摘要：黄芪是一种可食用的草药[1]，被广泛用于民间医药、膳食补充剂、化妆品、咖啡、植物胶和动物饲料[2]。1994年，黄芪被美国归类为合法膳食补充剂，黄芪茶和胶囊在美国作为非处方保健品销售[3]，我国国家卫生健康委员会也于2023年正式将黄芪纳入药食同源品种。黄芪皂

黄芪是一种可食用的草药[1]，被广泛用于民间医药、膳食补充剂、化妆品、咖啡、植物胶和动物饲料[2]。1994年，黄芪被美国归类为合法膳食补充剂，黄芪茶和胶囊在美国作为非处方保健品销售[3]，我国国家卫生健康委员会也于2023年正式将黄芪纳入药食同源品种。黄芪皂苷作为黄芪中最重要的有效成分群，具有免疫调节、抗氧化、抗炎、心血管保护、抗肿瘤、神经保护和代谢调节等多种药理作用[4]，其广泛明确的药理活性使得黄芪皂苷具有与其他药物联合使用的临床优势，能够发挥协同作用，提高治疗效果并减少不良反应，如黄芪甲苷（astragaloside IV，AS-IV）与顺铂联用可以提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，同时降低顺铂造成的肝肾损伤[5]。黄芪皂苷是一类结构特异的三萜皂苷类化合物，由于其缺乏紫外吸收，所以分离纯化存在较大困难。目前黄芪皂苷的国内外市场供应大部分来自中国人工种植的黄芪，但由于其使用途径日益增多，种植来源已经不能满足国内外市场的需求。而通过生物合成手段，可以在微生物或植物细胞中高效合成黄芪皂苷，提高目标产物的纯度和产量，从而解决自然资源短缺的问题，有望实现黄芪皂苷的可持续供应[6]。因此，很多学者采用合成生物学的方法来探究黄芪皂苷的合成途径，以期为黄芪类健康产品开辟新的原料供应途径。

随着营养保健品市场的不断发展，不同国家相继制定了监管规则，Santini等[7]在关于营养保健品监管框架的提案中对植物来源的营养保健品定义为植物复合物，能以适当的药物形式浓缩和给药，能够提供有益的健康影响，包括预防和/或治疗疾病。也有研究指出，营养保健品是指从草药、营养素、特定饮食、加工食品和饮料中分离出来的任何产品，不仅可用于营养保健，还具有药用价值[8]。黄芪皂苷凭借其多靶点、多途径的特点，成为众多药品和医疗保健品的原料。此外，由于皂苷特殊的物理性质，黄芪皂苷也在众多的行业具有广泛的应用潜力，如化妆品、制药行业等。

黄芪皂苷类成分具有多种功效且不良反应少，其生物合成、生物活性等方面已开展了丰富的研究。本文利用CiteSpace软件对中英文文献数据库中黄芪皂苷相关文献进行可视化分析，概述当前研究现状及热点，分析黄芪皂苷在食品和医药等方面的使用价值，综述其广泛的生物活性与作用机制，以及黄芪皂苷在生物合成方面的潜在途径，为黄芪皂苷的深度开发和利用提供参考。

1 基于CiteSpace分析黄芪皂苷的研究现状

1.1 数据来源及处理

通过中国知网（CNKI）及Web of Science等数据库检索与黄芪皂苷相关的国内外文献。在CNKI中以“黄芪皂苷”为主题词检索，设置检索年限2000—2024，剔除无关及重复的文献，得到309篇文献；在Web of Science中以“astragalosides”为主题词检索，根据相关度排序，取前500篇。运用CiteSpace软件对发文趋势、关键词、机构合作网络等方面进行可视化分析，见图1。

1.2 结果及趋势分析

早在2000年以前就有关于黄芪皂苷的报道，2000—2024年的中文发文数量在0～25篇呈现波浪式的变化；2007—2020年，黄芪皂苷的英文发文量呈逐步递增趋势，2021年发文量最多（图1-A）。对黄芪皂苷研究的关键词进行分析，有利于掌握该领域各时期的研究热点及未来发展方向，黄芪皂苷研究的关键词频次≥4次的统计图见图1-B，研究主要集中于AS-IV、药效机制以及生物活性。由图1-C可知，2000—2015年主要研究黄芪皂苷的提取分离及含量测定，随着国内药理学研究的广泛开展，之后对黄芪皂苷的生物活性研究逐步活跃，研究热点为免疫调节、肝脏保护、抗肿瘤、氧化应激等生理活性。基于CiteSpace的关键词突现分析推测黄芪皂苷的未来研究热点应是其药理活性的作用机制和作用靶点等，特别是免疫功能和器官保护。

