芫花醇提物對不同種屬體系UGTs及UGT1A1活性的影響

郭嫦娥，苗培培，陳紅影，陳寧，馬鵬凱，李紅品，朱虹宇，高興，張玉杰

北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，北京 100102

芫花醇提物對不同種屬體系UGTs及UGT1A1活性的影響

郭嫦娥，苗培培，陳紅影，陳寧，馬鵬凱，李紅品，朱虹宇，高興，張玉杰

北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，北京 100102

目的考察芫花醇提物對UGTs及UGT1A1活性的影響，為闡釋芫花毒性機(jī)制提供依據(jù)。方法采用體外肝微粒體孵育模型，以4-硝基酚為底物檢測UGTs活性，以β-雌二醇為底物檢測UGT1A1活性，利用UV和HPLC測定底物及代謝物含量。結(jié)果芫花醇提物中3種黃酮類成分芹菜素、羥基芫花素、芫花素含量分別為6.34%、8.72%、6.06%，UV測得總二萜含量為31.40%。體外實驗表明，在大鼠肝微粒體（RLM）和人肝微粒（HLM）孵育體系中，芫花醇提物均能顯著抑制UGTs活性；對UGT1A1活性，在RLM、HLM和重組酶（rhUGT1A1）孵育體系中，芫花醇提物均表現(xiàn)為中等強(qiáng)度的抑制作用，以羥基芫花素計，半數(shù)抑制濃度分別為46.32、32.49、8.382 μmol/L，抑制類型分別為競爭性抑制作用、反競爭性抑制作用和競爭性抑制作用。結(jié)論 芫花醇提物對不同肝微粒體孵育體系中UGTs及UGT1A1活性均可產(chǎn)生抑制作用且存在種屬差異性，這種抑制作用可能是芫花致肝損傷的機(jī)制之一。

芫花；醇提物；UGTs；UGT1A1；肝微粒體；毒性；抑制作用

芫花Genkwa Flos為瑞香科植物Daphne genkwa Sieb. et Zucc.的干燥花蕾，其性溫，味苦、辛，歸肺、脾、腎經(jīng)[1]，為傳統(tǒng)峻下逐水藥[2]。芫花含有黃酮類、香豆素類、木脂素類、二萜原酸酯類、揮發(fā)油類等多種化學(xué)成分[3]，具有鎮(zhèn)咳、祛痰、鎮(zhèn)痛、抑菌、抗炎、抗驚厥、抗腫瘤等多種藥理活性[4]，但長期大劑量使用可致肝、腎、腦等器官出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷[5]，并對皮膚及黏膜具有嚴(yán)重的刺激性[6]。研究表明，芫花醇提物是芫花的主要活性部位，具有良好的鎮(zhèn)痛作用[7]、抗炎活性[8]、抗寄生蟲活性[9]，同時也具有明顯的肝腸毒性作用[10]。UGTs催化的葡萄糖醛酸結(jié)合反應(yīng)是體內(nèi)重要的Ⅱ相代謝途徑，可增加底物的親水性，使其更有效地從尿或膽汁中排出體外，對調(diào)節(jié)機(jī)體與外環(huán)境間的相互作用和保持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定具有重要意義[11-12]。UGT1A1是葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶中重要的一員，是許多內(nèi)源性激素、毒性代謝物（如膽紅素）和外源物的結(jié)合酶[13]，對維持體內(nèi)平衡具有重要的作用。因此，研究基于UGTs介導(dǎo)的藥物相互作用對解釋中藥配伍原理及指導(dǎo)臨床用藥具有重要意義。曾有報道芫花對細(xì)胞色素P450酶活性的影響[14]，而其對Ⅱ相代謝酶UGTs活性的影響研究目前尚未見報道。本試驗采用肝微粒體體外孵育方法，以 4-硝基酚（4-NP）和β-雌二醇為探針底物，利用UV和HPLC分別測定底物及代謝產(chǎn)物的含量變化，考察芫花醇提物對人和鼠肝微粒體孵育體系中UGTs及UGT1A1活性的影響，為芫花致肝損傷的可能機(jī)理、芫花的開發(fā)利用，以及預(yù)測臨床可能的代謝性藥物相互作用提供依據(jù)。

