染料木素磺酸鈉的藥理作用研究進(jìn)展

羅 莉，韓 尊，曹性玲，黃志華

（1. 贛南醫(yī)學(xué)院第一臨床醫(yī)學(xué)院；2. 贛南醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院機(jī)能實(shí)驗(yàn)室，江西 贛州 341000）

植物雌激素發(fā)揮弱雌激素作用的同時(shí)具有較雌激素更少的不良反應(yīng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。染料木素（又稱(chēng)金雀異黃素、染料木黃酮）主要是從葛根和染料木等豆科植物中提取出來(lái)的活性成分，是一種植物雌激素，其結(jié)構(gòu)與雌二醇類(lèi)似，能與雌激素的胞膜及胞內(nèi)受體結(jié)合并發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用、心血管保護(hù)作用、抗腫瘤作用、調(diào)節(jié)骨代謝與脂代謝及抗氧化等多種藥理作用[1］。但由于染料木素的水溶性和脂溶性較差，生物利用度低，限制了其藥物開(kāi)發(fā)與臨床應(yīng)用。因此，有學(xué)者[2］對(duì)染料木素分子進(jìn)行磺化，合成了一種強(qiáng)水溶性化合物——染料木素磺酸鈉（Genistein-3′-sodium sulfonate， GSS），顯著提高了其生物利用度及藥理作用，分子式為C15H10O8SNa，呈白色晶狀粉末。本文綜述近年來(lái)GSS 在腦保護(hù)作用、急性肺損傷保護(hù)作用、抗肝纖維化、抗脂代謝紊亂、抗骨質(zhì)疏松和對(duì)心肌缺血保護(hù)作用等藥理作用及相關(guān)機(jī)制的研究進(jìn)展。

1 對(duì)腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用及機(jī)制

缺血性腦卒中是指一系列腦血管病變所致的腦部血液供應(yīng)障礙，導(dǎo)致局部腦組織缺血、缺氧性壞死，繼發(fā)相應(yīng)神經(jīng)功能損傷的一類(lèi)臨床綜合征，其發(fā)病率高、死亡率高、致殘率高、治愈率低，是威脅人類(lèi)健康的常見(jiàn)疾病[3］。目前，治療腦缺血的有效手段是血管再通，即通過(guò)溶栓或介入治療實(shí)現(xiàn)腦缺血組織再灌注。但腦血管血液流通恢復(fù)后，其缺血損傷并未減輕，反而出現(xiàn)了更為嚴(yán)重的神經(jīng)功能障礙，這一現(xiàn)象被稱(chēng)為腦缺血再灌注損傷[4］。腦缺血再灌注損傷涉及多種病理過(guò)程，包括能量代謝障礙、自由基損傷、炎癥細(xì)胞因子損害、興奮性毒性損傷、凋亡基因激活和細(xì)胞自噬等，這些過(guò)程相互關(guān)聯(lián)，相互觸發(fā)，形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞凋亡或壞死[5］。GSS 可參與腦缺血再灌注損傷后多種病理過(guò)程，從而發(fā)揮對(duì)缺血性腦損傷的保護(hù)作用。

1.1 改善能量代謝障礙和降低脂質(zhì)過(guò)氧化損傷線粒體作為胞內(nèi)主要的產(chǎn)能場(chǎng)所，對(duì)缺血缺氧極為敏感。在缺血缺氧時(shí)，腦細(xì)胞內(nèi)ATP 逐漸耗竭，Na+-K+-ATPase 和Ca2+-Mg2+-ATPase 等ATP 依 賴(lài)性離子泵的功能受到抑制，導(dǎo)致胞內(nèi)鈉、鈣超載，繼而誘發(fā)一系列病理反應(yīng)，加劇腦水腫和繼發(fā)性腦損傷。研究發(fā)現(xiàn)，GSS 治療腦缺血后，Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase 活性均升高，提示GSS 能改善缺血腦組織能量代謝障礙進(jìn)而減輕腦水腫和腦損傷[6］。

