具有PDEs抑制作用的部分中藥及其活性成分研究進(jìn)展

熊庭旺，石京山

(遵義醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)藥理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室暨特色民族藥教育部國際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，貴州 遵義 563099)

磷酸二酯酶(phosphodiesterases，PDEs)是環(huán)核苷酸信號傳導(dǎo)通路的重要組成部分，是一個(gè)龐大的酶家族，包括11種亞型，在組織細(xì)胞中廣泛分布，其活性主要隨著腺苷酸環(huán)化酶、鳥苷酸環(huán)化酶活性變化而變化，從而調(diào)節(jié)環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine 3’, 5’-monnophosphate，cAMP)和環(huán)磷酸鳥苷(cyclic guanosine 3’, 5’-monophosphate，cGMP)水平，參與學(xué)習(xí)記憶、抗炎、勃起等多種生理病理過程。不同病理狀態(tài)下，組織中PDEs某些亞型的活性及表達(dá)會發(fā)生不同的改變，在充血性心力衰竭中PDE3的mRNA表達(dá)及活性升高，高血壓時(shí)PDE1、PDE5蛋白表達(dá)及活性均顯著增強(qiáng)，中樞神經(jīng)退行性疾病中PDE1活性增強(qiáng)，PDE6突變能夠?qū)е乱暰W(wǎng)膜色素變性[1-4]。由于PDEs亞型眾多，且在組織器官中分布不均，各亞型對cAMP和cGMP水解各具特點(diǎn)，因此，抑制不同亞型是不同疾病的治療靶點(diǎn)。目前，PDE3抑制劑西洛他唑用于治療心衰，PDE4抑制劑羅氟司特治療慢性阻塞性肺病，PDE5抑制劑西地那非治療勃起功能障礙，PDE7抑制劑YM-393059治療慢性炎性疾病等[5-6]。然而，這些常用的PDEs抑制劑存在著選擇性差、不良反應(yīng)較多等不足。因此，利用我國中草藥資源豐富的優(yōu)勢，從中藥中發(fā)掘出亞型選擇性更好的PDEs抑制劑，無疑具有重要的科學(xué)意義。本文就目前研究發(fā)現(xiàn)的對影響PDEs mRNA和蛋白表達(dá)以及酶活性的一些重要中藥或其主要活性成分進(jìn)行簡要綜述。

1 抑制PDEs發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的中藥及其活性成分

PDE5是cGMP特異性水解酶之一，抑制PDE5活性能夠增加cGMP水平進(jìn)而減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)突觸可塑性，提高學(xué)習(xí)記憶[7]。淫羊藿苷(icarrin，ICA)、淫羊藿總黃酮、淫羊藿多糖等是淫羊藿(EpimediumbrevicornuMaxim)中的主要活性成分[8]。研究表明ICA對人酶源PDE5A1具有一定的抑制作用，對ICA進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾后其對PDE5A1的抑制作用將提高約80倍，接近西地那非。另外，ICA對PDE6的選擇性和cAMP-PDE活性的抑制作用高于西地那非，Jin F等報(bào)道ICA通過PDE5作用于一氧化氮(NO)/cGMP信號通路進(jìn)而改善APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠學(xué)習(xí)記憶[9-10]。淫羊藿次苷II(icariside II，ICS II)是ICA的代謝產(chǎn)物，尹彩霞等報(bào)道ICS II是通過PDE5發(fā)揮抗阿爾茨海默癥作用的，是一個(gè)有效的 PDE5抑制劑[11-12]。此外，中藥蛇床子(Cnidiummonnieri(L.)Cusson)、銀杏葉以及中藥活性成分白藜蘆醇(resveratrol，Res)、蛇床子素(osthole，Ost)、芍藥苷等都具有通過抑制PDEs發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)的作用(見表1)。

