黃酮類化合物及其衍生物對對乙酰氨基酚所致肝損傷的影響研究進(jìn)展

楊悅，趙麗

(中國藥科大學(xué)，江蘇 南京)

0 引言

肝臟是人體內(nèi)重要的代謝器官，擔(dān)負(fù)人體的重要生理功能，也是最主要的藥物代謝器官，大部分藥物由肝臟通過各種途徑被代謝并最終排除體外。藥物在肝臟內(nèi)代謝的過程可能會影響肝臟正常的結(jié)構(gòu)或功能，從而引起肝損傷。藥物性肝損傷(Drug-Induced Liver Injury，DILI)是在藥物使用過程中，因藥物本身和其代謝物直接或間接造成的肝毒性，或是由于機(jī)體個體對藥物的敏感性差異所引起的肝臟損傷[1]。目前，根據(jù)發(fā)病機(jī)制將DILI 分為直接損傷型、特異質(zhì)損傷型和間接損傷型[2]，也可根據(jù)病程將其分為急性DILI 和慢性DILI。DILI 是最常見和最嚴(yán)重的藥物不良反應(yīng)之一[3]，急性DILI 患者占90%以上，嚴(yán)重的DILI 將發(fā)展為急性肝衰竭甚至死亡(Acute Liver Failure，ALF)[4]。在發(fā)達(dá)國家，對乙酰氨基酚(Acetaminophen，APAP)是目前引起DILI 最常見的藥物之一，也是引起ALF 的首要因素[5]。APAP 是一種全球臨床上最常用的解熱鎮(zhèn)痛藥之一，適合所有人群，通常可以通過非處方藥獲得，其解熱作用緩慢而持久，并且具有刺激性小、極少有過敏反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)[6]。在治療劑量內(nèi)服用APAP 是安全有效的，但過量或長期服用APAP 可導(dǎo)致肝細(xì)胞嚴(yán)重?fù)p傷，并迅速發(fā)展為ALF，嚴(yán)重者導(dǎo)致死亡[7]。據(jù)報道，北美由APAP引起的ALF 病例占45.7%，英國由APAP 引起ALF 病例占65.4%[8]。在我國，APAP 引發(fā)ALF 的病例也在逐年上升。目前，N-乙酰半胱氨酸(N-Acetyl-L-cysteine，NAC)是FDA 批準(zhǔn)的唯一用于APAP 中毒的解毒劑。然而，NAC 僅在APAP中毒的早期有效，并且有不良反應(yīng)，如過敏和胃腸道反應(yīng)[9]。因此，尋找更有效、更安全的藥物防治APAP 導(dǎo)致的肝損傷具有重要價值。天然產(chǎn)物中不少物質(zhì)具有肝保護(hù)作用，已有研究報導(dǎo)部分黃酮類、生物堿類、多糖類、萜類、皂苷類等物質(zhì)可緩解APAP 引起的肝損傷作用，其中以黃酮類和萜類居多[6]，因APAP 引起肝損傷的機(jī)制與氧化應(yīng)激密切相關(guān)，與萜類化合物相比，黃酮類化合物具有更加顯著的清除自由基、抗脂質(zhì)氧化和保肝作用，幾乎無毒副作用且應(yīng)用于臨床的含黃酮成分的藥物更加廣泛[10]。因此，越來越多的研究團(tuán)隊(duì)對能夠防治APAP 引起肝損傷的黃酮類化合物及其衍生物進(jìn)行了深入的研究。

