山楂及其有效成分治療代謝綜合征的研究?

拓文娟， 劉永琦， 修明慧， 楊馥嘉， 和建政,3△

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅省高校重大疾病分子醫(yī)學(xué)與中醫(yī)藥防治研究重點實驗室， 蘭州 730000；2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院， 蘭州 730000；3.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，敦煌醫(yī)學(xué)與轉(zhuǎn)化省部共建教育部重點實驗室， 蘭州 730000)

代謝綜合征(metabolic syndrome,MS)是一種多組分的臨床證候群，主要以胰島素抵抗(insulin-resistance,IR)、中心性肥胖等多種內(nèi)分泌代謝障礙和心血管并發(fā)癥為主要臨床表現(xiàn)，其中IR和中心性肥胖被認(rèn)為是MS的核心指標(biāo)[1-3]。MS的危險因素主要包括腹型肥胖、甘油三酯升高、高密度脂蛋白膽固醇(high-density liptein cholesterol,HDL-C)降低、高血壓以及糖耐量受損[4，5]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為，高脂質(zhì)水平和運動減少是導(dǎo)致MS的主要病因。一些研究報告證實，動脈粥樣硬化性血脂異常、內(nèi)皮功能障礙、遺傳易感性、血壓升高等通過破壞胰島素敏感組織(如肝臟、肌肉和脂肪細(xì)胞)中的脂質(zhì)和葡萄糖穩(wěn)態(tài)，在綜合征的進(jìn)展中起主要作用[7](如圖1)。我國成年人MS的患病率由2000年的16.5%上升到2019年的25.9%，目前約有4.5億人患有MS，并隨著年齡增大患病率也隨之增長[8]，使MS成為影響人類健康的潛在威脅。研究發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)藥在防治MS方面發(fā)揮著重要作用且具有一定優(yōu)勢。目前山楂被廣泛應(yīng)用于MS的臨床治療及基礎(chǔ)研究。作為藥食兩用之品，山楂具有促消化、降壓、降糖、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗菌、抗炎等多種功效，常用于脘腹脹滿、噯氣吐酸、瀉痢腹痛、心脈瘀阻、瘀血經(jīng)閉、產(chǎn)后瘀阻、疝氣疼痛、高脂血癥等代謝及消化系統(tǒng)多種類型疾病的治療[9]。本文將述評山楂的有效成分及臨床治療MS的最新研究進(jìn)展，為基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用山楂治療MS提供參考。

1 中醫(yī)對MS的認(rèn)識

中醫(yī)學(xué)雖無MS的疾病記載，但依據(jù)其臨床證候表現(xiàn)將其屬于“肥胖”“消渴”“痰飲”“濕阻”等范疇[10]。MS的主要病因有先天稟賦不足、后天飲食失調(diào)、久坐少動、情志不遂及體質(zhì)因素等[11]，其中嗜食肥甘厚味是MS形成的主要原因。如《素問·奇病論篇》云：“數(shù)食甘美而多肥也，肥者令人內(nèi)熱，甘者令人中滿?！庇捎隗w內(nèi)攝入過多肥甘厚味，脾胃無力運化，樞機(jī)不利，積郁體內(nèi)成濕、成痰、成郁，日久化火，形成MS[12]?！端貑枴ば魑鍤庹撈吩唬骸熬门P傷氣，久坐傷肉?！比艟米賱觿t傷氣血，氣虛血弱則會使氣機(jī)失暢導(dǎo)致MS[13]。以往認(rèn)為，MS的病位與脾、肝、腎密切相關(guān)，基本病機(jī)在于脾失健運、肝失疏泄、腎臟虧損[14]，主要包括痰熱中阻、氣陰兩虛、脾虛濕盛、痰瘀氣結(jié)等證型[15]。王暉[16]等總結(jié)MS由氣化失調(diào)導(dǎo)致痰濁瘀血，體質(zhì)各異而變證百出。仝小林[17]等認(rèn)為，MS主要包括“郁、熱、虛、損”4個階段，因郁而熱，熱耗而虛，由虛及損，概括了MS發(fā)生發(fā)展的前、中、后期。

