紅花黃色素改善肝功能和糖脂代謝作用的研究進(jìn)展

嚴(yán)克敏 朱惠娟 龔鳳英

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科，國家衛(wèi)健委內(nèi)分泌重點(diǎn)實驗室，協(xié)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心 100730

肥胖及其相關(guān)代謝異常性疾病包括糖尿病、高血壓、心腦血管疾病等是當(dāng)今危害人類健康的重大疾病。中醫(yī)藥因具有多靶點(diǎn)作用的特點(diǎn)，對于肥胖及其相關(guān)代謝異常性疾病的治療具有良好的應(yīng)用前景。目前，傳統(tǒng)中藥紅花黃色素已應(yīng)用于臨床，主要用于心、腦血管疾病[1-2]。近年來，有研究報道，紅花黃色素還具有改善肝功能和糖、脂代謝的作用。本文將對紅花黃色素及其在改善肝功能和糖、脂代謝方面的研究進(jìn)展綜述如下。

1 紅花黃色素簡介

紅花(Carthamustinctorius L.)是中國重要的中草藥，為菊科植物的干燥花,具有散瘀止痛、活血通經(jīng)的作用。紅花黃色素是紅花的主要有效成分，由多種查耳酮類化合物組成，包括羥基紅花黃色素A(HSYA)、紅花黃色素B(SYB)等，其中HSYA是紅花黃色素的主要成分[1,3]。目前，已應(yīng)用于臨床的紅花黃色素制劑主要有紅花黃色素氯化鈉注射液和注射用紅花黃色素[1]。

紅花黃色素能改善心肌缺血、缺氧及缺血-再灌注損傷、減輕腦水腫、抑制氧化應(yīng)激和保護(hù)腎小管上皮細(xì)胞，具有改善急性缺血性心、腦損傷和保護(hù)腎臟等作用，可用于治療冠心病、缺血性腦血管病、糖尿病腎病及下肢深靜脈血栓等[2]。關(guān)于紅花黃色素的作用機(jī)制，已有較多研究報道。首先，紅花黃色素能激活核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)信號通路，增加抗氧化物如超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶、谷胱甘肽、血紅素加氧酶1、NAD(P)H脫氫酶醌1等的水平和活性[4-5]。其次，紅花黃色素能抑制Toll樣受體4-Myd88和p-38/c-Jun氨基末端激酶-核因子-κB信號通路，抑制促炎細(xì)胞因子腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細(xì)胞介素(IL)-1β、IL-6和IL-12等的表達(dá)，促進(jìn)抗炎細(xì)胞因子IL-10的表達(dá)[6-8]。此外，紅花黃色素還能抗血小板聚集，抑制細(xì)胞凋亡[8-10]。

2 紅花黃色素改善肝功能和糖、脂代謝的作用

2.1 改善肝功能 據(jù)報道，用四氯化碳或四氯化碳聯(lián)合高脂飲食誘導(dǎo)肝臟纖維化的Sprauge-Dawley(SD)大鼠模型，其血清肝功能相關(guān)指標(biāo)丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)和堿性磷酸酶(ALP)水平顯著升高；給予5～20 mg/kg的HSYA腹腔注射干預(yù)8周后，肝臟纖維化大鼠的血清ALT、AST和ALP水平顯著降低[11-12]。此外，對乙醇誘導(dǎo)肝損傷SD大鼠模型給予2.5 mg·kg-1·d-1或10 mg·kg-1·d-1的HSYA腹腔注射干預(yù)6周，也能顯著降低大鼠血清ALT和AST水平[13]。上述結(jié)果表明，紅花黃色素的主要成分HSYA具有改善肝功能的作用。

2.2 降低血糖、改善胰島素敏感性 紅花黃色素能降低血糖、改善胰島素敏感性。給予高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖ICR小鼠腹腔注射紅花黃色素(120 mg·kg-1·d-1)8周后，小鼠空腹血糖水平較對照組肥胖小鼠降低了27.1%；同時，在腹腔注射胰島素耐量試驗(IPITT)中，紅花黃色素干預(yù)后的小鼠，在注射胰島素后0、30和60 min的血糖水平均較對照組小鼠顯著降低[14]。給予高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖C57BL/6小鼠腹腔注射100 mg·kg-1·d-1的紅花黃色素6周后，小鼠的空腹血糖和胰島素水平也顯著降低，同時口服葡萄糖耐量試驗和IPITT的曲線下面積均顯著減少，穩(wěn)態(tài)模型評估-胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)也明顯降低[15]。此外，給予高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖C57BL/6J小鼠200 mg·kg-1·d-1的HSYA灌胃6周，也能顯著降低小鼠的空腹血糖和胰島素水平及HOMA-IR，口服葡萄糖耐量試驗的曲線下面積也顯著減少[16]。對于四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病Wistar大鼠，紅花水醇提取物干預(yù)也能明顯降低空腹血糖水平[17]。