1 儀器與試藥

島津高效液相色譜儀（LC-20AT四元高壓泵，SPD-20A UV-vis檢測器，DGO-20A在線真空脫氣機(jī)，SIL-20A自動進(jìn)樣器，GTO-10AS VP柱溫箱及LC色譜工作站），T10 basic勻漿器（IKA，德國），TGL 20M臺式高速冷凍離心機(jī)（長沙湘智離心機(jī)儀器有限公司），TU-1901紫外分光光度計（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司），DKZ-450B型電熱恒溫振蕩水槽（上海森信實驗儀器有限公司），VOTEX GENIVS漩渦混勻儀（IKA），MTN-2800D型氮?dú)獯蹈蓛x（天津奧特賽恩斯儀器有限公司）。

芫花（批號14010602），安徽本草國藥有限公司，經(jīng)北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院張貴君教授鑒定為瑞香科植物芫花 Daphne genkwa Sieb. et Zucc.的干燥花蕾；芫花素、芹菜素（批號分別為 111899-201202、111901-201102，純度均≥98%）、氫溴酸右美沙芬（批號100201-201003，純度≥98%），中國食品藥品檢定研究院；羥基芫花素（批號10540000，純度≥98%），上海標(biāo)準(zhǔn)品生物技術(shù)有限責(zé)任公司；丙甲菌素，北京拜耳迪生物技術(shù)有限公司（J&K Scientific，中國大陸）；尿苷-5′-二磷酸三鈉鹽（UDPGA）、D-葡萄糖二酸-1,4-內(nèi)酯，Sigma-Aldrich；混合雄性大鼠肝微粒體（RLM）、男性混合人肝微粒體（HLM），匯智泰康生物技術(shù)（北京）有限公司；重組酶 UGT1A1（rhUGT1A1），BD公司（上海，中國）；脫水穿心蓮內(nèi)酯（批號A0473，純度≥98%），成都曼思特生物科技有限公司；β-雌二醇，TCI公司；β-雌二醇-3-葡糖醛酸苷（E-3-G），Toronto Research Chemicals Inc.；4-NP，上海江萊生物科技有限公司；乙腈、甲醇為色譜純，美國Fisher公司；其余試劑均為國產(chǎn)分析純。

2 方法

2.1 芫花醇提物的制備

稱取芫花1 kg，用10倍量95%乙醇加熱回流提取2 h，得提取液；殘渣用50%乙醇繼續(xù)加熱回流提取2 h，合并提取液，減壓濃縮，蒸干，得芫花醇提取物164.12 g。

2.2 芫花醇提物主要成分含量測定

2.2.1 HPLC測定3種黃酮成分 采用Agilent Zorbax Extend-C18色譜柱（150 mm×4.6 mm，5 μm），流動相A為0.2%甲酸水、B為乙腈，梯度洗脫（0～25 min，90%～80%A；25～60 min，80%～48%A；60～70 min，48%～10%A；70～80 min，10%～90%A），流速為1 mL/min，柱溫40 ℃，檢測波長280 nm[15]。3種黃酮成分分離良好，芫花素、羥基芫花素、芹菜素保留時間分別為54.25、48.68、41.78 min。色譜圖見圖1。

圖1 芫花醇提物中3種黃酮成分HPLC圖

2.2.2 比色法測定總二萜含量 選擇與芫花中二萜類成分結(jié)構(gòu)相似的脫水穿心蓮內(nèi)酯作為對照品，測定芫花醇提物中總二萜含量[16]。取脫水穿心蓮內(nèi)酯對照品及芫花醇提物溶液各2 mL，分別置于10 mL具塞試管中，水浴揮干溶劑，分別加入新鮮配制的 5%香草醛-冰乙酸溶液0.2 mL及高氯酸0.8 mL，混勻，密塞，置60 ℃水浴中反應(yīng)15 min，取出，迅速冷卻后精密加入冰乙酸5 mL，混勻，靜置10 min，以空白試劑作為對照，于400～800 nm波長處測定吸收光譜，結(jié)果見圖2、圖3。選擇410 nm為檢測波長，測定芫花醇提物中總二萜含量。

