大豆皂甙的生物活性及抗突变、抗癌研究概况
作者：张咏莉 甘卉芳
单位：哈尔滨医科大学公共卫生学院 (150001)
关键词：
卫生毒理学杂志990222 随着社会发展，各种化学物质对人类健康影响很大，其中癌症是一个严峻的问题。为此，如能找到能够拮抗致癌作用的物质，或许是预防癌症的有效措施之一。
许多研究表明，大豆中存在的皂甙类化合物(大豆皂甙，Soyasaponin，简写SS)是一种具有广泛应用价值的天然生物活性物质，并已将其应用于药品、食品、化妆品等。我国是世界著名的大豆生产国，大豆资源十分丰富，因此研究其抗突变作用，开发其有益产品具有极其重要的意义。笔者仅就SS的来源、结构、生物活性及抗突变性研究的概况作一简要回顾。
一.SS的来源与化学结构
, 百拇医药
SS是从大豆中提取出来的一类化学物质，其分子由低聚糖与齐墩果稀三萜连接而成，即由萜类同系物(称为皂甙元)与糖缩合形成的一类化合物。SS属五环三萜类皂甙，经酸水解后，其水溶性组分主要为糖类，如葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李糖、阿拉伯糖和葡萄糖醛酸等[1]。皂甙元与糖结合构成多种皂甙，而SS中主要有5种，分别是大豆皂甙A1、A2和大豆皂甙Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ[2]，由结构式(附图)可见，大豆皂甙A1、A2(A组皂甙)和大豆皂甙Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(B组皂甙)的皂甙元仅有较小的区别。
附图 大豆皂甙A1，A2，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的结构式
, 百拇医药
二.SS的含量、分布及性状
对植物中SS含量测定已经作了大量工作。国外有人利用薄层层析和高压液相色谱技术分析了不同来源大豆中的皂甙含量，指出美国、加拿大、中国大豆的皂甙含量分别为0.28%、0.25%和0.32%，日本不同品种大豆的皂甙含量为0.22%～0.28%，其中大豆皂甙Ⅰ和大豆皂甙A1所占比例相当大[2]。Shimoyomada[3]研究指出，SS在大豆中的分布主要集中于胚轴，是子叶中皂甙含量的8～15倍。Shiraiwa等[4]对数百个品种的大豆分析表明，大豆胚轴中皂甙含量为0.62%～6.12%，均远远高于子叶中的皂甙含量，而大豆种皮中几乎不含皂甙成分。在大豆种子萌发及发育过程中，其皂甙含量和皂甙成分也发生变化。大豆开花后，胚轴中皂甙百分含量增加较快，达到最高值后，在开花50天左右其百分含量又随种子的发育呈降低趋势，至种子成熟时其含量保持稳定。子叶中皂甙含量虽比胚轴中低得多，但其变化趋势与胚轴中相似。子叶中含大豆皂甙Ⅱ，胚轴中没有此组分[3]。
, 百拇医药
SS具有皂甙类的一般性质。纯的SS是一种白色粉末，具有苦而辛辣味，其粉末对人体各部位的粘膜均有刺激性[5]。SS可溶于水，易溶于热水，含水稀醇，热甲醇和热乙醇中，难溶于乙醚、苯等极性小的有机溶剂，其在含水醇和戊醇中溶解度较好。SS熔点很高，常在融熔前就分解，因此无明显熔点。SS属于酸性皂甙，其水溶液加入硫酸铵、醋酸铅或其它中性盐类即生成沉淀。利用这一性质可以进行SS的提取和分离。
三.SS的生物活性
所谓皂甙系指溶于水是具有强烈发泡作用的一类天然物质，这类物质以溶血作用著称。很早以前人们就知道SS具有溶血作用，对人体健康不利，视其为抗营养因子。Kubo等[6]通过内毒素诱发播散性血管内凝血(DIC)的实验指出，SS具有抗血栓作用。大豆皂甙Ⅰ、Ⅱ均可激活纤溶系统，增加纤维蛋白原降解产物(FDP)，强烈地抑制血小板聚集。大豆皂甙Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、A1和A2还可抑制纤维蛋白原向纤维蛋白的转化，使抗凝作用加强。
, 百拇医药
