大黃酸藥理作用的新進展*

鄭舟琴 綜述，杜 宏 審校

(南方醫(yī)科大學(xué)南京臨床醫(yī)學(xué)院/東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院內(nèi)分泌科,南京 210002)

大黃酸是一種廣泛存在于中草藥如大黃、決明子、何首烏、蘆薈等中的親脂性蒽醌類化合物，在中國作為藥物使用已超過1 000年。人們一直都在積極探索其與人類健康相關(guān)的藥理作用，然而，因其溶解性差、生物利用度低，很大程度上限制了它的臨床用途。隨著近幾年藥物提取、分離技術(shù)的提高，大黃酸及其衍生物在臨床上已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。本文總結(jié)了近幾年國內(nèi)外對大黃酸藥理作用的大量研究，對大黃酸的藥理特性進行了詳細闡述，進一步支持大黃酸在臨床上的潛在用途。

1 抗炎作用

近來有研究表明大黃酸(5、20 μmol/L)可減少白細胞介素(IL)-6、IL-1β和腫瘤壞死因子(TNF)-α等促炎細胞因子的生成，同時抑制核因子(NF)-κB和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體家族含pyrin結(jié)構(gòu)域蛋白3(NLRP3)炎癥因子途徑，顯著減少免疫細胞遷移而發(fā)揮強大的抗炎作用[1-2]。此外，大黃酸可顯著逆轉(zhuǎn)炎癥中活化轉(zhuǎn)錄因子6(ATF6)、p66Shc及還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶亞基p22PHOX和GP91PHOX表達上調(diào)，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-2及磷酸化蛋白激酶B/蛋白激酶B(pAKT/Akt)比值增加而減輕炎性反應(yīng)[3]。

內(nèi)皮細胞黏附分子(ECAM)與炎癥誘導(dǎo)的血管并發(fā)癥密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)大黃酸可通過減少ECAMs的轉(zhuǎn)錄和表達降低炎癥引起的血管并發(fā)癥[4]。此外，大黃酸衍生物-賴氨大黃酸可顯著減少炎性因子的產(chǎn)生并阻斷TNF-α/NF-κB信號通路，從而抑制腎臟炎癥進展[5]。

研究顯示大黃酸能顯著降低骨關(guān)節(jié)炎患者軟骨細胞IL-1受體水平，從而有效地抑制軟骨細胞中IL-1β的合成及這種細胞因子對軟骨的破壞作用[6]。另有研究證實大黃酸能減少IL-1β誘導(dǎo)的MAPK信號通路并阻斷NF-κB與激活蛋白(AP)-1轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，抑制軟骨細胞的炎性反應(yīng)，這可能是大黃酸緩解骨關(guān)節(jié)炎的機制[7]。

2 抗氧化應(yīng)激作用

活性氧(ROS)參與了人體許多病理、生理過程，如衰老、動脈粥樣硬化、癌癥、神經(jīng)退行性變、慢性炎癥等。大黃酸已被證明可抑制ROS的產(chǎn)生，在H2O2誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細胞中，大黃酸以劑量依賴性的方式顯著減少細胞中BH3結(jié)構(gòu)域凋亡誘導(dǎo)蛋白(Bid)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)-3、Caspase-8和Caspase-9的mRNA表達，減少細胞內(nèi)ROS產(chǎn)生，從而逆轉(zhuǎn)H2O2引起的細胞損傷[8-9]。

氧化應(yīng)激在糖尿病腎病及腦缺血再灌注損傷的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用。研究顯示大黃酸能顯著降低丙二醛(MDA)含量并增加氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)等氧化酶的活性，抑制氧化應(yīng)激效應(yīng)，從而改善糖尿病腎病小鼠腎臟功能，并減輕大腦缺血再灌注損傷[10-11]。

