野黃芩苷藥理作用及機(jī)制研究進(jìn)展

姜 蔚

(陜西中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)科研實(shí)驗(yàn)中心，陜西 咸陽 712046)

野黃芩苷又名燈盞花乙素、燈盞乙素，淡黃色至黃色粉末，有一定吸濕性、無臭、無味或味微咸?；瘜W(xué)名為4，5，6-三羥基黃酮-7-葡糖苷酸，分子式C21H18O12，相對分子質(zhì)量462.35，結(jié)構(gòu)式見Fig 1。野黃芩苷水溶性差，在水中溶解度僅0.16 g·L-1，在酸性溶液中溶解度較小，水溶液的穩(wěn)定性隨溫度、pH升高而迅速下降。野黃芩苷是中藥黃芩、燈盞花和半枝蓮的有效活性成分，本文對野黃芩苷藥理作用及分子機(jī)制方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

Fig 1 Chemical formula of scutellarin

1 抗腫瘤作用及機(jī)制

野黃芩苷是抗腫瘤中藥半枝蓮的重要活性成分，多項(xiàng)研究表明，野黃芩苷對舌鱗狀細(xì)胞癌、結(jié)腸癌、肝癌、乳腺癌等多種腫瘤細(xì)胞有毒性作用[1-4]，其抗腫瘤機(jī)制主要有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、阻遏細(xì)胞周期、增強(qiáng)黏附力、抗侵襲等。

1.1阻遏細(xì)胞周期、抑制細(xì)胞增殖Feng[5]等研究顯示，當(dāng)野黃芩苷(<10 μmol·L-1)作用于淋巴瘤Namalwa細(xì)胞時(shí)，可明顯抑制細(xì)胞增殖，下調(diào)細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinases 4，CDK4)及細(xì)胞周期蛋白cyclin D1表達(dá)，并將Namalwa細(xì)胞周期阻滯于G0及G1期。李俊玫等[1]經(jīng)流式細(xì)胞術(shù)檢測野黃芩苷(80～160 mg·L-1)處理的人舌鱗狀細(xì)胞癌Tca8113細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)野黃芩苷可能通過阻止細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期，使腫瘤細(xì)胞停滯于G1期，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖。

1.2誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡是單個(gè)細(xì)胞程序性細(xì)胞死亡(programmed cell death，PCD)的表現(xiàn)形式，是活體內(nèi)局部組織因體內(nèi)外因素啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的死亡基因，導(dǎo)致的細(xì)胞主動(dòng)性死亡方式。誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡已經(jīng)成為一種潛在的癌癥治療方法。B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)是一種癌基因，在調(diào)節(jié)線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中起重要作用。大量研究證明，野黃芩苷通過調(diào)節(jié)Bcl-2家族的表達(dá)水平，實(shí)現(xiàn)其誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用。Xu等[3]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)野黃芩苷處理過的肝癌HepG2細(xì)胞凋亡增加，STAT3表達(dá)明顯下降，且STAT3下游靶蛋白—抗凋亡蛋白Bcl-xL和Mcl-1在肝癌細(xì)胞中的表達(dá)也下降，同時(shí)野黃芩苷處理能抑制肝癌細(xì)胞中活性氧產(chǎn)生。這些結(jié)果表明，野黃芩苷或可通過抑制STAT3-Bcl-xL通路的活性，調(diào)節(jié)線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。TUNEL染色實(shí)驗(yàn)表明[2]，野黃芩苷(10、30、100 μmol·L-1)能誘導(dǎo)體外培養(yǎng)的HCT-16結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡，可能通過調(diào)節(jié)Bcl-2/Bax蛋白表達(dá)，增加p53的磷酸化，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞凋亡，故認(rèn)為野黃芩苷可能用于治療結(jié)腸癌。郭曉菲等[4]實(shí)驗(yàn)研究表明，野黃芩苷(20～160 mg·L-1)對人乳腺癌MCF-7細(xì)胞增殖有明顯抑制作用，且在80 mg·L-1作用最強(qiáng)。野黃芩苷處理后，miR-16和miR-15a在MCF-7細(xì)胞內(nèi)的含量明顯增高，推測野黃芩苷可能通過上調(diào)miR-15a和miR-16，靶向抑制Bcl-2 基因，從而誘導(dǎo)人乳腺癌MCF-7細(xì)胞凋亡。

