黃芩苷抗氧化作用機(jī)制研究進(jìn)展*

曹 盼，張櫻山，魏學(xué)明，王秉鵬，潘慧清，羅旭東

1 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州730000；2 甘肅省中藥現(xiàn)代制藥工程研究院

黃芩為唇形科植物黃芩Scutellariabaicalensis Georgi 的干燥根，可清熱燥濕，瀉火解毒，止血，安胎，用于濕溫、暑濕、胸悶嘔惡、濕熱痞滿(mǎn)、瀉痢、癰腫瘡毒、胎動(dòng)不安等［1］。黃芩主要分布于河北、內(nèi)蒙古、山西及甘肅等地，主要化學(xué)成分包括黃芩苷、黃芩素、漢黃芩苷等黃酮類(lèi)化合物［2］。黃芩苷分子結(jié)構(gòu)為7-葡萄糖醛酸-5，6-二羥基黃酮，是從黃芩中提取的一種黃酮類(lèi)化合物，是一種含有葡萄糖醛酸的黃酮類(lèi)成分［3-5］。黃芩苷是從中藥黃芩根部分離出的一種黃酮類(lèi)化合物［6］，具有抗氧化［7］、抗炎［8］、抗腫瘤［9］、抗病毒［10］、抗菌［11］、抗過(guò)敏［12］、防治心血管系統(tǒng)疾?。?3］、抗紫外線(xiàn)照射的皮膚光老化［14］及安胎［15］等作用。

黃芩苷具有較強(qiáng)的抗氧化活性，是良好的抗氧化活性成分。WANG 等［16］首次以黃芩粗提物為原料，采用ph-z1-精制逆流色譜法（countercurrent chromatography，CCC）反排洗脫模式進(jìn)行分離，并在常規(guī)CCC 條件下進(jìn)行二次分離，得黃芩苷純度98.2%，成功從黃芩中分離純化得到黃芩苷，且純度較高，為黃芩苷的提取分離提純提供了實(shí)踐技術(shù)指導(dǎo)。劉靖麗等［17］采用密度泛函理論方法對(duì)黃芩素和黃芩苷分子進(jìn)行構(gòu)象掃描，從分子的幾何結(jié)構(gòu)、酚羥基解離能（bond dissociation enthalpy，BDE）、絕熱電離勢(shì)（ionization potentials，IP）、最高占據(jù)軌道（highest occupied molecular orbital，HOMO）和最低空軌道（lowest unoccupied molecular orbital，LUMO）能級(jí)以及其能級(jí)差ΔE（LUMO-HOMO）等方面分析了2 個(gè)化合物的抗氧化活性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，得出C6位的酚羥基是黃芩苷抗氧化的最大反應(yīng)活性位點(diǎn)。黃芩苷在用于治療阿爾茨海默病（alzheimerdisease，AD）時(shí)可增強(qiáng)N2a/APPswe 細(xì)胞的抗氧化能力并促進(jìn)Nrf2的核轉(zhuǎn)位［18］。崔玉環(huán)等［19］通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)柴胡皂苷d聯(lián)合黃芩苷可使腦缺血再灌注損傷模型大鼠的腦組織、血清中丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量降低，過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）、超氧化物歧化酶（supero-xide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathion peroxidase，GSH-PX）活性增強(qiáng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明柴胡皂苷d聯(lián)合黃芩苷該模型大鼠的保護(hù)作用可能通過(guò)抗氧化作用實(shí)現(xiàn)。CHENG 等［20］研究顯示黃芩苷對(duì)H2O2介導(dǎo)大鼠缺血再灌注腦損傷表現(xiàn)出較強(qiáng)的神經(jīng)保護(hù)作用，提高了神經(jīng)元的SOD 活性羥基自由基、超氧陰離子、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）水平，對(duì)自由基有較好的清除作用，對(duì)黃嘌呤氧化酶有抑制作用，對(duì)大腦中動(dòng)脈閉塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）誘導(dǎo)的損傷在4 h 內(nèi)表現(xiàn)出良好的抗氧化作用，其體內(nèi)外抗氧化作用可能闡明其作用機(jī)制。筆者通過(guò)查找近五年內(nèi)國(guó)內(nèi)外對(duì)于黃芩苷抗氧化的研究文獻(xiàn)，論述其最新研究進(jìn)展，為黃芩苷的下一步研究提供理論基礎(chǔ)。

1 黃芩苷抗氧化作用機(jī)制

黃芩苷抗氧化藥理作用機(jī)制包括清除自由基、抑制過(guò)氧化脂質(zhì)的生成及前氧化物酶、形成金屬離子配合物、激活抗氧化劑及通路和解毒酶，消除活性氧和活性氮等［21］。