2 提取与分离

2.1 提取

黄芪皂苷是一类以三萜或螺旋甾烷类化合物为苷元的糖苷[9]。由于黄芪所含成分复杂且皂苷类成分含量较低，故其提取方法也在逐步发展，常见的传统提取方法包括有机溶剂提取法、超声波提取法和微波辅助法；新兴提取技术包括酶辅助提取法、超临界流体萃取法和闪式提取法等[10]。目前，国内围绕黄芪皂苷的新兴提取工艺主要目的是提高黄芪皂苷的提取效率及纯度，降低提取成本。

2.1.1 传统提取方法 黄芪皂苷的传统提取方法为热水煎煮，此法操作简单，溶剂用量少，是中药皂苷最广泛的提取方法，但因煎煮时受热时间较长，皂苷可能会被分解，形成白色沉淀物。在后续的研究中采用加热回流、超声波和微波辅助的提取方法大大提高了皂苷的得率，但黄芪粒径的大小对超声和微波辅助提取得率的影响比较大，并且经微波和超声处理后皂苷的糖苷键可能发生断裂，这会导致黄芪皂苷因结构的改变而影响其的生物活性[11]。

2.1.2 新兴提取技术 超临界流体萃取是利用处于临界压力和临界温度之上的超临界流体，从液体或固体中萃取分离出特定成分的新型分离技术。蒙英等[12]利用正交试验设计考察了不同提取条件（压力、温度、时间和夹带剂用量）对黄芪皂苷提取率的影响，使黄芪皂苷的质量分数达到0.234 mg/g。仿生提取法是模拟生物提取方法和原理的一类提取技术，将分子与整体结合起来优选条件（如pH、温度、时间、酶和底物浓度等），模拟药物在肠液胃液中吸收转运的机制，能够最大程度地保持有效成分的生物活性。陈新等[13]以黄芪总皂苷含量为指标，对比研究了仿生提取法与水提取法的提取效率，发现仿生提取黄芪皂苷的提取率高于水提法。近年来有研究者采用闪式提取法，利用其高速机械剪切力和超动分子渗滤技术，迅速破坏药材组织，使得有效成分快速溶于提取溶剂中从而有较高的效率和环保性。王芳等[14]利用响应面法优化黄芪总皂苷的闪式提取工艺，提取的黄芪总皂苷得率为7.648 4%，与预测值相差0.056 5%，为黄芪有效成分的高效提取及工业化生产提供了参考。

2.2 分离纯化

在获得黄芪总皂苷后，杂质成分较多而皂苷类物质含量较低，需要对其进一步分离纯化才能得到纯度较高或单一的皂苷，基于黄芪皂苷与杂质成分间的物理或化学性质的差异，常用的纯化方法有正丁醇萃取法、溶剂沉淀法、大孔吸附树脂法等。

大孔吸附树脂分离黄芪皂苷的方法近年来在专利、文献报道较多，王治平等[15]利用XDA-5型大孔树脂对黄芪中黄芪总皂苷的吸附和分离性能进行研究，得到最佳的吸附和洗脱参数为4 BV蒸馏水和4 BV 30%、50%、70%乙醇，洗脱后黄芪皂苷的质量分数为44.38%，该方法适用于黄芪中总皂苷的富集。研究发现，黄芪浸膏经过碱液处理后其总皂苷的质量分数较高，赖先荣等[16]运用正丁醇将黄芪浸膏动态萃取2次，然后采用碱液处理-丙酮沉淀的技术路线纯化黄芪总皂苷，得到的黄芪总皂苷的质量分数为65.23%，该方法对试剂和设备要求低，有工业化应用的前景。此外，张军武等[17]以AS-Ⅳ的含量为指标，比较经乙醇回流法和水提醇沉法后AS-Ⅳ含量的差别，结果表明，水提醇沉法得到的AS-Ⅳ质量分数为0.101 2 mg/g，而乙醇回流法得到AS-Ⅳ的含量比水提醇沉法高出约40%。

