甜菊糖苷与莱鲍迪苷A的药理特性与毒副作用分析

何玉龙 ，李红侠

（1.甘肃省武威市凉州区西营镇农技站，甘肃武威 733000；2.黑龙江大学农作物研究院/中国农业科学院甜菜研究所；3.中国农业科学院北方糖料作物资源与利用重点开放实验室，哈尔滨 150080）

甜菊糖苷与莱鲍迪苷A的药理特性与毒副作用分析

何玉龙1，李红侠2，3*

（1.甘肃省武威市凉州区西营镇农技站，甘肃武威 733000；2.黑龙江大学农作物研究院/中国农业科学院甜菜研究所；3.中国农业科学院北方糖料作物资源与利用重点开放实验室，哈尔滨 150080）

综述了甜菊糖苷与莱鲍迪苷A对动物或人体调节血糖、心血管和肾功能的药理特性与毒副作用（遗传毒性、致癌性和生殖致畸性）研究进展。全面掌握甜菊糖苷与莱鲍迪苷A的药理机理与毒副作用，对于拓宽甜菊糖的临床开发应用渠道、提升产业附加值具有重要的实践指导意义。

甜菊糖苷；莱鲍迪苷A；药理特性；毒副作用；分析

甜叶菊是原产于巴拉圭和巴西的多年生草本植物，除做甜味剂外，因其叶片内含有调节和维持体内各种代谢过程所必需的重要营养素和矿物质，具有重要的药用价值和商业开发前景[1]。甜叶菊多样性极丰富，在北美和南美已发现230种甜叶菊植物，甜叶菊叶片中含有高甜度的甜菊糖即甜菊醇糖苷 （steviol glycosides，SGs），最主要的天然成分是贝壳杉烯二萜苷，含有甜菊糖苷（stevioside，STV），莱鲍迪苷 A（Reb A）、B、C、D、E，杜尔可苷A和甜菊双糖苷。四环二萜甜菊糖包括STV和Reb A，是由一个二萜贝壳杉烯骨架连接大量葡萄糖单元组成，最甜且无毒。STV（三糖苷甜菊醇）是最主要的贝壳杉烯二萜苷，占干叶含量的3%～8%；而Reb A比STV等其它甜菊糖更甜、味道更美[2]。STV和Reb A除在饮料、酱油、各种海洋食品、泡菜，糖果和焙烤食品等食品中广泛应用外[2]，还具有药物活性，在医药临床上具有降糖、抗肿瘤、防龋齿、降压、抗炎和抗氧化活性等作用[2-4]。进行甜菊糖苷与莱鲍迪苷A的药理特性和毒副作用的分析研究，对于拓宽甜菊糖的临床开发应用渠道、提升产业附加值具有重要的实践指导意义。

1 STV和Reb A的药理特性

现阶段国内文献资料对于STV和Reb A药理特性方面的研究不多，国外的研究异常活跃[5-36]。STV和Reb A作为甜叶菊最常见的活性成分，具有调节糖代谢、增强心血管系统和肾脏功能的作用。

1.1 调节糖代谢

1.1.1 促进胰岛素分泌 大量的临床研究表明，STV和Reb A可直接影响胰腺的胰岛β细胞产生胰岛素，提高2型糖尿病患者的治疗效果，是目前公认的促胰岛素和降糖药物，同时通过改善葡萄糖代谢降低胰岛素阻力，抑制脂肪酸和胆汁酸的分解增强胰岛素分泌，有助于控制体重[6]。STV直接作用于β细胞，在不改变K+-ATP通道活性和cAMP的情况下，抑制胰腺的α细胞的血糖素分泌[7]，增强胰岛素分泌，达到降低血糖的效果，是一种有效的降糖药[8]。但是低浓度的STV可显著影响骨骼肌肉的葡萄糖运输[9]。通过平衡调节血糖水平，提高胰岛素分泌促进胰岛素利用。据研究，STV能减缓大鼠肝脏糖异生作用，降低磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）的基因表达，使胰腺中脂肪酸长期积累的α细胞和β细胞停止活动[10]，在脂肪酸代谢中基因上调表达，使氧化、转化和因α细胞分泌过多产生的脂肪酸达平衡[11]。