3 抗腫瘤作用

近年來，大黃酸抗腫瘤的報道日益增多。研究表明大黃酸可以在許多癌癥類型如胰腺癌[12]、宮頸癌[13]、胃癌[14]及肝細胞癌[15]等腫瘤中抑制細胞增殖、轉(zhuǎn)移或誘導(dǎo)細胞死亡。

最新研究發(fā)現(xiàn)，大黃酸與全反式維甲酸(ATRA)聯(lián)用可增強ATRA誘導(dǎo)巨噬細胞分化的能力，體現(xiàn)出大黃酸/ATRA分化療法在抗急性早幼粒細胞白血病(APL)治療中的巨大潛力，這其中的機制可能與大黃酸誘導(dǎo)NB4細胞的形態(tài)學(xué)變化，增強分化標(biāo)志物CD11b和CD14以及趨化因子受體(CCR)1和CCR2的表達有關(guān)[16]。

信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)過程與腫瘤細胞的分化、增殖密切相關(guān)。Ras/Raf/MEK(MAPK)/ERK和PTEN/PI3K/AKT/mTOR信號通路是腫瘤中兩個經(jīng)常失調(diào)的信號傳導(dǎo)通路，參與腫瘤的激活、增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移過程。研究表明大黃酸可抑制血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和表皮生長因子(EGF)誘導(dǎo)的MCF-7和MDA-MB-435s乳腺癌細胞及鼻咽癌細胞中MAPK/ERK和PTEN/PI3K/AKT/mTOR通路，從而抑制腫瘤細胞的增殖及轉(zhuǎn)移[17-18]。更有研究證實大黃酸能以劑量和時間依賴性的方式抑制腎癌細胞(RCC)增殖，同時抑制RCC的遷移和侵襲，其抑瘤活性與MAPK/NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑抑制有關(guān)[19]。

細胞凋亡是消除包括癌細胞在內(nèi)的惡性細胞的生理過程，不會對正常細胞或周圍組織造成損害。研究表明，大黃酸能減少ATP的產(chǎn)生、降低線粒體跨膜電位，并顯著升高葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(GRP78)和ATF6水平，促進凋亡誘導(dǎo)因子的釋放，從而誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡[20-21]。值得注意的是，大黃酸誘導(dǎo)的細胞凋亡是蛋白酶依賴性的，并涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)的途徑及人正常肝細胞(HL)-7702細胞內(nèi)鈣水平的增加[22]。

4 抗纖維化作用

纖維化以細胞外基質(zhì)積聚和正常組織結(jié)構(gòu)破壞為特征，是許多器官慢性衰竭的常見原因。大量的研究證實大黃酸對腎纖維化有明顯的抑制作用。糖尿病腎病是導(dǎo)致腎纖維化的重要因素之一，腎小球系膜細胞增殖和細胞外基質(zhì)(ECM)的異常沉積是早期糖尿病腎病的主要病理特征，與腎纖維化的發(fā)生密切相關(guān)。研究表明大黃酸可誘導(dǎo)系膜細胞周期G1期阻滯、上調(diào)凋亡介質(zhì)Bax和Caspase-3表達，從而抑制系膜細胞增殖而改善腎纖維化[23]。此外，轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β1也是主要的致纖維化因子，由TGF-β1介導(dǎo)的Smad 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是腎纖維化過程中最經(jīng)典的信號通路。新近研究證實大黃酸可劑量依賴性的下調(diào) TGF-β1與Smad3的高表達，從而改善腎纖維化病變[24-26]。更有研究發(fā)現(xiàn)，大黃酸能減少腎組織中纖維連接蛋白(FN)、α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)及Ⅳ型膠原(Col4)的表達，從而顯著延緩腎纖維化進展[27-29]。

大黃酸對肝纖維化也有明顯的抑制效應(yīng)。研究表明大黃酸能抑制肝臟星狀細胞活化，上調(diào) MMP-13/α-SMA比值從而增加膠原降解，減少細胞外基質(zhì)分泌，有效抑制肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展[30]。此外，大黃酸通過抑制miR-21表達，從而干預(yù) TGF-β1/Smad 信號通路，減少ECM沉積，因而對肺纖維化也具有明顯抑制作用[31]。

