甘草酸的藥理作用及其納米化研究的新進展

南 黎，黃葉娥，劉 燕，肖琛聞，季權(quán)安，韋 強，李 科，鮑國連

1 浙江師范大學，浙江金華 321000；2 浙江省農(nóng)業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所，浙江杭州 310021

甘草是豆科甘草屬多年生草本植物，在中國已有數(shù)千年的使用歷史，屬于補益中草藥，具有補脾益氣，緩急止痛，清熱解毒，調(diào)和諸藥等作用。南朝醫(yī)學家陶弘景曾評價該藥“此草最為眾藥之王，經(jīng)方少有不用者”。甘草酸(GA)提取自甘草的根部，是甘草最重要的活性成分，具有抗炎、保肝、免疫調(diào)節(jié)、抗病毒、抗癌等多種生物活性。然而，GA的溶解度和在體內(nèi)的穩(wěn)定性等方面存在缺陷。隨著近年來納米技術(shù)的發(fā)展，研究者發(fā)現(xiàn)納米材料的修飾可顯著增加藥物的溶解度和穩(wěn)定性，保護藥物的活性基團，有效實現(xiàn)體內(nèi)的靶向遞送，從而提高藥物分子的生物利用度和治療活性[1]。此外，從化學結(jié)構(gòu)式來看，GA 由兩個分子葡萄糖醛酸和一個分子甘草次酸組成，具有兩親性，能夠自組裝成納米藥物或作為納米藥物載體[2]。GA 納米化的研究是近幾年的熱點。本文將對國內(nèi)外GA 的藥理活性研究及納米化研究進展作一綜述。

1 甘草酸的藥理作用

1.1 抗炎癥作用

抗炎是GA 最主要的藥理作用之一?？寡椎臋C制一直是GA 研究的熱點之一。研究表明，GA 可通過對多種炎癥相關(guān)信號通路的調(diào)控發(fā)揮抗炎癥活性。GA 可抑制核因子-kappa B(NF-κB)信號通路的激活，從而降低巨噬細胞TNF-α 和IL-1β 等的分泌[3]。GA 能抑制LPS 活化的TLR4/NF-κB 信號通路，進而下調(diào)LPS 誘導的促炎基因表達，減輕腸上皮細胞的炎癥性損傷[4]。GA 亦可通過降低NFκB p65 和p38 MAPK 表達水平，實現(xiàn)預防腸炎的作用。通過阻斷IFN-γ 介導的JAK/STAT1 通路的激活，GA 能有效抑制IFN-γ 誘導HaCaT 細胞分泌CXCL10。此外，GA 二銨可有效降低肌酸激酶同工酶(CK-MB)、肌鈣蛋白及炎性因子水平。

有研究顯示，GA 通過下調(diào)TNF-α、上調(diào)IL-10的表達，調(diào)節(jié)機體抗炎、促炎作用間的平衡，來改善雷公藤甲素導致的大鼠急性肝損傷。Khan 等研究證實GA 可通過降低Wistar 大鼠結(jié)腸中促炎性細胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)、高增殖反應(PCNA、Ki-67)、炎癥標志物、血管生成標志物(VEGF)和凋亡反應(p53、caspase 等為促凋亡因子；Bcl-2、survivin 等為抗凋亡因子)水平，對1,2-二甲基肼(DMH)誘導的Wistar 大鼠結(jié)腸腫瘤發(fā)生化學預防作用。Zhao 等人發(fā)現(xiàn)GA 能夠抑制炎癥反應，通過激活ERK 信號通路顯著抑制LPS 誘導的NF-κB 激活和氧化應激，抑制細胞凋亡及凋亡相關(guān)蛋白表達，減輕膿毒癥引起的腎臟損傷。此外，局部應用GA 可治療小鼠的糖尿病，通過HMGB1-RAGE 抑制牙周和全身的炎癥，降低血糖水平。

