莫諾苷藥理學作用和機制的研究進展

張紫凝，左蘆根，胡建國

中國傳統(tǒng)醫(yī)藥歷經(jīng)幾千余年的發(fā)展和沉淀，為現(xiàn)代醫(yī)學提供了大量經(jīng)實踐證明具有臨床藥用價值的天然植物類藥物。伴隨著青蒿素在抗瘧疾治療中取得的巨大成就，越來越多的學者投入到了對中草藥有效成分的研究[1]。莫諾苷(morroniside)是一種從山茱萸或接骨木成熟果肉中提純的環(huán)烯醚萜苷類化合物。莫諾苷純化物為白色結(jié)晶粉末，分子式C17H26O11，相對分子質(zhì)量為406.381 7(分子結(jié)構(gòu)式見圖1)。作為一種小分子單體化合物，莫諾苷被證實具有抗炎、抗凝、抗凋亡、抗氧化應(yīng)激和促進修復(fù)等多種生物學活性，其藥用價值備受矚目。本文就莫諾苷的分子結(jié)構(gòu)和制取、藥理學作用機制、藥理作用的中醫(yī)解釋等方面進行文獻綜述，以期為該領(lǐng)域的研究提供參考。

多項前期基礎(chǔ)和臨床研究顯示莫諾苷對炎癥、腦缺血、糖尿病、胃腸疾病、骨折愈合等疾病或病理過程具有治療或改善作用，呈現(xiàn)出較強的臨床應(yīng)用潛力。由于生物學功能多樣，莫諾苷的藥理學機制尚未完全闡明，目前對其拮抗炎癥、清除氧自由基等分子機制的研究相對充分。莫諾苷的藥理學作用和機制分述如下。

1 拮抗炎癥反應(yīng)

炎癥是多種疾病的共同病理生理過程，現(xiàn)已明確莫諾苷在腦缺血炎癥反應(yīng)、心肌梗死后炎癥反應(yīng)、慢性消化道炎癥反應(yīng)中均呈現(xiàn)不同程度的抗炎保護作用[2-5]。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)(腦或脊髓)損傷后，局部浸潤的小膠質(zhì)細胞、星型膠質(zhì)細胞和白細胞所分泌的大量炎癥介質(zhì)可引發(fā)組織的二次損傷，是影響病人預(yù)后的關(guān)鍵因素[6]。在眾多的炎癥介質(zhì)中白細胞介素(interleukin，IL)-1β扮演關(guān)鍵角色，IL-1β可協(xié)同其他炎癥介質(zhì)促進B淋巴細胞、T淋巴細胞活化，誘導(dǎo)巨噬細胞浸潤，啟動炎癥級聯(lián)放大過程[5]。有學者在腦缺血再灌注動物模型中觀察到IL-1β與腦組織損傷的程度有關(guān)，而阻斷IL-1β可減少腦梗死面積[7]。莫諾苷能夠抑制大鼠腦缺血組織中IL-1β的表達，從而抑制炎癥反應(yīng)，保護神經(jīng)功能[8]。此外，在腦出血大鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，莫諾苷可通過抑制核因子-κB(nuclear factor-kappaB，NF-κB)信號通路，抑制下游IL-1β和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的表達，從而抑制過度激活的炎癥反應(yīng)[9]。

心肌梗死后心肌細胞凋亡是導(dǎo)致心臟功能進一步喪失的關(guān)鍵病理環(huán)節(jié)，而炎癥是誘發(fā)心肌細胞凋亡的主要因素之一[10]。此外，心肌梗死后炎癥反應(yīng)還是引發(fā)心肌纖維化的關(guān)鍵因素[11]。在大鼠心肌梗死的研究中發(fā)現(xiàn)，莫諾苷可劑量依賴性減少心肌梗死面積，抑制心肌局部IL-8、IL-17等促炎介質(zhì)的表達[12]；同時，莫諾苷還可調(diào)控轉(zhuǎn)化生長因子-β/SMAD(drosophila mothers against decapentaplegic)信號通路，減輕心肌梗死后心肌纖維化的程度[12]。

潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)是一種結(jié)直腸非特異性、炎癥性疾病，抑制腸黏膜炎癥介質(zhì)水平是當前的主要治療方式。研究[4]顯示腸黏膜IL-1β、IL-6和TNF-α等炎癥介質(zhì)水平和UC的疾病活動程度呈顯著正相關(guān)，而信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)3/NF-κB/IL-6信號是參與調(diào)控UC炎癥的關(guān)鍵通路。在UC小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，莫諾苷可顯著抑制腸炎小鼠腸黏膜STAT3的磷酸化，下調(diào)STAT3/ NF-κB/IL-6信號通路，從而改善腸道炎癥[13]。

胃黏膜持續(xù)慢性炎癥和上皮過度凋亡被證實是慢性萎縮性胃炎(chronic atrophic gastritis，CAG)發(fā)病機制之一[14]。研究[3]表明，莫諾苷可顯著抑制CAG小鼠胃黏膜NF-κB p65信號通路，抑制下游TNF-α、IL-6和IL-1β水平，發(fā)揮抗炎作用；此外，其還可通過促進抗凋亡蛋白表達，抑制Bax、caspase-3和caspase-9的表達，從而發(fā)揮抗胃黏膜上皮細胞凋亡作用。

可見，莫諾苷在多種炎癥相關(guān)病理過程中，可通過下調(diào)促炎信號通路和/或抑制炎癥介質(zhì)表達的方式發(fā)揮其拮抗炎癥反應(yīng)的功能。

2 拮抗氧化應(yīng)激反應(yīng)

氧化應(yīng)激(oxidative stress，OS)是多種病理過程中組織損傷的重要因素[15]。新近的研究顯示Kelch樣ECH 聯(lián)合蛋白 1(Keap1 Kelch-like ECH-associated protein1，Keep1)/紅系衍生的核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2)信號在OS過程中發(fā)揮保護性作用，其下游表達的血紅素氧合酶-1(heme oxygenase 1，HO-1)、醌氧化還原酶1(quinone oxidoreductase 1，NQO1)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)等具有直接拮抗氧自由基的作用[16]。

周玉燕等[17]研究發(fā)現(xiàn)莫諾苷可通過上調(diào)Keep1/Nfr2信號，從而拮抗雷公藤甲素誘導(dǎo)的肝細胞氧化應(yīng)激損傷。在心肌細胞氧化應(yīng)激損傷的研究中，莫諾苷也被證實可通過上調(diào)Keep1/Nrf2信號，促進SOD、HO-1表達，抑制丙二醛表達，從而發(fā)揮保護心肌的作用[18]。在缺血、缺氧誘導(dǎo)的腦組織氧化應(yīng)激損傷的研究中，莫諾苷被先后證實可通過上調(diào)Keep1/Nrf2信號拮抗氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的神經(jīng)細胞壞死、凋亡和炎性損傷[19-20]。

由此可見，莫諾苷在多種疾病模型中的抗氧化應(yīng)激損傷作用是明確的，主要作用機制是激活Keep1/Nrf2信號，其是否為Nrf2信號的天然激動劑有待于進一步研究。

3 對糖尿病及其并發(fā)癥的保護作用

糖尿病在我國的發(fā)病率呈現(xiàn)逐年升高趨勢，其并發(fā)癥可涉及心血管、腎臟等全身多個系統(tǒng)，是一種嚴重威脅健康的慢性、代謝性疾病。有研究顯示莫諾苷可通過拮抗晚期糖基化終產(chǎn)物(advanced glycosylation endproduct,AGE)的產(chǎn)生，以及拮抗氧化應(yīng)激等途徑，改善糖尿病“三多一少”癥狀和高糖引發(fā)的腎臟損傷[21-22]。此外，AGE信號激活可抑制骨髓間充質(zhì)干細胞的成骨分化，是糖尿病性骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機制之一，莫諾苷可拮抗AGE信號從而抑制糖尿病性骨質(zhì)疏松癥[23]。糖尿病相關(guān)性心肌損傷是導(dǎo)致病人心力衰竭的重要因素之一[24]，莫諾苷可拮抗高糖誘發(fā)的心肌細胞氧化應(yīng)激損傷和炎性損傷，從而保護心臟功能[25]。

可見，莫諾苷對糖尿病臟器損傷具有保護作用，但具體機制仍然有待進一步探索。

4 促血管修復(fù)作用

多種疾病或病理過程可引發(fā)血管損傷，骨髓來源CD34+細胞可分化為血管內(nèi)皮細胞，參與血管修復(fù)和新生[26]。莫諾苷可能通過上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子表達，促進CD34+細胞的骨髓動員、增殖、遷移和分化，從而參與受損血管的新生和修復(fù)[27]。同時，莫諾苷可提高缺血性損傷后血管生成素1(angiogenin 1，Ang-1)及其受體蛋白(Tie-2)的表達水平，激活后的Ang-1/Tie-2可促進內(nèi)皮細胞增殖，增強血管內(nèi)皮出芽新生的能力[28]。

