紅景天苷的生物學(xué)活性和細(xì)胞作用機(jī)制研究進(jìn)展

陸如鳳 宛傳奇 何煜舟

作者單位：310006浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院（陸如鳳 何煜舟）

310053 浙江中醫(yī)藥大學(xué)（宛傳奇）

紅景天（Rhodiola rosea）是一種常見的藥用植物，生長在高海拔山區(qū)，在中國和東歐的傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中，被用作提高機(jī)體抵抗多種應(yīng)激條件的藥物。除玫瑰紅景天外，亞洲已有200多種不同種類的紅景天被鑒定出來，至少有20種紅景天被用于傳統(tǒng)醫(yī)藥，包括有機(jī)酸、黃酮類、單寧、紅景天苷和紅景天苷類成分［1］。紅景天苷（Salidroside，對羥基苯乙基-β-D-葡萄糖苷）是紅景天中主要的酚苷類化合物之一，常用作紅景天質(zhì)量評價的化學(xué)標(biāo)記之一，在神經(jīng)遞質(zhì)水平、中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動和心血管功能等方面，起到有效的臨床效果［2］。紅景天苷被認(rèn)為是紅景天中最重要的生物活性成分，包括抗缺氧、抗炎、抗腫瘤、抗毒性、抗衰老、抗抑郁和抗焦慮作用。本文系統(tǒng)評價紅景天苷在不同應(yīng)用領(lǐng)域的研究進(jìn)展。

1 抗缺氧

絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）是一類高度保守的Ser/Thr蛋白激酶，參與細(xì)胞調(diào)控的許多方面，如基因表達(dá)的調(diào)控、細(xì)胞增殖和程序性細(xì)胞死亡。通過在細(xì)胞和動物實驗研究表明，紅景天苷對缺血/再灌注和急性心力衰竭性損傷具有保護(hù)作用，其作用是通過增加N-乙酰氨基葡萄糖與細(xì)胞蛋白的結(jié)合、抗氧化應(yīng)激和MAPKs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)［3］。LEI等［4］研究表明紅景天苷對小鼠心臟慢性間歇性低氧誘導(dǎo)的Fas依賴性和線粒體依賴性凋亡通路具有保護(hù)作用。

基于類似的抗缺氧作用，ZHENG等［5］和ZHANG等［6］研究表明紅景天苷通過增加缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）表達(dá)和隨后上調(diào)VEGF水平而對缺氧誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞壞死和凋亡具有保護(hù)作用。紅景天苷在腎和肝細(xì)胞中也具有造血功能；培養(yǎng)的人胚腎成纖維細(xì)胞（HEK23T）和人肝癌細(xì)胞（HepG2）通過刺激HIF-1α蛋白的積累，而不是HIF-2α蛋白的積累。Tan等［7］實驗結(jié)果提示紅景天苷保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受氯化鈷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的抗氧化作用，并通過調(diào)節(jié)Bcl-2家族。紅景天苷預(yù)處理可明顯抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和活性氧生成，抑制Caspase-3的激活和氯化鈷誘導(dǎo)的聚合酶裂解，降低Bax表達(dá)，挽救促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白的平衡。

局灶性腦缺血或中風(fēng)仍然是老年人死亡和致殘的主要原因。紅景天苷能顯著減輕CoCl2誘導(dǎo)的線粒體超微結(jié)構(gòu)損傷，降低CoCl2誘導(dǎo)的ROS。其能減輕腦缺血引起的缺氧損傷和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號的抑制，提示紅景天苷可能通過mTOR信號通路保護(hù)腦細(xì)胞免受缺血性損傷，為腦缺血的防治提供新的思路［8］。酪醇半乳糖苷（Tyr）是紅景天苷的類似物，在大鼠體內(nèi)也能預(yù)防2 h大腦中動脈阻塞和24 h再灌注所引起的腦缺血損傷［9］。

紅景天苷通過抑制Ca2+的過量進(jìn)入和鈣庫的釋放，保護(hù)PC12細(xì)胞免受谷氨酸興奮性毒性損傷。其可能通過調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因表達(dá)、恢復(fù)線粒體膜電位和抑制細(xì)胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生保護(hù)PC12細(xì)胞免受低血糖和血清限制性細(xì)胞毒性。紅景天苷在預(yù)防和治療腦缺血和神經(jīng)退行性疾病方面具有應(yīng)用前景［10］。