近年国内外越来越多的研究表明SS具有许多生理功能，尤其是对健康有益的生理功能。SS可以抑制血清中脂类氧化，减少过氧化脂质的生成，防止过氧化脂质对肝细胞的损伤，并能降低血清中胆固醇的含量[2]。我国高贵清等[7]用猪油饲料诱导家兔高脂血症模型，对SS的降脂作用进行了实验研究。结果发现，SS和高脂饲料同时摄入有降低血清胆固醇、甘油三酯含量的作用，但SS对基础饲料组未见明显降脂效应。SS还能延长缺氧小鼠存活时间，提示SS对改善缺血心肌对氧的供求方面可能有一定作用。国内有人以离体培养的大鼠心室肌细胞作实验材料，发现SS可以抑制自由基对细胞膜的损伤[8]。此外，SS可减少冠脉和脑血管阻力，增加冠脉和脑的血流量并减慢心率[9]。另有人研究证明SS具有钙通道阻滞作用[10]。郁利平等[11]对SS的免疫功能进行观察，见到经口给予小鼠SS后，能促进刀豆蛋白A和LPS对小鼠脾细胞的增殖反应，明显增强小鼠脾细胞对IL-2的分泌，并显著提高LAK细胞、NK细胞的活性。李静波等[12]用8种病毒分别常规感染人羊膜细胞，证明SS对某些病毒感染细胞具有明显的保护作用，能明显抑制HSV-Ⅰ，CoxB3病毒的增殖。同时SS不仅对HSV-Ⅰ，ADV-Ⅱ等DNA病毒，并对Polio和CoxB3等RNA病毒也有明显作用，这一结果表明SS呈现出广谱的抗病毒能力。国外还有人报道SS对人类艾滋病病毒具有一定的抑制作用，认为SS在艾滋病的防治上可能具有积极作用[13]。
, 百拇医药
在毒性方面，SS经口给予温血动物毒性较弱。豆科植物中含有皂甙的食用植物较多，几乎都没有有害作用。但也有少数研究结果指出，SS具有一定的毒副作用。日本学者木村等[14]曾报道，长期以大豆作饲料饲喂小鼠可引起甲状腺肿大。通过与其它饲料成分分析对比，检测出大豆中的特异成分，其中包括大豆皂甙元。
四.SS的抗突变和抗癌作用
陈静等[15]研究了SS对电离辐射所致细胞遗传学损伤的影响，证实SS可以明显降低电离辐射诱发的小鼠骨髓细胞染色体畸变与微核的生成。已知辐射对DNA损伤可分为直接作用和间接作用。辐射的直接作用可引起DNA断裂，解聚粘度下降等，间接辐射作用，可使生物体内自由基产生速度加快，从而造成DNA损伤。根据SS化学结构可知，它不可能防止辐射对DNA的直接损伤，因此SS可能是通过减少自由基的产生或加速自由基的消除而防护DNA免受损害。
据资料报道，SS发挥其抗突变效应可能是与化学结构中的O←CH-OH-基团能氧化-SH有关[16]。还有学者认为，SS抑制突变效应的表达，原因在于其降脂、抗氧化、抗自由基作用。实验研究中还发现SS能通过自身调节增加SOD含量，清除自由基，减轻自由基的损伤作用[17]。有人向SS与沙拉油的混合物中注入氧，同时加热40分钟，结果脂质过氧化物的生成量与不加SS相比明显减少[18]。
, 百拇医药
关于SS的抗癌作用国内外均有报道。国外学者曾发现，SS在150～600ppm条件下，可抑制人类肿瘤细胞(HCT-15)的生长[19]。郁利平[20]的研究见到，SS对YAC-1细胞(鼠白血病细胞)和S180细胞的DNA合成有明显抑制作用，并对K562细胞和YAC-1细胞具有直接杀伤作用。体外培养的YAC-1细胞经SS处理后其3H-TdR掺入量明显降低，推测SS直接抑制了YAC-1细胞的DNA的合成，且其抑制作用随SS剂量的增加而增加。YAC-1细胞不与SS接触后，其对DNA合成的抑制率随时间延长而下降，显示SS对肿瘤细胞的抑制作用是可逆的。SS分子量为1000左右，属中等分子且溶于水，可经简单扩散或主动转运等方式进入肿瘤细胞，所以有人认为SS抑瘤作用的可能机理之一是SS直接破坏了肿瘤细胞膜的结构[20]。另外，SS对T细胞特别是Th细胞功能增强使IL-2分泌升高，促进T细胞产生淋巴因子，同时SS提高B细胞转化增殖，促进机体的体液免疫功能，这些均可能是SS抑制肿瘤生长的机制之一。
, 百拇医药
大豆是世界上重要的经济作物之一，我国大豆资源十分丰富，但利用大豆资源成分多限于提取油脂和蛋白质，对于SS抗突变和抗癌方面还缺少系统、全面的探讨，对其在分子水平上的作用机制将更是今后研究的重点。
参考文献
1.北川勋，等.药学杂志，1984，104(2)：162.