1 APAP 引起肝損傷的機(jī)制

在治療劑量下，大部分APAP 在肝臟中進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化Ⅱ相反應(yīng)，主要被UDP- 葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UDPglucuronosyltransferase，UGT)和磺基轉(zhuǎn)移酶(sulfotransferase，SULT)催化代謝，轉(zhuǎn)化為無毒化合物，然后與尿液一起排出體外[11]，2%～5%以原型形式經(jīng)腎臟排出，其余5%～9%的APAP在細(xì)胞色素P450 酶(主要是CYP2E1 和CYP1A2)的作用下進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化Ⅰ相反應(yīng)，產(chǎn)生高活性和高毒性的中間代謝物N-乙酰基-對-苯醌亞胺(N-acetyl-p-benzoquinone imine，NAPQI)[6]。一般情況下，NAPQI 通過與谷胱甘肽(glutathion，GSH)結(jié)合形成水溶性的硫醚氨酸從尿液或膽汁中排出而快速解毒[12]。當(dāng)APAP 過量時，Ⅱ相反應(yīng)飽和，過量的NAPQI將GSH 耗盡后，多余的NAPQI 通過其半胱氨酸殘基與蛋白質(zhì)中的巰基發(fā)生共價結(jié)合，形成APAP-蛋白質(zhì)加合物[7]。最初的研究認(rèn)為，APAP 與蛋白質(zhì)共價結(jié)合形成的蛋白質(zhì)加合物可以直接觸發(fā)細(xì)胞死亡，而后期研究表明，APAP 引起的肝損傷與總的蛋白加合物的形成并不相關(guān)，而是與線粒體加合物的形成相關(guān)，線粒體是APAP 引起肝毒性的關(guān)鍵靶標(biāo)[13]。線粒體蛋白加合物的形成擾亂了線粒體電子傳遞鏈(electron transport chain，ETC)，導(dǎo)致氧化應(yīng)激及活性氧(reactive oxygen species，ROS) 的產(chǎn)生[14]。ROS 釋放到胞質(zhì)中，可能氧化硫氧還蛋白并導(dǎo)致其與細(xì)胞凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1(apoptosis signaling-regulating kinase 1，ASK-1)分離，ASK-1 自我激活使得絲裂原活化蛋白激酶激酶4/7 磷酸化，然后激活了c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)[15]。JNK 一旦激活，p-Jnk 易位至線粒體，與線粒體結(jié)合并磷酸化SH3 同源相關(guān)的BTK 結(jié)合蛋白[16]。這種相互作用會引起線粒體內(nèi)膜上的酪氨酸蛋白激酶Src 失活，從而導(dǎo)致線粒體ETC 功能障礙和ROS 釋放增加，進(jìn)而繼續(xù)激活JNK，進(jìn)一步增加ROS 釋放，形成自我維持的激活循環(huán)[17,18]。p-JNK 可激活胞質(zhì)中的Bax，導(dǎo)致其易位至線粒體，然后引起線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔的開放，膜電位下降和ATP 耗竭[19]，隨后線粒體基質(zhì)腫脹，外膜破裂并釋放膜內(nèi)蛋白，包括核酸內(nèi)切酶G 和凋亡誘導(dǎo)因子，這些蛋白可轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核并引起DNA 斷裂，導(dǎo)致DNA 片段化，最終導(dǎo)致細(xì)胞壞死和嚴(yán)重的肝損傷，這一病理過程伴隨著很多病理生理變化，如脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)失調(diào)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、肝細(xì)胞凋亡及壞死等[20]。

2 黃酮類化合物及其衍生物對APAP 所致肝損傷的保護(hù)作用

許多黃酮類化合物及其衍生物都具有抑制肝毒性的作用，在APAP 致肝損傷期間可通過清除自由基、抗脂質(zhì)氧化及減少炎癥反應(yīng)等作用緩解肝臟病變，減輕肝組織損傷，抑制或改善其副作用，主要包括黃酮類、黃酮醇類、二氫黃酮類、異黃酮類等。

2.1 黃酮類

黃酮類代表性化合物有黃芩素、黃芩苷等。黃芩苷是從傳統(tǒng)中藥黃芩中提取的主要成分，具有較強(qiáng)的保肝作用。Chia-Chih 等研究表明黃芩苷通過下調(diào)ERK 信號通路及其下游的炎癥反應(yīng)調(diào)控因子，可以有效地減輕APAP 誘導(dǎo)的肝損傷[21]。Shi 等證明黃芩素通過阻斷Nrf2 與Keap1 的結(jié)合并誘導(dǎo)Nrf2 磷酸化來激活Nrf2，從而減輕APAP 誘導(dǎo)的肝毒性[22]。芹菜素是一種天然黃酮類化合物，有研究表明其對APAP 誘導(dǎo)的急性肝損傷具有保護(hù)作用，其機(jī)制可能是通過提高GSH還原酶活性來提高肝臟GSH 含量和抑制脂質(zhì)過氧化水平從而增強(qiáng)酶的抗氧化能力[23]。Tai 等證明木犀草素通過抗氧化、抗炎和抗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的作用來減輕APAP 誘導(dǎo)的小鼠肝損傷[24]。白楊素是從紫葳科植物木蝴蝶中提取的一種黃酮類化合物，Mohammadi 等研究表明白楊素通過降低肝酶和TNF-α水平，提高總抗氧化能力，保護(hù)肝組織，從而預(yù)防APAP 引起的肝損傷[25]。

