荷葉堿藥理作用的研究進(jìn)展

陳暢，謝永艷,黃麗萍

(1.江西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，江西 南昌 330004；2.中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京 100700)

從天然植物中尋找活性化合物仍是當(dāng)前藥物發(fā)現(xiàn)的重要途徑之一。荷葉是睡蓮科植物蓮NelumbonuciferaGaertn.的干燥葉，有著悠久的藥用歷史。早在唐代的《食療本草》中就有“其(蓮子)子房及葉皆破血”[1]的記載，陳可冀院士在梳理和總結(jié)清代宮廷醫(yī)案后認(rèn)為，荷葉的臨床應(yīng)用廣泛，主要有引藥上行、升陽散風(fēng)、清解暑熱、消痰止瀉、利濕解毒、涼血和營等功效[2]。臨床研究發(fā)現(xiàn)以荷葉為主的中藥方劑可明顯降低血脂水平，對(duì)治療脂肪肝[3]、減肥、改善胰島素抵抗[4]等療效顯著。在民間，荷葉還可用于緩解牙痛[5]，治療鼻出血[6]，烹制荷葉八寶飯、荷葉粉蒸肉等佳肴[7]。由于荷葉特殊的藥食兩用特性，早在1991年即被納入《既是食品又是藥品的物品名單》之中。據(jù)統(tǒng)計(jì)[8]，以荷葉為原料的保健食品多達(dá)250余種，涉及減肥、調(diào)節(jié)血脂、潤腸通便、調(diào)節(jié)免疫、調(diào)節(jié)血糖、延緩衰老、保肝、改善睡眠、抗疲勞等多個(gè)功效。

現(xiàn)代研究表明，生物堿類是荷葉主要的特征藥效成分群，以荷葉堿(CAS：475-83-2)為代表的生物堿成分受到了藥學(xué)工作者們的廣泛關(guān)注。藥理研究報(bào)道表明，荷葉堿除調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抗腫瘤、降糖等藥效外，還具有抗腦缺血、抑制骨流失、抗菌、抗病毒、抗黑色素生成等新的藥理作用，且不少藥理作用已申報(bào)專利[9-10]，開啟了荷葉堿的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。因此，系統(tǒng)梳理和總結(jié)荷葉堿的藥理活性及作用機(jī)制，將為充分利用我國豐富的荷葉資源，扎實(shí)推進(jìn)荷葉堿創(chuàng)新產(chǎn)品的深入開發(fā)，提供重要的參考依據(jù)。

1 荷葉堿的理化性質(zhì)及主要藥動(dòng)學(xué)特征

荷葉堿是一種類白色的粉末，相對(duì)分子量為295.38，微溶于水。在不同極性溶液中的溶解度由小到大的排列順序依次為：水<石油醚<正辛醇<丙酮<甲醇<乙酸乙酯<乙醇<二氯甲烷[11]。由于其在水中的溶解度低，因此評(píng)價(jià)藥效時(shí)常加入羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)[12-13]、乳酸[14]等助溶，以方便實(shí)驗(yàn)動(dòng)物灌胃給藥，或先溶解于二甲基亞砜(DMSO)[14-21]、甲醇[22-23]、乙醇[24]中配成母液，再稀釋成目標(biāo)濃度用于體外實(shí)驗(yàn)。

荷葉堿給予大鼠灌胃后，可在1 h內(nèi)到達(dá)血藥濃度峰值[25-28]，半衰期介于2.48～6.5 h之間[25,27-28]。關(guān)于荷葉堿的絕對(duì)生物利用度報(bào)道有比較大的爭議，一些文獻(xiàn)報(bào)道不超過5%[26,29]，也有部分文獻(xiàn)報(bào)道為69.56%[28]。荷葉堿經(jīng)吸收后，可分布于腎、肺、脾、肝、心、腦等多個(gè)組織[15-27,29]，尤其是其可通過血腦屏障，為荷葉堿治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。荷葉堿在體內(nèi)的代謝過程主要以脫甲基、氧化、葡萄糖醛酸化以及硫酸化反應(yīng)為主[30-31]，多個(gè)細(xì)胞色素P450酶、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶(UGT)、硫酸基轉(zhuǎn)移酶參與了該代謝過程。在荷葉堿的這些代謝物中，有研究者從血漿、尿液、膽汁和糞便中共鑒定了55個(gè)代謝產(chǎn)物[32]。在藥物排泄方面，荷葉堿主要通過尿液(50.7%)和糞便(12.9%)排泄，至給藥48 h時(shí)可排泄掉總藥量的83.6%[29]。