2 抗炎

紅景天苷的藥理特性中，抗炎作用受到廣泛關(guān)注。已有研究表明紅景天苷可能是一種新的治療和預(yù)防炎癥相關(guān)疾病的藥物。相關(guān)研究表明，紅景天苷能延長膿毒癥小鼠的存活時間，抑制炎癥反應(yīng)，提高細(xì)菌清除率。紅景天苷還能減輕盲腸結(jié)扎和穿刺挑戰(zhàn)后肺的病理變化，抑制脾臟和胸腺的免疫細(xì)胞凋亡［11］。紅景天苷通過抑制百草枯誘導(dǎo)的大鼠急性肺損傷中轉(zhuǎn)化生長因子-β1的表達(dá)并導(dǎo)致延遲性肺纖維化而具有保護(hù)作用［12］。

肺纖維化可嚴(yán)重破壞肺功能，導(dǎo)致致命后果。紅景天苷可引起博來霉素觸發(fā)的結(jié)構(gòu)畸變、膠原過度生成、過度炎癥浸潤、促炎性細(xì)胞因子釋放和氧化應(yīng)激損傷，且呈劑量依賴性。大鼠實驗結(jié)果顯示紅景天苷能抑制BLM治療肺中的Nrf2抗氧化信號，抑制IκBα磷酸化和核因子-κB（NF-κB）p65的核累積。紅景天苷可減弱TGF-β1的表達(dá)及其下游靶點的磷酸化，對纖維化肺損傷的保護(hù)作用與其抗炎、抗氧化和抗纖維化的性質(zhì)有關(guān)［13］。轉(zhuǎn)錄因子Nrf2是調(diào)節(jié)腦內(nèi)內(nèi)源性酶抗氧化劑的重要因素，紅景天苷通過抗氧化機(jī)制發(fā)揮抗腦缺血的神經(jīng)保護(hù)作用，Nrf2通路的激活和Nrf2抗氧化應(yīng)答元件通路可能成為治療缺血性腦卒中的新的治療靶點［14］。

淀粉樣β-肽（Abeta）誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激是阿爾茨海默病神經(jīng)細(xì)胞死亡的一種公認(rèn)的途徑，紅景天苷通過其抗氧化途徑可以保護(hù)神經(jīng)元PC12細(xì)胞免受Abeta誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性。紅景天苷對阿爾茨海默病大鼠模型和SH-SY5Y人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞具有預(yù)防作用，其結(jié)果提供紅景天苷通過抑制神經(jīng)炎癥改善認(rèn)知能力的證據(jù)，包括腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）和白細(xì)胞介素-1β（IL-1β），并影響海馬中的凋亡相關(guān)蛋白、硫氧還蛋白、Bax、Bcl-2、Cas-9和NF-κB［15］。

紅景天苷對過氧化氫誘導(dǎo)的SH-SY5Y細(xì)胞凋亡有保護(hù)作用，其作用機(jī)制是下調(diào)促凋亡基因bax，上調(diào)凋亡抑制基因Bcl-2和Bcl-2（L）。其還通過抑制JNK和p38 MAP激酶的磷酸化而對Abeta（25-35）誘導(dǎo)氧化應(yīng)激具有保護(hù)作用。同時，紅景天苷在大鼠缺血再灌注損傷后具有高度的神經(jīng)保護(hù)作用，治療時間窗較寬，這部分涉及誘導(dǎo)Egrs，導(dǎo)致Bax/Bcl-xl相關(guān)凋亡的抑制［16］。

紅景天苷已顯示出對不同因素引起的神經(jīng)元凋亡的保護(hù)作用，且通過抑制IκBα的降解和MAPK（p38，JNK，ERK1/2）的磷酸化，以劑量依賴的方式抑制LPS誘導(dǎo)的趨化因子產(chǎn)生，而不引起B(yǎng)V2小膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞毒性，從而抑制趨化因子的表達(dá)。這些結(jié)果表明紅景天苷對BV2小膠質(zhì)細(xì)胞遷移具有有效的抑制作用，為治療伴有小膠質(zhì)細(xì)胞活化的缺血性中風(fēng)提供巨大的治療潛力［17］。

紅景天苷通過部分下調(diào)NF-κB活性，顯著降低ALT、AST水平，抑制促炎細(xì)胞因子的分泌，對刀豆蛋白A誘導(dǎo)的小鼠肝炎具有保護(hù)作用［18］。紅景天苷對脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的小鼠乳腺炎具有保護(hù)作用，可下調(diào)LPS誘導(dǎo)的NF-κB p65和NF-κBα抑制劑（IκBα）在NF-κB信號通路中的磷酸化，抑制p38的磷酸化［19］，能夠抑制TNF-α、IL-1b和IL-6表達(dá)水平，抑制TLR4-NF-κB通路激活［20］。在LPS刺激的RAW 264.7巨噬細(xì)胞模型中也觀察到同樣的結(jié)果，紅景天苷通過阻斷NF-κB和ERK/MAPKs的激活來調(diào)節(jié)早期細(xì)胞因子反應(yīng)，從而提高內(nèi)毒素血癥小鼠模型的小鼠存活率［21］。