2 山楂的近現(xiàn)代研究

山楂為薔薇科山楂屬植物山里紅Crataeguspinnatifidavar.majorN. E. Brown或山楂CrataeguspinnatifidaBunge的干燥成熟果實[18]，廣泛分布于亞歐美等各個國家，中國也是山楂的起源地之一，且栽培歷史悠久[19]。山楂最早記載于《本草經(jīng)集注》，在我國具有1700多年的藥用歷史。其酸甘、微溫，歸脾、胃、肝經(jīng)，具有消食健胃、行氣散瘀、化濁降脂等功效[20]?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》將藥物按其功效分為上、中、下三品：“上藥一百二十種為君，主養(yǎng)命以應(yīng)天，無毒，多服、久服不傷人。欲輕身益氣，不老延年者，本《上經(jīng)》。”即上品藥多為藥食同源之品，山楂則歸屬于上品藥[21]，其在人類飲食中起著重要作用，且防治MS具有良好的效果。

2.1 山楂的主要化學(xué)成分

我國對山楂化學(xué)成分的研究大約有100年的歷史[22]，目前已分離得到的物質(zhì)有150多種[23]，主要包含黃酮類、黃烷類、有機(jī)酸類、氨基酸、三萜類、有機(jī)酸類、維生素以及礦質(zhì)元素等(如表1)[24，25]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，這些有效成分在改善MS中發(fā)揮著重要作用。

表1 山楂的主要成分

2.1.1 黃酮類化合物 黃酮類化合物是山楂的主要生物活性成分，如黃酮苷元、芹菜素、木犀草素、山柰酚、槲皮素、二氫黃酮等(其結(jié)構(gòu)式如圖2)[26]約占80%?，F(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)，黃酮類化合物有效治療酒精導(dǎo)致的急性肝損傷，通過降低脂質(zhì)過氧化減輕肝臟損傷，還具有改善血液循環(huán)、擴(kuò)張血管、調(diào)血脂、降血壓、降膽固醇和保護(hù)肝腎等功效[27，28]。

圖2 黃酮類化合物

2.1.2 黃烷及其聚合物 以花青素、兒茶素、矢車菊素為主(其結(jié)構(gòu)式如圖3)。該類化合物單體或二聚物、多聚物形式存在，具有保健作用，且抗氧化活性及清除自由基能力較強(qiáng)[29]。山楂中原花青素抑制炎性因子的合成和釋放，抗炎效果較好，是一類極有開發(fā)價值的天然藥物原料[30]。

圖3 黃烷類化合物

2.1.3 三萜類化合物 其主要含熊果酸、齊墩果酸、山楂酸等(其結(jié)構(gòu)式如圖4)，多為四環(huán)三萜與五環(huán)三萜，主要功效有鎮(zhèn)靜、抗炎、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗菌、美白等藥理作用[31]。研究發(fā)現(xiàn)，山楂三萜類通過阻滯細(xì)胞周期和誘導(dǎo)凋亡減少癌細(xì)胞增殖，具有較強(qiáng)的抗癌活性[32]。

圖4 三萜類化合物

2.1.4 有機(jī)酸類 草酸、蘋果酸、檸檬酸等是其主要成分，總酸含量為2.2%～4.6%。此類化合物促進(jìn)消化，可加快胃腸蠕動等作用[33]。

2.1.5 其他 山楂中還含有大量礦物質(zhì)、維生素、氨基酸等[34]。

3 山楂及有效成分對代謝綜合征的治療作用

山楂及其小分子治療MS引起國內(nèi)外學(xué)者的持續(xù)關(guān)注和研究。近現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，主要是針對其不同組分起治療作用，下文主要闡述其主要作用及相關(guān)機(jī)制。

3.1 治療肥胖癥

中心性肥胖是MS最常見的組成部分[4]，也是MS發(fā)病的源頭，由白色脂肪組織(white adipose tissue,WAT)中儲存過量的甘油三酯(triacylglyceride,TAG)引起[35]。研究表明，山楂減少體內(nèi)的WAT積累，促進(jìn)其褐變且副作用少?？诜介ぬ崛∥?hawthorn fruit peels,HPP)和山楂肉多酚提取物(hawthorn fruit-fleshes,HFP)可有效減輕高果糖肥胖小鼠的體質(zhì)量、肝重和脂肪質(zhì)量[36]，降低脂肪酸合成關(guān)鍵酶FAS的表達(dá)[37]。體外實驗表明，山楂水提取物對3T3-L前脂肪細(xì)胞具有明顯的抑制作用，使3T3-L前脂肪細(xì)胞分化并吸收膽固醇至Caco-2細(xì)胞[38]。含有山楂的HT048草藥配方降低高脂飲食(high-fat-diet,HFD)誘導(dǎo)的小鼠體質(zhì)量和脂肪墊質(zhì)量(附睪、腎周和腹股溝)以及肝臟質(zhì)量，通過改善肥胖大鼠的肝脂代謝和胰島素抵抗以減輕飲食誘導(dǎo)的肥胖[39]。因此，山楂主要通過促經(jīng)脂質(zhì)代謝和胰島素抵抗治療肥胖癥。