2 荷葉堿的藥理作用

2.1 對(duì)脂質(zhì)代謝的影響

2.1.1 降脂、減肥及保肝作用 《本草綱目》記載：“荷葉服之，令人瘦劣，故單服可消陽水浮腫之氣。”[33]荷葉作為具有悠久歷史的調(diào)脂佳品，已被廣泛應(yīng)用于藥品和輔助調(diào)血脂的保健品中。荷葉堿是荷葉中主要的藥效成分之一，其降脂、減肥及保肝的藥理活性及作用機(jī)理也多有報(bào)道。在高脂飼料誘發(fā)的肥胖或高脂血癥動(dòng)物模型中，荷葉堿可明顯抑制模型動(dòng)物體質(zhì)量的增加[12,34-36]；降低Lee's指數(shù)[34-35]；降低肝指數(shù)、附睪脂肪及腎周圍脂肪的質(zhì)量[12,37]；改善肝組織的脂肪變性[35,38-39]；提高肝脂酶和脂蛋白脂酶活性[40]；下調(diào)血清或肝組織中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、游離脂肪酸(FFA)水平[12,34,36-39,41]；調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝相關(guān)基因或蛋白SREBP-1c、SREBP2、PPARα、PPARγ、CPT-1A、CD36、LXR-α、HMGCR、ACC、CYP7A1、FAS、SCD-1的表達(dá)[36-37,40-41]；抑制脂肪組織、肝組織或血清中炎性因子TNF-α、IL-1β、IL-6的分泌和釋放[12,19,26,34,39]；調(diào)節(jié)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的活性進(jìn)而抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)[21,37,39-40]；增加腸道菌群中擬桿菌門、艾克曼菌屬細(xì)菌豐度，抑制厚壁菌門細(xì)菌的生長，上調(diào)腸道組織中緊密連接蛋白Occludin和ZO-1的表達(dá)，促進(jìn)腸道短鏈脂肪酸生成[12,38]。代謝組學(xué)研究結(jié)果顯示，荷葉堿還可抑制脂多糖、細(xì)菌毒素的生物合成,調(diào)節(jié)甘油磷脂代謝、亞麻油酸代謝、視黃醇代謝、甘油磷脂代謝、精氨酸及脯氨酸代謝水平,降低脂質(zhì)合成相關(guān)蛋白的表達(dá)[12,39]。在細(xì)胞水平上，荷葉堿具有明顯的Per-Arnt-Sim激酶及膽固醇酯酶抑制活性，同時(shí)可減少細(xì)胞內(nèi)總膽固醇和甘油三酯的合成，升高低密度脂蛋白受體的量[21,35,42]。

因此，荷葉堿具有明顯的減肥降脂作用，其作用機(jī)理與調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝酶活性、抑制炎癥反應(yīng)、抗氧化、調(diào)節(jié)腸道菌群的豐度及多樣性、降低腸道通透性有關(guān)。

2.1.2 抗動(dòng)脈粥樣硬化作用 血脂異常、泡沫細(xì)胞形成及炎癥是動(dòng)脈粥樣硬化的重要危險(xiǎn)因素。研究發(fā)現(xiàn)，在高脂或氧化低密度脂蛋白(Ox-LDL)誘導(dǎo)的動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型或泡沫細(xì)胞模型中，荷葉堿可明顯抑制模型動(dòng)物體質(zhì)量的增加，降低TC、LDL-C及炎性因子IL-1β、TNF-α、MCP-1、NF-κB的表達(dá)，上調(diào)TIMP-2及下調(diào)MMP-2/9 mRNA水平；減少泡沫細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積[43-44]。進(jìn)一步的研究表明，荷葉堿抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用與調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶活性、通過PPARγ/LXRα途徑增加ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1(ABCA1)的表達(dá)、抑制PI3K/Akt/mTOR通路有關(guān)[43-44]。