5 抗血栓形成作用

血液黏度是反映血液流動性的綜合指標，是臨床預(yù)測腦卒中等血栓形成性疾病的重要手段。莫諾苷能顯著降低腦缺血再灌注損傷大鼠的全血黏度和血漿黏度，并且作用具有劑量依賴性[29]。臨床常用ADP受體拮抗劑(氯吡格雷)、血栓素A2抑制劑(阿司匹林)等抗血小板聚集，但其選擇性較低，不良反應(yīng)較多。實驗發(fā)現(xiàn)莫諾苷可以顯著降低血小板聚集率，發(fā)揮抗血栓作用；且莫諾苷對ADP誘導(dǎo)血小板聚集的抑制作用選擇性較強，彌補了上述藥物的缺陷[30]。

6 神經(jīng)細胞保護作用

除拮抗氧化應(yīng)激和炎癥，間接保護病理狀態(tài)下神經(jīng)細胞損傷外，莫諾苷被證實對神經(jīng)細胞具有直接保護性作用。Wnt信號通路是調(diào)控細胞生長增殖分化、神經(jīng)發(fā)生的關(guān)鍵途徑，其中Wnt7a可促進軸突微管重構(gòu)、軸突擴展及分支；也可促進小腦皮層中小腦粒細胞和苔蘚纖維之間突觸連接的成熟，從而提高皮質(zhì)層神經(jīng)細胞分化以及前體細胞自我更新能力[31]。在腦缺血再灌注大鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，莫諾苷可通過激活Wnt7a而促進腦神經(jīng)細胞的修復(fù)，改善神經(jīng)功能[32]。同時，莫諾苷通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的表達，減少細胞外基質(zhì)的降解，保護血腦屏障的完整性[33]。此外，莫諾苷可通過調(diào)控絲裂原活化蛋白激酶、腺苷酸活化蛋白激酶和線粒體自噬等途徑，增強神經(jīng)元細胞拮抗缺氧、缺糖性損傷，減少神經(jīng)元細胞凋亡[34-35]。

7 莫諾苷的其他藥理學作用

莫諾苷可以促進骨折愈合，研究顯示莫諾苷能夠促進成骨細胞增值和分化并抑制凋亡，同時促進細胞內(nèi)鈣的釋放，從而加速礦化結(jié)節(jié)的產(chǎn)生和骨礦化的形成，發(fā)揮促進骨折愈合的作用[2]。

莫諾苷具有防治脫發(fā)作用，莫諾苷治療能顯著促進外根鞘細胞的體外增殖和遷移，上調(diào)Wnt10/β-catenin(具有調(diào)節(jié)干細胞分化的功能)和淋巴增強因子1的表達水平，從而調(diào)節(jié)毛囊的生長和發(fā)育[36]。

8 總結(jié)與展望

利用現(xiàn)代科技對中草藥進行提取純化、分析研究，闡明其化學物質(zhì)基礎(chǔ)，是實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化必由之路。近幾年，莫諾苷逐漸成為備受關(guān)注的“明星”分子，對其的研究也在不斷豐富，除了分子機制的研究外，也有更多的臨床應(yīng)用觀察。但其研究的短板仍然十分明顯：(1)基礎(chǔ)研究多聚焦在細胞、動物模型層次，多數(shù)為不同細胞、不同動物、不同模型的低水平重復(fù)，未能進行更廣更深的系統(tǒng)性研究；(2)臨床藥理作用的研究多為單中心、小樣本的觀察或描述性探討，需要推動設(shè)計良好、多中心、前瞻性的大規(guī)模臨床研究；(3)宜更多聚焦不同應(yīng)用領(lǐng)域基礎(chǔ)科研，提升臨床應(yīng)用的基礎(chǔ)藥理學闡釋，著眼研究和應(yīng)用的深度和廣度。由于莫諾苷顯示出豐富的生物學活性，相信隨著基礎(chǔ)及臨床研究不斷推進，其相關(guān)分子機制被不斷揭示，莫諾苷一定會展現(xiàn)出令人期待的臨床應(yīng)用前景。