穿心蓮內(nèi)酯及其衍生物的藥理活性最新研究進展

李雪 吳東風(fēng) 趙詩云 張娣

（江西省中醫(yī)藥研究院 南昌 330046）

●綜述與進展●

穿心蓮內(nèi)酯及其衍生物的藥理活性最新研究進展

李雪 吳東風(fēng) 趙詩云 張娣

（江西省中醫(yī)藥研究院 南昌 330046）

穿心蓮內(nèi)酯；衍生物；藥理活性；綜述

《中國藥典》、《江西草藥》上記載，穿心蓮?fù)ǔＲ缘厣喜糠秩胨?，性寒味苦，具有清熱、解毒、涼血、消炎、消腫等功效，常用于治療膽囊炎、支氣管炎、高血壓、百日咳等。其主要成分穿心蓮內(nèi)酯（結(jié)構(gòu)圖見圖1），又名穿心蓮乙素，二萜內(nèi)酯類化合物，為穿心蓮主要活性成分之一，具有廣泛的藥理活性。穿心蓮內(nèi)酯（Andrographolide）溶于丙酮、甲醇、乙醇，在穿心蓮葉中含量高達1.84%。目前穿心蓮內(nèi)酯衍生物已成為藥物如喜炎平、炎琥寧、穿琥寧等的主要藥效成分。近幾年來，穿心蓮內(nèi)酯及其衍生物在抗菌、抗腫瘤、保肝、抗心血管疾病等方面的研究取得了較快的進展，還發(fā)現(xiàn)該類化合物具有抗骨質(zhì)疏松、抗瘧、抗肥胖等作用，本文就穿心蓮內(nèi)酯及其衍生物的藥理活性的研究新進展做一綜述?，F(xiàn)報告如下：

圖1 穿心蓮內(nèi)酯結(jié)構(gòu)圖

1 溶解性及藥代動力學(xué)

Pholphana等[1]測定了穿心蓮內(nèi)酯1、糖苷衍生物2、脫氫衍生物3和脫氫衍生物4分別在pH= 1.2、4.5、6.8環(huán)境下的溶解情況，歷時10～100 min。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4種化合物均在pH=6.8時的溶解度最大，在pH=1.2時的溶解度最小，尤其是糖苷衍生物2。且通過模擬胃腸管環(huán)境，發(fā)現(xiàn)4種化合物在60 min內(nèi)均全部溶解。并給20名健康志愿者（男女各一半）每日口服穿心蓮內(nèi)酯總化合物膠囊（內(nèi)含穿心蓮內(nèi)酯132.64 mg、糖苷衍生物23.60 mg、脫氫衍生物33.84 mg、脫氫衍生物45.40 mg）3次，連續(xù)服藥3 d，第4 d采集血樣，應(yīng)用LC-MS/MS方法測定血漿中的藥物濃度，結(jié)果各穿心蓮內(nèi)酯化合物的Cmax（最大血藥濃度）、AUC（藥物濃度-時間曲線下面積）存在一定的差異，穿心蓮內(nèi)酯1的Cmax、AUC分別為32.41 ng/ml、55.23 h×ng/ml，糖苷衍生物2的Cmax、AUC分別為8.21 ng/ml、8.64 h× ng/ml，脫氫衍生物3的Cmax、AUC分別為9.73 ng/ml、10.36 h×ng/ml，脫氫衍生物4的Cmax、AUC分別為44.89 ng/ml、128.17 h×ng/ml。由此可見，雖然穿心蓮內(nèi)酯1的給藥量最大，但脫氫衍生物4具有最佳的AUC值，且按劑量折算后，糖苷衍生物2、脫氫衍生物3和脫氫衍生物4的AUC值分別是穿心蓮內(nèi)酯1的1.4倍、1.6倍和14.0倍，且男女間無明顯差異。糖苷衍生物2、脫氫衍生物3和脫氫衍生物4的結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 糖苷衍生物2、脫氫衍生物3和脫氫衍生物4的結(jié)構(gòu)圖

2 急性/亞急性毒性

在急性毒性試驗中[2]，給小鼠灌服穿心蓮內(nèi)酯，急性輻射劑量高達5 g/kg時，對小鼠的血液、肝臟、腎臟、胃、體重、食量和行為等進行分析發(fā)現(xiàn)無損傷、中毒現(xiàn)象，說明急性LD50（半致死藥物濃度）值高于5 g/kg。此外，發(fā)現(xiàn)小鼠體內(nèi)白細胞數(shù)量增加了7～14%（P＜0.05），淋巴細胞數(shù)量增加了21～24%（P＜0.05），且尿素含量減少了17～24%（P＜0.05），表明穿心蓮內(nèi)酯具有增強免疫和保護腎臟的作用。這說明，嚙齒動物口服穿心蓮內(nèi)酯是不會產(chǎn)生不良反應(yīng)的，初步證明了用藥安全性。