2.2 抗腫瘤作用

荷葉堿的抗腫瘤作用主要表現(xiàn)在直接對(duì)腫瘤細(xì)胞(組織)的生長抑制和提高腫瘤細(xì)胞(組織)對(duì)其他化療藥物的敏感性兩個(gè)方面。一方面，荷葉堿可直接抑制人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG和U251[22]、人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞SY5Y[23]、小鼠結(jié)腸癌細(xì)胞CT26[23]、人乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231和MCF-7[24]、人肝癌細(xì)胞HepG2[45]、人惡性黑色素瘤細(xì)胞A375[46]、人皮膚黑色素瘤細(xì)胞SK-MEL-5[46]、人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞A549[47]等腫瘤細(xì)胞的增殖；調(diào)節(jié)細(xì)胞周期相關(guān)蛋白CDC2、CyclinB1的表達(dá)使細(xì)胞周期阻滯[22,45]；調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白Bax、Bcl-2的表達(dá)誘導(dǎo)凋亡發(fā)生[22,45,47]。在動(dòng)物模型上，荷葉堿可顯著降低CT26、SY5Y、A375、A549、U251等裸鼠移植瘤的大小和質(zhì)量[22-23,46-47]；改善由脫氧膽酸鈉、乙醇、氨水誘導(dǎo)的胃炎大鼠中胃部的炎癥環(huán)境、減輕病理損傷、抑制胃炎向胃癌的轉(zhuǎn)化[8]。進(jìn)一步的研究表明，荷葉堿直接抗腫瘤的藥理作用與促進(jìn)軸蛋白Axin的表達(dá)誘導(dǎo)凋亡[47]、抑制上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)及抑制SOX2-AKT/STAT3-Slug通路[22]、PI3K/Akt通路[23]和TLR4/NF-κB通路[46]有關(guān)。另一方面，荷葉堿還可增加PANC-1、BxPC-3及ASPC-1人胰腺癌細(xì)胞和PANC-1接種的裸鼠腫瘤模型對(duì)傳統(tǒng)抗癌藥吉西他濱的敏感性[48]，改善紫杉醇、多烯紫杉醇、阿霉素、柔紅霉素對(duì)人盲腸腺癌細(xì)胞HCT-8、肺癌A549細(xì)胞及A549裸鼠的多藥耐藥狀態(tài)[49]，其機(jī)制與激活A(yù)MPK介導(dǎo)的3-羥基-3-甲羥基戊二酰輔酶A還原酶(HMGCR)下調(diào)、促進(jìn)pYAP(Ser127)的表達(dá)、降低ATP酶活性、抑制P糖蛋白表達(dá)、調(diào)節(jié)PI3K/AKT/ERK通路、激活Nrf2、HIF-1α有關(guān)。

2.3 對(duì)糖代謝的調(diào)節(jié)作用

在高脂飼料和鏈脲菌素誘導(dǎo)的小鼠糖尿病模型中[50-51]，荷葉堿可明顯改善糖尿病小鼠的葡萄糖耐量能力，緩解胰島素抵抗，提高胰島素的敏感性，激活PPARα/PGC1α通路，上調(diào)模型動(dòng)物肝組織中IR、IRS1、Glut2及Glut4 mRNA的表達(dá)。在細(xì)胞模型中，一方面荷葉堿可通過激活A(yù)MPK通路及G蛋白-PLC-PKC通路，增加葡萄糖轉(zhuǎn)位體4(GLUT4)的表達(dá)及向細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)位，促進(jìn)細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取[52-53]。另一方面，荷葉堿可直接促進(jìn)胰島素的分泌，其作用效果比格列本脲更強(qiáng)，但這種作用可被蛋白激酶A(PKA)抑制劑H89、蛋白激酶C(PKC)抑制劑Calphostin c、K-ATP開放劑二氮嗪和鈣通道阻斷劑尼莫地平所抑制或阻斷。配體結(jié)合試驗(yàn)顯示，荷葉堿不與格列本脲競爭磺酰脲受體，其促進(jìn)胰島素分泌的作用機(jī)制與關(guān)閉ATP依賴的K+通道有關(guān)[54]。