山楂葉黃酮(hawthorn leaves flavonoids,HLF)是山楂中主要的活性成分[40]，有效預(yù)防脂質(zhì)代謝功能障礙，治療肥胖癥以及改善HFD誘導(dǎo)的非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)大鼠的肝脂肪變性。研究表明，HLF增加脂聯(lián)素受體(尤其是肝臟AdipoR2)的表達(dá)，通過與膜受體結(jié)合激活下游分子，參與調(diào)控脂肪生成和脂質(zhì)氧化[41]。HLF修復(fù)NAFLD大鼠的血清脂蛋白，顯著增加AMP活化蛋白激酶α(activated protein kinase-Alpha,AMPKα)磷酸化，并上調(diào)配體激活轉(zhuǎn)錄因子過氧化物酶體增殖物激活受體α(peroxisome-proliferators activated receptors,PPARα)及其靶基因的表達(dá)，抑制脂肪生成相關(guān)的基因，增強(qiáng)脂質(zhì)氧化有關(guān)的基因，從而控制脂肪生成轉(zhuǎn)錄因子。HLF通過調(diào)節(jié)脂聯(lián)素和AMPK途徑相關(guān)分子及其靶基因，從而在HFD誘導(dǎo)的NAFLD中發(fā)揮作用。HLF是防治脂肪肝和肥胖癥相關(guān)疾病的潛在有效藥物[42]。

牡荊素(Vitexin)是山楂中重要的黃酮類物質(zhì)，具有減脂、抗氧化等作用[43]，通過降低高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠的體質(zhì)量、肝脂質(zhì)含量和脂肪細(xì)胞體積[44]，從而激活白色脂肪組織中的AMPKα抑制脂肪生成，降低CAATT元素結(jié)合蛋白-α和脂肪酸合酶(fatty acid synthase,FAS)的表達(dá)[45]。牡荊素可能通過AMPKα介導(dǎo)的途徑預(yù)防脂肪和肥胖的形成。

3.2 治療高脂血癥

代謝綜合征的另外一個重要組分是由血脂紊亂引起的高脂血癥，其主要表現(xiàn)為血清總膽固醇(total cholesterol ,TC)、TAG水平過高和(或)HDL-C水平過低。山楂治療高脂血癥主要是抑制膽固醇合成酶作用，促進(jìn)脂質(zhì)的排泄，抑制前脂肪細(xì)胞分化和影響其分泌因子，改善高脂誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能紊亂等[46]。

采用HFD誘導(dǎo)高脂血和高膽固醇血癥的小鼠模型，山楂果實提取物灌胃后，取其肝組織測定調(diào)節(jié)脂質(zhì)和碳水化合物代謝的配體激活轉(zhuǎn)錄因子PPARα[47]和β-氧化相關(guān)酶的表達(dá)，山楂果實增加肝臟中PPARα的表達(dá)，促進(jìn)β-氧化相關(guān)的酶的降解，降低小鼠的血清脂質(zhì)水平，從而達(dá)到降血脂的目的[48]。山楂粉提取物通過抑制小鼠腸道膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(acylcoenzyme a-cholesterol-acyltransferase,ACAT)活性達(dá)到降血脂作用，抑制作用與提取物中三萜酸(即齊墩果酸(oleanolic acid,OA)和熊果酸(Ursolic acid,UA)含量成正相關(guān)[49]。山楂乙醇提取物能抑制HFD小鼠的HMGCR和p65轉(zhuǎn)錄的刺激作用，下調(diào)膽固醇7a-羥化酶(cholesterol 7a-hydroxylase,CYP7A1)和LDL受體[50]。中田山楂NF-kB信號通路抑制HMGCR mRNA的轉(zhuǎn)錄，治療高脂血癥和高膽固醇血癥[51]，為臨床提供依據(jù)。