3 抗菌作用

2015年，Nidiry等[3]報道了穿心蓮內(nèi)酯具有抑制腐皮鐮刀菌菌絲體生長和茄鏈格孢孢子萌發(fā)的作用。當(dāng)穿心蓮內(nèi)酯濃度為500 mg/L時，對腐皮鐮刀菌菌絲體生長的抑制率為63.54%，對茄鏈格孢孢子萌發(fā)的抑制率高達64.82%。Guo等[4]發(fā)現(xiàn)亞抑菌濃度的穿心蓮內(nèi)酯能顯著影響乳酸脫氫酶的釋放、肌動蛋白細胞骨架的聚合，進而減少由禽病原性大腸桿菌（APEC-O78）誘導(dǎo)的雞Ⅱ型肺細胞粘附程度。此外，還發(fā)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯能顯著影響APEC-O78毒力因子的表達及自誘物質(zhì)的活性。這些結(jié)果均表明，穿心蓮內(nèi)酯作為一種群體感應(yīng)抑制劑可以阻斷由APEC-O78入侵所導(dǎo)致的雞Ⅱ型肺細胞損傷群體感應(yīng)，這為治療家禽大腸桿菌感染提供了一種新的方法。

4 抗腫瘤作用

近年來，研究者們一直致力于研究穿心蓮內(nèi)酯衍生物的構(gòu)效關(guān)系，力圖篩選出具有更高抗腫瘤活性的衍生物。Wu等[5]對穿心蓮內(nèi)酯的15-C進行了結(jié)構(gòu)修飾，篩選得衍生物5、6、7、8。在SGC-7901、PC-3、A549、HT-29、Ec109細胞系研究中，與穿心蓮內(nèi)酯相比較，該4種衍生物具有更高的抗腫瘤細胞轉(zhuǎn)移與入侵的活性，抑制率均在40%以上。其主要通過影響金屬蛋白酶-2（MMP-2）、金屬蛋白酶-7（MMP-7）、金屬蛋白酶-9（MMP-9）的mRNA表達來控制腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移。Liu等[6]研究表明，穿心蓮內(nèi)酯可通過抑制v-Src、Bcr-Abl癌基因蛋白和誘導(dǎo)Hsp90裂解來控制惡性腫瘤。在癌細胞中，穿心蓮內(nèi)酯可誘導(dǎo)Hsp90的裂解與v-Src癌基因蛋白水平的降低，從而抑制癌細胞的轉(zhuǎn)移和誘導(dǎo)細胞的凋亡。Peng等[7]合成了一系列穿心蓮內(nèi)酯3，14，19-C修飾的衍生物，并通過研究發(fā)現(xiàn)，活性、毒性的高低與衍生物的親水/親油比有關(guān)，經(jīng)篩選得出衍生物9、10、11（結(jié)構(gòu)見圖3）具有較高的CC50（半致病變濃度）值（均高于80 μM），且濃度高于100 μM時對斑馬魚胚胎幾乎不會產(chǎn)生毒性。

圖3 穿心蓮內(nèi)酯衍生物9、10、11結(jié)構(gòu)圖

5 保肝作用

Mittal等[8]首次闡明了穿心蓮內(nèi)酯激活并上調(diào)NF-E2核相關(guān)因子（Nrf-2）和血紅素氧合酶-1（HO-1）轉(zhuǎn)錄的分子機理，從而揭示了其保護肝細胞免受H2O2誘導(dǎo)的細胞凋亡的機理。在實驗中，選擇HepG2（人肝癌細胞）為研究對象，監(jiān)測細胞內(nèi)的活性氧和脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，在通過電腦連接技術(shù)檢測穿心蓮內(nèi)酯調(diào)節(jié)G-蛋白偶聯(lián)受體能力的信號，通過共聚焦顯微鏡和蛋白印跡來分析基因表達。實驗結(jié)果表明，穿心蓮內(nèi)酯可根據(jù)腺苷A2A受體信號激活p38有絲分裂原活化蛋白酶（p38MAP），進而上調(diào)Nrf-2，并激活HO-1。此外，穿心蓮內(nèi)酯可激活腺苷酸環(huán)化酶，促進環(huán)磷酸腺苷的合成，而環(huán)磷酸腺苷的合成又反過來激活蛋白激酶A通過磷酸化反應(yīng)抑制糖原合成激酶（GSK-3β）的活性。且未激活的GSK-3β將會滯留細胞核中的Nrf-2，進而聯(lián)合抗氧化反應(yīng)物質(zhì)使HO-1持續(xù)表達。因此，穿心蓮內(nèi)酯可聯(lián)合腺苷A2A受體激活Nrf-2的轉(zhuǎn)錄，且未激活的GSK-3β使Nrf-2滯留于細胞核內(nèi)，進而激活HO-1?；诖朔肿訖C理的發(fā)現(xiàn)，Mittal SP等推測穿心蓮內(nèi)酯可對抗糖尿病、骨質(zhì)疏松和神經(jīng)退行性疾病等。