線粒體也是腦缺血再灌注損傷產(chǎn)生氧自由基的初始來(lái)源。腦缺血再灌注后，發(fā)生一系列復(fù)雜的病理生理反應(yīng)，造成內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡和線粒體功能障礙。線粒體損傷后產(chǎn)生的氧自由基可造成蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA 過(guò)氧化，導(dǎo)致生物膜破壞、神經(jīng)元損傷。脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛（Malondialdehyde， MDA）的含量可反映組織中脂質(zhì)過(guò)氧化損傷程度。抗氧化酶如谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（Glutathione peroxidase，GSH-Px）和超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）可調(diào)動(dòng)或激活機(jī)體內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)，有利于預(yù)防或減輕自由基損傷[7］。GSS 可降低缺血再灌注腦組織的MDA 含量，提高GSH-Px 和SOD 活性及總抗氧化能力，說(shuō)明GSS 對(duì)腦缺血再灌注損傷的保護(hù)機(jī)制與提高腦組織抗氧化能力、減輕氧自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)有關(guān)[8］。

1.2 抑制炎性級(jí)聯(lián)反應(yīng)缺血性腦卒中在急性期激活炎性級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子和趨化因子產(chǎn)生增加，炎癥細(xì)胞聚集和粘連，血腦屏障受損，隨后加劇腦損傷[9］。

基 質(zhì) 金 屬 蛋 白 酶（Matrix metalloproteinases，MMPs）是一組鋅依賴(lài)的蛋白水解酶，其中MMP-3 和MMP-9 與血腦屏障通透性及腦組織水腫密切相關(guān)[10］。研究表明，腦缺血再灌注損傷引發(fā)腦內(nèi)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，促進(jìn)MMP-3、MMP-9基因轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致相應(yīng)蛋白合成增加。GSS能夠抑制炎癥反應(yīng)，降低MMP-3、MMP-9 表達(dá)，改善血腦屏障，從而減輕腦組織水腫[11］。

膽堿能抗炎通路（Cholinergic anti-inflammatory pathway， CAP）是指神經(jīng)系統(tǒng)通過(guò)迷走神經(jīng)及其遞質(zhì)乙酰膽堿（Acetylcholine， Ach）顯著、快速地抑制炎性反應(yīng)細(xì)胞釋放細(xì)胞因子，減輕全身性炎性反應(yīng)的生理過(guò)程。α7 煙堿型乙酰膽堿受體（α7 nicotinic acetylcholine receptor，α7nAChR）是CAP 途徑中的關(guān)鍵分子[12］。LIU C M 等[13］研究發(fā)現(xiàn)，GSS能上調(diào)短暫性大腦中動(dòng)脈阻塞再灌注（Transient middle cerebral artery occlusion， tMCAO）大鼠α7nAChR 表達(dá)水平，抑制核轉(zhuǎn)錄因子-κB（Nuclear transcription factor，NF-κB）信號(hào)的激活和促炎性M1 型小膠質(zhì)細(xì)胞極化，從而減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)，發(fā)揮對(duì)腦缺血大鼠的神經(jīng)保護(hù)作用。蛋白酪氨酸激酶2/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（JAK2/STAT3）信號(hào)也是CAP途徑中的一個(gè)關(guān)鍵下游信號(hào)，參與了腦缺血時(shí)的炎癥反應(yīng)，抑制這一信號(hào)通路的激活可減輕腦缺血誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥。研究發(fā)現(xiàn)，GSS 可通過(guò)α7nAChR-JAK2/STAT3信號(hào)通路阻斷神經(jīng)炎癥，減輕大鼠腦缺血損傷[14］。

