葛根素藥理作用研究新進展

曹 盼張櫻山 魏學明 王秉鵬 潘慧清 羅旭東

（1.甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅 蘭州730000； 2.甘肅省中藥現代制藥工程研究院，甘肅 蘭州730010）

葛根素是從葛根中提取出的主要有效成分［1］，其結構式為8?β?D?葡萄吡喃糖?4′，7?二羥基異黃酮［2］，呈白色針狀結晶，微溶于水，水溶液為無色或淡黃色［3］，具有保護心腦血管、神經細胞的作用，可擴張血管、降血壓、降血糖、抗腫瘤、提高機體免疫力、抗氧化、抗炎及調控骨代謝等［4?8］，目前在冠心病、心絞痛、糖尿病及其并發(fā)癥、胃癌、結腸癌、關節(jié)炎、骨質疏松等疾病的臨床治療中廣泛應用［9?12］。近幾年來，國內外關于葛根素藥理作用的研究不斷深入，本文對近3年來相關文獻資料進行分析和整理，以期為該成分基礎研究提供理論依據，并指導其臨床合理用藥。

1 心腦血管方面

1.1 心血管 吸煙、熬夜等不良生活習慣及工作壓力使心血管疾病逐漸年輕化［13］，故研究治療心血管疾病的藥物非常重要。葛根素能通過改善心肌細胞離子流動，減輕炎癥、氧化應激及細胞凋亡所引起的心血管損傷，進而從調節(jié)信號通路、炎癥因子水平、離子水平等方面治療心血管疾?。?4］，在臨床廣泛應用，并且療效良好。

1.1.1 調節(jié)信號通路 鄧華菲等［15］研究葛根素與PI3K／Akt／eNOS 信號通路對ox?LDL 誘導HUVECs TF mRNA 和蛋白表達的影響，發(fā)現內皮細胞TF mRNA、蛋白表達下降，Akt 蛋白磷酸化升高，細胞內NO 產生增多，表明該成分通過上調PI3K／Akt／eNOS 信號通路來抑制ox?LDL 誘導的人臍靜脈內皮細胞TF mRNA、蛋白表達，從而降低動脈血栓及粥樣硬化危險。Xu 等［16］報道，葛根素可抑制心房成纖維細胞的自噬和膠原分泌，JNK 磷酸化下調，Akt、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）磷酸化上調，表明該成分對心房成纖維細胞的抗纖維化作用部分是通過抑制自噬來實現的，其作用機制可能部分是通過JNK?Akt?mTOR 信號通路介導的。Yuan 等［17］研究表明，葛根素能保護肺動脈內皮細胞（HPAECs）免受缺氧誘導的細胞凋亡，并能輕微提高細胞存活率，增加NO，減少ET?1，防止HPAECs 缺氧引起血管活性物質失衡，可能是激活BMPRII／Smad 和PPARγ／PI3K／Akt 信號通路來對肺動脈產生保護作用。

1.1.2 調節(jié)炎癥因子水平 Zhang 等［18］發(fā)現，葛根素能降低血清中TNF?α、hs?CRP、白介素?6 水平，進而改善冠心病患者臨床癥狀和血管內皮功能。王莎等［19］報道，葛根素能使BALB／c 小鼠血清中TNF?α、IL?1β 水平明顯降低，炎癥細胞浸潤減少，表明該成分可明顯減輕LPS 所致內毒素血癥小鼠血管內皮損傷，其機制可能與降低炎癥因子水平有關。

1.1.3 調節(jié)離子水平 葛根素預處理可增加肥大心肌INa峰值密度，可加速Na＋內流及肥大心肌動作電位0 期的上升速率、沖動傳導，有助于預防快速性心律失常及心室肥大的發(fā)生，對穩(wěn)定肥大心肌細胞的電生理特性也有著積極意義［20］。張玲等［21］發(fā)現，葛根素對糖尿病大鼠心肌肥厚和心功能降低有一定的拮抗作用，其機制可能與降低心肌細胞內鈣離子濃度有關。薛立平等［22］研究表明，葛根素干預后大鼠股骨中Ca2＋含量明顯增多，血清、血管、心臟中明顯減少，即該成分對骨質疏松（OP）引起的心腦血管疾?。–D）有一定治療作用，其機制可能與調節(jié)Ca2＋代謝、抑制“鈣搬家”等現象有關。