6 抗心血管疾病

心肌衰弱是一種常見的心血管疾病，且敗血性休克病人的死亡率逐年上升，而研究者對內(nèi)毒素（LPS）誘導(dǎo)心肌衰弱這一機理一直充滿爭議。在敗血癥中，各種炎癥介質(zhì)如腫瘤壞死因子（TNF-α）、白細胞介素（IL-1β）一直被認(rèn)為是導(dǎo)致心肌衰弱的主要因素[9]。LPS、TNF-α、IL-1β能通過誘導(dǎo)NO合成酶對心肌細胞直接產(chǎn)生負面收縮能效應(yīng)，且過度合成的NO會促使環(huán)鳥嘌呤核苷3，5-單磷酸鹽阻礙心肌細胞的收縮[10]。此外，抑制因子κBd的磷酸化作用能引起核抑制因子（NF-κB）控制基因的表達，且與心肌衰弱有關(guān)聯(lián)[11]。Zhang等[12]首次報道，在小鼠體內(nèi)穿心蓮內(nèi)酯能緩解內(nèi)毒素誘導(dǎo)的心肌衰弱及細胞凋亡。穿心蓮內(nèi)酯能通過抑制TNF-α、IL-1β活性、NO的過度合成和κBd的磷酸化來阻礙LPS誘導(dǎo)心肌衰弱。以上結(jié)果表明，穿心蓮內(nèi)酯有望被開發(fā)成抗心肌衰弱的藥物。

7 抗骨質(zhì)疏松作用

骨質(zhì)疏松是一種代謝性紊亂骨病，全球約有2億人患有此病，且將近80%為女性和老年人。通過調(diào)節(jié)骨再生過程中不同骨細胞的活性，探索治療骨質(zhì)疏松的多種機制通路，一直是學(xué)者研究的熱點。Wnt/β連環(huán)蛋白通路（細胞外因子/β-連環(huán)蛋白通路）不僅僅是控制骨體內(nèi)平衡最主要的信號通路之一，而且與骨質(zhì)疏松的發(fā)病過程有關(guān)[13]。激活Wnt/β連環(huán)蛋白通路是一種常見的調(diào)節(jié)骨細胞分化進而抑制骨老化、發(fā)炎的途徑[14]。近年來，相關(guān)研究表明，天然產(chǎn)物穿心蓮內(nèi)酯可能具有治療破骨細胞相關(guān)骨疾病的作用，但其治療骨質(zhì)疏松的潛在性尚未開發(fā)。Jiang等[15]在體外實驗過程中，連續(xù)給藥7 d，通過監(jiān)測細胞增殖、細胞活力、堿性磷酸酶（ALP）活性和成骨相關(guān)基因（骨唾液蛋白、骨鈣蛋白、成骨蛋白）的表達等探索了穿心蓮內(nèi)酯對成骨細胞代謝的影響。通過監(jiān)測Wnt相關(guān)基因或蛋白的表達，進一步探索了穿心蓮內(nèi)酯與Wnt/β連環(huán)蛋白信號通路的內(nèi)在聯(lián)系。實驗結(jié)果表明，當(dāng)穿心蓮內(nèi)酯濃度為8.92 μM時，可通過提高ALP活性及成骨相關(guān)基因的表達（P＜0.05）促進成骨細胞的分化。同時，Wnt/β連環(huán)蛋白信號通路在穿心蓮內(nèi)酯誘導(dǎo)成骨過程中起到了重要的介導(dǎo)作用。同年，Ren等[16]以RAW 264.7鼠類巨噬細胞為研究對象，研究了穿心蓮內(nèi)酯對破骨細胞形成的影響。使用MTT法檢測穿心蓮內(nèi)酯對細胞活性的影響，同時也使用抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）將破骨細胞染色以檢測穿心蓮內(nèi)酯對破骨細胞形成的影響。此外，通過使用熒光素酶報告基因?qū)嶒灥姆椒▉砼袛啻┬纳弮?nèi)酯對核因子-kappaB（NF-kappaB）受體激動劑的影響。實驗結(jié)果表明，當(dāng)穿心蓮內(nèi)酯濃度在0.4～10 μM時，染色破骨細胞數(shù)量明顯減少；經(jīng)熒光素酶報告基因?qū)嶒灲Y(jié)構(gòu)顯示，穿心蓮內(nèi)酯能明顯抑制NF-kappaB受體激動劑的活性，且呈劑量依賴性?？偠灾?，在穿心蓮內(nèi)酯RAW 264.7鼠類巨噬細胞中，可通過阻礙NF-kappaB信號通路抑制破骨細胞的生成。綜上所述，穿心蓮內(nèi)酯很可能成為治療骨質(zhì)疏松的藥物之一。