2.2 黃酮醇類

黃酮醇類化合物能夠清除各種ROS，是脂質(zhì)過氧化的抑制劑。金絲桃苷屬于黃酮醇苷類化合物，Xie 等發(fā)現(xiàn)金絲桃苷能夠提高UGT 和SULT 的活性以及mRNA 表達(dá)，抑制CYP2E1 的活性，從而抑制毒性中間產(chǎn)物的形成，預(yù)防APAP引起的肝毒性[26]。Kupeli 等研究證明了從月桂葉中分離得到的黃酮類化合物槲皮素-3,7-二甲醚顯著緩解了由APAP引起的血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性的急劇增加和脂質(zhì)過氧化水平的升高，具有較強(qiáng)的抗氧化作用，改善了APAP 引起的小鼠肝損傷[27]。還有研究表明槲皮素通過誘導(dǎo)p62 的表達(dá)，抑制Keap1 與Nrf2 的結(jié)合，導(dǎo)致依賴Nrf2 的抗氧化基因的表達(dá)增加，從而防止APAP 引起的肝毒性[28]。山奈酚是一種廣泛存在于各種水果、蔬菜中的黃酮醇類化合物，Tsai 等證明山奈酚通過抗氧化、抗炎和抗凋亡作用保護(hù)肝臟免受APAP 誘導(dǎo)的損傷[29]。

2.3 二氫黃酮類

甘草素是甘草苷的苷元，從甘草中提煉制成，具有清除自由基和抗氧化等作用。Kim 等人證明甘草素可能通過抑制GSH 的消耗及激活負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)GSH 穩(wěn)態(tài)的抗氧化途徑來防止APAP 引起的大鼠肝中毒[30]。柚皮素是柚皮苷的苷元，屬二氫黃酮類化合物，具有抗菌、抗炎及抗腫瘤等藥理活性，Ahmed 等研究表明柚皮苷和柚皮素對APAP 所致大鼠肝損傷有一定的預(yù)防作用，可增強(qiáng)機(jī)體的抗氧化防御系統(tǒng)，抑制炎癥和細(xì)胞凋亡[31]。

2.4 二氫黃酮醇類

水飛薊素是天然的黃酮木脂素類化合物，Garrido 等證明水飛薊素可通過抗脂質(zhì)過氧化作用緩解APAP 引起的氧化應(yīng)激，緩解APAP 導(dǎo)致的肝損傷作用[32]。水飛薊賓二琥珀酸鹽是水飛薊素的可溶性形式，Campos 等證明水飛薊賓二琥珀酸鹽可減少由APAP 引起的ALT 和AST 急劇增加，保護(hù)大鼠免于APAP 引起的肝臟GSH 耗竭和脂質(zhì)過氧化，表明水飛薊賓二琥珀酸鹽可能是APAP 肝損傷的一種解毒劑[33]。二氫楊梅素為葡萄屬植物藤茶的提取物，是一種具有多種藥理學(xué)作用的黃酮類化合物，Dong 等研究表明二氫楊梅素通過調(diào)節(jié)APAP 的生物轉(zhuǎn)化、脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)、肝再生過程和抑制肝細(xì)胞死亡來緩解APAP 誘導(dǎo)的肝毒性[34]。

2.5 異黃酮類

大豆異黃酮可抑制動物肝臟的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，并對多種毒素引起的肝損傷和肝纖維化具有保護(hù)作用。Yin 等研究表明大豆異黃酮對APAP 誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷具有保護(hù)作用，其機(jī)制可能與抗炎和抗氧化作用有關(guān)[35]。Diao 等發(fā)現(xiàn)從藥用植物紫莖澤蘭中分離得到的一種新的異黃酮化合物，可以緩解APAP 引起的肝損傷，但并未闡明機(jī)制[36]。Fan 等研究結(jié)果顯示金雀異黃酮通過調(diào)節(jié)機(jī)體代謝活性和抗氧化酶活性，抑制APAP 的生物轉(zhuǎn)化，抵抗氧化應(yīng)激，對APAP 誘導(dǎo)的肝毒性具有預(yù)防和保護(hù)作用[37]。Akinmoladun 等證明一種從楓樹中提取的異黃酮，Homopterocarpin，可通過抗氧化作用減輕APAP 引起的大鼠肝損傷[38]。

