氧化白藜蘆醇藥理作用及其機(jī)制研究進(jìn)展

鄧宇 周黎明

（1.四川大學(xué)華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院，四川 成都 610041；2.四川大學(xué)華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室，四川 成都 610041）

1 引言

氧化白藜蘆醇（反式-2', 3, 4', 5-四羥基二苯乙烯）是一種天然多酚化合物，它最早從一種名為野菠蘿蜜（Artocarpus lakoocha）的?？浦参锬拘局蟹蛛x出來(lái)[1]，后被發(fā)現(xiàn)其廣泛存在于桑科、桃金娘科、買(mǎi)麻藤科等植物的枝葉、根莖之中[2]。氧化白藜蘆醇分子式為C14H12O4，早期研究表明，它具有多種生物學(xué)效應(yīng)，包括抗氧化、抗褐變、抗炎癥、抗病原微生物、神經(jīng)保護(hù)等[3]。同時(shí)，氧化白藜蘆醇毒副作用小、生物利用度高，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

氧化白藜蘆醇是白藜蘆醇（反式-3, 4', 5-三羥基二苯乙烯）的2'-位羥基化衍生物，但氧化白藜蘆醇因在其苯環(huán)上多了一個(gè)酚羥基而擁有更好的水溶性、更強(qiáng)的自由基清除能力[4]。不僅如此，氧化白藜蘆醇還具有良好的組織穿透性[5]，能夠透過(guò)血腦屏障，可以迅速在大腦病灶中達(dá)到有效濃度[6]。因此，氧化白藜蘆醇有潛力作為一種天然藥物應(yīng)用于未來(lái)的醫(yī)藥行業(yè)。

近年來(lái)，隨著相關(guān)研究的深入，氧化白藜蘆醇在疾病模型中的作用機(jī)制也逐漸被闡明，同時(shí)它被證明在抗腫瘤、抗肥胖、降血糖、腸道黏膜保護(hù)、光保護(hù)等方面也具有獨(dú)特的藥理效應(yīng)。本文就近五年來(lái)氧化白藜蘆醇的藥理作用及其機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

2 藥理作用及相關(guān)機(jī)制

2.1 抗腫瘤作用

近五年來(lái)，氧化白藜蘆醇在抗腫瘤方面取得較大研究進(jìn)展, 多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明其通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤微血管生成等方式有效遏制腫瘤的生長(zhǎng)與侵襲。Sunilkumar D等人發(fā)現(xiàn)，在MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞中，氧化白藜蘆醇可誘導(dǎo)產(chǎn)生更多的活性氧（Reactive oxygen species,ROS），從而引起線粒體膜通透性改變，促使凋亡誘導(dǎo)因子（Apoptosis-inducing factor，AIF）向細(xì)胞核移位，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生不依賴(lài)天冬半胱氨酸蛋白激酶的細(xì)胞凋亡[7]。Liu Y等人實(shí)驗(yàn)表明，氧化白藜蘆醇在體外以劑量依賴(lài)的方式顯著抑制HepG2、SMMC-7721肝癌細(xì)胞的增殖與侵襲；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，氧化白藜蘆醇通過(guò)下調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子C和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體3的表達(dá)，明顯抑制小鼠H22肝癌細(xì)胞生長(zhǎng)、血管生成及前哨淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（抑制率為70%）[8]。Lv T等人研究了氧化白藜蘆醇對(duì)Saos-2骨肉瘤細(xì)胞的作用，發(fā)現(xiàn)它通過(guò)抑制胞內(nèi)STAT3信號(hào)通路，降低了腫瘤細(xì)胞活性（P<0.05）并誘導(dǎo)其發(fā)生凋亡[9]。