3 生物合成

3.1 黄芪皂苷类成分的化学结构

黄芪皂苷类成分主要由三萜类皂苷元和糖基组成，常见的皂苷元包括环黄芪醇、cyclogalegigenin、cyclocanthogenin及大豆皂苷元B[18]。

3.2 合成途径

黄芪皂苷类成分的化学结构复杂多样，不同的皂苷元结构决定了黄芪皂苷类成分的母核结构和核心功能；糖基的种类和连接方式影响黄芪皂苷的活性、溶解性和生物利用度。因此，通过对黄芪皂苷的生物合成途径中多种酶和基因的探究，解析其生物合成途径，为黄芪皂苷的工业化生产和创新药物研发提供支持。在植物中黄芪皂苷的生物合成途径主要通过2条重要的代谢途径——甲羟戊酸途径（mevalonate，MVA）和甲基赤藓糖醇磷酸途径（2-C-methl-D-erythritol-4-phospate，MEP）[19]。这2种途径都会形成萜类合成的上游前体物质异戊烯焦磷酸（isopentenyl pyrophosphate，IPP）[20]，IPP在法尼基焦磷酸合酶（farnesyl pyrophaophate synthase，FPS）的作用下生成法尼基焦磷酸（farnesyl diphosphate，FPP），这是黄芪皂苷合成的核心前体；FPP再经角鲨烯合酶（squalene synthase，SS）催化法尼基焦磷酸生成角鲨烯，这是三萜皂苷化合物合成的关键步骤，因此研究者多对SS的基因进行研究[21]；角鲨烯又经角鲨烯环氧酶（squalene epoxidase，SE）催化氧化形成2,3-氧化角鲨烯（2,3-oxidosqualene，OS），然后经环阿屯醇合酶（cycloartenol synthase，CAS）的催化形成三萜皂苷的前体环阿屯醇[22]，环阿屯醇经历复杂的结构修饰如环化、糖基化和取代［主要是细胞色素P450（cytochrome P450，CYP450s）、糖基转移酶（UDP-glucuronosyltransferases，UGTs）和其他酶等］最终形成黄芪皂苷[23]。其中，Chen等[24]阐述了氧化角鲨烯环化酶（oxidative squalene cyclase，OSCs）的功能和催化机制，发现了OSCs的2个基因AmOSC2、AmOSC3，其参与了黄芪中大豆皂苷和AS-Ⅳ的生物合成，还发现了AmOSC2/3的保守氨基酸序列VFM/VFN，该序列被发现是β-香树脂醇（β-amyrin）/CAS的功能特征和产量决定因素。Duan等[25]鉴定了一种参与三萜骨架形成的三萜环化酶AmCAS1，同时表征了AmUGT15、AmUGT14、AmUGT13和AmUGT7这4种糖基转移酶，它们能分别催化环黄芪醇糖苷的3-O-木糖基化、3-O-葡萄糖基化、25-O-葡萄糖基化/O-木糖基化和2ʹ-O-葡萄糖基化；同时，Zhang等[26]发现一种环阿屯烷型三萜糖基转移酶AmGT8，其突变体A394F、A394D和T131V分别表现出特异的6-O、3-O和2ʹ-O糖基化活性。此外，黄芪皂苷经过乙酰化反应进一步修饰，生成乙酰化产物，这些产物可以通过酰基迁移转化为黄芪中的主要皂苷，如AmAT7-3可以催化AS-Ⅳ的C3′/C4′-O乙酰化和黄芪皂苷Ⅶ乙酰化[27]。

AS-Ⅳ的皂苷元主要为环黄芪醇，其合成起始于三萜骨架的形成。Xu等[28]通过鉴定黄芪皂苷生物合成所需的2种特定酶，发现了三萜类化合物生物合成基因簇，从而阐明了AS-Ⅳ的完整生物合成途径，2,3-氧化角鲨烯（2,3-oxidosqualene，OS）经过由OSCs分化出的AmOSC3基因（又称AmCAS1）催化形成环阿屯醇；然后经细胞色素酶AmCYP88D25催化将其C-16羟基化生成16-羟基环阿屯醇，并作为酶AmCYP88D7和AmCYP71D756的底物，进行平行的C-6羟基化和C-24,25环氧化，生成24,25-环氧-6,16-二羟基环阿屯醇；然后，AmOGD1催化24,25-环氧-6,16-二羟基环阿屯醇的C-20羟基化，接着发生分子内加成反应，生成环黄芪醇；糖基转移酶AmGT36和AmGT11通过平行途径对环黄芪醇进行进一步糖基化形成AS-Ⅳ，见图2。