1.2 器官保護作用

GA 是傳統(tǒng)的保肝藥物。在對GA 二銨制劑治療藥物性肝損害的有效性與安全性進行評估時發(fā)現(xiàn)，GA二銨制劑治療的有效率顯著高于其他保肝藥，而不良反應的發(fā)生率無統(tǒng)計學差異。Chen 等深入研究發(fā)現(xiàn)，GA 能夠抑制MRP4 和BCRP，在肝細胞和亞細胞水平與恩替卡韋(ETV)相互作用，抑制ETV造成的肝脂肪變性、肝損傷等副作用，增強ETV 的抗病毒活性并起到保肝作用。GA 還能通過降低血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)和谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)的水平，改善肝組織病理學變化，調(diào)控總膽固醇(TC)、總甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)及超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)，顯著降低肝損傷、脂質(zhì)積累和氧化應激，從而對酒精性肝損傷起到治療作用。此外，GA 可影響扁蒴藤素的藥代動力學，其作用機制可能是通過誘導P-gp 活性降低扁蒴藤素的吸收，或通過誘導細胞色素P450 酶活性提高大鼠肝臟的清除率。另有研究證實，GA 能夠有效治療藥物性肝損傷。如GA 通過有效抑制脂質(zhì)的過氧化反應，發(fā)揮抗氧化活性，進而緩解二氧化鈦納米粒引起的肝細胞凋亡和組織壞死。

1.3 免疫調(diào)節(jié)作用

免疫調(diào)節(jié)是GA 最重要的生物活性之一，它能夠通過對免疫細胞、細胞因子等的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對細胞免疫和體液免疫的雙重調(diào)節(jié)作用。研究表明，GA的免疫調(diào)節(jié)作用具有雙向性。一方面，在炎癥模型中發(fā)揮免疫抑制作用，即上文中提及的抗炎作用；另一方面，GA 也具有免疫激活作用。

一定濃度范圍內(nèi)的GA 可通過調(diào)節(jié)細胞周期來促進巨噬細胞RAW 264.7 的增殖，增加綿羊肺炎支原體(MO)感染后的巨噬細胞活性，促進炎癥因子TNF-α 等的分泌，從而對MO 感染有一定的治療作用。GA 能夠增強自身免疫性肝炎患者肝臟巨噬細胞的吞噬功能，增加單核巨噬細胞抗原提呈能力，對于該類患者的治療具有現(xiàn)實意義。另有研究表明，GA 通過NF-κB 和JNK 信號通路激活雞巨噬細胞，提高雞巨噬細胞活化相關(guān)分子(如CD40、CD80、CD83 和CD197 等)基因的表達水平，并顯著增加NO 的合成及H2O2的產(chǎn)生量，從而增強雞巨噬細胞吞噬和清除胞內(nèi)沙門氏菌的能力。復方GA 能夠有效調(diào)節(jié)IL-10、IL-17 的水平，對于臨床治療尋常型銀屑病具有很好的效果和較高的臨床推廣價值。GA 還能夠通過降低血清IL-2、IL-5、IL-6、IL-18 和IFN-γ 的含量，升高IL-4 的含量，使T細胞亞群百分比明顯升高，而CD8+百分比明顯降低，以此調(diào)節(jié)Th1/Th2 平衡，糾正免疫功能失調(diào)。Fouladi 等人證實，GA 通過抑制OX40，增加調(diào)節(jié)性T 細胞活性，調(diào)節(jié)Th1/Th2 平衡，對于臨床治療變應性鼻炎具有積極的意義。

2 納米化研究

2.1 納米載體包裹甘草酸的研究

納米載體的包裹不僅可改善GA溶解性的問題，還能實現(xiàn)藥物的緩釋和靶向遞送，增強其生物利用度。Manju Bernela 等人將GA 包埋在殼聚糖形成的納米粒中，顯示GA 12 h 內(nèi)釋放量為90.71%，說明納米材料的擴散和侵蝕作用使其呈現(xiàn)良好的緩釋作用；此外，由于納米粒極大地改善了GA 的生物相容性，使其抗炎效果得到顯著改善。于超峰等人制備的甘草酸二銨/三甲基化殼聚糖納米粒在實現(xiàn)GA 緩釋的同時，顯著改善了GA 口服吸收率。Ochi等人用脂質(zhì)體包被GA，結(jié)果顯示藥物的生物活性得到顯著增強，同時其IC50 顯著降低。采用離子熱凝膠法制備負載GA 的殼聚糖-阿拉伯膠-NPs，研究顯示GA和聚合物之間沒有任何化學相互作用，具有較高的包封率和緩釋性，以及長期的高效抗菌作用。