3 抗腫瘤

大量研究表明，紅景天苷可以阻滯腫瘤細(xì)胞周期、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞向正常細(xì)胞分化、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡或自噬等多個方面在抗腫瘤中發(fā)揮作用。紅景天苷影響人乳腺癌（MDAMB-231和MCF-7細(xì)胞）的體外生長，可顯著抑制HIF-1α和HIF-2α的蛋白水平，有助于抑制乳腺癌的生長和減少氧化應(yīng)激［22-23］。其他類似研究也發(fā)現(xiàn)，紅景天苷作用結(jié)腸癌SW1116細(xì)胞后，細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期增加，增殖受到抑制，SW1116細(xì)胞在JAK2/STAT3依賴途徑中的遷移和侵襲明顯減少［24］。

氧化應(yīng)激在腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移中起重要作用。紅景天苷能抑制A549細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期和轉(zhuǎn)移，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，這可能是由于紅景天苷干擾細(xì)胞內(nèi)活性氧產(chǎn)生，從而下調(diào)了ROS-p38信號通路［25］。紅景天苷對體外培養(yǎng)的人纖維肉瘤HT1080細(xì)胞腫瘤轉(zhuǎn)移的抑制作用，是由于紅景天苷干擾細(xì)胞內(nèi)過量的活性氧，從而下調(diào)ROS-PKC-ERK1/2信號通路［26］。同時，還發(fā)現(xiàn)紅景天苷負(fù)載的脂質(zhì)殼和聚合物核納米粒（Sal-LPNPs）在癌細(xì)胞系4T1和PANC-1中的抗癌活性明顯高于游離紅景天苷［27］。紅景天苷通過增加AMPK-α磷酸化和減少4E-BP1磷酸化，抑制p70S6和4E-BP1表達(dá)和誘導(dǎo)自噬（抑制mTOR途徑）來抑制膀胱癌細(xì)胞生長［28］。

4 抗毒性

MAPKs參與細(xì)胞調(diào)控的多方面，在較多生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用。鎘（Cd）在肝細(xì)胞中誘導(dǎo)細(xì)胞毒性，MAPKs參與CD誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡，而紅景天苷能夠影響GJIC和MAPK介導(dǎo)的細(xì)胞通路，改善CD引起的肝毒性［29］。

5 抗衰老

衰老影響每一個先天免疫細(xì)胞，包括細(xì)胞數(shù)量和功能的變化，紅景天苷能夠通過增加總T細(xì)胞來對抗免疫衰老，促進(jìn)免疫球蛋白產(chǎn)生，以及T細(xì)胞介導(dǎo)的老年大鼠免疫應(yīng)答。因此，紅景天苷可用于幫助老年人產(chǎn)生對具有更強(qiáng)體液和細(xì)胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)疫苗的改進(jìn)反應(yīng)［30］。同時，紅景天苷通過調(diào)節(jié)小鼠體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)具有免疫佐劑活性。由于氧化劑和抗氧化劑間的不平衡，慢性氧化應(yīng)激累積在整個需氧生物中，導(dǎo)致細(xì)胞大分子的氧化損傷，并導(dǎo)致細(xì)胞功能的衰退和進(jìn)行性的機(jī)體衰老。紅景天苷顯著逆轉(zhuǎn)氧化劑激發(fā)模型中衰老的表型，包括形態(tài)學(xué)改變、細(xì)胞周期、DNA損傷及相關(guān)分子表達(dá)如p53、p21和p16［31］。在D-半乳糖誘導(dǎo)衰老模型C57BL/6J小鼠中，紅景天苷阻斷D-半乳糖誘導(dǎo)的血清晚期糖基化終產(chǎn)物水平升高，并逆轉(zhuǎn)D-半乳糖誘導(dǎo)的神經(jīng)和免疫系統(tǒng)衰老效應(yīng)，增加記憶潛伏期，增強(qiáng)淋巴細(xì)胞有絲分裂和IL-2生成。