氧化白藜蘆醇的抗腫瘤作用似乎與它獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。在Yang Y等人的研究中，與同劑量白藜蘆醇相比，氧化白藜蘆醇對(duì)T24人膀胱癌細(xì)胞增殖表現(xiàn)出更強(qiáng)大的抑制作用，這與后者化學(xué)結(jié)構(gòu)中擁有更多的酚羥基有關(guān)[10]。Su Y等人發(fā)現(xiàn)，在乙醛脫氫酶的催化下，氧化白藜蘆醇利用自身獨(dú)特的C6-C2-C6結(jié)構(gòu)，能有效捕獲大鼠心肌細(xì)胞線粒體中過(guò)氧化產(chǎn)物反式巴豆醛(Trans-crotonaldehyde, TCA)，從而減少其對(duì)線粒體DNA的損傷，防止細(xì)胞癌變[11]。

2.2 抗病原微生物作用

很早以前，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)氧化白藜蘆醇作為一種植物抗毒素對(duì)多種病原微生物生長(zhǎng)繁殖具有高效的抑制作用。近年來(lái)，Kim S等人研究發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇能通過(guò)化學(xué)結(jié)構(gòu)中的間苯二酚直接與白色念珠菌DNA結(jié)合并誘導(dǎo)其斷裂，最終導(dǎo)致白色念珠菌發(fā)生線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[12]。Lu HP等人在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇在500 μg?mL-1濃度下能明顯抑制紅色毛癬菌的增殖（P>0.01），且在與抗真菌藥米康唑聯(lián)合使用時(shí)表現(xiàn)出協(xié)同殺菌作用[13]。Joung DK等人發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇在125 μg?mL-1濃度下對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA）表現(xiàn)出顯著的抑菌活性(P>0.001)；另外，它與環(huán)丙沙星、慶大霉素兩兩聯(lián)合用藥時(shí)，對(duì)MRSA生長(zhǎng)活性表現(xiàn)出協(xié)同抑制作用[14]，這是由于氧化白藜蘆醇能選擇性地抑制細(xì)菌ATP酶并降低其能量代謝[15]。Lee JH等人證實(shí)，氧化白藜蘆醇等酚類(lèi)化合物在10~50 μg?mL-1濃度內(nèi)能顯著抑制尿路致病性大腸埃希菌（Uropathogenic Escherichia coli, UPEC）生物膜合成（P<0.05），并通過(guò)遏制其菌毛生長(zhǎng)及群集運(yùn)動(dòng)降低UPEC的致病性[16]。Wu J等人在研究口腔細(xì)菌時(shí)發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇在250 μg?mL-1濃度下可明顯降低牙菌斑內(nèi)變異鏈球菌的存活率（P>0.01），并抑制其生物膜合成、產(chǎn)酸性與糖原合成能力，同時(shí)顯著下調(diào)其毒性基因gtfB與gtfC的表達(dá)[17]。

2.3 神經(jīng)保護(hù)作用

氧化白藜蘆醇能穿透血腦屏障，憑借其優(yōu)良的抗氧化與抗炎能力在保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)方面發(fā)揮獨(dú)特的功效。DuH等人研究發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇能明顯延緩?fù)饬σ鸬拇笫蠹顾钃p傷，主要機(jī)制包括通過(guò)抑制NF-κB炎性通路降低炎癥細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的活性，并通過(guò)激活Nrf2信號(hào)通路抑制粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（Granulocyte-macrophage colony stimulating factor, GM-CSF）、iNOS和COX-2的表達(dá)等[18]。Hankittichai P等人在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇通過(guò)抑制PI3K/AKT/p70S6K信號(hào)通路的激活而在IL-1β誘導(dǎo)的HMC3人小膠質(zhì)細(xì)胞中發(fā)揮抗炎作用，從而緩解了神經(jīng)系統(tǒng)炎癥[19]。Shah A等人發(fā)現(xiàn)，在6-羥多巴胺誘導(dǎo)的帕金森病細(xì)胞模型中，氧化白藜蘆醇通過(guò)抑制轉(zhuǎn)錄激活因子4（Activating transcription factor 4, ATF4）的轉(zhuǎn)錄，避免了凋亡前體蛋白的大量形成；在另外一個(gè)帕金森病細(xì)胞模型中，氧化白藜蘆醇通過(guò)抑制葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78（78-kDa glucose-regulated protein,Grp78）的生成，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，從而發(fā)揮了神經(jīng)保護(hù)作用[20]。