1.3增強(qiáng)黏附力及抗侵襲腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移是指腫瘤細(xì)胞離開原發(fā)病灶，經(jīng)過淋巴道、血管、組織等，入侵鄰近的免疫功能相對較弱的正常組織，經(jīng)多次分裂增殖后，遷移入侵更遠(yuǎn)處的組織，形成繼發(fā)瘤的過程。轉(zhuǎn)移過程涉及細(xì)胞活力、細(xì)胞侵襲、表面黏附性能、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的降解等。Ke等[6]研究發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷(5～100 μmol·L-1)可明顯降低體外培養(yǎng)的肝癌HepG2細(xì)胞活力，半數(shù)抑制率IC50為31.8 μmol·L-1，并抑制細(xì)胞遷移和侵襲；連續(xù)35 d腹腔注射50 mg-1·kg-1的野黃芩苷可明顯降低小鼠體內(nèi)肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移率，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其可能通過抑制STAT3/Girdin/Akt信號，下調(diào)STAT3和Akt磷酸化，影響肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲。Li等[7]發(fā)現(xiàn)，低強(qiáng)度超聲波聯(lián)合低濃度野黃芩苷(15 nmol·L-1)處理的人舌鱗狀細(xì)胞癌SAS細(xì)胞的侵襲及轉(zhuǎn)移能力下降，減緩荷瘤小鼠腫瘤生長速度，顯著下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2和MMP-9的表達(dá)，表明野黃芩苷可能通過降低MMP-2和MMP-9表達(dá)，從而抑制腫瘤細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步研究顯示[8]，野黃芩苷(5、10、20 mg-1·kg-1)可劑量依賴地減緩荷瘤小鼠腫瘤生長速度，增高移植瘤中膠原蛋白的含量，降低轉(zhuǎn)移概率，同時(shí)下調(diào)人舌鱗狀細(xì)胞癌SAS細(xì)胞中MMP-2、MMP-9、c-Jun及整合素αvβ6表達(dá)水平，其機(jī)制可能通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子AP-1 表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。

2 抗炎作用

野黃芩苷具有抗炎活性，可以抑制炎癥因子的上調(diào)，及其引起的一氧化氮、組織內(nèi)皮損傷、血管通透性增加等病理損傷。Zhang等[9]通過小鼠皮下注射牛Ⅱ型膠原建立小鼠關(guān)節(jié)炎模型，并連續(xù)兩周灌胃給予野黃芩苷(20 mg-1·kg-1)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)野黃芩苷可通過抑制TLR4/NF-κB通路，緩解炎癥反應(yīng)，下調(diào)炎癥因子IL-1β、IL-6、TNF-α的表達(dá)水平。利用脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)誘發(fā)的巨噬細(xì)胞炎癥模型，劉俊等[10]發(fā)現(xiàn)，1 μmol·L-1的野黃芩苷能明顯抑制JNK/SAPK與p38 MAPK信號通路的磷酸化水平，降低炎癥因子TNF-α的基因表達(dá)水平，并提高抗炎細(xì)胞因子IL-10、TGF-β的基因表達(dá)水平，發(fā)揮其抗炎作用。小膠質(zhì)細(xì)胞活化能產(chǎn)生過度的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡，Yuan等[11]發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷(100 mg-1·kg-1)能抑制LPS誘發(fā)的小鼠小膠質(zhì)瘤細(xì)胞BV-的過度活化，降低活化的小膠質(zhì)瘤細(xì)胞中炎性細(xì)胞因子、一氧化氮、活性氧(reactive oxygen species，ROS)的表達(dá)上調(diào)。

細(xì)胞焦亡是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種不同于細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的新型細(xì)胞死亡方式，它依賴于caspase-1的活化，并伴大量促炎癥因子的釋放。景艷蕓等[12]以LPS致敏的小鼠巨噬細(xì)胞J774A.1作為炎癥細(xì)胞模型，發(fā)現(xiàn)野黃芩苷預(yù)處理能夠劑量依賴性地抑制ATP誘導(dǎo)的caspase-1活化，以及成熟IL-1β、HMGB1的釋放，并抑制細(xì)胞焦亡；進(jìn)一步研究表明，野黃芩苷通過調(diào)節(jié)PKA活性，抑制NLRP3 炎癥小體的活化與細(xì)胞焦亡，從而發(fā)揮抗炎作用。