1.1 清除自由基黃芩苷通過(guò)釋放酚羥基氫原子實(shí)現(xiàn)其抗氧化作用，同時(shí)生成了穩(wěn)定的半醌式自由基，終止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)抗氧化［22］。ZENG 等［23］研究表明，黃芩苷腺嘌呤二核苷酸中心的初級(jí)氨基酸殘基相互作用，抑制了黃嘌呤氧化酶（XO）催化尿酸的形成和超氧陰離子（O2-）的生成，且黃芩苷和黃芩素對(duì)O2-自由基均具有良好的清除活性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抗氧化。闡明了黃芩苷抗氧化的機(jī)理之一，即通過(guò)清除自由基抗氧化。

1.2 激活抗氧化劑植物中的SOD 是抗氧化劑，能發(fā)揮其獨(dú)特的功能有效地清除多種活性氧［24］。CAT 是生物體內(nèi)主要的抗氧化酶，其催化細(xì)胞內(nèi)過(guò)氧化氫分解，防止氧化［25］。楊仕群等［26］以1 日齡雌性藍(lán)孔雀為研究對(duì)象，在飼料中添加0.5%竹葉黃酮和黃芩苷，黃芩苷組SOD 指數(shù)、CAT 活性和總抗氧化能力（T-AOC）指數(shù)顯著高于竹葉黃酮組和對(duì)照組，顯著提高了藍(lán)孔雀幼雛的抗氧化能力。SHI 等［27］研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷誘導(dǎo)核因子相關(guān)因子2（Nrf2）活化，增加其抗氧化基因的表達(dá)，并誘導(dǎo)Nrf2 轉(zhuǎn)錄，激活黃芩苷減輕體內(nèi)撲熱息痛（Nacetyl-p-aminophenol，APAP）誘導(dǎo)的肝毒性，即黃芩苷對(duì)肝臟的保護(hù)作用。黃芩苷可通過(guò)雌激素受體明顯激活Nrf2-ARE 通路，發(fā)揮抗氧化作用［28］。孫琎等［29］研究表明黃芩苷元通過(guò)下調(diào)高糖誘導(dǎo)的HL7702 細(xì)胞中激酶（PERK），同源蛋白（C/EBP homologous protein，CHOP）和信使核糖核酸（messenger RNA，mRNA）的表達(dá)水平，上調(diào)Nrf2、HO-1蛋白及mRNA的表達(dá)水平，抵御高糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和凋亡。黃芩苷通過(guò)激活抗氧化劑及通路中轉(zhuǎn)錄因子，阻斷其氧化，實(shí)現(xiàn)抗氧化。

1.3 形成金屬離子配合物黃芩苷金屬離子配合物對(duì)氧自由基有明顯的消除作用［30］。通過(guò)紫外-可見(jiàn)光譜法研究了黃芩苷及黃芩苷與6 種金屬離子（Mn2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Fe3+和Al3+）分別存在時(shí)其抗氧化性的變化情況，發(fā)現(xiàn)不同金屬離子對(duì)黃芩苷抗氧化具有促進(jìn)作用，且金屬離子與黃芩苷形成螯合物，結(jié)果表明黃芩苷金屬配合物的抗氧化性能較單純黃芩苷強(qiáng)［31］。郭明等［32］通過(guò)電流變化發(fā)現(xiàn)黃芩苷-Cu 和黃芩苷-Co 金屬配合離子對(duì)Kv1.4和Cav3.2離子通道有濃度依賴(lài)性地明顯影響作用，獲得了穩(wěn)定表達(dá)各離子通道的CHO 細(xì)胞或HEK293細(xì)胞模型。

1.4 消除活性氧和活性氮黃芩苷抗氧化作用還可通過(guò)消除活性氧和活性氮而實(shí)現(xiàn)。活性氧包括超氧陰離子（O-）、羥自由基（OH-）、過(guò)氧化氫（H2O2）等活性較氧氣分子活潑的含氧物質(zhì)及其衍生物［33］?；钚缘饕窍趸?lèi)化合物及具有高度活性氮的衍生物，主要包括一氧化氮（nitric oxide，NO）、二氧化氮（nitrogen dioxide，NO2）、次硝酸（nitroxylic acid，HNO）等［34］。GUO 等［35］研究表明，黃芩苷對(duì)孤雌激活（parthenogenetically activated，PA）和體外受精（in vitro fertilized，IVF）豬胚胎體外發(fā)育情況，表明黃芩苷在PA 豬胚胎的體外發(fā)育能力中通過(guò)減少活性氧（ROS）水平和細(xì)胞凋亡，增加線(xiàn)粒體膜電位（ΔΨm）和ATP 的水平，調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體活性，激活SHH信號(hào)，提高了PA 和IVF 豬胚胎的體外發(fā)育能力。ZHONG等［36］將黃芩苷用于抑郁癥模型小鼠時(shí)，能抑制N-甲基-D-天冬氨酸受體（n-methyl-d-asprtate receptor，NMDAR）和Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴(lài)性蛋白激酶II 的增加，并能抑制受到慢性不可預(yù)測(cè)的輕度應(yīng)激的小鼠的磷酸化ERK和活性氧的產(chǎn)生，黃芩苷為治療抑郁癥的潛在候選藥物。黃芩苷減少及消除活性氧及活性氮，阻止其發(fā)生氧化反應(yīng)，達(dá)到抗氧化目的。