1.1.2 降低胰岛素敏感性 Gregersen等人对糖尿病人胰岛素敏感性进行试验，结果发现1mg STV能降低餐后血糖水平18%，使血清中胰岛素与葡萄糖比值增加40%[2]。Abudula等研究表明，在16.7 mM葡萄糖的存在下，高浓度10-6mM的Reb A可显著增加ATP/ADP比，但不改变细胞内cAMP水平和减少K+-ATP通道电导。为此，在糖尿病的预防和控制过程中使用低卡路里、甜味、优良、天然的STV和Reb A来替代食糖[2]，能促进MIN6细胞的胰岛素分泌、降低葡萄糖依赖性、平衡能量摄入、改善糖代谢调节和促进胰腺康复。

1.2 增强抗氧化性

天然低热量甜味剂Reb A具有抗脂质过氧化、降血脂和抗氧化性能。Saravanan等利用Reb A对链脲佐菌素（STZ）诱导糖尿病大鼠的调整和保护作用进行研究分析，并测定了抗氧化测定和血脂分析值，结果发现Wistar大鼠患糖尿病后进行Reb A（200mg/kg体重）口服后，其脂质过氧化产物、胰岛素、血糖、酶、非抗氧化酶和血脂水平都接近正常[12]。

1.3 增强心血管系统功能

二萜类化合物中的STV和Reb A是心血管疾病治疗中具有巨大潜力的最新原型药物，对促进心血管收缩和降压起着重要作用[13]，如降低血液胆固醇的含量、维持血脂水平，提高血液凝固、细胞再生、抑制肿瘤生长、增强血管功能[14]。甜叶菊叶的生物学特性价值主要在于STV和Reb A，由于热量低可对增强人体心脏保健而产生有益的影响，如降低高血压、调节心跳、放松血管、抑制血管收缩和利尿[15]。

1.3.1 预防动脉粥样硬化 STV通过改善胰岛素信号和抗氧化作用，抑制胰岛素抵抗肥胖小鼠的动脉粥样硬化的形成。STV具有促进葡萄糖转运、胰岛素信号传递和增强白色内脏脂肪组织的抗氧化防御能力的作用，通过减少斑块的巨噬、血脂和氧化低密度脂蛋白量，达到减少和抑制主动脉弓的斑块体积[18]。

1.3.2 服用耐受性良好 与服用安慰剂比，患者耐受性良好、无副作用，有显著优越的生活质量。服用安慰剂，更多的患者出现左心室肥厚，常引起高血压和心肌异常增厚[19]。服用安慰剂条件下双盲的研究测试表明，轻度至中度高血压患者每天3次口服STV 250 mg剂量用一年，其收缩压和舒张压可显著长期降低[4]。

1.3.3 降低血管阻力 研究表明，STV通过促进肾血管扩张、降低肾血管阻力使动脉压下降。这种舒张作用是由于在钙通道阻滞剂维拉帕米的作用下钙通道阻滞，提高STV的效应，而CaCl2液降低STV的血管扩张反应[2]。STV诱导松弛并不受亚甲基蓝（鸟苷酸环化酶抑制剂）的影响，呈现放松并非由环磷酸鸟苷（cGMP）-NO途径调节，STV主要是通过抑制胞外Ca2+内流诱导血管舒张；STV可诱导高血压大鼠血压降低[18]。

1.3.4 降低与稳定血压 STV通过抑制细胞外Ca2+内流和血管扩张剂前列腺素的释放影响血管阻力，在一般情况下有助于降低血压，也导致细胞外液量减少，并产生利尿和尿钠排泄。正常和低血压人服用76%的Reb A和82%安慰剂其平均静息收缩压/舒张压分别为110.0/70.3和110.7/71.2mm汞柱，与安慰剂相比，Reb A不显著改变静息收缩压/舒张压、平均动脉压、心率或24h动态血压反应。说明血压正常及低血压健康成人服用1000mg/d剂量的Reb A不产生任何临床上重要的变化[19]，也就是Reb A可使过高血压下降，而正常或低血压不会下降，可稳定血压。