3.3 代谢调控

3.3.1 水分调控黄芪主产于我国东北、华北、西北等地区，不同产地的黄芪受环境因素和遗传因素的共同影响使得黄芪皂苷含量差异较大，近期研究表明，适度的水分调控不仅能提高植物的生长和产量，还能显著增强药用植物中活性成分的积累[29]。韦赫[30]采用盆栽试验的方式，在探究水分调控对膜荚黄芪的影响研究中，采用了短期渐近干旱（即逐步减少水分）和长期水分亏缺（即长期处于水分不足状态）2种不同的调控模式，考察了在水分调控过程中膜荚黄芪中的皂苷含量，结果表明，短期和长期的水分调控均促进了黄芪皂苷的积累，其中长期水分亏缺对黄芪总皂苷积累的促进效果优于短期渐近干旱。分析其中原因，可能是黄芪在长时间水分不足的情况下，通过提高抗旱物质的积累以及改变细胞内的渗透调节来保持生命活动，这些适应性促进了次生代谢产物（如皂苷类化合物）的合成。同时长期水分亏缺常常伴随着植物激素水平的变化，尤其是脱落酸（abscisic acid，ABA）的表达，ABA的积累也可以调控黄芪中皂苷合成相关基因的表达，从而促进皂苷的合成。此外，不同的水分调控模式影响黄芪皂苷合成途径中关键酶基因（AACT、HMGS、HMGR、IDI、FPS、SS、SE和CAS）的相对表达量[31]，韦赫等[32]采用实时荧光定量PCR分析黄芪皂苷合成途径中8个关键酶，相关分析显示，长期水分调控下，AS-Ⅳ与这8种关键酶基因表达量呈正相关，表明这些关键酶基因的表达相互影响，是黄芪皂苷生物合成过程的核心环节。

3.3.2 诱导子调控诱导子可以诱导一系列细胞和分子事件，导致基因表达的激活，从而导致与次级代谢产物积累相关的各种酶的合成[33]。诱导子可以分为非生物诱导子和生物诱导子2大类，研究表明，诱导子通过调控黄芪皂苷生物合成途径的相关基因影响黄芪皂苷的生物合成与积累[34]。Tuan等[35]研究茉莉酸甲酯对黄芪毛状根的影响，发现与对照毛状根比较，茉莉酸甲酯处理过的毛状根中黄芪皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和AS-Ⅳ的积累分别显著增加2.98、2.85、2.30和1.57倍。Jiao等[36]利用水杨酸和乙酰水杨酸诱导黄芪毛状根培养物来促进黄芪皂苷的生物合成，与对照组比较，水杨酸和乙酰水杨酸诱导后皂苷的质量分数升高，分别达到了（3.00±0.15）和（3.80±0.08）mg/g。

3.3.3 基因工程基因工程技术在黄芪皂苷的生物合成调控中的应用已成为当前研究的热点之一。通过基因工程手段，能够通过表达或敲除关键基因、调节代谢通路等方式，提高皂苷的产量和质量[37]。研究通过二代测序技术构建黄芪的转录组文库，根据基因注释信息对黄芪萜类合成酶基因进行挖掘与生物信息学分析，共获得76条黄芪类合成酶序列，这些合成酶的基因序列可以分为3个类群，每个类群都包括I、II型的萜类合成酶序列，与主要由细胞质中的甲羟戊酸途径合成三萜皂苷的特征吻合[38]，这表明通过结合基因工程和代谢调控技术为黄芪萜类化合物特别是三萜皂苷的合成、积累及其分子机制研究奠定了基础。

4 生物活性

4.1 降血糖、改善胰岛素抵抗

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是最常见的糖尿病类型，研究显示T2DM的病因与基因突变、胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）、胰岛卵母细胞损失和肠道微生物群紊乱有关[39]。AS-IV是黄芪皂苷中含量最多的生物活性成分之一，具有显著的降血糖作用[40]。AS-IV可改善糖尿病小鼠的空腹血糖（fasting blood glucose，FBG）和口服葡萄糖耐量测试（oral glucose tolerance test，OGTT）异常，发现胰岛素稳态评估的胰岛素抵抗指数在AS-IV处理的小鼠中降低，证明了该化合物在增强胰岛素敏感性和降低IR中的作用，从而加速葡萄糖代谢[41]。IR是T2DM的典型特征，IR中的磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/（protein kinase B，AKT）信号通路通过促进糖原合成、葡萄糖转运和抑制糖原生成来调节代谢[42]。在进食状态下，PI3K/AKT信号传导途径通过减少肝脏葡萄糖的生成、抑制糖原分解以及促进糖原合成和脂肪酸合成来调节血糖水平[43]；沉默信息调节因子1（silent information regulator 1，SIRT1）和腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK）作为重要的胰岛素非依赖性信号分子发挥作用，并刺激胰岛素敏感性和葡萄糖代谢[44]。Gong等[45]在T2DM小鼠和IR细胞中均观察到AMPK和AKT的磷酸化水平以及PI3K和SIRT1水平的显著降低，使用AS-IV可上调糖尿病小鼠AMPK/SIRT和PI3K/AKT信号通路的mRNA和蛋白表达，修复AMPK/SIRT和PI3K/AKT信号通路的损伤效应。