2.2 甘草酸自組裝納米載體應用于多種藥物的遞送

隨著現(xiàn)代分子化學和納米技術(shù)研究的發(fā)展，學者們發(fā)現(xiàn)，GA 的化學結(jié)構(gòu)屬于五環(huán)三萜皂類，由一分子甘草次酸和兩分子葡萄糖醛酸組成，具有兩親性，在液相環(huán)境中可以自組裝成納米結(jié)構(gòu)。GA自組裝的納米載體可作為新型的載體，具有廣闊的臨床應用前景。Wan 等人的研究顯示，以GA 為原料合成的皂苷納米纖維是一種有效的食用油結(jié)構(gòu)劑，油相極性能夠調(diào)節(jié)GA 纖維形成的新型乳狀凝膠，且GA 纖維對油-水界面的親和力較高，吸附動力學速度較快，從而形成粒徑較小的多層細乳液滴。孫儀萌發(fā)現(xiàn)GA 在水中可以自組裝成螺旋納米纖維，在配體以低濃度與GA 進行共組裝時，組裝體仍保持良好的螺旋纖維結(jié)構(gòu)。廖艷梅等人以GA作為乳化劑制備橙皮苷納米乳液(HDN-NE)，顯著提高了橙皮苷的溶解度和穩(wěn)定性。劉羅娜等人以GA為穩(wěn)定劑制備的黃芩苷固體納米晶體(BCN-SN)，體外釋放結(jié)果表明其溶出速率及溶解度顯著升高，表明以GA 作為天然穩(wěn)定劑制備固體納米晶體，不但方法簡便，而且能夠改善難溶性藥物的溶解性。楊富恒等人構(gòu)建的紫杉醇-GA 納米膠束，顯著提高了紫杉醇的口服生物利用度。

20 世紀90 年代，Negishi 等指出小鼠的肝細胞膜上存在大量甘草次酸及GA 受體。因此，GA 組裝的納米載體是良好的肝臟靶向給藥體系。GA 偶聯(lián)的人血清白蛋白納米顆粒包裹白藜蘆醇納米顆粒（GA-HSA-RES-NPs）對肝腫瘤細胞具有較好的靶向性和緩釋性，其體內(nèi)靶向活性在肝腫瘤靶向治療中具有廣泛的應用前景。甘草次酸修飾的透明質(zhì)酸（HA）與DSPE-PEG-PEI 結(jié)合組成的肝靶向納米載體（GH-DPP）可以同時將Bcl-2 siRNA 和DOX 傳遞到HepG2 細胞中，抑制Bcl-2 基因表達，促進細胞凋亡，具有較高的抗腫瘤作用。同樣，Niyaz Ahmad 等人采用雙乳化溶劑蒸發(fā)法制備的GA 殼聚糖納米粒CS-GA-PCL-NPs 具有較好的載藥量和包封率，并具有緩釋性能；毒性研究結(jié)果表明，該納米體系是安全的，沒有任何健康相關(guān)的風險。

3 展望

GA 是甘草的主要活性成分，具有廣泛的藥理作用，現(xiàn)在其主要應用于抗病毒、抗炎癥、抗癌、保肝、免疫調(diào)節(jié)等領(lǐng)域。對GA 進行納米化修飾，不僅能解決其水溶性差、生物利用率低等問題，還能使其成為一種多功能藥物載體，與多種藥物形成超分子復合物，在實現(xiàn)良好的緩釋作用的同時增強所包載藥物的生物活性。目前對于GA 作為藥物載體的研究尚不算廣泛，在近幾年的研究報道中，我們可以看出，GA 作為一種多功能的藥物載體，適用于多種低溶解性和低滲透性的藥物，具有良好的體內(nèi)治療性作用。由此，我們認為GA 納米載體會是一個有效的且相對廉價的藥物遞呈載體，具有較大的臨床研發(fā)價值。