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皂甙是自然界分布很广的一类化合物，主要存在于陆地高等植物中，具有多种生物学活性。此外，海星、海参等海洋生物也存在皂甙类化合物，目前对海洋生物皂甙的结构特征和药理活性的研究主要集中于海参和海星等海洋棘皮动物中。随着近20年分离技术和结构研究方法的飞速发展，人们对皂甙的化学、生理活性的研究有了突破性发展。本文主要就海星和海参等海洋棘皮动物中皂甙的结构和生物活性的研究进展作一综述。
1 海星皂甙
海星(starfish)，属棘皮动物门(Echinodermata)海星纲(Asteroidea)，海星的所有组织中都含有皂甙，海星皂甙属于甾体皂甙，可分为硫酸酯甾体皂甙、环状甾体皂甙和多羟基甾体皂甙等3种结构类型［1］。
海星皂甙，其甙元部分为△9（11）-3β，6α-二羟基甾醇，C-3位上连有硫酸基团，C-23位常连有含氧基团，C-6位上连接寡糖基，寡糖部分通常由5到6个糖单位组成，少数由3到4个糖单位组成。甙元的侧链一般由8个碳原子骨架组成，类似于胆甾烷，一些化合物有失碳现象，碳原子可少至2个，另有一些在C-24位连接有额外的1或2个碳原子。糖基的个数以5或6个的情况居多，常见糖的种类为奎诺糖(D-quinovose,Qui)、岩藻糖(D-fucose，Fue)、木糖(D-xylose，Xy1)、半乳糖(D-galactose，GaD)、葡萄糖(D-glucose，Glc)，少见的有阿拉伯糖(L-arabinose，Ara)、D-6-去氧-木-4-己酮糖(D-DXHU)。除阿拉伯糖为α构型外，其余糖基的苷键构型均为β［2，3］。
2 海参皂甙
海参（sea cucumber），属棘皮动物门(Echinodermata)海参纲(Holothurioider)，全世界海参约有1100多种，是棘皮动物中经济价值最大的一纲［4］。海参皂甙均为羊毛脂甾烷型三萜皂甙［5］，是海参的主要次生代谢产物，也是其进行化学防御的物质基础［6］。有关海参皂甙最早的研究见于1952年，Nigrelli报道了一种从海参(Actinopyga agassizi)体内的居维氏管中分离得到的毒素［7］，迄今已有100余种海参皂甙的结构得到阐明［8］。
海参皂甙有非常复杂的分子结构，皂甙元中碳碳双键、羟基、酮基以及其他功能基的取代位置，糖链中单糖的组成、位置及数量决定了皂甙分子结构的多样性，按照甙元的类型将海参皂甙分为两种，大多数的属于海参烷型(holostane)，甙元一般为18(20)-内酯环；少数非海参烷型(nonholostane)甙元有18(16)-内酯环或无内酯环结构。在其构效关系的研究中，其甙元上18(20)-内酯基团和靠近该基团的氧基对于保持皂甙的各种生物活性有重要意义。糖链中单糖组成有D-木糖、奎诺糖、D-葡萄糖、D-3-0-甲基葡萄糖、D-3-0-甲基木糖［6］。
3 皂甙的药理活性
3.1 抗肿瘤活性 2005年Tian和Tong分别从海参体内分离到新的硫酸化的皂甙PE和Philinopside A，并证明其有抗肿瘤和抗血管生成的活性。实验证明，PE和Philinopside A对小鼠肉瘤180细胞的抑制是通过引发肿瘤及肿瘤相关的内皮细胞的细胞凋亡而起作用［9，10］。邹峥嵘等对三种海参皂甙 Intercedensides A，B，C进行的抗肿瘤活性筛选结果显示：Intercedensides A对小鼠Lewis肺癌和S180肉瘤有显著的抑制活性，同时这三个化合物对所有被筛选的10种肿瘤细胞均表现出一定的细胞毒性［11］。Wang等2003年从海星(Certonardoa semiregularis)中分离到皂甙certonardoside C，该皂甙对皮肤癌细胞系SK-MEL-2表现出很强的抑制活性［12］。Tang等2006年对海星（Culcita novaeguineae）中提取到的4种海星皂甙进行了抗肿瘤细胞活性测定，结果证明这些皂甙对癌细胞系K-562和BEL-7402均表现出细胞毒性［13］。
3.2 细胞毒性 无论是海星皂甙或海参皂甙，还是其它动植物的皂甙，对多种生物来源的血红细胞都具有溶血活性［14，15］。由溶血活性而导致皂甙具有强的毒杀活性，对环节动物、软体动物、节肢动物以及脊椎动物均有毒性，从而避免了鱼类的捕食，在其化学防御机制中起着重要作用，这也是该物种长期进化的结果。