5 調(diào)脂作用

眾多研究表明大黃酸能顯著降低血清總膽固醇、三酰甘油水平，減輕體重而改善糖脂代謝。肝X受體(LXRs)在調(diào)節(jié)膽固醇平衡、脂質(zhì)代謝和能量代謝方面發(fā)揮重要作用。在高脂飲食誘導(dǎo)的C57BL/6J小鼠中，大黃酸可拮抗體外3T3-L1脂肪細胞和HepG2細胞中的LXR靶基因，抑制脂肪和膽固醇代謝相關(guān)的LXR靶基因表達，與此同時激活棕色脂肪組織中的解耦聯(lián)蛋白1(UCP1)，加速小鼠脂肪組織能量消耗，表明大黃酸可以通過拮抗LXR基因并提高UCP1表達來改善脂質(zhì)代謝紊亂[32]。

固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBP)-1c是脂肪合成基因的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，研究發(fā)現(xiàn)大黃酸能顯著抑制SREBP-1c的轉(zhuǎn)錄活性，與此同時加速能量消耗并減少膽固醇和三酰甘油水平，從而減少肝臟脂肪沉積。更有甚者，大黃酸還能改善肝脂肪變性并使高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)水平恢復(fù)正常[33]。

研究發(fā)現(xiàn)大黃酸能抑制人前體脂肪細胞增殖與分化，該作用可能與分化抑制基因(CHOP)表達上調(diào)有關(guān)[34]。通過下調(diào)脂肪生成特定轉(zhuǎn)錄因子PPARy和C/EBPα及其上游調(diào)控因子C/EBPβ的表達，大黃酸也可抑制脂肪生成。與此同時，脂肪酸合成酶及脂肪細胞分化相關(guān)的PPARy靶基因如CD36、aP2、UCP-2等也在使用大黃酸后顯著減少，提示大黃酸可作為一種新型調(diào)脂藥物治療脂代謝紊亂[35]。

6 降糖作用

大黃酸(120 mg/kg)作用于db/db小鼠8周后其葡萄糖濃度曲線(AUC)的面積顯著減少，同時胰島素水平的AUC面積與第一時相胰島素分泌明顯增加。此外，通過增加小鼠B細胞數(shù)量并抑制B細胞凋亡，大黃酸能顯著改善葡萄糖依賴性和非依賴性胰島素分泌[36-38]。更有研究證實，通過抑制線粒體分裂蛋白相關(guān)蛋白1(DRP1)水平，大黃酸可保護B細胞線粒體超微結(jié)構(gòu)免受高血糖誘導(dǎo)Drp1表達的影響，減少B細胞凋亡，表明大黃酸可成為治療2型糖尿病的新藥物[39]。

葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白(GLUT)-4在葡萄糖的攝取和代謝過程中發(fā)揮著重要作用，是糖尿病治療的主要靶點。研究表明，大黃根莖醇提物大黃素在分化的大鼠L6肌細胞中具有明顯的葡萄糖轉(zhuǎn)運活性，并表現(xiàn)出與噻唑烷二酮類藥物相類似的作用，能夠促進GLUT4及GLUT1的表達，同時對過氧化物酶體增殖物激活物受體-γ(PPAR-γ)的表達有促進作用，能提高胰島素敏感程度，從而有效降低血糖[40]。

沉默結(jié)合型信息調(diào)節(jié)因子2同源蛋白1(SIRT1)是一種依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的去乙?；福瑓⑴c細胞增殖、分化、凋亡及能量代謝，在調(diào)節(jié)糖脂代謝也發(fā)揮著重要作用。研究證實大黃酸能增加糖尿病大鼠腎組織SIRT1的表達，抑制胰島 B細胞衰老和凋亡，提高胰島素的敏感性,從而改善糖尿病大鼠腎臟病理損傷[41]。