2.4 腎保護(hù)作用

在葉酸、果糖、次黃嘌呤、煙酸及氧嗪酸鉀誘導(dǎo)的腎損傷或高尿酸血癥動(dòng)物模型中[11,17,55]，荷葉堿可明顯降低血清中肌酐、尿素氮、尿酸含量，升高尿液中尿酸、肌酐含量；改善腎組織炎癥病理狀態(tài)；抑制腎組織中尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體1(URAT1)、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體9(GLUT9)、TLR4、MyD88、NF-κB、IκKβ、IκBα、NLRP3、ASC、Caspase-1 p20蛋白的表達(dá),促進(jìn)ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白G超家族成員2(ABCG2)及有機(jī)陰離子及陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(OAT1、OCT1)表達(dá)；降低血清IL-1β、IL-6、TNF-α和MCP-1水平。在果糖或尿酸誘導(dǎo)的HK-2人腎小管上皮細(xì)胞中[17,55]，荷葉堿亦可有效抑制TLR4及IL-1β的表達(dá)和釋放,抵抗由RSL3導(dǎo)致的細(xì)胞鐵死亡[56]。由此可知，荷葉堿可通過抑制TLR4/NF-κB及NLRP3炎性小體通路減輕炎癥反應(yīng)同時(shí)拮抗細(xì)胞鐵死亡，在減少血中尿酸鹽含量的同時(shí)增加腎對(duì)尿酸鹽的排泄，發(fā)揮腎保護(hù)作用。

2.5 對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響

荷葉堿對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有明顯的抑制作用[57]，其中樞作用與氯丙嗪相似[58]，可拮抗乙酰膽堿受體[59-60]、多巴胺受體[14,61]、5-HT2受體[14,62]、α1腎上腺素受體[62]。荷葉堿還可阻斷神經(jīng)遞質(zhì)與受體接觸，如阻斷L-谷氨酸、L-天冬氨酸、DL-同型半胱氨酸甚至乙酰膽堿神經(jīng)遞質(zhì)的作用，引起鎮(zhèn)靜并降低動(dòng)物的自主活動(dòng)次數(shù)[63]。另外，荷葉堿還有明顯的抗腦缺血作用，可顯著提高腦中動(dòng)脈栓塞模型(MCAO)大鼠的神經(jīng)行為學(xué)評(píng)分，降低梗死體積及腦水腫率，下調(diào)腦組織中RhoA/ROCKⅡ信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)，降低血清IL-4、TNF-α、IL-1β含量[13,64]。細(xì)胞水平[65]及血清代謝組學(xué)[13]研究結(jié)果表明，荷葉堿的抗炎及抗腦缺血作用與激活PPARγ受體，調(diào)節(jié)糖酵解與糖異生、調(diào)節(jié)鞘糖脂代謝、亞油酸代謝、不飽和脂肪酸的β氧化、能量代謝與三羧酸循環(huán)有關(guān)。

2.6 抗炎及抗氧化作用

荷葉堿可明顯改善由LPS誘導(dǎo)的小鼠乳腺上皮細(xì)胞[66]、BV2小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞及RAW264.7巨噬細(xì)胞[67-68]、果糖或尿酸誘導(dǎo)的HK-2細(xì)胞[17,55]，小鼠乳腺炎[66]、大鼠腦缺血[13,64]、高脂血癥等細(xì)胞或動(dòng)物模型[12,21,33,36,38]的炎癥狀態(tài)，降低細(xì)胞或組織中TNF-α、IL-1β等炎性因子的含量。深入的研究表明，荷葉堿的抗炎作用與激活PPARα、PPARγ受體[64,68]，抑制TLR4/NF-κB[66,68]、NLRP3炎性小體通路[17]有關(guān)。此外，荷葉堿還具有良好的抗氧化活性，除減輕高脂動(dòng)物模型的氧化應(yīng)激狀態(tài)外[21,36,38-39],對(duì)氧自由基也有明顯的清除作用[69-70],還可通過激活miR-144/Nrf2/HO-1通路,改善乙醇導(dǎo)致的細(xì)胞及小鼠肝氧化損傷[71]，抑制受損細(xì)胞中活性氧的產(chǎn)生，促進(jìn)肝組織中Nrf2、HO-1基因和蛋白的表達(dá)，降低丙二醛(MDA)的含量，升高谷胱甘肽(GSH)含量及總抗氧化能力(T-AOC)。