6 抗抑郁和抗焦慮藥

紅景天苷顯示多靶點效應(yīng)在不同水平上調(diào)節(jié)細(xì)胞對應(yīng)激的反應(yīng)，影響神經(jīng)內(nèi)分泌、神經(jīng)遞質(zhì)受體和分子網(wǎng)絡(luò)的不同組成部分，可能對情緒產(chǎn)生有益影響［32］。以往研究表明，長期服用紅景天提取物可有效減輕行為和生理壓力。在6周內(nèi)服用紅景天提取物340 mg/d或680 mg/d劑量時，對輕度至中度抑郁癥患者具有抗抑郁作用［33］。雖然不如舍曲林有效，但是紅景天耐受性較好，對輕度至中度抑郁癥患者，其風(fēng)險收益比可能更有利，對治療重度抑郁癥也有良好的安全性和療效。在糖尿病大鼠模型中的紅景天乙醇提取物具有鎮(zhèn)痛作用［34］。

可卡因成癮和尼古丁依賴已成為社會最嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和健康問題。紅景天苷能有效降低可卡因的依賴性，且不影響可卡因條件位置偏好的啟動或藥物誘導(dǎo)恢復(fù)，限制其可能的用途作為可卡因依賴的自然療法［35］。紅景天提取物具有預(yù)防小鼠尼古丁依賴和減少尼古丁戒煙后禁欲痛苦的作用，可能是治療戒煙的一種方法［36］。

7 抗疲勞

通過對青年健康志愿者的體能、肌力、肢體運動速度、反應(yīng)時間和注意力的評價，發(fā)現(xiàn)紅景天攝入可提高青年健康志愿者的耐力運動能力。臨床試驗的結(jié)果表明，紅景天提取物具有抗疲勞作用，可提高疲勞綜合征患者的精神表現(xiàn)，特別是集中精神的能力，并降低其對喚醒壓力的皮質(zhì)醇反應(yīng)［37］。

8 抗病毒

紅景天苷對柯薩奇病毒B3具有抗病毒活性，可能是治療病毒性心肌炎的潛在藥物，其抗病毒作用是通過調(diào)節(jié)IFN-γ、IL-10、TNF-α和IL-2的表達(dá)來實現(xiàn)的［38］，且在反向突變試驗、染色體畸變試驗和小鼠微核試驗條件下均無遺傳毒性［39］。另有研究表明，紅景天能夠誘導(dǎo)維甲酸誘導(dǎo)基因I的藥理學(xué)調(diào)節(jié)，黑色素瘤分化相關(guān)蛋白5和干擾素刺激基因信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，有利于誘導(dǎo)對登革熱病毒的有益抗病毒免疫應(yīng)答［40］；紅景天苷通過抑制病毒蛋白合成和通過增加宿主固有免疫因子（包括RIG-I、IRF-3、IRF-7、PKR和NF-κB等）的表達(dá)來增強(qiáng)宿主免疫力［41］，并可作為抗登革病毒感染的有效藥物。也有研究發(fā)現(xiàn)，沒食子酸紅景天苷對呼吸道合胞病毒具有有效的抗病毒效應(yīng)［42］。

此外，Ahmed等對馬拉松運動員補(bǔ)充紅景天后，測量血清中活性代謝物的抗病毒和抗菌特性。結(jié)果顯示，跑步者血清并沒有減弱馬拉松誘導(dǎo)的HeLa細(xì)胞對水皰性口炎病毒的殺傷敏感性。這些結(jié)果表明，攝入紅景天的受試者血清中的生物活性化合物可能通過誘導(dǎo)抗病毒活性，對劇烈和長期運動后的病毒復(fù)制產(chǎn)生保護(hù)作用［43］。

9 其他

在一項隨機(jī)交叉研究中，THU等［44］報道13名健康志愿者在14天的預(yù)處理和未預(yù)處理的情況下，分別服用單劑量人體細(xì)胞色素P-450（CYP）和市售紅景天產(chǎn)品，結(jié)果表明紅景天可以抑制人類CYP2C9的代謝能力。此外，紅景天苷對血栓形成具有明顯的抑制作用，其機(jī)制可能與抗血小板活性有關(guān)［45］。紅景天苷對帕金森病輕度認(rèn)知功能損害具有一定的改善作用［46］。

10 展望

通過大量的實驗研究和臨床評價，紅景天苷在人體的較多器官，如肺和腦中發(fā)揮著多種藥物作用，用于多種疾病的治療。在未來的工作中，有必要進(jìn)一步擴(kuò)大紅景天苷的應(yīng)用范圍，包括適應(yīng)證人群的使用［47］。同時，應(yīng)用各類新技術(shù)，闡明紅景天苷的藥物作用機(jī)制，以更好應(yīng)用于疾病的治療。