1.3 抑制興奮性毒性損傷興奮性毒性是中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷、中風(fēng)和神經(jīng)退行性疾病的病理過(guò)程。離子型谷氨酸受體如N-甲基-D-天冬氨酸受體（N-methyl-D-aspartate receptors， NMDARs）介導(dǎo)的興奮性毒性已被認(rèn)為是腦缺血損傷的關(guān)鍵啟動(dòng)事件。突觸后密度蛋白95（Postsynaptic density protein-95，PSD-95）與NMDARs 相互作用可介導(dǎo)興奮性毒性損傷。而轉(zhuǎn)錄抑制復(fù)合體（Downstream regulatory element antagonist modulator， DREAM）、NR1 亞基或PSD-95 相互作用均能負(fù)向調(diào)控NMDARs 功能。有研究[15］發(fā)現(xiàn)，GSS 可能通過(guò)促進(jìn)DREAM 蛋白表達(dá)、降低PSD-95 與NMDARs 相互作用，減輕NMDARs介導(dǎo)的興奮性毒性損傷，從而發(fā)揮對(duì)腦缺血再灌注大鼠的神經(jīng)保護(hù)作用，但其具體機(jī)制仍需深入研究。另外，GSS 對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用機(jī)制可能與上調(diào)DREAM 的水平及其轉(zhuǎn)錄抑制調(diào)控 腫瘤 壞 死因 子-α（Tumor necrosis factor alpha，TNF-α）有關(guān)[16］。

1.4 抑制細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡是一種多基因調(diào)控的細(xì)胞程序性死亡方式，在缺血性腦卒中引起的細(xì)胞損傷中發(fā)揮重要作用。B 淋巴細(xì)胞瘤-2（Bcl-2）基因家族是目前較為公認(rèn)的與凋亡密切相關(guān)的基因，包括促凋亡因子Bcl-2相關(guān)X蛋白（Bax）和抗凋亡因子Bcl-2。半胱氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）是執(zhí)行細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵蛋白分子[17］。GSS可通過(guò)對(duì)凋亡相關(guān)基因表達(dá)的調(diào)控抑制細(xì)胞凋亡，在減輕腦缺血誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷中發(fā)揮作用[18］。

細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（Extracellular signal-regulated kinases，ERK）信號(hào)通路介導(dǎo)細(xì)胞凋亡等多種生理過(guò)程。有文獻(xiàn)[19］報(bào)道，GSS 可能通過(guò)激活ERK信號(hào)通路，下調(diào)促凋亡相關(guān)基因Caspase-3和Bax的表達(dá)，促進(jìn)抗凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2 的表達(dá)，進(jìn)而抑制缺血性腦卒中導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡，從而減輕神經(jīng)元損傷。Notch 信號(hào)通路也與細(xì)胞凋亡有關(guān)，程連臣等[20］認(rèn)為，腦缺血再灌注損傷后抑制Notch1 活性可促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，其機(jī)制可能與促進(jìn)Bcl-xl/Bcl-2相關(guān)死亡啟動(dòng)子（Bad）失活、增強(qiáng)蛋白激酶B（Akt）磷酸化水平有關(guān)。有研究[21］發(fā)現(xiàn)，GSS 可能通過(guò)激活Notch1 活性發(fā)揮腦保護(hù)作用，但其確切機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

1.5 調(diào)控細(xì)胞自噬自噬是真核細(xì)胞通過(guò)溶酶體對(duì)其自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行降解的關(guān)鍵生物學(xué)過(guò)程。有研究[22］發(fā)現(xiàn)，腦缺血再灌注造成的腦細(xì)胞損傷是一個(gè)快速級(jí)聯(lián)反應(yīng)，包括代謝障礙、自由基損傷、炎性因子損害、興奮性毒性損傷及凋亡相關(guān)基因激活等多個(gè)環(huán)節(jié)，這些病理生理過(guò)程都可能引發(fā)自噬。自噬相關(guān)蛋白Beclin1和微管相關(guān)蛋白輕鏈3-Ⅱ（LC3-Ⅱ）蛋白是參與自噬過(guò)程的主要蛋白質(zhì)，常被認(rèn)為是自噬形成的標(biāo)志性蛋白。劉松等[23］從自噬角度探討了GSS 對(duì)缺血再灌注損傷模型大鼠的腦保護(hù)作用，研究發(fā)現(xiàn)，GSS 通過(guò)抑制Beclin1 磷酸化和LC3-Ⅱ蛋白表達(dá)，調(diào)控自噬的起始和終止過(guò)程，從而減輕腦缺血再灌注損傷急性期因過(guò)度自噬導(dǎo)致神經(jīng)元損傷，達(dá)到改善神經(jīng)功能的作用，至于GSS是通過(guò)影響哪種或幾種信號(hào)途徑調(diào)控自噬有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，GSS 可通過(guò)干預(yù)腦缺血再灌注損傷后多種病理過(guò)程，如改善能量代謝障礙和降低脂質(zhì)過(guò)氧化損傷、抑制炎性級(jí)聯(lián)反應(yīng)、抑制興奮性毒性損傷、抑制細(xì)胞凋亡和調(diào)控細(xì)胞自噬等，對(duì)缺血性腦損傷發(fā)揮保護(hù)作用。