表1通過抑制PDEs發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的中藥及其活性成分

活性成分中藥來源模型作用機(jī)制參考文獻(xiàn) ICA淫羊藿APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠↓PDE蛋白表達(dá),刺激NO/cGMP通路,誘導(dǎo)NOS亞型[9]ICSⅡ淫羊藿腦缺血再灌注大鼠↓PDE5蛋白表達(dá),↓促炎因子釋放,改善學(xué)習(xí)記憶[13]側(cè)腦室注射鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的大鼠學(xué)習(xí)記憶減退↓PDE5含量,↓炎癥因子產(chǎn)生,↓APP、BACE1蛋白表達(dá),↑NEP蛋白表達(dá),↓Aβ產(chǎn)生,↑其代謝,↓IkB-α和NF-kB-p65的磷酸化[14]Aβ25-35誘導(dǎo)的大鼠學(xué)習(xí)記憶減退模型↓PDE5水平,↑c(diǎn)GMP水平,↓炎癥因子水平,↓凋亡相關(guān)蛋白Bax、 active-caspses3的表達(dá),↑BDNF、TrkB蛋白表達(dá),調(diào)控CREB磷酸化水平[15,16]APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠↓Aβ產(chǎn)生,↓PDE5含量[17]雙側(cè)頸總動脈永久結(jié)扎誘導(dǎo)的慢性腦低灌注大鼠↓PDE4、PDE5蛋白表達(dá),阻斷TGF-β1/Smad2信號傳導(dǎo),改善學(xué)習(xí)記憶減退[18]Res虎杖、白蘞、蘆薈、百合、土茯苓、決明子、何首烏、厚樸、紫菀、射干等大腦中動脈阻塞模型↓cAMP、PDE含量,抑制PDEs調(diào)節(jié)cAMP/AMPK/ Stirt1通路,↓腦組織缺血時(shí)對ATP的消耗[19]芍藥苷白芍血虛肝郁證大鼠模型↓海馬PDE5A、PDE2A、PDE9A mRNA表達(dá),具有神經(jīng)保護(hù)作用[21]Ost蛇床子Aβ25-35誘導(dǎo)的學(xué)習(xí)記憶減退↓PDEs、PDE4和PDE5含量,改善神經(jīng)元損傷[22]提取物銀杏葉急性腦梗死患者↓血小板PDEs活性,↑c(diǎn)AMP、↓胞漿游離Ca2+濃度[23]3,5,6,7,8,3',4'-七甲氧基黃酮陳皮大鼠膠質(zhì)瘤細(xì)胞↑ERK和cAMP-CREB,↓PDE4B、PDE4D活性,↑星形膠質(zhì)細(xì)胞中BDNF的表達(dá)而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[24]提取物柴胡-芍藥慢性溫和不可預(yù)知應(yīng)激誘導(dǎo)的抑郁大鼠模型↓海馬PDE4水平,調(diào)節(jié) cAMP-CREB- BDNF 通路而抗抑郁[25]

↑增加或升高或激活，↓降低或減少或抑制；一氧化氮(NO)；一氧化氮合酶(NOS)；腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子/受體酪氨酸激酶B/環(huán)磷酸腺苷元件結(jié)合蛋白(BDNF/TrkB/CREB)；cAMP/單磷酸腺苷活化蛋白激酶/沉默信息調(diào)節(jié)因子(cAMP/AMPK/Sirt1)信號通路；抑制蛋白kB(IkB-α)；核因子-Kb(NF-kB-p65)；β-淀粉樣蛋白(Aβ)；淀粉樣前體蛋白(APP)；β-分泌酶(BACE1)；轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β)。

2 抑制PDEs發(fā)揮抗炎作用的中藥及其活性成分

炎性疾病多與中性粒細(xì)胞的炎性反應(yīng)密切相關(guān)，抑制中性粒細(xì)胞cAMP-PDE活性是中藥及其活性成抗炎的機(jī)制之一。PDEs是炎癥細(xì)胞內(nèi)降解cAMP的關(guān)鍵水解酶，cAMP含量升高能抑制PDEs活化，進(jìn)而抑制炎癥反應(yīng)。反之，抑制炎癥細(xì)胞PDEs活性，促使細(xì)胞內(nèi)cAMP含量增加亦能起到抗炎作用。目前，PDEs被認(rèn)為是抗炎作用的新靶點(diǎn)[26]。候亞楠等研究表明連翹(Forsythiasuspensa)中連翹酯苷和連翹酯苷C、連翹酯苷A、五?；ㄜ账嵩隗w外實(shí)驗(yàn)中對PDEs活性均有抑制作用，其中連翹酯苷A對PDEs的抑制作用明顯高于PDE4抑制劑咯利普蘭，推測連翹是一種作用于PDE4靶點(diǎn)的潛在抗炎藥[27]。此外，白芍(PaeonialactifloraPall)、桂枝、防己等均能通過PDE途徑發(fā)揮抗炎作用(見表2)。

