崾茏?，膽汁中膽固醇增加，從而容易發(fā)生高脂血癥。Spady等（1995）[17]報(bào)道，CYP7A1在雄性Golden Syrian鼠中的過表達(dá)導(dǎo)致其3 d后血漿膽固醇水平劑量依賴性減少，其中以低密度脂蛋白的減少最為明顯。劉凱等發(fā)現(xiàn)，苜蓿皂苷可以使肝臟膽固醇大量轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼岵⑼茰y這種作用可能是由于其增強(qiáng)肝細(xì)胞內(nèi)膽固醇7α-羥化酶的活性所致。研究表明，活性炭、新霉素以及葡甘露聚糖和殼聚糖的聯(lián)用等，也可以通過促進(jìn)膽汁酸的分泌，抑制膽固醇和膽汁酸的吸收，增加膽固醇和膽汁酸的排泄，降低血漿總膽固醇（TC）和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）含量。

Niemann-pick C l-Like 1（NPC1L1)是小腸吸收植物甾醇和膽固醇的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在調(diào)節(jié)血漿膽固醇濃度方面起著重要作用。Ezetimibe（一種抑制膽固醇的藥物）通過抑制小腸黏膜細(xì)胞上的annexin2-caveolin 1(ANX2-CAV1)蛋白復(fù)合體的形成使 NPC1L1表達(dá)下降，抑制膽固醇的吸收。

3.2 抑制膽固醇合成

HMG-CoA還原酶是合成膽固醇及酮體的重要中間產(chǎn)物，是合成膽固醇過程中的限速酶，在醫(yī)學(xué)上其抑制劑多被開發(fā)用來治療高膽固醇血癥（Lee等，2003）[18]。研究表明，一些藥物可以通過抑制HMGCoA還原酶的活性來降低LDL-C的含量。他們能強(qiáng)行進(jìn)入HMG-CoA還原酶的結(jié)合位點(diǎn)，阻礙HMGCoA接近這個(gè)活性部位，使HMG-CoA向甲基二醛戊酸轉(zhuǎn)化減少，內(nèi)源性TC的合成減少，使血漿和組織細(xì)胞內(nèi)的LDL-C濃度降低，促進(jìn)濃度依賴的低密度脂蛋白受體(LDL-R)活性提高，加速LDL的分解代謝。Konjufca等（2002）報(bào)道，苜蓿皂苷降低膽固醇的主要途徑是通過降低HMG-CoA還原酶活性與提高膽固醇7α-羥化酶的活性來實(shí)現(xiàn)的。另外，有研究表明，亞麻木聚糖復(fù)合物、黃酮類化合物、芝麻素等都可以通過抑制膽固醇的合成從而降低血漿膽固醇濃度。

3.3 影響膽固醇的逆轉(zhuǎn)運(yùn)

血漿膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白(Cholesterol ester transfer protein，CETP)又稱為脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(lipid transfer protein，LTP)，在完成和促進(jìn)外周細(xì)胞膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)過程中充當(dāng)著重要的角色（Aruna等，2010）[19]。周圍組織細(xì)胞膜上的膽固醇與高密度脂蛋白（HDL）結(jié)合后，被血清卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶（LCAT）酯化成膽固醇酯，移入HDL核心，并可通過CETP轉(zhuǎn)移給VLDL、LDL，再被肝的LDL及VLDL受體攝入肝細(xì)胞。因此膽固醇酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(CETP)缺陷可提高HDL-C水平，從而能夠間接降低LDL-C水平，起到降低膽固醇的作用。

ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子(ATP binding cassette transporter A1，ABCA1)是細(xì)胞內(nèi)膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)的重要調(diào)節(jié)子，ABCA1參與了膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)（RCT）的初始階段，即將細(xì)胞內(nèi)的膽固醇通過跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)到HDL，在HDL合成和RCT過程中起重要作用。ABCA1是近年來新發(fā)現(xiàn)的啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇外流、形成HDL、增加RCT的關(guān)鍵基因，對(duì)脂質(zhì)代謝和動(dòng)脈粥樣硬化（AS）的發(fā)生及發(fā)展具有重要影響（Liu等，2003）[20]。ABCA1功能障礙將導(dǎo)致巨噬細(xì)胞內(nèi)大量的膽固醇沉積而成為泡沫細(xì)胞，促進(jìn)AS的發(fā)生發(fā)展。有研究表明：高表達(dá)ABCA1的轉(zhuǎn)基因小鼠可以升高血HDL水平，降低LDL，增加HDL介導(dǎo)的膽固醇流出至肝臟，從而降低動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)性。

SR-B1是在分子水平上得到確認(rèn)的第一個(gè)高密度脂蛋白受體，是肝細(xì)胞表面最重要受體之一，其表達(dá)水平的高低與HDL水平呈負(fù)相關(guān)。研究顯示，肝臟SR-B1的過度表達(dá)引起血漿HDL膽固醇水平降低、HDL膽固醇清除增加以及膽汁中膽固醇組分和膽固醇從肝臟轉(zhuǎn)運(yùn)至膽汁的程度增加。而且，SR-B1基因敲除小鼠和肝臟SR-B1表達(dá)降低的小鼠都表現(xiàn)出血漿HDL膽固醇濃度增高、選擇性HDL膽固醇清除減少、腎上腺膽固醇含量下降以及膽汁中膽固醇濃度的減少（Zhang等，2007）[21]。

4 小結(jié)

隨著營養(yǎng)、分子生物學(xué)等新研究方法的應(yīng)用,苜蓿皂苷提取物對(duì)降低膽固醇的作用機(jī)制會(huì)越來越明確，結(jié)果提示苜?？傇碥仗崛∥锞哂薪笛涂箘?dòng)脈粥樣硬化的作用,可作為用于治療高脂血癥、治療動(dòng)脈粥樣硬化的藥物研發(fā)，對(duì)人體健康起到很好保護(hù)作用。