HPPs是山楂水解提取的產(chǎn)物，具有降血脂及抗氧化等作用[52]。給高膽固醇模型小鼠喂養(yǎng)HPPs可顯著降低小鼠體內(nèi)血漿和肝臟TC水平，升高HDL-C和載脂蛋白A-I(apolipoprotein A-1,apoA-I)[53]，通過抑制3-磷酸甘油?；D(zhuǎn)移酶(3-Phosphoglycerolyltransferase,3-GPAT)和磷脂酸磷酸水解酶(lipid phosphate phosphohydrolase,LPP)的活性及mRNA和蛋白水平降低血脂[54]。因此，山楂是通過調(diào)節(jié)血脂相關(guān)酶水平治療高脂血癥的。山楂乙醇提取物和山楂粉顯著降低高脂高膽固醇飲食大鼠的血清TGs、TC和LDL-C，同時提高血清HDL-C[19]。

山楂總類黃酮和三萜是主要的降血脂活性成分,通過抑制參與脂質(zhì)生物合成的2種必需肝酶羥基-3甲基戊二酰輔酶A還原酶(hepatase hydroxyl-3 methyl-glutaryl-enzyme A reductase,HMG-CoA)和膽固醇7-α-羥化酶(cholesterol 7-α-hydroxylase,CYP7α)的表達(dá)，下調(diào)腸道膽固醇的ACAT以減少TC吸收[55]，預(yù)防高脂血癥。

3.3 治療糖尿病

MS是糖尿病的較佳預(yù)測指標(biāo)[56]，也是糖尿病的重要危險因素。對2型糖尿病小鼠模型給予高、中和低濃度的山楂提取物(分別為50、100和200 mg/kg體質(zhì)量的劑量山楂提取物)，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，山楂提取物治療組大鼠TG的血藥濃度分別降低了265.41%、199.05%和106.57%，甘油三酸酯和總膽固醇血清水平低于2型糖尿病(Type 2 Diabetes Melliyus,T2DM)對照組[57]。此外，山楂提取物能降低血糖水平，增加胰腺中血漿胰島素的釋放，同時通過抑制胰腺脂肪酶和脂蛋白脂肪酶調(diào)節(jié)脂代謝[58]，證明山楂提取物是預(yù)防或治療T2DM的有用藥物。山楂多酚化合物是天然有效的抗氧化劑，可保護(hù)生物膜免受氧化。其主要是抑制糖類進(jìn)入生物膜，調(diào)節(jié)膜的性質(zhì)，降低膜脂質(zhì)的極性頭的堆積順序，治療糖尿病[59]。體外實驗發(fā)現(xiàn)，山楂果實通過抑制α-葡萄糖苷酶、蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶1B(protein tyrosine phosphatase 1B,PTP1B)、大鼠晶狀體醛糖還原酶(aldose reductase,RLAR)和晚期糖基化產(chǎn)物(advanced glycation end products,AGEs)活性發(fā)揮抗糖功效，可用作治療糖尿病和相關(guān)并發(fā)癥的功能性食品[60]。

為研究山楂黃酮與黃芪多糖配伍(astragalus polysaccharides combined with crataegus flavonoids,AC)，通過改善胰島功能和肝臟代謝的新協(xié)同抗糖尿病作用，給予糖尿病小鼠口服AC，發(fā)現(xiàn)AC可降低糖尿病小鼠的空腹血糖、進(jìn)食量及飲水量，使胰島細(xì)胞功能恢復(fù)。AC聯(lián)合用藥顯著提高糖尿病小鼠肝臟組織中AMPK的表達(dá)水平[61]。有學(xué)者認(rèn)為，AMPK是調(diào)節(jié)能量代謝的關(guān)鍵因子，維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)，改善胰島素作用[62，63]，其AC組合治療2型糖尿病具有相當(dāng)大的潛力。

3.4 治療心血管疾病

代謝綜合征是導(dǎo)致心血管疾病最重要的危險因素[64]，會增加心血管疾病的發(fā)病率[65]。山楂治療心血管疾病具有廣泛的藥理作用[66]，包括抗氧化活性、正性肌力作用、炎癥作用、抗心臟重塑作用、抗血小板聚集作用、血管舒張作用、內(nèi)皮保護(hù)作用，減少平滑肌細(xì)胞遷移和增殖，抗缺血/再灌注損傷的保護(hù)作用及抗心律不齊作用等[67，68]。

臨床發(fā)現(xiàn)，山楂免煎顆粒治療冠心病不穩(wěn)定性心絞痛( unstable angina,UA)療效較好，安全性高，可顯著降低血清TC、LDL-C水平和炎癥因子HsCRP水平[69]。它可能是通過正性變力和負(fù)性變時性作用，增加冠脈血流量和運動耐量，抑制血管緊張素和磷酸二酯酶等，抗炎和降高血脂，改善氧化酶等多種機(jī)制防治心血管疾病。