表2通過抑制PDEs發(fā)揮心血管保護(hù)作用的中藥及其活性成分

活性成分中藥來源模型作用機(jī)制參考文獻(xiàn)水提物連翹上皮細(xì)胞炎癥模型↓PDEs活性,↓炎癥因子釋放[28]水提取桂枝角叉菜膠致胸膜炎大鼠模型↓血漿中性粒細(xì)胞cAMP-PDE活性[29]水提物白芍角叉菜致足腫脹和佐劑性關(guān)節(jié)炎模型↓中性粒細(xì)胞cAMP-PDE活性,↑c(diǎn)AMP水平[30, 31]各水提物蘆根、胡黃連、香薷、女貞子、貝母、黃芩、甘草、牛蒡子、辛夷、麻黃溫?zé)峄既行粤＜?xì)胞cAMP-PDE活性,抗炎抗病毒[32]混合水提物蘆根、黃芪、甘草、白芍豬呼吸道疾病綜合征↓中性粒細(xì)胞cAMP-PDE活性, ↓IL-6、TNF-α水平[33]粉防己堿防己炎癥白細(xì)胞模型↓PDE活性,↓cAMP降解[34]混合水提物白芍、桂枝角叉菜膠大鼠胸膜炎模型↓cAMP-PDE活性[29]血乙醇提取物飛龍掌血白色念珠菌抑制或干擾毒力因子 SNF2 和 PDE2 轉(zhuǎn)錄過程的表達(dá)[35]

↑增加或升高或激活，↓降低或減少或抑制；白介素-6(IL-6)，腫瘤壞死因子-α(TNF-α)。

3 抑制PDEs發(fā)揮心血管保護(hù)作用的中藥及其活性成分

研究發(fā)現(xiàn)PDE家族中有7種酶在心臟組織中表達(dá)， PDE酶在心血管系統(tǒng)生理病理過程中具有重要作用。PDEs作為新的心血管疾病的治療靶點(diǎn)，已成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)[36]?，F(xiàn)代藥理研究表明Res具有調(diào)血脂、抗血小板聚集、抗炎、抗過敏等作用，是一種重要的植物抗毒素和抑制PDEs活性的心臟保護(hù)劑[37-38]。Rauf A等發(fā)現(xiàn)綠原酸、蘆丁、沒食子酸及Res均對體外PDE活性有較高的抑制作用，并推測上述4種活性成分是較有前景的PDE1抑制劑[39]。此外，姜黃、銀杏葉等中藥也能通過抑制PDEs進(jìn)而發(fā)揮其保護(hù)作用，通過PDE途徑改善心血管疾病的中藥及活性成分(見表3)。

表3通過抑制PDEs發(fā)揮抗炎作用的中藥及其活性成分

活性成分中藥來源模型作用機(jī)制參考文獻(xiàn)Res虎杖、白蘞、蘆薈、百合、土茯苓、決明子、何首烏、牡丹、厚樸等離體心臟缺血/再灌注損傷大鼠↓PDE5活性,↑c(diǎn)GMP含量,激活cGMP/PKG信號通路[40]姜黃素姜黃Ⅱ型糖尿病↓PDE3B、PDE8A、PDE10A等PDE同工酶mRNA的表達(dá),改善胰島功能[41]銀杏葉黃素銀杏葉急性腦梗死患者↓血小板PDE3活性,↑c(diǎn)AMP水平,↓胞漿游Ga2+水平,改善腦梗死患者血流變化及神經(jīng)功能缺損[42]

(續(xù)表3)

活性成分中藥來源模型作用機(jī)制參考文獻(xiàn)槲皮素銀杏葉及其它植物藥來源的槲皮素健康患者血小板明顯抑制血小板聚集,↓小板PDE3活性,對PDE3的抑制作用低于西洛他唑,推測槲皮素是一種PDEs抑制劑[23,43]綠原酸、異綠原酸B、毛冬青甲素毛冬青體外PDE酶活性抑制實(shí)驗(yàn)毛冬青在心血管疾病尤其在心衰方面有良好藥理作用;毛冬青皂苷成分對PDE1、PDE5A具有抑制作用,綠原酸類對PDE9A的抑制作用較強(qiáng),對PDE5A抑制活性最強(qiáng)[44]川芎嗪川芎小腦注射自體血液建立兔蛛網(wǎng)膜下腔出血模型↑eNOS和NO蛋白表達(dá),↓PDE5蛋白表達(dá),劑量依賴性的增加內(nèi)皮Ca2+濃度,改善腦血管痙攣[45]