2.6 二氫異黃酮類

魚藤酮是線粒體呼吸鏈復(fù)合物I 的抑制劑，Ge 等證明魚藤酮可抑制異常線粒體的活性，改善線粒體氧化應(yīng)激和炎癥，從而緩解APAP 引起的肝損傷[39]。

2.7 查爾酮類

Lophirones B&C 是查爾酮二聚體，Aliyu 等研究表明其可通過Akt、PI3K 和PKC 途徑上調(diào)氧化還原轉(zhuǎn)錄因子NRF-2的表達(dá)，從而預(yù)防APAP 導(dǎo)致的肝損傷[40]。根皮素和異甘草素均為羥基查爾酮，Ali 等證明根皮素和異甘草素可能通過其抗氧化作用對APAP 誘導(dǎo)的小鼠肝損傷起保護(hù)作用[41]。Lv等研究表明甘草查爾酮A 可通過Nrf2 介導(dǎo)的抗氧化途徑來減輕APAP 引起的小鼠肝損傷[42]。

2.8 黃烷類

黃衫素是5,7,3',4'-黃烷醇，Hu 等研究表明黃衫素通過抑制CYP450 酶介導(dǎo)的APAP 代謝活化、調(diào)節(jié)GSH 的代謝和增強(qiáng)相關(guān)抗氧化信號的表達(dá)來預(yù)防APAP 誘導(dǎo)的肝損傷[43]。

2.9 花色素類

花色素屬于生物類黃酮物質(zhì)，是高效的抗氧化劑，也是強(qiáng)效的自由基清除劑。Choi 等發(fā)現(xiàn)紫心甘薯的花色素組分通過阻斷CYP2E1 介導(dǎo)的APAP 生物激活，上調(diào)肝臟GSH 水平以及清除自由基對APAP 誘導(dǎo)的肝毒性發(fā)揮保護(hù)作用[44]。Wang 等也證明紫甘薯花色素可通過清除自由基和抗氧化作用來減輕APAP 引起的肝損傷[45]。天竺葵色素又稱花葵素，是花色素的一種，Seo 等的研究結(jié)果表明天竺葵色素通過抑制ROS 誘導(dǎo)的炎性凋亡反應(yīng)減輕APAP 誘導(dǎo)的小鼠肝毒性[46]。

2.10 苯駢色原酮類

山竹黃酮又稱為倒捻子素，是從藤黃科藤黃屬植物山竹子果殼中分離出的主要生物活性的化合物。Lin 等研究表明α-山竹黃酮通過抑制Akt/mTOR 介導(dǎo)的自噬和凋亡通路對APAP 引起的肝毒性提供保護(hù)作用[47]。

3 展望

APAP 是國內(nèi)外常見的引起DILI 的藥物之一，臨床使用又十分廣泛，而FDA 批準(zhǔn)的唯一的解毒劑NAC 又有其局限性，故各國研究人員對于APAP 引起肝損傷的具體機(jī)制進(jìn)行深入研究，并且針對這些機(jī)制努力開發(fā)安全有效的解毒劑。黃酮類化合物廣泛存在于自然界的植物中，且有藥用價值的黃酮類化合物較多，大多數(shù)黃酮類化合物均有較強(qiáng)的抗氧化自由基作用，部分黃酮類化合物具有抗炎、保肝作用，這些特性與APAP 引起肝損傷的基本機(jī)制密切相關(guān)，利用黃酮類化合物的這些特性，可有效緩解或改善APAP 誘導(dǎo)的肝損傷程度。因此，尋求減輕APAP 致肝損傷的途徑及安全有效的黃酮類化合物及其衍生物，將會對開發(fā)預(yù)防和治療APAP 導(dǎo)致的肝損傷藥物提供新思路。