1.2 腦血管 姜辰等［23］發(fā)現，葛根素在一定劑量范圍內可降低腦缺血再灌注小鼠病變腦組織含水量，減小梗死體積，其作用機制可能與激活ER?α、抑制HIF?1α 表達及TNF?α、IL?1β、IL?6 釋放有關。汪露等［24］報道，葛根素對大鼠腦缺血再灌注損傷具有明顯的保護作用，表現為腦梗死面積縮小，LC3?Ⅱ／LC3?Ⅰ降低，p62 表達升高，其機制可能與下調JNK 信號通路抑制自噬有關。黃亞光等［25］研究表明，葛根素組大鼠神經功能損傷改善，腦梗死體積減小，自噬小體減少，p?AMPK 蛋白表達降低，p?mTOR、p S757?Ulk1 蛋白表達升高，可能是通過調控AMPK?mTOR?Ulk1 信號通路來抑制自噬過度發(fā)生，從而減輕腦缺血再灌注損傷的發(fā)生。

2 機體保護作用

2.1 肝臟 Wang 等［26］發(fā)現，葛根素可明顯降低肝臟脂質含量、炎癥、纖維化程度，可能與該成分介導的PI3K／AKT 通路激活和脂肪酸代謝改善有關，并且它還可恢復NAD＋含量，對肝臟線粒體功能有明顯的促進作用，能減輕高脂高糖引起的脂肪變性和代謝紊亂，其機制為葛根素通過調節(jié)PARP 1／PI3K／AKT 信號通路，進而促進線粒體功能，能用于治療非酒精性脂肪肝（NAFLD）。3.0 mg／mL葛根素能明顯抑制乙醛刺激的人肝星狀細胞（HSC）增殖，抑制乙醛刺激HSC細胞凋亡，顯著降低細胞因子TGFβmRNA 表達，抑制乙醛誘導的肝星狀細胞凋亡和抗酒精性肝硬化，從而對抗肝損傷［27］。

2.2 神經保護 葛根素治療蛛網膜下腔出血（SAH）后，神經元凋亡率、cleaved caspase?3 表達降低，Blc?2／Bax 比例升高，表明該成分能減輕小鼠的神經功能缺陷，緩解腦水腫，減少血腦屏障破壞，抑制SAH 誘導的活性氧的產生，保護SAH 后Sirt3 表達，具有潛在的神經保護作用［28］。單次葛根素注射對紫杉醇誘導的周圍神經性疼痛具有短期鎮(zhèn)痛作用，反復給藥后即可阻止疼痛發(fā)生，可能與紫杉醇誘導的瞬時受體電位?1、降鈣素基因相關肽和背根神經節(jié)P 物質的上調有關［29］。Hu 等［30］發(fā)現，葛根素可顯著降低腰椎間盤突出癥牙根痛大鼠脊髓小膠質細胞標記物游離鈣結合受體分子1 和星形膠質細胞原纖維酸性蛋白表達及腫瘤壞死因子?α，白細胞介素?1β、白細胞介素?6 水平，增加白細胞介素?10 水平，表明該成分通過抑制脊髓膠質細胞活化和炎癥反應來緩解腰椎間盤突出癥誘導的神經根性疼痛，從而達到保護神經性疼痛的作用。

2.3 其他作用 王小康等［31］發(fā)現，葛根素可抑制軟脂酸（PA）誘導成熟脂肪細胞的3T3?L1細胞炎性因子表達，其機制可能是減少3T3?L1細胞TLR4 基因表達、下調IKKβ、IκB、NF?κB?p65 活化，降低TNF?α、IL?6 炎性因子表達來實現的，從而防止肥胖患者出現炎癥，起到保護其機體的作用。葛根素能在體外對順鉑引發(fā)的大鼠卵巢顆粒細胞損傷起到保護作用，并具有劑量依賴性［32］。趙軼君［33］研究葛根素對92 ℃水浴18 s 下制備的30% TBSAⅢ度燒傷大鼠肺組織損傷具有保護作用，發(fā)現其肺組織病理學改變、超微結構明顯改善，肺組織細胞凋亡狀況明顯改善，SOD、CAT、MPO 活性及IL?10 水平升高，MDA、TNF?α、IL?6、IL?8 水平降低，表明該成分對大鼠重度燒傷后肺組織損傷具有一定保護作用，其機制可能與其降低氧化應激損傷、抑制炎癥反應有關。

