绞股蓝中新的达玛烷型皂苷的成骨活性

《Chemistry & Biodiversity》：Osteogenic Activity of New Dammarane-Type Saponins From Gynostemma pentaphyllum

　　

从绞股蓝（Gynostemma pentaphyllum）地上部分分离得到五种达玛烷型皂苷（1-5），包括两种新化合物：2α,3β,12β,19,20(S)-五羟基达玛-24-烯 3-O-[β-D-吡喃葡萄糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷]-20-O-[β-D-吡喃木糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷]（1）和12-氧代-2α,3β,20(S)-三羟基达玛-24-烯 3-O-(β-D-吡喃葡萄糖苷)-20-O-[β-D-吡喃木糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷]（2）。通过多种波谱分析（红外光谱IR、高分辨电喷雾电离质谱HRESIMS、一维和二维核磁共振NMR）阐明了它们的结构。化合物1–3和5通过刺激小鼠成骨细胞MC3T3-E1中的碱性磷酸酶（ALP）活性、胶原合成和钙矿化而表现出成骨活性。其中，化合物2在2和1 μg/mL浓度下分别使ALP活性提高1.30 ± 0.07倍和1.59 ± 0.16倍；而化合物1在1 μg/mL浓度下使胶原合成和钙矿化分别提高1.14 ± 0.05倍和1.24 ± 0.06倍；化合物3在2 μg/mL浓度下使这些参数分别提高1.25 ± 0.07倍和1.14 ± 0.03倍。

论文解读：绞股蓝中新型达玛烷型皂苷的成骨活性研究

1. 研究背景与目的

达玛烷型皂苷广泛存在于人参属（Panax）和绞股蓝属（Gynostemma）植物中，具有抗炎、抗氧化、保肝和免疫调节等多种生物活性，因此在制药、功能性食品和化妆品行业应用广泛。绞股蓝（Gynostemma pentaphyllum (Thunb.) Makino）是一种用于传统中医和越南医学的草药，具有辅助治疗糖尿病、降血脂、降压、抗氧化及缓解应激疲劳等药理作用。这些药理特性，尤其是其抗氧化和抗炎活性，可能与骨代谢及骨骼稳态维持有关。促进成骨在骨再生、骨质疏松症及其他骨形成受损相关疾病的治疗中具有重要意义。

尽管绞股蓝及其主要活性成分——被称为绞股蓝总苷（gypenosides）的达玛烷型三萜皂苷——已被视为有前景的骨再生和骨质疏松预防天然药物，但此前大多数证据来自粗提物或富含绞股蓝总苷的制剂，而单一达玛烷型皂苷的成骨活性在很大程度上仍未知。因此，分离和评估单一皂苷对于识别具有成骨潜力的生物活性成分至关重要。基于这一知识空白，本研究旨在从绞股蓝地上部分分离两种新和三种已知的达玛烷型皂苷，并评估它们对小鼠成骨细胞MC3T3-E1中碱性磷酸酶（ALP）活性、胶原合成和钙矿化的影响，以确定具有成骨活性的单体皂苷，为进一步研究其生物学效应提供基础。该论文发表于《Chemistry & Biodiversity》。

2. 关键技术方法

研究人员采用了以下关键技术方法：

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  植物材料采集与鉴定：绞股蓝地上部分于2025年3月采集自越南宣光省，由Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry的Do Hoang Chung博士鉴定。
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  提取与分离：通过色谱技术从绞股蓝地上部分提取物中分离纯化得到五种达玛烷型皂苷（化合物1-5）。
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  结构解析：利用红外光谱（IR）、高分辨电喷雾电离质谱（HRESIMS）、一维和二维核磁共振（NMR）波谱学方法进行结构鉴定，并通过酸水解结合薄层色谱（TLC）和旋光度测定确认糖的种类。
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  成骨活性评价：采用小鼠成骨细胞系MC3T3-E1细胞模型，通过MTT法检测细胞增殖毒性后，评估化合物对碱性磷酸酶（ALP）活性、胶原合成（天狼星红染色法）和钙矿化（茜素红S染色法）的影响。