2.3 減輕體重、減少脂肪含量 動物研究發(fā)現(xiàn)，對不同品系高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠，紅花黃色素均能減少脂肪含量、減輕體重。給予高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖ICR小鼠腹腔注射紅花黃色素120 mg·kg-1·d-18周后，小鼠的總脂肪含量，包括皮下脂肪、腸系膜脂肪、腎周脂肪和附睪脂肪，較對照組的肥胖小鼠減少33.0%，同時，小鼠的體脂百分比降低29.4%[14]。給予高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖C57BL/6小鼠腹腔注射紅花黃色素(100 mg·kg-1·d-1)6周后，小鼠的體重、腎周脂肪和附睪脂肪也顯著減少[15]。在另一個動物實驗中，研究者們用不同劑量的紅花黃色素給高脂飲食喂養(yǎng)的昆明小鼠灌胃1個月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，0.5和1.0 mg/d的紅花黃色素都能顯著減輕小鼠的體重，但對攝食量無影響[18]。此外，紅花黃色素的主要成分HSYA也能發(fā)揮減重、減脂的作用。給予高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖C57BL/6J小鼠200 mg·kg-1·d-1的HSYA灌胃6周，小鼠的體重和附睪脂肪重量均顯著降低；取附睪脂肪組織制作石蠟切片HE染色還發(fā)現(xiàn)，HSYA干預(yù)還能減小脂肪細(xì)胞的體積[16]。

2.4 降低血脂 紅花黃色素還具有降低血脂的作用。給予高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖C57BL/6小鼠腹腔注射100 mg·kg-1·d-1的紅花黃色素6周后，小鼠的血漿總膽固醇、甘油三酯和游離脂肪酸水平均明顯降低[15]。高脂飲食喂養(yǎng)的昆明小鼠，給予0.1、0.5和1.0 mg/d的紅花黃色素灌胃1個月后，小鼠空腹時血清總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白-膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白-膽固醇(HDL-C)水平和LDL-C/HDL-C比值也都顯著降低[18]。進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，紅花黃色素可能是通過抑制細(xì)胞內(nèi)膽固醇的合成而發(fā)揮降低血脂的作用[18]。在大鼠的研究中也有類似結(jié)果。四氯化碳誘導(dǎo)的肝臟纖維化的SD大鼠，給予5～20 mg/kg的HSYA腹腔注射8周(5次/周)，血清總膽固醇和甘油三酯水平顯著降低[11]。四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病Wistar大鼠，給予200 mg·kg-1·d-1紅花水醇提取物腹腔注射6周后，也觀察到空腹總膽固醇、甘油三酯和LDL-C水平顯著降低[17]。

3 紅花黃色素改善肝功能的作用機(jī)制

3.1 增強(qiáng)肝臟抗氧化應(yīng)激的能力 HSYA能顯著降低SD大鼠肝臟中氧化應(yīng)激標(biāo)志物丙二醛的含量及活性氧簇的產(chǎn)生，同時增加抗氧化酶SOD和谷胱甘肽過氧化物酶的mRNA水平以及活性，具有抗氧化應(yīng)激的作用[11,13]。同時，HSYA也能顯著降低高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠肝臟中的促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的表達(dá)，促進(jìn)抗炎細(xì)胞因子IL-10的表達(dá)[16]。細(xì)胞實驗也發(fā)現(xiàn)，用過氧化氫構(gòu)建氧化應(yīng)激的HepG2細(xì)胞模型，給予紅花黃色素的另一主要活性成分SYB作用后，也能減少其活性氧簇產(chǎn)生和丙二醛含量，促進(jìn)抗氧化因子Nrf2及其下游的抗氧化酶血紅素加氧酶1和NAD(P)H脫氫酶醌1的表達(dá)，并增加抗氧化酶SOD和谷胱甘肽過氧化物酶的活力[19]。上述結(jié)果表明，紅花黃色素的主要成分能增強(qiáng)肝臟抗氧化應(yīng)激的能力。

3.2 減輕肝臟脂肪變性 研究發(fā)現(xiàn)，紅花黃色素能減輕肝臟脂肪變性程度。給予高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖C57BL/6小鼠腹腔注射紅花黃色素100 mg·kg-1·d-1干預(yù)6周后，肝臟質(zhì)量較對照組肥胖小鼠顯著降低。同時，取肝組織制作石蠟切片HE染色，發(fā)現(xiàn)肥胖小鼠肝臟出現(xiàn)大面積脂質(zhì)沉積和脂肪變性；而紅花黃色素干預(yù)后，可顯著減少肝臟脂質(zhì)沉積、減輕肝臟脂肪變性程度[15]。在對高脂飲食喂養(yǎng)的昆明小鼠的研究中也發(fā)現(xiàn)，給予0.1、0.5和1.0 mg/d的紅花黃色素灌胃干預(yù)4周后，小鼠肝臟脂肪變性程度較對照組明顯減輕[18]。此外，對高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖C57BL/6J小鼠，給予200 mg·kg-1·d-1的HSYA灌胃干預(yù)6周，也能顯著減輕肝臟脂肪變性程度，減少肝臟脂質(zhì)沉積[16]。