2 黃芩苷抗氧化活性的應(yīng)用

黃芩苷在腦損傷［37］、神經(jīng)細(xì)胞損傷［38-39］、心肌損傷［40］、肝損傷［41］、防治放射性肺損傷［42-43］、抗腫瘤［44］等疾病的治療中均具有直接或間接治療作用。在小鼠抗抑郁試驗(yàn)中黃芩苷是通過(guò)調(diào)節(jié)NMDAR/nr2b-erk1/2 相關(guān)通路，抑制炎癥細(xì)胞因子和氧化應(yīng)激而實(shí)現(xiàn)的［36］。飼養(yǎng)肉雞時(shí)黃芩苷組顯著提高CD3+/CD4+、CD3+/CD8+、IFN-γ 濃度，以及胰島素生長(zhǎng)因子（anti-IB）效價(jià)和脾臟指數(shù)，顯著提高血清SOD、GSH-Px、CAT 活性及肝臟中血清總抗氧化能力（total serum antioxidant capacity，T-AOC）、血清總超氧化物歧化酶（total serum superoxide dismutase，T-SOD）和GSH-Px 活性，顯著降低血清和胸腿肌丙二醛含量，其用量為100～200 mg/kg 時(shí)肉雞免疫力及生長(zhǎng)性能最佳［45］。

黃芩苷還用于小鼠白癜風(fēng)模型，可顯著促進(jìn)CAT 和GPX1 mRNA 表達(dá)，明顯抑制熱休克蛋白70（heat shock protein-70，HSP-70）分泌，由此能夠減輕H2O2對(duì)黑色素細(xì)胞造成的細(xì)胞損傷，即黃芩苷是一種很好H2O2清除劑［46］。黃芩苷還可降低小鼠皮膚中CD8+T 細(xì)胞的浸潤(rùn)及免疫沉淀10 和趨化因子受體的表達(dá)。黃芩苷可顯著降低血清白細(xì)胞介素6（interleukin-6，IL-6）、和白細(xì)胞介素13（interleukin-13，IL-13）、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α），在白癜風(fēng)的治療中起關(guān)鍵作用［47］。劉海霞［48］研究表明，黃芩苷治療糖尿病患者后，患者尿蛋白、β2微球蛋白較常規(guī)治療組明顯減少，而血清SOD 及GSH-px 明顯升高，即黃芩苷在治療糖尿病中有抗氧化應(yīng)激作用。

3 小結(jié)

黃芩苷具抗氧化活性，能除去傷害機(jī)體的自由基，阻止其進(jìn)一步惡化。黃芩苷具有抗氧化藥理作用，且黃芩苷大多從黃芩藥材根部提取，因此為了保證黃芩苷的質(zhì)量及純度，我們應(yīng)從黃芩藥材的全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制，在黃芩的栽培種植、生長(zhǎng)環(huán)境、采收時(shí)節(jié)、加工炮制、儲(chǔ)藏運(yùn)輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)中嚴(yán)格按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，逐步進(jìn)行，保證黃芩藥材質(zhì)量，提供良好的黃芩苷提取源；在提取純化過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)操作，盡量避免偶然誤差，力求得到質(zhì)量和純度都保證的黃芩苷，更好地發(fā)揮抗氧化作用。隨著對(duì)黃芩苷抗氧化作用及機(jī)理的不斷深入研究，其抗氧化性為臨床應(yīng)用提供廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)注黃芩苷抗氧化活性并分析抗氧化機(jī)理，結(jié)合新型科學(xué)技術(shù)及新型研究領(lǐng)域深入研究黃芩苷未知層面以提高臨床療效，不僅為黃芩苷抗氧化作用的評(píng)價(jià)提供量化指標(biāo)及理論指導(dǎo)，更能拓寬黃芩苷新的研究空間，促進(jìn)黃芩苷用于臨床實(shí)踐治療多種疾病，提高臨床療效，為臨床實(shí)踐奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。今后可從整體器官水平、細(xì)胞水平、分子水平、基因組學(xué)、代謝組學(xué)及網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方面等全面深入研究黃芩苷抗氧化機(jī)制（通路、自由基和因子）及應(yīng)用，得出更具說(shuō)服力的證據(jù)，為臨床治療提供有力的理論依據(jù)。