圖2 脫水穿心蓮內(nèi)酯對照品UV圖

圖3 芫花醇提物UV圖

2.3 HPLC測定UGT1A1活性

采用Agilent Zorbax Extend-C18色譜柱（4.6 mm× 150 mm，5 μm），流動相A為0.2%甲酸水、B為乙腈，梯度洗脫（0～10 min，90%～75%A；10～30 min，75%～48%A；30～45 min，48%～10%A，45～60 min，10%～90%A），流速1 mL/min，柱溫40 ℃，檢測波長280 nm。結(jié)果UGT1A1底物β-雌二醇的代謝產(chǎn)物E-3-G與內(nèi)標(biāo)（氫溴酸右美沙芬）峰形良好，分離完全，無雜質(zhì)峰干擾，空白肝微粒體及提取物成分對測定無干擾，專屬性強(qiáng)。色譜圖見圖4。

圖4 RLM中E-3-G的HPLC圖

2.4 溫孵條件及樣品處理

2.4.1 UGTs活性測定 參照文獻(xiàn)[17-19]方法，以4-NP為底物，采用UV進(jìn)行測定。200 μL溫孵體系包括 0.2 g/L RLM 或 HLM、丙甲菌素（50 μg/mg protein）、3 mmol/L UDPGA、100 mmol/L Tris-HCl、5 mmol/L MgCl2、5 mmol/L D-葡萄糖二酸-1,4-內(nèi)酯、1 mmol/L 4-NP及100 μmol/L芫花醇提物（以羥基芫花素計）。37 ℃預(yù)孵育5 min，加入UDPGA啟動反應(yīng)，孵育30 min，加入5%三氯乙酸2 mL終止反應(yīng)，13 000×g離心15 min，取上清液1 mL，加入2 mol/L NaOH 0.25 mL，于405 nm波長處測定吸光度。

2.4.2 UGT1A1活性測定 參照苗培培等[18]方法，確定溫孵時間為30 min，蛋白終濃度為0.5 g/L。

2.5 芫花醇提物對UGT1A1的半數(shù)抑制濃度測定

取UGT1A1的特異性底物β-雌二醇，測定不同濃度芫花醇提物作為抑制劑對其代謝的抑制作用，計算半數(shù)抑制濃度（IC50）。在孵育體系中，固定探針底物濃度不變（RLM：35 μmol/L；HLM和rhUGT1A1：30 μmol/L），芫花醇提物的濃度（以羥基芫花素計）為0～150 μmol/L，按“2.4.1”項下步驟反應(yīng)，終止后，HPLC測定探針代謝產(chǎn)物 E-3-G的含量，采用GraphPad Prism 5處理數(shù)據(jù)，計算芫花醇提物對UGT1A1抑制作用的IC50值。

2.6 芫花醇提物對UGT1A1抑制類型的確定

對IC50＜100 μmol/L的反應(yīng)體系，進(jìn)一步分析芫花醇提物對UGT1A1的抑制類型。配制3個不同濃度的探針底物溶液，在孵育體系中，分別加入不同濃度的探針?biāo)幬锖蛙净ù继嵛锓磻?yīng)一定時間后，終止反應(yīng)，按“2.4.1”項下處理樣品， HPLC分析代謝產(chǎn)物（E-3-G）的含量，根據(jù)Lineweaver-Burk和Dixon-Plot圖，計算抑制常數(shù)Ki，判斷抑制類型。

2.7 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)用—x±s表示。各組數(shù)據(jù)均進(jìn)行線性回歸分析，同時進(jìn)行方差分析，方差不齊者采用非參數(shù)檢驗。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

3 結(jié)果

3.1 芫花醇提物主要成分含量測定

1 kg芫花原材料所得芫花提取物為164.12 g。芫花醇提物中3種黃酮成分芹菜素、羥基芫花素、芫花素的含量分別為6.34%、8.72%、6.06%，即羥基芫花素＞芹菜素＞芫花素；總二萜含量為 31.40%。醇提物濃度以羥基芫花素計，濃度為80.51 μmol/L。