此外，糖尿病的发生与体内肠道菌群丰度的变化有关，主要表现为2大优势菌门厚壁菌门和拟杆菌门的水平变化，糖尿病患者中拟杆菌的比例相对较高，厚壁菌门/拟杆菌门的值较低[46]。短链脂肪酸是由肠道微生物群发酵膳食纤维或多糖产生的[47]，由于拟杆菌可以利用葡萄糖和乳酸合成短链脂肪酸，因此高丰度的拟杆菌可以促进糖尿病的发展[48]。而AS-IV可以通过增加某些产酸细菌的丰度在宿主中诱导抗糖尿病作用，同时调节可以产生短链脂肪酸的细菌的相对丰度，并促进肥胖的逆转，通过抑制糖酵解和增加胰岛素敏感性来治疗IR和T2DM[49]。表明AS-IV对T2DM的保护作用不是通过单一途径调节肠道内某些微生物群的丰度，而是通过调节肠道微生物群的整体平衡，从而调节机体的代谢，逆转T2DM。

4.2 免疫调节

黄芪皂苷有良好的免疫调节活性，其主要是通过调控CD4+ T细胞的分化、调整免疫细胞的亚群平衡、增强免疫应答以及调节细胞因子的分泌从而发挥免疫调节作用[50]，并通过免疫调节途径对多发性硬化（multiple sclerosis，MS）和帕金森病（Parkinson’s disease，PD）等神经性疾病起到治疗的作用。

MS是一种自身免疫性疾病，发病机制为髓鞘受到来自CD4+ T细胞的攻击导致髓鞘特异性自身反应性T细胞激活，从而产生脱髓鞘病变[51]。CD4+ T细胞可分化为辅助性T细胞（T helper cells，Th）如Th1、Th2、Th17，以及调节性T细胞（regulatory T cells，Treg）等不同的亚群细胞[52]，在免疫系统的调控中扮演着不同的角色，其中Th1细胞主要分泌γ干扰素（interferon-γ，IFN-γ）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等细胞因子，介导细胞免疫，其分化受T核转录因子（T-box transcription factor，T-bet）调控；Th2细胞主要分泌白细胞介素-4（interleukin-4，IL-4）、IL-10介导体液免疫[53]；Th17细胞主要分泌IL-17、IL-21、IL-22等细胞因子，介导炎症免疫反应，它们的分化受核转录因子维甲酸相关核孤儿受体γt（retinoid-related orphan receptor subfamily，RORγt）调控，这对IL-17的产生至关重要[54]；Treg细胞有抑制T细胞的作用，其表型叉头框P3（forkhead box P3，Foxp3）是影响T细胞活性的重要调控转录因子[55]。研究发现黄芪总皂苷通过调控CD4+ T细胞向Th1、Th17和Treg细胞的分化，降低IFN-γ、TNF-α、IL-6水平及RORγt的mRNA表达，并提高T-bet、Foxp3的mRNA表达[56]，抑制炎症因子的产生，降低免疫细胞的活性，最终发挥对神经系统的保护作用。这一机制为黄芪总苷在治疗MS的应用提供了理论依据和潜在的治疗前景。