3 改善心、腦缺血的作用

野黃芩苷在臨床上常用于缺血性腦病的治療，具有保護(hù)心臟、改善心、腦缺血、減少腦組織缺血及再灌注損害的作用。通過建立永久性的中腦動(dòng)脈阻塞模型，Wang等[13]發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷(50、100 mg-1·kg-1)可通過抑制ACE/Ang II/AT1信號通路，增加大腦血流量和抑制炎癥，保護(hù)大鼠大腦免受急性缺血性損傷。利用大鼠進(jìn)行血管內(nèi)穿孔誘發(fā)蛛網(wǎng)膜下腔出血，并用100 mg-1·kg-1野黃芩苷進(jìn)行干預(yù)，Li 等[14]發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷可能通過ERK5-KLF2-eNOS通路，有效減弱大鼠血管痙攣蛛網(wǎng)膜下腔出血。范利斌等[15]發(fā)現(xiàn)，與缺血模型組相比，野黃芩苷(25～100 μmol·L-1)干預(yù)下體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞活性明顯升高，細(xì)胞凋亡率明顯下降，同時(shí)野黃芩苷組細(xì)胞色素C、Bax、caspase-3蛋白表達(dá)下降，提示野黃芩苷通過線粒體凋亡途徑，拯救心肌缺血的損傷。

4 抗氧化作用

ROS產(chǎn)生過多并超過內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)對其消除能力時(shí)，會(huì)形成氧化生物大分子，誘發(fā)基因突變、蛋白質(zhì)變性和脂質(zhì)過氧化，損傷溶酶體、線粒體等，最終導(dǎo)致細(xì)胞損傷。野黃芩苷是一種黃酮苷類化合物，其酚羥基可通過提供氫原子，與ROS發(fā)生氧化還原反應(yīng)，發(fā)揮清除ROS 的作用。Wang等[16]研究發(fā)現(xiàn)，10 μmol·L-1野黃芩苷能明顯抑制高糖誘導(dǎo)及缺氧條件下人視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞增殖，改善氧化應(yīng)激，促進(jìn)低氧誘導(dǎo)因子1α (hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α)降解，并進(jìn)一步下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表達(dá)。Wang 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷 (25、50、100 μmol·L-1)可以劑量依賴性地抑制心肌缺血/再灌注損傷誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子和肌酸激酶(creatine kinase，CK)釋放，同時(shí)抑制氧化應(yīng)激及線粒體膜電位損傷，并上調(diào)抗氧化劑SOD表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞增殖。Long等[18]用野黃芩苷對糖尿病大鼠模型進(jìn)行干預(yù)發(fā)現(xiàn)，藥物可通過調(diào)控ROS/Bcl-2/Bax通路和ROS/微循環(huán)/饑餓通路，明顯抑制高血糖誘導(dǎo)大鼠睪丸細(xì)胞凋亡和形態(tài)學(xué)損傷。

5 抗纖維化、肝細(xì)胞損傷作用

組織纖維化的主要病理改變?yōu)槠鞴俳M織內(nèi)纖維結(jié)締組織增多，實(shí)質(zhì)細(xì)胞減少，可致器官結(jié)構(gòu)破壞和功能減退，是許多疾病致殘、致死的主要原因。轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)是已知最關(guān)鍵的致纖維化細(xì)胞因子之一，野黃芩苷(10、20 mg-1·kg-1)可抑制TGF-β1引起的平滑肌激動(dòng)蛋白的增加，上調(diào)Notch通路分子表達(dá)，減輕大鼠心肌內(nèi)皮細(xì)胞成纖維化[19]。閆珞玓等[20]研究發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷(10、100 μmol·L-1)能抑制肝星狀細(xì)胞增殖，增強(qiáng)細(xì)胞caspase-3/7活力，抑制Ⅰ型前膠原分泌，降低LX-2細(xì)胞Smad2和Smad3磷酸化水平，提示抑制TGF-β1/Smad信號通路可能是野黃芩苷抗肝纖維化的作用機(jī)制。Niu等[21]的研究結(jié)果表明，野黃芩苷(15 mg-1·kg-1)腹腔注射5 d，可通過減弱NF-κB介導(dǎo)的肝臟炎癥和改善肝臟氧化應(yīng)激損傷，預(yù)防黃獨(dú)乙素誘發(fā)的肝損傷。