3 抗腫瘤作用

前期大量研究表明，葛根素主要通過損傷細胞線粒體、抑制細胞周期、影響腫瘤凋亡信號通路、誘導細胞凋亡、影響線粒體調控等方式來達到抗腫瘤目的［34］。Deng 等［35］制備了具有Ph 響應的葛根素海藻酸微球，用于結腸直腸癌的靶向治療，發(fā)現葛根素海藻酸微球在結腸的滯留時間可達20 h 以上，不僅通過下調致瘤細胞因子水平來顯著降低炎癥反應，而且通過抑制AOM／ dss 誘導的小鼠結腸直腸癌上皮間質轉化來降低腫瘤發(fā)生和轉移。葛根素處理的人直結腸癌（CRC）細胞以劑量依賴方式抑制細胞生長，增加細胞凋亡，TDP1、ALDH1A1 藥理分子可能是治療CRC 的靶點［36］。葛根素或miR 133a 3p 模擬物轉染影響miR 133a 3p 表達和DUSP1／p38 通路活性，導致HCC38細胞活力受到抑制，進而凋亡增加，miR 133a 3p 過表達增強了peurarin 作用，表明該成分可能通過促進miR 133a 3p 在HCC38 乳腺癌細胞中的表達來增加DUSP1 表達，有望成為治療乳腺癌的新型臨床藥物［37］。不同濃度葛根素處理后24、48、72 h 內，膀胱癌T24細胞抑制率升高，表明該成分能抑制膀胱癌T24細胞增殖，誘導細胞凋亡，其機制可能與抑制SIRT1／p53 信號通路有關［38］。葛根素可顯著抑制宮頸癌細胞的遷移及侵襲能力［39］，并通過激活Fas／Fas?L信號通路誘導PANC?1細胞增殖和凋亡，治療胰腺癌［40］。

4 防治高血壓、糖尿病及其并發(fā)癥

施偉麗［41］研究葛根素對自發(fā)性高血壓大鼠模型的降壓作用，發(fā)現高劑量葛根素組收縮壓、舒張壓、心率、內中膜厚度、血管緊張素Ⅱ水平、主動脈血管緊張素Ⅱ受體1（Agtr1）蛋白表達降低，p?eNOS 水平升高，其機制可能與增加內皮型一氧化氮合酶（eNOS）活性密切相關，同時eNOS／cGMP 通路參與葛根素對血壓的調節(jié)。徐文華等［42］利用CTD 數據庫篩選葛根素注射液中治療高血壓的作用靶點，構建其蛋白互作網絡，共篩選出30個，發(fā)現該制劑具有多基因參與的特點，其機制可能與細胞分化凋亡、活性氧代謝有關。葛根素降低了血清空腹血糖（FBG）、總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白（LDL）水平，提高了空腹胰島素、高密度脂蛋白水平，Western blot 檢測顯示，胰腺組織中caspase?3、caspase?8、caspase?9、凋亡誘導因子（AIF）蛋白水平降低，表明該成分能起到治療糖尿病作用［43］。Zhang 等［44］報道，葛根素可顯著降低STZ 誘導的糖尿病大鼠血糖、白內障發(fā)生率、視網膜血管內皮生長因子表達、白介素?1β 水平，增加Nrf2、HO?1 mRNA 表達，從而抑制氧化應激，表明該成分具有緩解糖尿病并發(fā)癥的作用。

5 抗炎作用

葛根素對炎癥相關疾病的抗炎作用主要從以下幾個方面進行：（1）降低IL?1、IL?6、CRP、TNF?α 等炎性細胞因子產生；（2）減少MMP?2、MMP?9 等炎癥介質表達；（3）降低ICAM?1細胞黏附分子的產生；（4）抑制炎癥趨化因子的作用，如MCP?1、TGF?β，或者多方面共同發(fā)揮作用達到抗炎目的［45］。Hu 等［46］發(fā)現，葛根素能促進細胞凋亡，抑制人肺成纖維細胞（HLF1）增殖，上調半胱天冬酶3 的表達，下調Bcl? 2，TGF?β1，Smad3 表達，調節(jié)肺纖維化細胞增殖和凋亡，影響炎性細胞因子分泌，從而緩解炎癥反應導致的肺纖維化與嬰兒急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）。熊逸晨等［47］將葛根素用于急性痛風性關節(jié)炎（AGA）模型大鼠，發(fā)現其關節(jié)腫脹程度減輕，關節(jié)腔沖洗液中IL?1β、TNF?α 水平降低，關節(jié)滑膜組織中TLR4、NF?κB 表達下調，其作用機制可能與該成分抑制TLR4／NF?κB 信號通路，抑制下游炎癥因子IL?1β、TNF?α 產生有關，從而減輕AGA 炎癥反應，起到治療作用。