此后，各国科学家对于这些皂甙细胞毒性作用机制展开了广泛的研究。Santhakumari从Holothuria vagabunda中分离到的海参素(holothurin)能抑制DNA和RNA的合成，引起细胞有丝分裂过程异常和蛋白质合成的障碍，从而产生抗有丝分裂效应抑制细胞增殖［16］。海参皂苷还能与生物膜上甾醇分子结合形成复合物，在膜上形成单一离子通道(solitary ion channels)和大的水孔(aqueous pores)，导致生物膜溶解(membranolytic action)［8］。另外，海参海星皂甙具有抑制Na+-K+-ATP酶的活性，而Na+-K+-ATP酶对维持细胞膜的正常生理功能非常重要［17］。
3.3 调节生殖发育 Aminin和Anisimov研究发现海参皂甙能够抑制卵母细胞的成熟而起到调节海参繁殖过程的作用［18］。1990年，Mats等发现从海参(Stichopusjaponicus Selenka)分离的皂甙混合物(holotoxins A1 and B1)具有抑制排卵和刺激子宫收缩的作用［19］。Nishiyama等1987年从海星Astervas amurensis和Asterina pectnifera中分离出三种甾醇皂甙(Co-ARIS I、Ⅱ和Ⅲ)，它们能协同ARIS（acrosome reaction-inducing substance顶体反应诱导物）诱导精子组蛋白降解及顶体反应。Co-ARIS都含有一个硫酸酯甾醇和一个五糖链，研究表明，硫酸酯部分和甾醇侧链对Co-ARIS活性起重要作用［20］。
3.4 抗菌作用 很多研究结果都表明皂甙具有抗病毒、真菌和细菌的多重抗菌作用。1976年，Kitagawa等从海参Stichopus japonicus selenka中分离得到具有抗真菌活性的海参皂甙［21］。从福氏海盘车(Asterias forbesi)、长棘海星(Acanthaster planci)和海燕(Asterias pectinifera)中获得的几种皂甙，能抑制在雏鸡胚胎中培养的流感病毒的增殖。另外，海星皂甙对伪狂犬病病毒(SHV-1)有抑制作用，其中多羟基皂甙效果较强［1］。近年来发现的海参皂甙，对白色念珠菌、沙门氏菌、酵母菌等有很强的抗真菌作用。而刘文杰和周培根2005年对采样自山东青岛东海沿岸的多棘海盘车中提取的海星皂甙的抗真菌活性的检测发现，海星皂甙对黑曲霉的生长有显著的抑制作用，而对啤酒酵母、青霉、根霉则无抑菌作用［22］。从而说明海星皂甙对真菌的抑制作用可能存在一定的选择性。
关于皂甙对革兰阴性菌和革兰阳性菌的抗菌效应，不同的研究结果中说法不一。1990年，Sedov等研究发现，瓜参甙(cucumarioside)对各种革兰阴性菌有显著的抑制作用［23］。刘文杰和周培根对海星皂甙的抗细菌效果测试结果显示，海星皂甙对金黄色葡萄球菌、腊样芽孢杆菌这两种革兰阳性菌的生长有较好的抑制作用，而对革兰阴性菌大肠杆菌则无抑菌作用［22］。Andersson等对海星皂甙的抗菌效果研究也表明海星皂甙对革兰阳性菌抗菌效果较好，对革兰阴性菌的效果较弱［24］。皂甙对细菌和真菌的抑制作用均有一定的选择性，这种选择性与皂甙的来源和结构类型之间是否存在一定的关系，皂甙的哪些结构特征是影响其抗菌作用的因素，这些问题都需要进一步的实验证明和探讨。
3.5 降压作用 研究表明，海星皂甙有降血压作用。海星皂甙可直接作用于血管系统，而不受迷走神经控制，和突触传导无关，和胆碱能作用无关，也和其受体作用无关［25］。
3.6 抗炎作用 目前在海洋棘皮动物中被研究最热的海星皂甙和海参皂甙都被证明具有抗炎活性，其中多种活性成分已被应用于临床。从无足海参(Holothuria leucospilota)内脏提取的多种海参皂甙称玉足海参素， 制成含渗透剂的软膏，临床治疗113例皮肤癣菌病，总有效率为94．5％［5］。从多棘海盘车中分离的海星皂甙(Asterosaponin A，B)和从罗氏海盘车(A．rollentoni)中提取的总皂甙均能治疗胃溃疡，后者的商品名为“胃可安”，对胃溃疡、十二指肠溃疡、胃酸过多等症均具有良好疗效。
4 展望
长期以来，人们对皂甙的结构特征和药理功能研究主要集中在植物中，而忽视了海洋这个庞大的资源库。我国海域辽阔，海洋中蕴藏着极其丰富的天然产物。以海星和海参为主海洋棘皮动物在我国沿海地区产量丰富，这些海洋生物富含蛋白质、维生素、微量元素和多糖等多种营养物质，已经作为功能食品而被引起关注。更重要的是，它们含有大量的如皂甙、粘多糖和蛋白多糖等生物活性物质，具有潜在的医药应用价值。经过国内外学者的不懈努力，海洋生物中已有多种皂甙被发现，其中有的经过初步研究显示具有一定的药理活性，但对于海洋皂甙的化学结构和药理活性机制等方面的研究仍需深入，可望取得重要进展。
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作者单位： 250014 山东济南，山东师范大学生命科学学院(Δ通讯作者)
(编辑：齐 永)