PD是常见的神经退行性疾病[57]，在中枢神经系统（central nervous system，CNS）中，免疫应答主要由小胶质细胞、CNS驻留巨噬细胞群体和星形胶质细胞介导[58]。在正常的大脑中神经元通过膜结合信号（如CD200和CX3CL1）和分泌的物质（包括神经递质和神经营养因子）使小胶质细胞保持静止状态，而在PD的病理状态时小胶质细胞会被激活，激活后小胶质细胞的表型就会迅速转变，导致吞噬细胞表型的形态学变化、迁移和大量生物活性物质的释放，包括促炎和抗炎细胞因子、趋化因子、生长因子和神经营养因子等[59]。在小胶质细胞活化部位以及PD患者的脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）和血清中检测到促炎细胞因子水平升高，如TNF-α、IL-1β、IL-6和IFN-γ，同时血清和CSF中抗炎细胞保护性细胞因子如IL-10和转化生长因子β（transforming growth factor β，TGFβ）水平升高[60]。小胶质细胞活化相关的另一现象是一氧化氮的大量释放，可能是炎症导致黑质纹状体系统的氧化损伤以及诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的激活而形成活性氮[61]。此外，Béraud等[62]提出错误折叠的α-突触核蛋白可以直接激活小胶质细胞，增强Toll样受体（Toll-like receptor，TLR）的表达，进而导致促炎细胞因子的上调。研究发现AS-IV可以通过调节促炎和抗炎细胞因子、NO、表面刺激因子和细胞周期的mRNA或蛋白质表达来发挥免疫增强作用，如IL-1β、IL-6和TNF-α[63]；并且AS-IV还可以通过促进线粒体吞噬抑制星形胶质细胞衰老，从而防止PD中的多巴胺能神经变性[64]。另外黄芪皂苷I能够显著抑制脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的BV-2细胞炎性因子的生成，使得炎性介质TNF-α、IL-1β及诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的基因表达降低，最终抑制了炎性因子NO、TNF-α、iNOS及环氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）蛋白的生成，可用于治疗与小胶质细胞激活相关的神经炎性反应疾病[65]。

4.3 抗肿瘤

皂苷类化合物具有抗自由基的功效，并能对肿瘤细胞表现出抑制生长和诱发其凋亡，因此皂苷在开发高效低毒的抗癌新药方面有广阔的应用前景[66]。黄芪总皂苷在人结肠癌细胞和肿瘤异种移植物中具有抗癌和促凋亡特性[67]，研究确定了非甾体抗炎药活化基因-1（non-steroidal anti-inflammatory drug activation gene-1，NAG-1）是黄芪总皂苷发挥作用的潜在分子靶标[68]，并在1组人类癌细胞系中评估了黄芪总皂苷对肿瘤细胞的生长抑制和凋亡作用，确定了NAG-1和相关转录因子在黄芪总皂苷调控细胞凋亡过程中与黄芪总皂苷的相关性，黄芪总皂苷不仅能引起NAG-1过表达，导致多聚核糖聚合酶（poly ADP-ribose) polymerase，PARP）裂解和细胞凋亡，还能和PI3K-AKT通路的抑制剂联合促进癌细胞凋亡[69]。同时，Auyeung等[70]研究表明黄芪皂苷可以调节细胞周期，其作用机制可能涉及细胞周期相关蛋白的调控，使癌细胞无法顺利进入有丝分裂阶段，从而阻滞了细胞分裂的G2/M期，抑制胃癌细胞的增殖。也有研究发现AS-IV可以抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭，蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）与细胞外信号调节激酶1/2（extracellular signal-regulated kinases1/2，ERK1/2）和核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路对癌细胞的迁移和增殖有显著影响[71]，PKC可以促进肿瘤的发展，因此抑制PKC-α亚型的表达可以抑制肺癌细胞系A549的迁移[72]，AS-IV可以通过抑制PKC-α-ERK1/2-NF-κB信号通路抑制肺癌A549细胞的迁移和侵袭。此外，AS-IV可以通过作用于细胞水平来发挥抗肿瘤作用，调节肿瘤相关巨噬细胞的表型转换或抑制肿瘤细胞的发育来发挥抗肿瘤作用[73]。

4.4 心血管系统保护活性

心肌缺血/再灌注（myocardial ischaemia/ reperfusion，I/R）损伤是心血管疾病中重要的临床问题，在I/R的最初几分钟，由于重新引入氧气，自由基显著增加，使心肌极度脆弱[74]；活性氧（reactive oxygen species，ROS）的底物由能量代谢提供，所以调节心肌代谢底物的利用能减轻ROS相关损伤，琥珀酸是三羧酸（tricarboxylic acid，TCA）循环的重要代谢产物，其在心肌缺血期间发生积聚，并且在再灌注过程中会大量消耗以产生ROS[75]。Jiang等[76]发现AS-IV（40 mg/kg）阻止了I/R后的大鼠心肌中琥珀酸的积累，从而减少了ROS的产生，并且AS-IV能够激活红细胞核因子2相关因子血红素加氧酶1（nuclear factor erythroid 2-related factor 2/heme oxygenase-1，Nrf2/HO-1）信号通路并上调抗氧化酶的表达，从而保护心肌细胞免受I/R损伤。研究发现在心力衰竭（heart failure，HF）患者中，心肌细胞的主要能量来源由脂肪酸β氧化变为糖酵解[77]，AS-IV可以诱导上调增殖物激活受体α（proliferator-activated receptor α，PPARα），进而刺激脂肪酸β的氧化，恢复心肌细胞对脂肪酸的使用[78]。