3.2 芫花醇提物對UGTs活性的影響

與空白組比較，芫花醇提物均可顯著抑制RLM、HLM孵育體系中UGTs活性，結(jié)果見表1。

表1 芫花醇提物對肝微粒體UGTs活性的影響[—x±s，μmol/(mg?min)，n＝6]

3.3 芫花醇提物對UGT1A1活性的影響

芫花醇提物濃度依賴性地抑制UGT1A1的活性，以羥基芫花素計，IC50分別為46.32 μmol/L（RLM）、32.49 μmol/L（HLM）、8.382 μmol/L（rhUGT1A1），見圖5A、圖6A、圖7A。Lineweaver-Burk和Dixon-plot圖表明，芫花醇提物在 RLM、rhUGT1A1體系中對UGT1A1的抑制類型為競爭性抑制作用（見圖5B、C，圖7B、C），以Lineweaver-Burk斜率和芫花醇提物濃度作圖計算出在RLM、rhUGT1A1體系中的抑制動力學(xué)參數(shù)Ki分別為32.31、5.59 μmol/L（見圖5D、圖7D）；芫花醇提物在HLM體系中對UGT1A1的抑制類型為反競爭性抑制作用（見圖6B、C），以Lineweaver-Burk斜率和芫花醇提物濃度作圖計算出抑制動力學(xué)參數(shù)Ki為1.464 μmol/L（見圖6D）。

圖5 芫花醇提物對RLM體系中UGT1A1活性的抑制作用（n＝3）

圖6 芫花醇提物對HLM體系中UGT1A1活性的抑制作用（n＝3）

圖7 芫花醇提物對rhUGT1A1體系中UGT1A1活性的抑制作用（n＝3）

4 討論

UGTs是體內(nèi)最重要的Ⅱ相代謝酶，主要分布于肝臟、腸道、腎臟等器官。其功能是催化外源性藥物、內(nèi)源性物質(zhì)發(fā)生葡萄糖醛酸化結(jié)合反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為極性較強(qiáng)的結(jié)合物，增加底物的親水性，使其能更有效地從尿或膽汁中排出體外，這是機(jī)體的一個重要解毒過程[20-21]。已有學(xué)者通過血清生化指標(biāo)和組織病理學(xué)篩選出芫花醇提物的氯仿萃取部位是芫花致肝毒性部位，并鑒定該部分含有黃酮類成分（芫花素、芹菜素、羥基芫花素）、木脂素類及二萜原酸酯類等成分[10]。本研究測定芫花醇提物對不同種屬肝微粒體中 UGTs和UGT1A1活性的影響發(fā)現(xiàn)，芫花醇提物對RLM和HLM孵育體系中UGTs均產(chǎn)生了顯著的抑制作用，并且其抑制率均大于50%，這提示在芫花醇提物中存在某些成分可作為UGTs抑制劑，具有導(dǎo)致毒性發(fā)生的潛在可能性。

UGTs的數(shù)量和活性直接影響藥物在體內(nèi)的代謝消除，對維持機(jī)體的穩(wěn)定及藥物發(fā)生藥效至關(guān)重要。對于RLM和rhUGT1A1體系，芫花醇提物對UGT1A1表現(xiàn)為中等強(qiáng)度的抑制作用，其抑制類型均為競爭性抑制作用（IC50分別為 46.32、8.382 μmol/L）；對于HLM體系，芫花醇提物對UGT1A1表現(xiàn)為中等強(qiáng)度抑制作用，其抑制類型為反競爭性抑制作用（IC50為32.49 μmol/L）。由以上結(jié)果可知，芫花醇提物對不同種屬中 UGT1A1的抑制程度不同，其抑制作用為rhUGT1A1＞HLM＞RLM；推測原因可能為，藥物代謝酶存在種屬差異，藥物作用于不同種屬 UGT1A1時呈現(xiàn)出不同的效果。