3. 研究结果

3.1 结构鉴定

通过波谱分析，研究人员确定了两个新化合物的结构。化合物1被命名为gynopentanoside A，分子式为C₅₃H₉₀O₂₄，其结构为2α,3β,12β,19,20(S)-五羟基达玛-24-烯 3-O-[β-D-吡喃葡萄糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷]-20-O-[β-D-吡喃木糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷]。与已知的gypenoside LVI相比，其19-甲基被氧化亚甲基取代。化合物2被命名为gynopentanoside B，分子式为C₄₇H₇₈O₁₈，结构为12-氧代-2α,3β,20(S)-三羟基达玛-24-烯 3-O-(β-D-吡喃葡萄糖苷)-20-O-[β-D-吡喃木糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷]，与已知化合物2a相比，其C-3位连接的糖链少了一个葡萄糖单元。此外，还鉴定了三个已知化合物：ginsenoside Rd（3）、gypenoside GD5（4）和2α,3β,12β,20(S),24(S)-五羟基-达玛-25-烯 3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖基-20-O-[β-D-吡喃木糖基-(1→6)]-β-D-吡喃葡萄糖苷（5）。

3.2 成骨活性评价

研究人员首先通过MTT法评估了化合物对MC3T3-E1细胞增殖的影响，发现化合物在4和0.8 μg/mL浓度下无细胞毒性，而在20和100 μg/mL浓度下表现出显著细胞毒性。因此，后续实验选择1、2和4 μg/mL的低浓度进行。

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  对ALP活性的影响：在1和2 μg/mL浓度下，化合物2能显著刺激ALP活性，分别将活性提高至对照组的1.30 ± 0.07倍（p < 0.05）和1.59 ± 0.16倍（p < 0.01）。而化合物1、3、4和5在所有测试浓度下均未明显促进ALP活性。
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  对胶原合成的影响：化合物1、3和5能显著增加胶原合成。具体而言，在1 μg/mL浓度下，化合物1和5分别将胶原合成提高至对照组的1.14 ± 0.05倍和1.17 ± 0.08倍（p < 0.05）；在2 μg/mL浓度下，化合物3将胶原合成提高至对照组的1.25 ± 0.07倍（p < 0.01）。
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  对钙矿化的影响：化合物1（1 μg/mL）和化合物3（2 μg/mL）能显著增强钙矿化，分别提高至对照组的1.24 ± 0.06倍和1.14 ± 0.03倍。

4. 讨论与结论

在讨论部分，研究人员指出，化合物1-5对成骨标志物的不同调节作用可能源于它们靶向成骨分化的不同阶段。ALP是成骨分化的早期标志物，参与基质矿化的启动；而胶原合成和钙沉积则是成骨细胞成熟后期的标志。因此，化合物2诱导的ALP活性升高可能表明其促进了早期成骨分化，但在本实验条件下不足以驱动基质产生或矿化。相比之下，化合物1和3可能优先促进成骨分化的后期阶段，从而在不显著增加ALP活性的情况下增加胶原合成和钙沉积，因为随着矿化组织的成熟，ALP的表达和活性会趋于下降。

研究人员的结论是：对绞股蓝地上部分的植物化学研究分离出五种达玛烷型皂苷，包括两种新化合物（1和2）。生物学评价显示，在所评估的实验条件下，化合物1-3和5在MC3T3-E1成骨细胞中表现出初步的促成骨活性，反映在ALP活性、胶原合成和钙矿化的变化上。化合物2增加了ALP活性，而化合物1和3增强了胶原合成和钙矿化，化合物5则选择性增加了胶原合成。这些发现提供了初步的体外证据，表明绞股蓝中特定的达玛烷型皂苷能够调节MC3T3-E1细胞中的成骨标志物，值得进一步研究。