7 抗菌及抗病毒作用

和許多草藥單體一樣，作為植物抗生素,大黃酸對多種細菌及病毒具有顯著療效。既往研究表明大黃酸對金黃色葡萄球菌、幽門螺桿菌、鏈球菌、白喉桿菌、枯草桿菌、炭疽桿菌等均有良好的抗菌活性。其抗菌機制可能與大黃酸抑制細菌DNA及RNA的生物合成，阻礙線粒體呼吸鏈電子傳遞，同時阻止負責(zé)細菌無氧呼吸和發(fā)酵基因的轉(zhuǎn)錄有關(guān)[42]。

近來研究發(fā)現(xiàn)大黃酸(2.5～10 μg/mL)可顯著抑制小鼠甲型流感病毒(IAV)的增殖，這可能與大黃酸抑制IAV誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，減少Toll樣受體4(TLR4)、Akt、P38、JNK MAPK和NF-κB信號通路的激活有關(guān)；高劑量(150 mg·kg-1·d-1)的大黃酸還可明顯降低小鼠肺病毒載量[9]。此外，大黃酸被證明是一種可逆的非競爭型反轉(zhuǎn)錄酶抑制劑，可通過誘導(dǎo)反轉(zhuǎn)錄酶發(fā)生構(gòu)象改變而降低反轉(zhuǎn)錄酶的活性，進而影響乙肝病毒DNA的合成[43]。

8 其他作用

腫瘤壞死因子超家族的成員-LIGHT，是動脈粥樣硬化形成過程中一種新型的中介物。研究發(fā)現(xiàn)大黃酸能抑制LIGHT誘導(dǎo)的人單核細胞遷移，其機制與ROS生成和NADPH氧化酶p47(phox)活化減少有關(guān)，表明大黃酸具有用作抗動脈粥樣硬化的潛力[44]。此外，既往研究證實大黃酸可抑制IL-1誘導(dǎo)的MMPs和蛋白聚糖酶的分泌，減少椎間盤細胞凋亡，從而阻止椎間盤退行性變的進展[45]。

大黃酸可減少大鼠結(jié)腸對水、鈉離子及氯離子吸收，增加鉀離子分泌因而具有通便作用。最近研究表明大黃酸還可通過抑制NF-κB和β-連環(huán)蛋白(β-Catenin)信號通路劑量依賴性地減輕增生和肥大的子宮肌層并改善子宮腺肌病[46]。此外，大黃酸可強效(>76%)抑制小鼠肥大細胞脫顆粒并抑制脂肪氧化酶(LOX)活性(IC50 值為3.9 μg/mL),表明大黃酸具有抗過敏活性，可能是治療過敏性疾病的潛在藥物[47]。

9 總結(jié)與展望

綜上所述，大黃酸作為一種廣泛存在于中草藥中的蒽醌類化合物，具有廣泛的藥理活性，包括抗炎、抗氧化應(yīng)激、抗腫瘤、抗纖維化、調(diào)脂、降糖、抑菌、抗病毒等，是低毒、具有良好開發(fā)前景的天然藥物。大量的研究和臨床實踐已充分證明了大黃酸在多種疾病治療中的新機制，其獨特的藥理活性已成為未來國內(nèi)外臨床研究的新熱點，但由于其溶解性較差、生物利用度低使得大黃酸的應(yīng)用受到了一定限制。近年來隨著大黃酸分離提取技術(shù)的不斷提高，其合成技術(shù)也取得了相當(dāng)大的進展，大黃酸的研究與應(yīng)用也因此得到進一步深入，其潛在的藥物臨床開發(fā)價值也得到了進一步挖掘，隨著未來研究的進一步開展，大黃酸在不久的將來將成為新一代的臨床新藥。