本研究結(jié)果提示，當(dāng)芫花與UGT1A1底物藥物聯(lián)合使用，或長時間大劑量單獨(dú)用藥時，均可能發(fā)生藥物代謝性相互作用或擾亂體內(nèi)內(nèi)源性物質(zhì)的正常代謝。結(jié)合本實驗室前期研究羥基芫花素對UGT酶的活性影響[18]及Chen Y等[22]和張亞洲等[23]報道的芹菜素和芫花酯戊在體內(nèi)的代謝消除均需UGTs的參與，本研究通過芫花醇提物對UGTs和UGT1A1活性的抑制作用，推測Ⅱ相代謝作用可能造成芫花的毒性成分如芫花二萜成分[24]或次生毒性代謝物在體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化受阻，導(dǎo)致其在體內(nèi)滯留蓄積從而產(chǎn)生毒性，這可能為芫花致毒的機(jī)制之一，為芫花致肝損傷研究提供新思路、新方法，其具體作用機(jī)制還需進(jìn)一步探討。

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：一部[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社,2015：159.

[2] 李思蒙,侴桂新.芫花提取物及單體化合物體外抗腫瘤活性的初步篩選研究[C]//中國藥學(xué)會中藥和天然藥專業(yè)委員會.中藥與天然藥高峰論壇暨第十二屆全國中藥和天然藥物學(xué)術(shù)研討會論文集.?？冢褐袊帉W(xué)會中藥和天然藥專業(yè)委員會,2012：3.

[3] 談恒山,魏臻.藥物相互作用的研究方法應(yīng)用進(jìn)展[J].藥學(xué)與臨床研究,2010,18(6)：507-512.

[4] 李玲芝,宋少江,高品一.芫花的化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展[J].沈陽藥科大學(xué)學(xué)報,2007,24(9)：587-592.

[5] 夏麗英.現(xiàn)代中藥毒理學(xué)[M].天津：天津科技翻譯出版公司,2005, 209.

[6] 楊致禮,王佑之,吳成林,等.“十八反”中海藻、大戟、甘遂和芫花反甘草組的毒性試驗[J].中國中藥雜志,1989,14(2)：48-50,64.

[7] 張英福,邱小青,田治鋒.芫花對豚鼠膀胱逼尿肌收縮活動的影響[J].中藥藥理與臨床,1999,15(5)：36.

[8] 鄭維發(fā),王莉,石楓.芫花根乙醇提取物的抗炎活性[J].中草藥,2004, 35(11)：1262-1269.

[9] 莫建初,劉志茹,王海,等.芫花殺蟲活性成分的結(jié)構(gòu)鑒定[J].中南林學(xué)院學(xué)報,2001,21(4)：5-10.

[10] 袁楊,耿璐璐,莊賀飛,等.芫花致肝毒性部位篩選及其肝毒性部位UPLC指紋圖譜研究[J].中國中藥雜志,2013,38(1)：70-74.

[11] TUKEY R H, STRASSBURG C P. Human UDP-glucuronosyltransferases: metabolism, expression, and disease[J]. Annu Rev Pharmacol Toxicol,2000,40：581-616.

[12] JANCOVA P, ANZENBACHER P, ANZENBACHEROVA E. Phase Ⅱ drug metabolizing enzymes[J]. Biomed Pap,2010,154(2)：103-116.

[13] ZHANG D, CHANDO T J, EVERETT D W, et al. In vitro Inhibition of UDP glucuronosylt transferases by at atazanavir and other HIV protease inhibitions and the relationship of this property to in vivo bilirubin glucuronidation[J]. Drug Metab Disp,2005,33(11)：1729.

[14] 和凡,鐘國平,趙立子,等.LC-MS/MS法研究黃酮類化合物對人肝微粒體細(xì)胞色素P450酶6種亞型的體外抑制作用[J].中國新藥雜志,2009, 18(24)：2340-2348.

[15] 李玲芝,彭纓,高品一,等.芫花的化學(xué)成分的LC-MS分析[C]//中國藥學(xué)會.第九屆全國中藥和天然藥物學(xué)術(shù)研討會大會報告及論文集.南昌：中國藥學(xué)會,2007：6.

[16] 李瑞海,馮琳,馬欣悅,等.脂肪油和總二萜含量與柏子仁質(zhì)量的相關(guān)性分析[J].中國實驗方劑學(xué)雜志,2015,21(12)：9-11.