6 神經(jīng)保護(hù)作用

利用體外大鼠大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞存活影響實(shí)驗(yàn)，測定野黃芩苷及其衍生物的腦神經(jīng)保護(hù)活性，發(fā)現(xiàn)野黃芩苷及其衍生物均具有腦神經(jīng)保護(hù)作用，其中野黃芩苷乙酯透過體外血腦屏障的能力強(qiáng)于野黃芩苷及其苷元[22]。腦部小膠質(zhì)細(xì)胞過度激活和炎癥過程可能是治療神經(jīng)退行性疾病和中風(fēng)進(jìn)展的治療靶標(biāo)，研究表明，50 μmol·L-1野黃芩苷能抑制LPS誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞中炎性介質(zhì)表達(dá)上調(diào)，抑制NF-κB的核轉(zhuǎn)位和DNA結(jié)合活性，下調(diào)JNK、p38磷酸化水平，降低神經(jīng)毒性[23]。Yuan等[11]發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷能夠有效抑制小膠質(zhì)瘤細(xì)胞的活化，并降低中腦動(dòng)脈阻塞模型中大鼠的腦梗死面積，進(jìn)而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

7 促成骨分化的作用

近期研究發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷具有促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖及分化的作用，有潛力成為抗骨質(zhì)疏松候選化合物。骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(bone morphogenetic protein 2，BMP-2)與多種細(xì)胞因子形成BMP-2信號通路，促進(jìn)成骨細(xì)胞分化和骨細(xì)胞外基質(zhì)合成與分泌。趙曉麗等[24]發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷(20 μmol·L-1)可明顯上調(diào)BMP-2轉(zhuǎn)錄活性；長時(shí)間誘導(dǎo)后，野黃芩苷(5～10 μmol·L-1)還可增加成骨細(xì)胞鈣化結(jié)節(jié)的數(shù)目，上調(diào)BMP-2 mRNA水平。劉彬等[25]取第3～5代的成骨細(xì)胞，分為對照組和實(shí)驗(yàn)組，觀察了野黃芩苷(1～50 μmol·L-1)對大鼠成骨細(xì)胞中骨保護(hù)素(osteoporogeterin，OPG) mRNA和NF-κB受體活化因子配體(receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL) mRNA表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)在選定的藥物濃度和干預(yù)時(shí)間內(nèi)，隨濃度增高和時(shí)間延長，OPG mRNA 表達(dá)依次增強(qiáng)，OPG/GAPDH 比值依次增大；而RANKL mRNA 的表達(dá)依次減弱，RANKL/GAPDH 比值依次減小。表明野黃芩苷在一定的濃度和時(shí)間內(nèi)，有促進(jìn)成骨的作用。

8 小結(jié)

野黃芩苷是中藥黃芩、燈盞花和半枝蓮中重要的黃酮類物質(zhì)，具有多種藥理作用，表現(xiàn)出良好的應(yīng)用和開發(fā)前景。野黃芩苷毒性小，藥物毒理研究相關(guān)報(bào)道較少，已應(yīng)用于心腦血管疾病的臨床治療。本文在分子水平上對野黃芩苷的藥理機(jī)制進(jìn)行總結(jié)，以期為以后的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用提供有益參考。野黃芩苷在不同細(xì)胞類型中可能發(fā)揮著不同的作用，如其在一定劑量范圍內(nèi)可抑制腫瘤細(xì)胞增殖，而促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖，表明藥物所發(fā)揮的藥效對其所作用的組織有選擇性，這與筆者前期研究中發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷能夠誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞HepG2凋亡，而不影響正常肝細(xì)胞L02的結(jié)果是一致的，這可能是野黃芩苷高效低毒的藥理機(jī)制所在。目前，野黃芩苷在體內(nèi)的具體作用靶點(diǎn)、藥理機(jī)制尚不明確，體內(nèi)過程還有待進(jìn)一步研究。此外，因野黃芩苷穩(wěn)定性和水溶性差，在人體內(nèi)半衰期較短，口服生物利用率低，給臨床應(yīng)用帶來很多困難。要解決這些難題科研工作者還有很多的路要走，還需進(jìn)一步努力。