心脏肥厚是心脏对心脏超负荷的适应性反应，但持续的心脏肥大可能会加速心脏重塑并导致未来的心衰[79]，在体外研究中，AS-IV（50 μmol/L）可以缓解血管紧张素II（angiotensin II，AngⅡ）诱导的心肌细胞肥大[80]。此外对微血管保护和促进再生是减少心血管不良事件等的重要方法，蛋白激酶D1（protein kinase D1，PKD1）能够促进血管生成[81]，还可能通过与下游的组蛋白脱乙酰酶5（histone deacetylase 5，HDAC5）结合上调血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表达，AS-IV（40 mg/kg）通过上调PKD1/HDAC5/VEGF信号通路促进微血管被阻塞的大鼠心肌组织中的血管生成[82]。

通过对黄芪皂苷多种生物活性作用机制的综述，发现其作用机制具有多靶点、多途径的特性，这不仅使其在多种疾病中具有潜在的治疗价值。同时也增加了其研究的复杂性，需要进一步探索其在不同靶点上的作用强度和协同效应。此外，尽管黄芪皂苷在体内外实验中表现出多种生物活性，但在实际应用中，需要平衡其安全性和有效性。在药物开发中，需要通过严格的临床试验来验证其安全性和疗效；在产品开发中时，应严格控制质量，确保其有效成分的含量和纯度。黄芪皂苷的多种生物活性使其在药物、保健品和化妆品等领域都有应用潜力。未来的研究可以进一步探索其在不同领域的应用前景，开发更多具有多重功效的产品。

5 未来的市场潜力

5.1 保健品中的应用

随着生活方式的改变一些慢性疾病发作的风险急剧增加，给全球社会造成了沉重的医疗和经济负担，在最近的几十年中，更多的人群（主要是老年人）倾向于坚持用营养丰富的食物来改善与生活方式相关的疾病，因此研究人员对功能性食品开始了大量研究。

黄芪皂苷是是东亚传统医学中广泛使用的免疫调节剂，可以增强免疫系统，以预防癌症、神经系统疾病、炎症性疾病和感染[83]。Makkar等[84]提出了营养保健品在神经性疾病应用中的草药疗法，如神经退行性疾病，其病因之一是蛋白质的错误折叠，AS-Ⅳ和黄芪皂苷I可以调节由蛋白质错误折叠引起的炎症反应、调节细胞周期的mRNA或蛋白质表达[63-65]，这种治疗潜力可以被开发成活性营养保健品对神经起到保护作用，去替代一些具有明显副作用的合成药物，如布洛芬、他克林和环氧合酶抑制剂等。此外，Wang等[85]综述了黄芪皂苷的抗炎作用和机制，黄芪皂苷可以通过各种信号通路调节炎症反应，表明黄芪皂苷在控制自身免疫性和炎症性慢性疾病方面发挥重要作用。因此，黄芪皂苷可以成为一种很有前景的预防心血管疾病、神经退行性疾病和糖尿病的营养保健品。

5.2 用作佐剂

新一代疫苗（如重组疫苗、抗原纯化疫苗和DNA疫苗）由于缺乏先天性免疫刺激导致免疫原性很差[86]，因此，寻找这些疫苗的新佐剂已成为研究热点。在新的佐剂开发中，皂苷是出色的候选药物。近期已经发现许多皂苷对纯化的蛋白抗原具有佐剂作用。Yang等[87]报道了黄芪皂苷作用于小鼠免疫球蛋白G1（immunoglobulin G1，IgG1）和IgG2b抗体对卵白蛋白（ovalbumin，OVA）产生反应发挥佐剂作用。Kong等[88]报道了黄芪皂苷可以增强鸡对新城疫疫苗（newcastle disease，ND）的抗体反应。此外，还发现了黄芪皂苷可以和脂质体构成癌症疫苗的有效佐剂[89]；在伪狂犬病灭活疫苗中加入黄芪皂苷可作为免疫增强剂以提高免疫效果[90]。因此，黄芪皂苷可以用于设计新疫苗，以诱导所需的免疫反应；也可以作为添加剂，开发出能预防和控制禽流感的强效药物。