6 調控骨代謝作用

葛根素能提高因后肢懸吊引起骨質疏松大鼠脛骨、椎骨的骨密度、最大載荷、彈性模量，增加骨形成量、骨小梁數目、骨鈣素（OC）、厚度，減少骨分離，改善懸掛后肢骨結構，促進骨形成指數升高，抑制酸性磷酸酶5b（TRACP 5b）形成，其機制可能是促進骨形成和抑制骨吸收［48］。葛根素處理大鼠顱骨成骨細胞（ROBs）后，能提高Runx?2、Oxterix、BMP?2、ColⅠmRNA 和蛋白表達及p?PKA、cAMP 水平，可能是通過cAMP／PKA 信號通路機制來促進體外培養(yǎng)ROBs 的分化，促進后者生長及形成［49］。

7 防治老年癡呆癥、帕金森病

Liu 等［50］發(fā)現，葛根素具有穿透血腦屏障的潛力，與乙酰膽堿酯酶（AChE）、環(huán)氧合酶?2（COX?2）、caspase?3（C3）等在老年癡呆癥（AD）發(fā)生發(fā)展中起到中心作用的分子對接和動力學模擬具有較高的穩(wěn)定性，該成分體內能抑制AChE 活性，使抗氧化防御物質的活性恢復到正常水平，降低腦內炎癥因子和凋亡基因表達，下調COX?2、C3表達，表明該成分可預防及緩解AD。葛根素納米晶（PU?ncs）腦累積量高于PU 懸浮液，還能減少多巴胺消耗，改善1?甲基?4?苯基?1，2，3，6?四氫吡啶（MPTP）誘導的行為缺陷，提高多巴胺及其代謝產物水平，生物利用度較原料藥提高，并增強其對大腦的給藥，可作為一種潛在的口服給藥系統(tǒng)來治療PD［51］。

8 其他作用

葛根素可降低食物過敏（FA）小鼠近端結腸IL?4 和肥大細胞蛋白酶I（肥大細胞蛋白酶I，mMCP?1）表達，該成分誘導CECs 中RA 產生來增強調節(jié)T細胞（Tregs），進而抑制FA 發(fā)展［52］，作為一種天然的促進RA 生成劑具有治療食物過敏及由Treg 缺乏引起的免疫疾病的潛力。Ding等［53］發(fā)現，葛根素治療人類黑色素細胞時黑色素、蛋白質、MITF RNA 表達升高，可抑制胞外信號調節(jié)激酶1 和2（ERK1／2）的磷酸化和激活，并且不影響p38 和c?Jun N 端激酶的磷酸化，可能通過抑制ERK1／2 信號通路來刺激人黑色素細胞的黑色素生成，使白癜風小鼠病變明顯減輕，有望在未來成為治療白癜風的一種新型藥物。老年大鼠服用葛根素后，可顯著降低血清和肝臟組織中MDA 水平，提高血清和肝臟組織中T?AOC、SOD、GSH?Px 活性及腦中總抗氧化能力T?AOC 活性，具有很好的抗氧化作用［54］，從而延緩衰老。楊巍等［55］采用葛根素注射液治療突發(fā)性耳聾，發(fā)現血清LPO、TXB2 水平降低，血清SOD、6?Keto?PGF1a 水平升高，表明該成分臨床療效顯著，并且安全性高。

9 小結與展望

葛根素是從葛根中提取的異黃酮類成分，其來源豐富，提取技術較成熟，藥理作用廣泛，臨床應用較多，目前關于該成分在心腦血管、機體保護、糖尿病及其并發(fā)癥、高血壓、腫瘤、炎癥等方面的研究愈加深入細致。隨著科學技術的發(fā)展及專業(yè)領域的日漸先進，加強葛根素臨床研究時可能會研制出真正適合患者的藥物，從而解決臨床實際問題，但關于該成分在抗氧化衰老、調控骨代謝、防治突發(fā)性耳老年癡呆癥及帕金森病方面的研究相對較少，今后可進一步深化。另外，由于葛根素微溶于水，故應繼續(xù)研究該成分體內吸收、轉運、排泄過程，以期提高其生物利用度，更快控制疾病。

近年來，葛根素相關劑型除了膠囊、顆粒、軟膠囊、注射液等常規(guī)種類外，在乳劑、微丸、環(huán)糊精包合物、固體分散體、分散片、脂質體、納米粒等新制劑方面的基礎研究及臨床應用越來越多。由于葛根素微溶于水，故今后可從該成分藥理作用的特定機理出發(fā)，研究其他通路、信號、靶點對應的靶向治療方式，由此開發(fā)相應靶向制劑，從而更全面、快速有效的用于臨床治療。此外，還可繼續(xù)研究葛根素其他藥理活性，以期為該成分合理開發(fā)、臨床應用提供參考依據。