1.4 改善肾功能

1.4.1 无肾毒性 大鼠皮下注射STV（1.5g/kg体重）3 h以后血液尿素氮增加，当注射约180%和132%的剂量9h，血尿素氮和肌酐水平增加到最大，在这个时间点STV引起碱性磷酸酶、糖尿和谷氨酰转肽酶显著增加，但蛋白尿、N乙酰葡糖醛酸酶（NAG）或谷胱甘肽-S-转移酶没有显著的变化。STV诱导肾脏组织病理学检测未发现脂质过氧化，STV在近曲小管引起肾毒而不是其他肾小管或肾小球，最有可能是由于细胞内ATP的消耗和微绒毛的破坏和核功能障碍导致产生细胞容积调节缺陷[20]。

1.4.2 利尿排钠 STV可使全身血管扩张，加重低血压、利尿、和正常及高血压大鼠的尿钠排泄。由于传入和传出小动脉的血管舒张，STV不断向正常和高血压大鼠增加肾血流量和肾小球滤过率[2]。长期口服摄入或急性静脉注射STV导致血浆容量减少产生利尿排钠。STV的输入直接进入大鼠动脉诱导利尿，这种反应是由于减少近端肾小管重吸收，说明STV的目标是在肾的近端小管[21]。对兔子体外微灌注STV，STV不会永久性地改变对氨基马尿酸的运输，不会损害肾小管功能（正常人体摄入水平）[22]。

1.4.3 缓解肾脏对乙酰氨基酚过量诱导的氧化胁迫 Hashemi研究了Reb A对对乙酰氨基酚诱导小鼠肾脏氧化胁迫的保护作用，结果发现，Reb A不能阻止对乙酰氨基酚诱导的氧化胁迫，但可降低对乙酰氨基酚的代谢活性物质尤其是N-乙酰对苯醌亚胺的转化而减弱脂质过氧化，产生谷胱甘肽-对乙酰氨基酚缀合物。因此，Reb A作为可缓解小鼠肾脏对乙酰氨基酚过量诱导的氧化胁迫[23]。

2 STV与Reb A的毒副作用

2.1 无遗传毒性

通过对STV、Reb A体外和体内DNA损伤情况进行试验检测，结果发现，没有任何证据表明甜菊糖可诱导DNA损伤；在STV诱导大鼠和小鼠的DNA链断裂和小鼠染色体损伤微核试验中发现，给大鼠和小鼠STV剂量高达2000mg/kg体重时，未发生遗传毒性；在STV粗晶体的另一项研究也表明STV无致突变性。2005年食品添加剂联合专家委员会也认为，没有任何证据显示STV和Reb A在体外或体内有遗传毒性[26]。由此20个专家与国际食品安全机构共同得出结论：甜菊糖、STV和Reb A可广泛使用没有遗传毒性[2]。

2.2 无潜在致癌性

甜叶菊抗炎防癌作用是由于水溶性和生物活性化合物如叶绿素、叶黄素、STV和Reb A，增强细胞的吞噬免疫功能，保护身体免受潜在威胁[25-26]。STV和Reb A作为甜叶菊最重要的次生代谢产物，其粗晶体化合物具有非突变性。FAO/WHO食品添加剂专家委员会1999年明确宣布：STV没有潜在致癌性[2]。

2.2.1 抑制体外癌细胞生长 STV的水解产物异甜菊醇能抑制人类体外癌细胞的生长 （LD50值为84～167μmol）和DNA复制[3]。通过对STV致膀胱癌作用的研究发现，口服24个月85%纯度STV没有引起Wistar大鼠肿瘤症状或肿瘤性病变，无膀胱肿瘤或癌前病变现象发生[2]，最大注射剂量STV（600mg/kg体重/d）的亚慢性状态条件下没有呈现毒性反应[27]。对培养的人淋巴细胞和在鼠伤寒沙门氏菌菌株TA98和TA100的STV致染色体突变性研究结果显示，STV没显示出对血淋巴细胞培养的染色体任何显著的影响，浓度25mg/片时对TA98未产生诱变，但50mg/片的浓度可直接致突变性[28]。

2.2.2 抑制肿瘤细胞生长 STV能降低肿瘤细胞生长和增强肿瘤细胞凋亡，减缓肿瘤促进剂（TPA）的小鼠皮肤癌诱导作用，减轻身体压力。相关研究表明：低浓度STV能使Bax和细胞色素c释放到胞液的表达增强，加速血清饥饿的细胞凋亡，减少罹患乳腺癌的风险[29]。由甲醇和乙醇溶剂提取的甜菊糖（SGs）对Caco癌细胞具有抗性，IC50值分别为10和12μg/mL，抗CaSki细胞毒性的IC50值分别为20和5μg/mL[30]。用鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌的细菌反应突变试验进行Reb A毒性的测定，结果发现，Reb A浓度高达5000μg/片菌落数量没有明显增加，Reb A对这两种细菌是非致突变[31]。就Reb A对小鼠骨髓细胞的致突变性进行测试，结果显示，最大剂量为5000μg/mL时多色未成熟红细胞发生率未显著增加。