2 對(duì)急性肺損傷的保護(hù)作用及機(jī)制

急性肺損傷是一種以彌漫性肺水腫為特征的嚴(yán)重臨床綜合征，是膿毒癥的常見(jiàn)并發(fā)癥。炎癥發(fā)生后，細(xì)菌將脂多糖（Lipopolysaccharide， LPS）釋放到血液中，LPS 迅速識(shí)別并結(jié)合肺內(nèi)皮細(xì)胞上的受體，誘發(fā)炎性因子釋放，導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙[24］。有文獻(xiàn)表明，GSS 可抑制LPS 誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞髓樣分化因子88（Myeloid differentiation factor 88，MyD88）/NF-κB信號(hào)通路的激活，抑制TNF-α和白細(xì)胞介素6（Interleukin-6， IL-6）的過(guò)度表達(dá)[25］，并逆轉(zhuǎn)Bcl-2 的表達(dá)和Caspase-3 的激活，從而對(duì)LPS 誘導(dǎo)的肺血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡起到保護(hù)作用[26］。綜上所述，GSS 可能通過(guò)調(diào)節(jié)肺內(nèi)皮細(xì)胞MyD88/NF-κB/Bcl-2 信號(hào)通路而成為治療膿毒癥所致急性肺損傷的候選藥物。

3 對(duì)慢性肝損傷的保護(hù)作用及機(jī)制

四氯化碳（CCL4）可誘導(dǎo)慢性肝損傷，常用于制備慢性肝損傷模型。研究發(fā)現(xiàn)，慢性肝損傷模型小鼠的外周血中出現(xiàn)了T 淋巴細(xì)胞亞群紊亂的表現(xiàn)，GSS 治療后，慢性肝損傷小鼠外周血中CD3+淋巴細(xì)胞（即T 淋巴細(xì)胞）比例下降，CD8+T 淋巴細(xì)胞比例升高，CD4+/CD8+T 淋巴細(xì)胞比值降低，提示GSS 可能通過(guò)改變T 淋巴細(xì)胞亞型調(diào)節(jié)免疫功能，從而對(duì)CCL4誘導(dǎo)的慢性肝損傷發(fā)揮保護(hù)作用[27］。另有研究[28］發(fā)現(xiàn)，CCl4誘導(dǎo)的慢性肝損傷模型小鼠經(jīng)GSS 干預(yù)后，α7nAChR 的表達(dá)較模型組明顯升高，而IL-1β 水平明顯降低，提示GSS 可激活CAP 通路，抑制炎性反應(yīng)，從而對(duì)抗CCL4誘導(dǎo)的小鼠慢性肝損傷。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（Transforming growth factor-beta，TGF-β）/Smad 是介導(dǎo)肝纖維化過(guò)程的主要信號(hào)通路；Smad4 是Smad 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的共同分子。發(fā)生肝纖維化時(shí)，TGF-β1與細(xì)胞膜上的相應(yīng)受體結(jié)合，激活Smad等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡并抑制其再生。研究發(fā)現(xiàn)，肝纖維化小鼠經(jīng)GSS治療后，肝組織內(nèi)TGF-β 及Smad4 蛋白表達(dá)水平均下降，提示GSS 可通過(guò)下調(diào)TGF-β/Smad 信號(hào)通路抑制肝纖維化，從而發(fā)揮護(hù)肝作用[29］。