2.4 抗炎作用

目前許多研究表明氧化白藜蘆醇具有良好的抗炎活性。近年來(lái)，Wongwat T等人發(fā)現(xiàn), 氧化白藜蘆醇在RAW264.7小鼠巨噬細(xì)胞中通過(guò)阻斷MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，降低前列腺素E2的生成，可抑制脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[21]。Wei J等人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇具有類(lèi)似雌激素的作用，它可以激活細(xì)胞膜雌激素受體，進(jìn)而抑制NF-κB信號(hào)通路來(lái)減輕炎癥反應(yīng)[22]。

另一方面，Jia YN等人探究了在LPS和半乳糖胺誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷中氧化白藜蘆醇的細(xì)胞保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)其通過(guò)抑制TLR4/NF-κB信號(hào)通路、激活Keap1-Nrf2信號(hào)通路等方式降低了炎癥介質(zhì)與炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)，避免了炎癥風(fēng)暴的發(fā)生[23]。Aziz RS等人發(fā)現(xiàn)，在乙醇誘導(dǎo)的小鼠胃潰瘍模型中，氧化白藜蘆醇通過(guò)抑制潰瘍組織中炎癥細(xì)胞因子表達(dá)與促進(jìn)三葉因子2（Trefoil factor2, TFF2）的生成進(jìn)而發(fā)揮抗炎活性；同時(shí)，他們還證明了氧化白藜蘆醇與雷尼替丁聯(lián)合使用具有協(xié)同抗?jié)冏饔肹24]。

2.5 抗肥胖作用

眾所周知，酚類(lèi)化合物具有天然的抗肥胖作用。Tan HY等發(fā)現(xiàn)，在3T3-L1小鼠脂肪細(xì)胞中，氧化白藜蘆醇通過(guò)阻滯細(xì)胞周期，從而抑制脂肪細(xì)胞分化，減少脂滴累積[25]；他們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在高脂飲食喂養(yǎng)的C57bl/6小鼠中，與對(duì)照組相比，補(bǔ)充氧化白藜蘆醇能有效降低小鼠肥胖相關(guān)指標(biāo)，作用機(jī)制主要包括促進(jìn)肌肉組織對(duì)葡萄糖的攝取，減少肝臟脂肪合成等[26]。Choi JH等人實(shí)驗(yàn)表明，補(bǔ)充氧化白藜蘆醇可增加高脂飲食小鼠的能量代謝率，這與其介導(dǎo)Foxo3a信號(hào)通路促進(jìn)解偶聯(lián)蛋白（Uncoupling protein, Ucp）表達(dá)進(jìn)而增加脂肪組織產(chǎn)熱有關(guān)[27]。Pan MH等人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇通過(guò)激活Sirt1/PGC-1α信號(hào)通路，促進(jìn)Ucp1、PRDM16等熱調(diào)節(jié)蛋白合成，進(jìn)而增強(qiáng)高脂飲食小鼠的脂肪生熱作用[28]。

Lee JH等人研究證明，在非酒精性脂肪肝?。∟onalcoholic fatty liver disease, NAFLD）小鼠模型中，氧化白藜蘆醇通過(guò)激活LKB1/AMPK信號(hào)通路，抑制固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（Sterol regulatory element-binding protein, SREBP）表達(dá)，減少肝臟脂肪生成與脂肪酸氧化，有助于減緩NAFLD進(jìn)展[29]。

2.6 腸道屏障保護(hù)作用

氧化白藜蘆醇作為一種來(lái)源于天然植物的多酚化合物，近年來(lái)被證明具有腸道屏障保護(hù)作用。Hwang D等人發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇通過(guò)刺激LS 174T杯狀細(xì)胞表達(dá)分泌三葉因子，可誘導(dǎo)Coco-2腸上皮細(xì)胞表達(dá)緊密連接（Tight junction, TJ）相關(guān)蛋白，從而增強(qiáng)腸道屏障功能[30]。Hwang D團(tuán)隊(duì)接著研究了氧化白藜蘆醇刺激LS 174T人杯狀細(xì)胞產(chǎn)生黏蛋白（Mucin, MUC）的相關(guān)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其通過(guò)促進(jìn)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+）的生物合成，使得MUC2表達(dá)水平增加，進(jìn)而維持腸道黏液層的完整性[31]。另外，Yeom J等人發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇通過(guò)介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，進(jìn)而促使人杯狀細(xì)胞表達(dá)MUC2[32]。

