海参皂苷及其次级苷的制备、结构解析及增加骨密度作用机制研究

Saponin is an important active ingredients of sea cucumber, and has many physiological functions, but the report mainly focused on effects of antitumor and regulating lipid metabolism, the effect of regulating bone cell metabolism, increasing bone density was not reported. The project was to separate saponin monomers from saponin rich sea cucumbers, using the solvent extraction and high-speed countercurrent chromatography(HSCCC) , and to prepare its secondary glycoside, aglycone and other derivatives with glucosidase hydrolysis and strong acid hydrolysis, and to determine the structure of sea cucumber saponins and its derivatives using modern analytical tools, such as ESI / MS / MS, NMR , and IR. The molecular mechanism of bone mineral density increasing and anti-osteoporosis effects of sea cucumber saponins were studied by evaluating the expression ratio of RANKL to OPG of osteoblasts and its involvement signaling pathway. The researches will establish a MS method for analyzing the structure of sea cucumber saponins, clarity the chemical structure of sea cucumber saponin, molecular mechanism and the relationship between its structure and anti-osteoporosis effects , and provide a solid theoretical basis for high-value application of sea cucumber and exploitation of new functional food in anti-osteoporosis.

皂苷是海参中的一种重要活性成分，具有多种生理功能，但目前报道主要集中于抗肿瘤及调节脂质代谢活性等，其调节骨细胞代谢、增加骨密度的作用未见报道。项目首次以皂苷含量丰富的革皮氏海参和国内养殖量最大的仿刺参为原料，利用溶剂提取和高速逆流色谱分离技术制备高纯度海参皂苷单体，以糖苷酶水解法和强酸水解法制备其次级苷及苷元等衍生物，并利用ESI/MS/MS、NMR及IR等现代分析手段确定海参皂苷及其衍生物的化学结构。在此基础上，以成骨细胞RANKL/OPG的表达比率为切入点，研究海参皂苷增加骨密度、抗骨质疏松的分子作用机制，进而确定其构效关系，并通过动物实验验证其增加骨密度有作用。通过本项目的研究，将建立质谱技术解析海参皂苷及其衍生物化学结构的方法，并阐明其化学结构、作用机制和构效关系，为开发新型抗骨质疏松症功能食品的开发提供理论依据。

海参是我国传统的食药两用水产品，年消费海参约40万吨。皂苷（Saponin ）是海参中重要的一类活性成分，具有抗肿瘤、溶血、抗真菌、调节生殖发育等多种生理活性，是功能食品的重要功能因子。本项目在负责人所在课题组前期对海参皂苷大量研究的基础上，大鼠为动物模型研究了革皮氏海参中的两种主要皂苷HA和EA的消化吸收特性，发现灌胃后海参皂苷迅速被吸收进入体内，0.5h 后即在血清和肝脏中被检测到。HA 在灌胃后 3h 和 9h 分别出现一个吸收峰，EA 的两个吸收峰分别出现在灌胃后 3h 和 7h。肝脏中，HA 仅在 9h 后出现一个峰值，EA 仍出现两个峰值，分别在灌胃后 3h 和 7h； 研究了不同糖苷酶对海参皂苷的水解效果，发现Pectinase from A. Niger和Pectinex Ultra SP-L from A. aculeatus对海参皂苷HA和EA有良好的降解效果，并制备了3种海参次级苷，其溶血活性较HA和EA显著降低；利用肥胖模型和去卵巢模型骨质疏松症小鼠，探明了海参总皂苷具有改善骨质疏松症的功效；而后比较研究了海参总皂苷中含量最多且结构类似的两种单体HA和EA，对去卵巢模型小鼠骨质疏松症的改善作用的差异及作用机制。项目培养研究生5名，研究成果发表学术论文10篇，其中SCI收录论文6篇，获得授权发明专利1件，为开发以海参皂苷为功能因子的海参功能食品微时代了理论基础。