2.王章存.中草药，1995，26(11)：607～610.
3.Shimoyomada M,et al.Agric Biol Chem,1990,54:77.
4.Shiraiwa M,et al.Agric Biol Chem,1991,55:315～323.
5.刘成基，等.中草药通讯，1977，32(4)：461.
, 百拇医药
6.Kubo M,et al.Chem Pharm Bull,1984,32(4):1467.
7.高贵清，等.中药通报，1984，9(4)：40～41.
8.江 岩，等.中国药理学报，1993，14：269.
9.朱莉芬，等.广东医学，1981，2(2)：31～34.
10.张文杰，等.白求恩医科大学学报，1992，18(6)：518～519.
11.郁利平，等.中国免疫学杂志，1992，8(3)：191～193.
12.李静波.中草药，1994，25(10)：524～526.
13.Nakashima H,et al.AIDS,1989,3:655.
, 百拇医药
14.Kimura S.药学杂志，1984，104：423.
15.陈 静，等.实用肿瘤学杂志，1995，4：封三.
16.Weisberger J,et al.Cancer Res,1958,18(1):1301.
17.王银萍，等.白求恩医科大学学报，1993，19(2)：122～123.
18.张国红，等.吉林中医药，1993，3：43～44.
19.A.V Rao,et al.J Nutr,1995,125:717S～724S.
20.郁利平，等.白求恩医科大学学报，1992，18(4)：333～335.
(来稿日期 1998年10月), 百拇医药
单位：哈尔滨医科大学公共卫生学院 (150001)
关键词：
卫生毒理学杂志990222 随着社会发展，各种化学物质对人类健康影响很大，其中癌症是一个严峻的问题。为此，如能找到能够拮抗致癌作用的物质，或许是预防癌症的有效措施之一。
许多研究表明，大豆中存在的皂甙类化合物(大豆皂甙，Soyasaponin，简写SS)是一种具有广泛应用价值的天然生物活性物质，并已将其应用于药品、食品、化妆品等。我国是世界著名的大豆生产国，大豆资源十分丰富，因此研究其抗突变作用，开发其有益产品具有极其重要的意义。笔者仅就SS的来源、结构、生物活性及抗突变性研究的概况作一简要回顾。
一.SS的来源与化学结构
, 百拇医药
SS是从大豆中提取出来的一类化学物质，其分子由低聚糖与齐墩果稀三萜连接而成，即由萜类同系物(称为皂甙元)与糖缩合形成的一类化合物。SS属五环三萜类皂甙，经酸水解后，其水溶性组分主要为糖类，如葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李糖、阿拉伯糖和葡萄糖醛酸等[1]。皂甙元与糖结合构成多种皂甙，而SS中主要有5种，分别是大豆皂甙A1、A2和大豆皂甙Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ[2]，由结构式(附图)可见，大豆皂甙A1、A2(A组皂甙)和大豆皂甙Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(B组皂甙)的皂甙元仅有较小的区别。
附图 大豆皂甙A1，A2，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的结构式
, 百拇医药
二.SS的含量、分布及性状