2.3 无生殖致畸性和胚胎毒性

甜叶菊或其提取物是否具有一定的避孕效果存在着争议。巴拉圭马托格洛索印第安人部落用甜叶菊叶做茶或饮料作为男性或女性口服避孕药，国内外立法机构尚未提到STV诱导生殖系统致畸或胚胎毒性[2]。通过对一个仓鼠和两个大鼠交配期间喂养不同剂量STV进行科学研究，结果发现在STV处理期间，交配性能、生育、怀孕、胎儿的数量，以及后代的生长和生育能力均不受影响，没有畸形胎产生；在交配前和交配期间用96%纯度的STV喂养Wistar雄性大鼠60d、交配前喂养雌性大鼠14d、怀孕期间喂养雌性大鼠7d，结果表明均没有影响生育或交配，也没有发育畸形的胎儿[2]。将95.6%纯度的STV用蒸馏水溶解，每天一次喂养怀孕6～15d的26个四组Wistar孕鼠，妊娠20d检测大鼠死亡和畸形胎儿情况，结果发现STV口服喂养孕鼠无致畸作用[32]。众多研究结论，纯STV和Reb A对男性或女性生殖系统无不良影响，STV无慢性毒性、亚慢性毒性和生殖毒性[32-33]，高剂量STV不会引起任何毒性。但有部分研究表明，可影响男性的生殖器官和生殖性能，例如降低精囊重量、精子、线粒体和睾丸间质细胞的增殖[2]。后来的研究证明高纯度Reb A对生殖是安全的，男性大剂量用28d和90d试验进行睾丸组织病理学检查表明，男性和女性生殖系统没有观察到不利影响[2]。

3 每日可接受摄入量（ADI）

甜菊糖的摄入量与其相对分子质量密切相关，按照Reb A其重量的0.33倍，STV其重量0.4倍，换算甜菊醇当量。依照FAO/WHO联合食品添加剂专家委员会规定，甜菊糖ADI为0～2mg/kg体重/d的甜菊醇当量。Reb A的ADI是0～12mg/kg体重/d，STV的ADI为0～4mg/kg体重/d[2]。 美国FDA已批准SGs（STV和Reb A为主要成分）是一种安全的膳食补充剂，在人类足够的每日摄入量（ADI）为7.9mg/kg体重，大鼠为25mg/kg体重[34]，1994通过了膳食补充剂健康与教育法（DSHEA），允许使用SGs作为膳食补充剂的成分[31]。

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Pharmacological Characteristics and Toxicity Analysis of Stevioside and Rebaudioside A

HE Yu-long1,LI Hong-xia2,3*
（1.Agricultural Technology Station of Xiying Town,Liangzhou District,Wuwei 733000,Gansu;2.Crop Academy of Heilongjiang University/Sugar Beet Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150080,Heilongjiang;3.Key Laboratory of North Sugar Crop Resource and Utilization,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150080,Heilongjiang）

The research progress of stevioside and rebaudioside A on animal or human body to regulate blood sugarand pharmacologicalproperties ofcardiovascularand renalfunction and toxicity （genotoxicity,carcinogenicity and reproductive teratogenicity）was reviewed.A comprehensive grasp of the pharmacological mechanism of stevioside and rebaudioside A and toxicity for clinical application to widen the applied channel of steviol glycosides,and upgrading the industrial added value has important practical significance.Key words:stevioside;rebaudioside A;pharmacological properties;toxicity;analysis

S566.9

B

1007－2624（2017）06－0067－04

10.13570/j.cnki.scc.2017.06.021

2017-05-18

何玉龙（1984-），男，甘肃民勤人，大学专科，农艺师，从事农业技术推广与服务工作。Email：13893521922@163.com

李红侠（1962-），男，黑龙江鸡西人，副研究员，主要从事甜菜遗传育种研究，Email：hongxia_918@hotmail.com