[17] BOCK K W, BURCHELL B, DUTTON G J, et al. UDP-glucuronosyltransferase activities. Guidelines for consistent interim terminology and assay conditions[J]. Biochem Pharmacol,1983,32(6)：953-955.

[18] 苗培培,趙園園,苗青,等.羥基芫花素對UGTs及UGT1A1活性抑制作用種屬差異的體外研究[J].中國中藥雜志,2016,41(3)：504-508.

[19] 趙園園,苗培培,苗青,等.6種黃連生物堿對鼠肝微粒體 UGTs及UGT1A1活性影響的體內(nèi)外研究[J].中國中藥雜志,2016,41(2)：309-313.

[20] RODEIRO I, JOSé G M, PEREZ G, et al. Mangifera indica L. extract and mangiferin modulate cytochrome P450 and UDP-glucuronosyltransferase enzymes in primary cultures of human hepatocytes[J]. Phytother Res,2013,27(5)：745-752.

[21] FUJIWARA R, NAKAJIMA M, YAMANAKA H, et al. Effects of coexpression of UGT1A9 on enzymatic activities of human UGT1A isoforms[J]. Drug Metab Dispos,2007,35(5)：747-757.

[22] CHEN Y, GUO J, TANG Y, et al. Pharmacokinetic profile and metabolite identification of yuanhuapine, a bioactive component in Daphne genkwa by ultra-high performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry[J]. J Pharm Biomed Anal, 2015,112：60-69.

[23] 張亞洲,王濤,鄒樹良,等.芹菜素在大鼠體內(nèi)代謝產(chǎn)物的鑒定與分析[J].中國藥房,2016,27(4)：479-482.

[24] CHEN Y Y, GUO J M, QIAN Y F, et al. Toxicity of daphnane-type diterpenoids from Genkwa Flos and their pharmacokinetic profile in rat[J]. Phytomedicine,2013,21(1)：82-89.

Effects of Genkwa Flos Ethanol Extracts on UGTs and UGT1A1 Activities in Different Systems

GUO Chang-e, MIAO Pei-pei, CHEN Hong-ying, CHEN Ning, MA Peng-kai, LI Hong-pin, ZHU Hong-yu, GAO Xing, ZHANG Yu-jie (School of Chinese Materia Medica, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China)

ObjectiveTo investigate the inhibition of Genkwa Flos ethanol extracts on UGTs and UGT1A1 activities of different liver microsomes; To predict the toxicity mechanism of Genkwa Flos.MethodsBy adopting in vitro liver microsomes incubation model, 4-nitrophenol (4-NP) and β-estradiol were selected as substrates to determine activities of UGTs and UGT1A1 by UV and HPLC, respectively.ResultsContent determination results show that there were 6.34% of apigenin, 8.72% of hydroxygenkwanin and 6.06% of genkwanin in ethanol extracts, and total diterpene accounted for 31.40%. In vitro research showed that ethanol extracts significantly inhibited UGTs activity in rat and human liver microsome. UGT1A1 activity was inhibited by hydroxygenkwanin with IC50about 46.32, 32.49 and 8.382 μmol/L in rat liver microsome (RLM), human liver microsome (HLM) and recombinant UGT1A1 (rhUGT1A1), respectively. The inhibition types were competitive inhibition in RLM and rhUGT1A1, and uncompetitive inhibition in HLM.ConclusionEthanol extracts showed different inhibition of UGTs and UGT1A1 activities, and the inhibition may reveal one of the mechanisms of liver injury induced by Genkwa Flos.

Genkwa Flos; ethanol extracts; UGTs; UGT1A1; liver microsomes; toxicity; inhibition

10.3969/j.issn.1005-5304.2017.04.021

R285.5

A

1005-5304(2017)04-0083-05

2016-08-02）

（

2016-08-25；編輯：陳靜）

國家自然科學(xué)基金（81274177、81073140）；北京中醫(yī)藥大學(xué)自主選題項目（2016-JYB-XS048、2016-JYB-XS081、2016-JYB-XS058）

張玉杰，E-mail：zhyj227@126.com