3.3 減輕肝臟纖維化 He等[13]研究發(fā)現(xiàn)，給予乙醇誘導(dǎo)肝損傷的SD大鼠2.5 mg·kg-1·d-1或10 mg·kg-1·d-1的HSYA腹腔注射干預(yù)6周后，大鼠血清中肝臟纖維化相關(guān)標(biāo)志物透明質(zhì)酸、層黏連蛋白和Ⅲ型前膠原的水平顯著降低，同時肝臟中促纖維化因子轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)的表達(dá)也明顯減少，表明HSYA可能通過抑制TGF-β1而發(fā)揮抗肝臟纖維化的作用。對四氯化碳誘導(dǎo)的肝臟纖維化SD大鼠，HSYA也能明顯抑制TGF-β1表達(dá)、降低血清中肝臟纖維化相關(guān)指標(biāo)、減輕肝臟纖維化[11-12]。進(jìn)一步機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，HSYA的抗纖維化作用可能與激活過氧化物酶體增殖物活化受體γ/p38絲裂原活化蛋白激酶信號通路有關(guān)[12]。

4 紅花黃色素改善糖、脂代謝在脂肪層面的作用機(jī)制

4.1 激活脂肪組織中的胰島素信號通路 紅花黃色素能促進(jìn)脂肪組織中胰島素信號通路相關(guān)因子的表達(dá)，激活胰島素信號通路。動物研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖ICR小鼠脂肪組織中胰島素信號通路相關(guān)因子的表達(dá)顯著降低，給予120 mg·kg-1·d-1的紅花黃色素腹腔注射干預(yù)8周后，小鼠腸系膜脂肪組織中胰島素信號通路相關(guān)因子胰島素受體底物1(IRS1)、蛋白激酶B(Akt)、糖原合成酶激酶3β(GSK3β)和叉頭框蛋白O1的mRNA水平均顯著增加，分別增加到對照組肥胖小鼠的1.9、2.8、3.3和5.9倍，同時Akt和GSK3β的蛋白表達(dá)量也增加至對照組肥胖小鼠的3.0和5.2倍[14]。此外，紅花黃色素干預(yù)也能增加肥胖小鼠皮下脂肪組織中IRS1、Akt和GSK3β mRNA水平[14]。

4.2 促進(jìn)白色脂肪組織棕色化 紅花黃色素能促進(jìn)白色脂肪組織棕色化。給予高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖ICR小鼠120 mg·kg-1·d-1的紅花黃色素腹腔注射干預(yù)8周后，小鼠腸系膜脂肪組織中白色脂肪組織棕色化相關(guān)基因解耦聯(lián)蛋白1和過氧化物酶體增殖物活化受體γ協(xié)同刺激因子1α(PGC1α)的mRNA水平分別增加至對照組小鼠的8.6倍和6.2倍[14]。在皮下脂肪組織中也觀察到類似的結(jié)果。紅花黃色素干預(yù)后，肥胖小鼠皮下脂肪組織中白色脂肪組織棕色化相關(guān)基因PGC1α、Ⅲ型纖連蛋白結(jié)構(gòu)域5和PR結(jié)構(gòu)域蛋白16的mRNA水平分別增加至對照組小鼠的2.5倍、6.4倍和2.1倍，同時，PGC1α的蛋白表達(dá)量增加到對照組小鼠的3.0倍[14]。

4.3 抑制脂肪細(xì)胞分化和脂質(zhì)合成 HSYA能抑制前脂肪細(xì)胞的增殖和分化。筆者研究發(fā)現(xiàn)，0.1 mg/L的HSYA作用8 h，能顯著抑制3T3-L1前脂肪細(xì)胞系的增殖，且該抑制作用呈劑量和時間依賴性[20-21]。同時，HSYA還能抑制3T3-L1前脂肪細(xì)胞的分化、抑制脂質(zhì)合成，從而減少細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)含量[20-21]。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，HSYA能通過增強(qiáng)激素敏感性脂肪酶的啟動子活性，促進(jìn)激素敏感性脂肪酶的表達(dá)，從而減少細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)含量[20-21]。

綜上所述，紅花黃色素具有改善肝功能和糖、脂代謝的作用。一方面，紅花黃色素能作用于肝臟，增強(qiáng)肝臟抗氧化應(yīng)激能力，減輕肝臟脂肪變性和纖維化；另一方面，紅花黃色素能作用于脂肪組織和脂肪細(xì)胞，激活胰島素信號通路、促進(jìn)白色脂肪組織棕色化、抑制脂質(zhì)合成。紅花黃色素改善代謝的作用，使其有望成為未來治療肥胖癥及其相關(guān)并發(fā)癥的一種藥物。然而，目前關(guān)于紅花黃色素改善代謝的研究仍較少，并缺乏在人體的試驗，還有待進(jìn)一步的深入探究。