4 對(duì)脂代謝和骨代謝的調(diào)節(jié)作用及機(jī)制

去卵巢大鼠雌激素缺乏可引起血脂異常、骨密度明顯下降。因此，可通過(guò)切除卵巢建立大鼠脂代謝與骨代謝紊亂動(dòng)物模型，觀察GSS 對(duì)去卵巢大鼠脂代謝和骨代謝的影響。研究發(fā)現(xiàn)GSS可降低去卵巢大鼠血清膽固醇和甘油三酯水平，提示GSS 可調(diào)節(jié)血脂水平[30］。成骨細(xì)胞（Osteoblast， OB）和破骨細(xì)胞（Osteoclast， OC）是骨代謝的核心細(xì)胞，其代謝變化的結(jié)果是骨代謝的關(guān)鍵。堿性磷酸酶（Alkaline phosphatase， AKP）和抗酒石酸性磷酸酶（Tartrate-resistant acid phosphatase-5b， TrACP-5b）分 別是反映OB 活性和OC 活性的特異性指標(biāo)[31］。研究發(fā)現(xiàn)，GSS可以提高去卵巢大鼠血清AKP活性，降低TrACP-5b 活性，側(cè)面反映其可以提高OB 活性，抑制OC活性，達(dá)到改善骨代謝的作用[32］。

5 對(duì)心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用及機(jī)制

缺血性心臟病是全球最嚴(yán)重的公共健康威脅之一，及時(shí)有效的心肌再灌注是挽救缺血心肌細(xì)胞、限制心肌梗死范圍的關(guān)鍵。然而，血流再灌注往往會(huì)加重缺血心肌的結(jié)構(gòu)和功能損傷，導(dǎo)致心肌內(nèi)酶的外漏和心肌舒縮功能降低。一些胞漿酶如肌酸激酶同工酶（Creatine kinase-MB， CK-MB）和乳酸脫氫酶（Lactate dehydrogenase， LDH）被認(rèn)為是心肌缺血損傷的重要指標(biāo)，其血清水平反映心肌缺血損傷程度。曾雪亮等[33］研究顯示，GSS 能減少心肌CK-MB 和LDH 等酶的溢出，抑制心肌內(nèi)酶的釋放，這可能與維持心肌細(xì)胞膜的穩(wěn)定，加強(qiáng)心肌細(xì)胞對(duì)缺血缺氧的耐受能力相關(guān)；同時(shí)，GSS能減慢離體心肌缺血再灌注損傷模型大鼠的心率，升高左室收縮壓、增強(qiáng)心肌舒縮速度，說(shuō)明GSS 能增強(qiáng)心肌收縮力，改善心功能。

6 小結(jié)與展望

GSS 作為植物雌激素染料木素的結(jié)構(gòu)改造物，具有較其母體更好的水溶性及生物利用度，在多個(gè)方面發(fā)揮藥理作用。但除了對(duì)腦保護(hù)作用的相關(guān)機(jī)制研究較為系統(tǒng)外，其他藥理作用如對(duì)急性肺損傷的保護(hù)作用、抗肝纖維化、抗脂代謝紊亂、抗骨質(zhì)疏松和對(duì)心肌缺血的保護(hù)作用等機(jī)制研究較為單一，未來(lái)應(yīng)繼續(xù)深入研究GSS 的上述藥理作用的分子機(jī)制，以拓展其開(kāi)發(fā)利用?？傊?，根據(jù)GSS發(fā)揮的各種藥理作用及相關(guān)分子機(jī)制，可為GSS 的藥物開(kāi)發(fā)和臨床應(yīng)用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。