8 抗瘧作用

瘧疾嚴(yán)重危害人類健康，盡管現(xiàn)在已有多種方法治療瘧疾，但惡性瘧疾極易產(chǎn)生耐藥性，因此抗瘧藥一直是新藥研發(fā)領(lǐng)域的熱點。Zaid等[17]初次開展了穿心蓮內(nèi)酯抗瘧活性的研究。在實驗過程中，使用常用抗瘧藥物敏感性檢測方法來評估穿心蓮內(nèi)酯抗惡性瘧疾的活性。在對照試驗中，將藥物作用于未感染瘧原蟲的紅細胞膜（RBCs）上，以監(jiān)測藥物對細胞形態(tài)及滲透脆性的影響，同時也將藥物作用于經(jīng)瘧原蟲感染的RBCs上，以監(jiān)測瘧原蟲誘導(dǎo)膜滲透的途徑。實驗結(jié)果表明，穿心蓮內(nèi)酯在達到抗瘧水平濃度時，對RBCs幾乎沒有損傷，但在過高濃度時，有可能損傷RBCs。盡管穿心蓮內(nèi)酯能抑制瘧原蟲誘導(dǎo)膜滲透的途徑，但其濃度對抗瘧活性和膜損傷的影響較大，尚需進一步研究。

9 抗肥胖作用

肥胖會引發(fā)一系列疾病，如心血管類、代謝性疾病等，嚴(yán)重影響患者身體健康。目前，用于抗肥胖癥的藥物需長期服藥，停藥后患者體重較易反彈，因此研究更有效、更安全的抗肥胖新藥已迫在眉睫。2016年，Chen等[18]研究了穿心蓮內(nèi)酯抑制脂肪前體細胞增殖的分子機理，以3T3-L1脂肪前體細胞為研究對象，評估了穿心蓮內(nèi)酯是否能影響脂肪前體細胞的增殖。研究結(jié)果表明，穿心蓮內(nèi)酯（10～20 μg/ml）能抑制谷胱甘肽過氧化酶-1（GPX1）的活性，并促進谷胱甘肽（GSH）流出細胞外，使細胞內(nèi)活性氧的聚集。過量活性氧的爆發(fā)會導(dǎo)致線粒體膜的氧化性損傷，并最終抑制脂肪前體細胞的分裂增殖。因此，穿心蓮內(nèi)酯對GPX1的抑制及對GSH的消耗是阻礙脂肪前體細胞分裂增殖的關(guān)鍵。

綜上所述，穿心蓮內(nèi)酯及其衍生物的抗菌、抗腫瘤、保肝、抗心血管作用一直是研究的熱點，本文綜述了近幾年來具有代表性的研究成果，對于后期的深入研究具有重要的指導(dǎo)意義。穿心蓮內(nèi)酯無明顯毒副作用、藥效長，但其水溶性較差，具有多個不穩(wěn)定的化學(xué)位點，嚴(yán)重制約了其生物利用度。修飾穿心蓮內(nèi)酯結(jié)構(gòu)、制備多系列衍生物和提高化學(xué)穩(wěn)定性及生物活性是很有必要的，這也是該類化合物的重點研究方向。穿心蓮內(nèi)酯具有廣泛的藥理活性，最新研究表明其具有抗骨質(zhì)疏松、抗瘧、抗肥胖作用，這為治療這幾類重大疾病提供了候選藥物，研究價值較高。

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