研究表明，山楂乙醇提取物能治療心血管疾病，顯著降低動脈粥樣硬化(atherosclerosis ,AS)小鼠TC、TG、LDL-C水平，升高LDL-C水平，降低C反應(yīng)蛋白、IL-1β、IL-8、IL-18濃度。AEPC使內(nèi)皮素(endothelin,ET)、6-酮-前列腺素F1α和血栓烷B2(Thromboxane B2,TXB2)的濃度升高[70]。山楂水提物能抑制脂多糖(LPS)刺激的RAW 264.7細(xì)胞中COX-2、腫瘤壞死因子α(tumor-necrosis factor-α, TNF-α)、IL-1β和IL-6表達(dá)的下調(diào)，清除一氧化氮(nitric oxide，NO)自由基，減少炎癥反應(yīng)。山楂甲醇提取物降低周圍血管阻力并增加冠狀動脈血流量，具有舒張主動脈血管作用能改善體內(nèi)的脂質(zhì)代謝[71]，減少炎癥細(xì)胞因子反應(yīng)，保護(hù)心臟的血管內(nèi)皮[62]。山楂提取物能通過激活M受體，降低新生小鼠心肌細(xì)胞的收縮率，產(chǎn)生負(fù)的變時性作用，發(fā)揮出阿托品敏感性活性[72]。

山楂有機(jī)酸給藥能抑制大鼠心肌組織中HIF-1α和Bax的蛋白表達(dá),增加Bcl-2蛋白表達(dá)，其抗心肌缺血再灌注損傷作用可能與調(diào)控缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1α、抑制凋亡及凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2/Bax和激活PI3K/Akt、MAPK信號通路有關(guān)[73]。山楂總黃酮通過下調(diào)肌酸激酶(creatine kinase ,CK)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)，抑制心肌自由基生成，達(dá)到預(yù)防心肌缺血的效果[74]。HLF可改善糖尿病大鼠的體質(zhì)量和血糖，減輕心肌結(jié)構(gòu)異常，降低糖尿病引起的丙二醛(MDA)水平，提高超氧化物酶活性，抑制TNF-α的表達(dá)，下調(diào)糖尿病誘導(dǎo)的蛋白激酶C-mRNA(protein kinase c-mRNA,PKC-mRNA)和NF-kB的表達(dá)。總之，HLF可以預(yù)防糖尿病引起的心肌病，其機(jī)制可能通過使PKC信號通路失活減輕氧化應(yīng)激和相關(guān)炎癥。槲皮素是HLF主要的多酚類黃酮[75]，它通過PKC的表達(dá)，減輕活性氧(reactive oxygen species,ROS)和炎癥因子等生理作用，保護(hù)心肌組織和減輕血管損傷[76]。山楂提取物WS1442是一種含有18.75%低聚原花青素，能通過清除自由基，使缺血心肌組織免受中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶作用的攻擊，抑制鈉泵，增加收縮力。影響鈣信號通路防止缺血心肌組織腫脹，從而抑制內(nèi)皮細(xì)胞的高通透性，可以治療心血管疾病，具有保護(hù)心臟的作用[77]。

體外實驗發(fā)現(xiàn)，山楂分離出多酚-多糖的結(jié)合物，通過非直接抑制抗凝血酶介導(dǎo)因子Xa，能明顯延長血漿凝血過程，多酚-多糖結(jié)合物有望作為天然新型抗凝劑來預(yù)防和治療心血管疾病[78，79]。

4 結(jié)語

由于MS發(fā)病率在我國日益增加，成為危害國民健康的熱點問題，因此尋求有效的天然化合物得到了越來越多研究人員的重視。山楂屬于藥食同源的物種，不僅富含維生素還有大量礦物質(zhì)，使其在臨床治療MS獲得了廣泛的認(rèn)可[80]。綜上所述，山楂通過多靶點﹑多途徑有效防治代謝綜合征組分，如肥胖癥、糖尿病、高脂血癥、心血管疾病等，大量研究證明頗有療效，然而其藥理作用及分子機(jī)制仍不夠清晰。如在治療MS是單個分子還是協(xié)同作用需進(jìn)一步證明，其有效物質(zhì)基礎(chǔ)不夠明確，質(zhì)量控制研究不夠系統(tǒng)。因此仍需深入研究以確定最有效的藥物成分及其作用機(jī)制來發(fā)揮出山楂在藥品及食品領(lǐng)域的潛在市場價值，傳承中醫(yī)藥的寶貴財富。