对植物中SS含量测定已经作了大量工作。国外有人利用薄层层析和高压液相色谱技术分析了不同来源大豆中的皂甙含量，指出美国、加拿大、中国大豆的皂甙含量分别为0.28%、0.25%和0.32%，日本不同品种大豆的皂甙含量为0.22%～0.28%，其中大豆皂甙Ⅰ和大豆皂甙A1所占比例相当大[2]。Shimoyomada[3]研究指出，SS在大豆中的分布主要集中于胚轴，是子叶中皂甙含量的8～15倍。Shiraiwa等[4]对数百个品种的大豆分析表明，大豆胚轴中皂甙含量为0.62%～6.12%，均远远高于子叶中的皂甙含量，而大豆种皮中几乎不含皂甙成分。在大豆种子萌发及发育过程中，其皂甙含量和皂甙成分也发生变化。大豆开花后，胚轴中皂甙百分含量增加较快，达到最高值后，在开花50天左右其百分含量又随种子的发育呈降低趋势，至种子成熟时其含量保持稳定。子叶中皂甙含量虽比胚轴中低得多，但其变化趋势与胚轴中相似。子叶中含大豆皂甙Ⅱ，胚轴中没有此组分[3]。
, 百拇医药
SS具有皂甙类的一般性质。纯的SS是一种白色粉末，具有苦而辛辣味，其粉末对人体各部位的粘膜均有刺激性[5]。SS可溶于水，易溶于热水，含水稀醇，热甲醇和热乙醇中，难溶于乙醚、苯等极性小的有机溶剂，其在含水醇和戊醇中溶解度较好。SS熔点很高，常在融熔前就分解，因此无明显熔点。SS属于酸性皂甙，其水溶液加入硫酸铵、醋酸铅或其它中性盐类即生成沉淀。利用这一性质可以进行SS的提取和分离。
三.SS的生物活性
所谓皂甙系指溶于水是具有强烈发泡作用的一类天然物质，这类物质以溶血作用著称。很早以前人们就知道SS具有溶血作用，对人体健康不利，视其为抗营养因子。Kubo等[6]通过内毒素诱发播散性血管内凝血(DIC)的实验指出，SS具有抗血栓作用。大豆皂甙Ⅰ、Ⅱ均可激活纤溶系统，增加纤维蛋白原降解产物(FDP)，强烈地抑制血小板聚集。大豆皂甙Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、A1和A2还可抑制纤维蛋白原向纤维蛋白的转化，使抗凝作用加强。
, 百拇医药
近年国内外越来越多的研究表明SS具有许多生理功能，尤其是对健康有益的生理功能。SS可以抑制血清中脂类氧化，减少过氧化脂质的生成，防止过氧化脂质对肝细胞的损伤，并能降低血清中胆固醇的含量[2]。我国高贵清等[7]用猪油饲料诱导家兔高脂血症模型，对SS的降脂作用进行了实验研究。结果发现，SS和高脂饲料同时摄入有降低血清胆固醇、甘油三酯含量的作用，但SS对基础饲料组未见明显降脂效应。SS还能延长缺氧小鼠存活时间，提示SS对改善缺血心肌对氧的供求方面可能有一定作用。国内有人以离体培养的大鼠心室肌细胞作实验材料，发现SS可以抑制自由基对细胞膜的损伤[8]。此外，SS可减少冠脉和脑血管阻力，增加冠脉和脑的血流量并减慢心率[9]。另有人研究证明SS具有钙通道阻滞作用[10]。郁利平等[11]对SS的免疫功能进行观察，见到经口给予小鼠SS后，能促进刀豆蛋白A和LPS对小鼠脾细胞的增殖反应，明显增强小鼠脾细胞对IL-2的分泌，并显著提高LAK细胞、NK细胞的活性。李静波等[12]用8种病毒分别常规感染人羊膜细胞，证明SS对某些病毒感染细胞具有明显的保护作用，能明显抑制HSV-Ⅰ，CoxB3病毒的增殖。同时SS不仅对HSV-Ⅰ，ADV-Ⅱ等DNA病毒，并对Polio和CoxB3等RNA病毒也有明显作用，这一结果表明SS呈现出广谱的抗病毒能力。国外还有人报道SS对人类艾滋病病毒具有一定的抑制作用，认为SS在艾滋病的防治上可能具有积极作用[13]。
, 百拇医药
在毒性方面，SS经口给予温血动物毒性较弱。豆科植物中含有皂甙的食用植物较多，几乎都没有有害作用。但也有少数研究结果指出，SS具有一定的毒副作用。日本学者木村等[14]曾报道，长期以大豆作饲料饲喂小鼠可引起甲状腺肿大。通过与其它饲料成分分析对比，检测出大豆中的特异成分，其中包括大豆皂甙元。
四.SS的抗突变和抗癌作用