2.7 降血糖作用

氧化白藜蘆醇是一種α-葡萄糖苷酶抑制劑，具有穩(wěn)定的降糖作用。Park SY在研究中發(fā)現(xiàn)，與糖尿病對(duì)照組相比，桑枝乙醇提取物（主要成分為氧化白藜蘆醇）飼喂的糖尿病小鼠空腹血糖明顯降低，并且其血漿中胰島素和C肽水平明顯增加；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn), 提取物中氧化白藜蘆醇通過(guò)發(fā)揮抗糖基化作用可以顯著改善糖尿病小鼠胰島B細(xì)胞功能障礙與胰島素抵抗[33]。Ahn E等人實(shí)驗(yàn)表明，與模型組相比，補(bǔ)充氧化白藜蘆醇的糖尿病小鼠空腹血糖水平明顯下降，這與氧化白藜蘆醇促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（Glucose transporters 2, GLUT2）表達(dá)以及增加肝糖原合成有關(guān)[34]。

值得注意的是，Wongon M等人發(fā)現(xiàn)，與阿卡波糖對(duì)胰腺α-淀粉酶的強(qiáng)抑制作用相比，氧化白藜蘆醇沒(méi)有表現(xiàn)出對(duì)胰腺α-淀粉酶的明顯抑制，因此理論上使用氧化白藜蘆醇作為降糖藥不會(huì)引起因胰腺α-淀粉酶被抑制而出現(xiàn)的胃腸脹氣等不良反應(yīng)[35]。

2.8 光保護(hù)作用

除上述藥理作用之外，氧化白藜蘆醇的光保護(hù)作用也被證實(shí)。Hu S等人發(fā)現(xiàn)氧化白藜蘆醇可以預(yù)防長(zhǎng)波紫外線（Ultraviolet A, UVA）對(duì)人表皮角質(zhì)形成細(xì)胞造成的損傷，主要機(jī)制包括抑制UVA引起的細(xì)胞氧化應(yīng)激、增強(qiáng)p53介導(dǎo)的細(xì)胞修復(fù)作用等[36]。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，氧化白藜蘆醇的藥理作用主要集中在抗腫瘤、抗病原微生物、神經(jīng)保護(hù)、抗炎癥、抗肥胖、保護(hù)腸黏膜、降血糖等方面，其作用機(jī)制主要表現(xiàn)為抑制氧化應(yīng)激與炎癥發(fā)生、誘導(dǎo)凋亡自噬、抑制多種酶的活性、促進(jìn)脂肪產(chǎn)熱與糖原合成等。另外，氧化白藜蘆醇的廣譜生物學(xué)活性也得益于它獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，比如與苯環(huán)相連的四個(gè)酚羥基使其擁有良好的水溶性，亦兼具抗氧化、抗病毒、抗肥胖、抗腫瘤活性；它的C6-C2-C6碳骨架結(jié)構(gòu)有利于它在酶的作用下捕獲細(xì)胞內(nèi)的一些致癌物質(zhì)；間苯二酚結(jié)構(gòu)保證了它具有較強(qiáng)的DNA破壞效應(yīng)[37]等。

值得注意的是，氧化白藜蘆醇與傳統(tǒng)藥物聯(lián)合使用時(shí)表現(xiàn)出了協(xié)同增效的作用，這很可能與它在疾病模型中獨(dú)特的分子機(jī)制有關(guān)。因此，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究中，我們可以將其與更多的傳統(tǒng)藥物聯(lián)合使用，以發(fā)現(xiàn)新的用藥方案并進(jìn)一步探究多藥聯(lián)合的作用機(jī)制。