2.7 對(duì)骨代謝的影響

在骨髓來源的巨噬細(xì)胞及去卵巢小鼠動(dòng)物模型中，荷葉堿可抑制巨噬細(xì)胞向破骨細(xì)胞分化，減輕成熟破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收，具有潛在的抑制骨流失作用[72]。荷葉堿對(duì)骨代謝的調(diào)節(jié)與抑制多核破骨細(xì)胞生成，增加抗酒石酸酸性磷酸酶(Trap)陽性破骨細(xì)胞的相對(duì)數(shù)量，增加血小板衍生生長因子BB(PDGF-BB)分泌，進(jìn)而促進(jìn)H型血管新生，抑制組織蛋白酶K(Cathepsin K)、MMP-9、MAPK及NF-κB的表達(dá)有關(guān)[24,72]。

2.8 殺蟲、抗菌及抗病毒作用

荷葉堿還具有良好的殺蟲、抗菌及抗病毒作用，可殺滅短膜殼絳蟲[70]，并通過拮抗5-HT受體抑制血吸蟲幼蟲及成蟲的運(yùn)動(dòng)[73]；抑制馬拉色菌的活性[9]，改善由馬拉色菌引起的頭屑過多。除此之外，荷葉堿還具有明顯的抗人脊髓灰質(zhì)炎病毒[18]及抗艾滋病病毒作用[19]。

2.9 其他藥理作用

荷葉堿還可通過上調(diào)基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1(SDF-1)/趨化因子受體4(CXCR4)信號(hào)通路，促進(jìn)人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(HAEC)增殖[74]；阻滯非選擇性陽離子通道、電壓依賴的L型鈣離子通道以擴(kuò)張氣管[15]；促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌一氧化氮、抑制細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流及細(xì)胞內(nèi)鈣離子釋放以舒張血管[16]；抑制細(xì)胞色素P450 1A2活性進(jìn)而影響機(jī)體對(duì)藥物的代謝功能[75]；激活囊性纖維化跨膜電導(dǎo)調(diào)節(jié)因子(CFTR)氯通道[76]和抑制黑色素生成等作用[20]。

3 討論

總結(jié)發(fā)現(xiàn)，荷葉堿在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝與糖代謝、抑制腫瘤生長、調(diào)節(jié)骨代謝、保護(hù)神經(jīng)、舒張血管和氣管等方面均有良好的藥理活性，機(jī)制涉及抗炎、抗氧化、干預(yù)細(xì)胞周期與凋亡、調(diào)節(jié)腸道菌群、作用于離子通道等，具有良好的開發(fā)前景。然而到目前為止，尚未見以荷葉堿為主要成分的創(chuàng)新產(chǎn)品上市。一方面，荷葉堿的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)結(jié)果存在很大差異，如口服生物利用度結(jié)果從>50%到<10%均有報(bào)道[26,28-29,77]；在Beagle犬體內(nèi)其藥動(dòng)學(xué)符合二室開放式模型[78]，而在SD大鼠體內(nèi)則符合單室模型[10]。另一方面，廣泛的藥理活性容易產(chǎn)生與治療目的無關(guān)的副作用(又稱為A型毒副作用)[79]，這對(duì)保證藥物的安全性是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)，且目前尚未見其相關(guān)的毒理學(xué)報(bào)道。另外，由于荷葉堿溶解度差，口服利用率低，因此研制合適的劑型也是需要重點(diǎn)考慮的問題。

我國荷葉資源豐富，其原植物蓮極易種植，但荷葉的整體利用率低，大部分任其干枯腐敗。廣泛的藥理活性和豐富的荷葉資源為荷葉堿的深度開發(fā)提供了重要的理論和物質(zhì)支撐。在荷葉堿的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，如何根據(jù)藥物的作用特點(diǎn)選擇適合的臨床適應(yīng)癥,同時(shí)更加深入地闡釋其藥理作用機(jī)制，系統(tǒng)全面地開展其體內(nèi)的藥動(dòng)學(xué)和毒理學(xué)研究，制備適合的藥物劑型，將是研發(fā)荷葉堿創(chuàng)新品種過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的科學(xué)問題。