5.3 化妆品领域

化妆品行业在全球经济和创造就业机会中所占的比例越来越大，基于生态和可持续等问题，消费者们对药用化妆品产生了浓厚的兴趣，希望对健康无害，减少污染。因此，天然食品成分可以作为赋形剂、添加剂，尤其是作为活性物质被应用到化妆品的配方中。黄芪皂苷具有发泡、乳化、增溶、表面活性等物理化学特性[91]，Hoon[92]将黄芪皂苷作为表面活性剂用于洗发水配方中，并申请了发明专利，说明黄芪皂苷已被商业化并受到知识产权的保护，同时也为常用的化学表面活性剂寻找到了天然的替代物，在具有清洁以及去头皮屑和止痒特性的洗发水配方中有相当大的应用潜力。此外，研究表明，AS-Ⅳ可用于皮肤病，Sevimli-Gür等[93]通过MTT试验评估了AS-Ⅳ对人角质细胞的细胞活力和增殖的影响，使用体外伤口愈合、增殖和迁移划痕试验研究了伤口愈合活性，说明了AS-IV可以用作促进伤口愈合和抗疤痕作用的化妆品，证明了黄芪皂苷类成分在化妆品行业的重要性。

5.4 其他应用

黄芪皂苷在其他领域也有丰富的应用，如在口腔领域能抑制蛀牙、治疗牙周病、促进牙周组织的修复和再生；在制药行业中充当药物输送系统（drug delivery systems，DDS）中的表面活性剂以精确控制体内的药物处置模式以达到最佳治疗效果；是生物医学新型稳定泡沫的绝佳候选者，能代替具有潜在危险的含烷醇酰胺的泡沫稳定剂用于配方中。

6 结语与展望

黄芪作为上品中药，其独特的药理作用和广泛的应用前景使其具有极高的药用和商业价值。皂苷作为黄芪中最重要的有效成分，对黄芪类产品的开发和质量评价具有重要意义。本文综述了黄芪皂苷的研究进展及应用前景，关于黄芪皂苷的探索仍存在以下几个关键问题需要解决突破：（1）对黄芪皂苷生物合成途径及调控机制的研究仍不够深入，目前只对AS-IV的生物合成途径进行了解析。尽管植物组织培养和基因工程技术为提高黄芪皂苷（特别是黄芪皂苷的含量）提供了有效途径，尤其是在面对环境污染、病虫害、连作障碍等问题时，这些技术能在短时间内生产符合药用标准的黄芪皂苷，但黄芪皂苷的合成途径涉及多个酶的协同作用和复杂的代谢调控，这诸多酶（如CAS、CYP450s和糖基转移酶等）以及调控因子的生物学功能还有待进一步阐明，如何全面调控这些酶的活性、表达和代谢仍然是一个挑战。同时人工培养条件与自然生长条件的差异可能导致皂苷质量不稳定或降低；除此之外转基因产品可能面临市场上的接受度问题，尤其是在对转基因技术持保留态度的地区。（2）对黄芪皂苷的作用机制研究仍不够深入。尽管黄芪皂苷的多种生物学效应已被证实，但黄芪皂苷的作用机制复杂，涉及多个信号通路和细胞反应，如何精确地调控这些途径尚待进一步深入研究；其次黄芪皂苷的具体靶点尚未完全识别，尤其是在不同的生理或病理状态下，其靶点的多样性和变化性值得进一步探索。因此，运用网络药理学（整合生物学数据）、细胞生物学技术（从细胞层面探索黄芪皂苷的作用机制）及基因遗传学技术（从基因层面探索机制，并发现其可能的新的治疗靶点），通过精准筛选靶点，结合细胞和基因研究的结果，优化黄芪皂苷的使用策略，促进黄芪皂苷在临床应用的多样化。（3）黄芪皂苷的供应有限，影响了其可用性和价格。黄芪需要特定的生长条件，如四季气温变化分明的气候，其种子的休眠期长，从种植到收获时间长达3～5年。随着现在及未来黄芪皂苷市场需求的不断增大和生物合成技术的不够成熟，这可能会造成供应链的压力和生产成本的增加，因此需进一步规范黄芪皂苷相关产品的加工，确保产品应用的安全性，以黄芪皂苷的来源、作用机制和合成途径等研究为基础，开发出能够满足不同人群需求的功能性和高附加值产品。

来 源：赵引弟，石婵婵，苏倩霞，裴 栋，黄新异．黄芪皂苷提取分离、生物合成、生物活性研究进展及其应用前景 [J]. 中草药, 2025, 56(10): 3759-3770.

来源：天津中草药一点号