陈静等[15]研究了SS对电离辐射所致细胞遗传学损伤的影响，证实SS可以明显降低电离辐射诱发的小鼠骨髓细胞染色体畸变与微核的生成。已知辐射对DNA损伤可分为直接作用和间接作用。辐射的直接作用可引起DNA断裂，解聚粘度下降等，间接辐射作用，可使生物体内自由基产生速度加快，从而造成DNA损伤。根据SS化学结构可知，它不可能防止辐射对DNA的直接损伤，因此SS可能是通过减少自由基的产生或加速自由基的消除而防护DNA免受损害。
据资料报道，SS发挥其抗突变效应可能是与化学结构中的O←CH-OH-基团能氧化-SH有关[16]。还有学者认为，SS抑制突变效应的表达，原因在于其降脂、抗氧化、抗自由基作用。实验研究中还发现SS能通过自身调节增加SOD含量，清除自由基，减轻自由基的损伤作用[17]。有人向SS与沙拉油的混合物中注入氧，同时加热40分钟，结果脂质过氧化物的生成量与不加SS相比明显减少[18]。
, 百拇医药
关于SS的抗癌作用国内外均有报道。国外学者曾发现，SS在150～600ppm条件下，可抑制人类肿瘤细胞(HCT-15)的生长[19]。郁利平[20]的研究见到，SS对YAC-1细胞(鼠白血病细胞)和S180细胞的DNA合成有明显抑制作用，并对K562细胞和YAC-1细胞具有直接杀伤作用。体外培养的YAC-1细胞经SS处理后其3H-TdR掺入量明显降低，推测SS直接抑制了YAC-1细胞的DNA的合成，且其抑制作用随SS剂量的增加而增加。YAC-1细胞不与SS接触后，其对DNA合成的抑制率随时间延长而下降，显示SS对肿瘤细胞的抑制作用是可逆的。SS分子量为1000左右，属中等分子且溶于水，可经简单扩散或主动转运等方式进入肿瘤细胞，所以有人认为SS抑瘤作用的可能机理之一是SS直接破坏了肿瘤细胞膜的结构[20]。另外，SS对T细胞特别是Th细胞功能增强使IL-2分泌升高，促进T细胞产生淋巴因子，同时SS提高B细胞转化增殖，促进机体的体液免疫功能，这些均可能是SS抑制肿瘤生长的机制之一。
, 百拇医药
大豆是世界上重要的经济作物之一，我国大豆资源十分丰富，但利用大豆资源成分多限于提取油脂和蛋白质，对于SS抗突变和抗癌方面还缺少系统、全面的探讨，对其在分子水平上的作用机制将更是今后研究的重点。
参考文献
1.北川勋，等.药学杂志，1984，104(2)：162.
2.王章存.中草药，1995，26(11)：607～610.
3.Shimoyomada M,et al.Agric Biol Chem,1990,54:77.
4.Shiraiwa M,et al.Agric Biol Chem,1991,55:315～323.
5.刘成基，等.中草药通讯，1977，32(4)：461.
, 百拇医药
6.Kubo M,et al.Chem Pharm Bull,1984,32(4):1467.
7.高贵清，等.中药通报，1984，9(4)：40～41.
8.江 岩，等.中国药理学报，1993，14：269.
9.朱莉芬，等.广东医学，1981，2(2)：31～34.
10.张文杰，等.白求恩医科大学学报，1992，18(6)：518～519.
11.郁利平，等.中国免疫学杂志，1992，8(3)：191～193.
12.李静波.中草药，1994，25(10)：524～526.
13.Nakashima H,et al.AIDS,1989,3:655.
, 百拇医药
14.Kimura S.药学杂志，1984，104：423.
15.陈 静，等.实用肿瘤学杂志，1995，4：封三.
16.Weisberger J,et al.Cancer Res,1958,18(1):1301.
17.王银萍，等.白求恩医科大学学报，1993，19(2)：122～123.
18.张国红，等.吉林中医药，1993，3：43～44.
19.A.V Rao,et al.J Nutr,1995,125:717S～724S.
20.郁利平，等.白求恩医科大学学报，1992，18(4)：333～335.
(来稿日期 1998年10月), 百拇医药