↑增加或升高或激活，↓降低或減少或抑制；蛋白激酶(PKG)；內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)。

4 抑制PDEs改善勃起功能障礙的中藥及其活性成分

NO是參與陰莖勃起的重要神經(jīng)遞質(zhì)，受到性刺激時(shí)，陰莖海綿體釋放NO并激活鳥苷酸環(huán)化酶使cGMP水平升高，進(jìn)而激活PKG使Ca2+通道關(guān)閉、K+通道開放，增加陰莖海綿體的血竇擴(kuò)張，增加充血量從而使陰莖迅速勃起。研究表明中藥淫羊藿、蛇床子等能夠通過作用于PDEs進(jìn)而改善勃起功能障礙(見表4)。

表4通過抑制PDEs改善勃起功能障礙的中藥及其活性成分

活性成分中藥來源模型作用機(jī)制參考文獻(xiàn)ICA淫羊藿自然衰老大鼠↑海綿體平滑肌和NOS,↓膠原纖維含量和內(nèi)皮素-1含量[46]自發(fā)性高血壓大鼠↑陰莖海綿體eNOS、nNOS及↓PDE5蛋白的表達(dá)[47]性功能障礙模型↓陰莖海綿體PDE5蛋白表達(dá),激活NO/cGMP信號通路[48]急性脊髓損傷家兔模型↓PDE5活性,靜脈注射蛇床子素對急性脊髓損傷家兔模型具有劑量依賴性促進(jìn)陰莖勃起的作用[47, 49]Ost蛇床子正常大鼠促進(jìn)Ca2+通道活性,作用于NO-cGMP通路,↑血清睪酮,改善勃起障礙[50]川芎嗪川芎正常小鼠↓PDE5,↑雄激素,激活NO-cGMP信號通路改善小鼠性功能[51]人參皂苷人參正常大鼠對NO-cGMP信號通路的PDE5具有調(diào)節(jié)作用,對PDE5A2 mR-NA抑制最強(qiáng)[48]小檗堿黃連中老年兔非選擇性干擾PDE活性,↑組織cAMP水平[52]

↑增加或升高或激活，↓降低或減少或抑制；神經(jīng)型一氧化氮合酶(nNOS)。

5 抑制PDEs治療其它疾病的中藥及其活性成分

溫中散寒類中藥如干姜、高良姜、丁香、小茴香、吳茱萸、肉桂、花椒、胡椒、蓽茇、蓽澄茄、草豆蔻、紅豆蔻、高良姜、砂仁、益智仁等均能顯著升高胃實(shí)寒證大鼠胃組織cAMP及cAMP/cGMP值，降低 PDEs含量，改善胃的運(yùn)化功能[53-54]。此外，紫珠屬植物的提取物以及葛根、防風(fēng)、紅花、土茯苓中的多種活性成分對PDE4均有具抑制作用，其中葛根素、5-氧甲基維斯阿米醇苷、紅花色素B、羥基紅花黃色素以及落新婦苷對PDEs活性的抑制作用最顯著[55]。同時(shí)，Res通過抑制PDEs活性能夠減輕乙醇誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡，還能改善高熱量飲食小鼠的能量代謝紊亂[20,56]。川芎嗪還能夠抑制PDE10A2活性，改善甲氨蝶呤誘導(dǎo)的大鼠肝損傷[57]。紅景天苷通過降低PDE2A mRNA及蛋白的表達(dá)具有抗衰老的作用等[58]。

6 展望

隨著現(xiàn)代藥理學(xué)研究技術(shù)和方法的不斷提高，國家對中藥現(xiàn)代化及中藥有效成分藥性研究的投入不斷加大，未來在我國豐富的中草藥資源以及中藥方劑寶庫中，發(fā)現(xiàn)一些以PDEs為靶點(diǎn)，且選擇性高、作用強(qiáng)、副作用少，為臨床治療由PDEs介導(dǎo)的不同疾病提供藥物具有廣闊的前景。