栀子苷及其衍生物药理活性的研究进展

赵亚南,张卫明,钱 骅,赵伯涛＊

(1.南京野生植物综合利用研究院,江苏南京 210042;2.南京师范大学生命科学学院,江苏南京 210046)

栀子为茜草科植物 (Garden ia jasm inoides Ellis)的干燥成熟果实,其性寒、味苦,归心、肝、肺、胃、三焦经,具有泻火除烦,清热利尿,凉血解毒之功。用于热病心烦,黄疸尿赤,血淋涩痛,血热吐衄,目赤肿痛,火毒疮疡,外治扭挫伤痛[1]。栀子苷是栀子的干燥成熟果实中含有的一种环烯醚萜苷类化合物,京尼平是栀子苷的苷元,它们是栀子的主要药效成分,具有多种药理活性,近年来对其药理及其作用机制的一些研究较为深入。本文就栀子苷及其衍生物对降血糖、抗炎、抗肿瘤、神经退行性疾病的药理活性及其作用机制的研究进行了综述。

1 降血糖的作用

糖尿病在临床上表现出高血糖的特点,而威胁糖尿病病人生命最严重的病理为心血管病变,约70%以上病人死于心血管性病变的各种并发症。因此,对血糖浓度的调节和阻止其对心血管的伤害是治疗糖尿病的关键所在。

过去的一些研究表明栀子苷有降血糖的作用,但对其的生理调节机制的了解并不多。肝脏糖原磷酸化酶 (GP)和葡萄糖 6磷酸酶 (G6Pase)是维持血糖平衡的重要因素,同时也是抗糖尿病药物研究的切入点。WU Shao-yu、WANG Guang-fa[2]等以高脂肪饲料和链脲霉素喂养造模的小鼠为研究对象,将小鼠分为两组,一组喂养栀子苷 2周,另一组作为对照,分别测其血糖含量、胰岛素浓度及总的胆固醇和甘油酸三酯。以探究栀子苷在对糖尿病小鼠的降血糖的过程中,GP和 G6Pase是否起到了介导的作用。结果显示,栀子苷 (200和 400 m g/kg)可以以剂量依赖的方式显著的使糖尿病小鼠的血糖含量、胰岛素浓度及总胆固醇和甘油酸三酯下降。GP和G6Pase在m RNA和免疫反应蛋白水平上降低表达,GP和 G6Pase的酶活力也得到了降低。因此,它可能是通过多水平抑制 GP和 G6Pase的活性来实现降血糖的效应。谢文利、李宏捷[3]等以尾静脉注射链脉佐菌素诱发大鼠糖尿病,给药拜唐苹组为阳性对照,结果显示,三个不同的栀子苷剂量组 (20μg/mL、50μg/mL、100μg/m L)均可以使大鼠血糖显著降低,并显著提高大鼠蔗糖耐量。颜静恩、李晚忱[4]等发现桅子苷可激活增加 PPARγ(受过氧化物酶增殖体激活受体γ)受体活性,便增强了下游基因对胰岛素的响应程度,减轻胰岛细胞补偿性分泌胰岛素的负荷,减缓胰岛细胞的凋亡,从而阻止 II型糖尿病向Ⅰ型多器官衰竭糖尿病的发展。

在早期糖尿病患者体内,高血糖使他们的血管内皮会表达出细胞粘附分子 (CAM s),例如血管细胞粘附分子 -1(VCAM-1)和内皮细胞选择素蛋白(E-selectin)的表达升高,然后大量的白细胞会粘附在血管内皮上,使血管的内皮功能受到抑制。NF-κB(转录因子蛋白家族)是调节 CAM s基因表达的转录因子,它在细胞浆中会被IκB(NF-κB抑制因子)所抑制。

WANG Guang-fa、WU Shao-yu[5]等采用荧光标记单核细胞法检测粘附细胞,结果表明,栀子苷(10-20μmo l/L)以剂量依赖的方式阻止高血糖(33 mmol/L)引起的白细胞粘附在血管内皮上。RT-PCR(实时 PCR)和 EL ISA(酶联免疫吸附剂测定)法检测发现,栀子苷 (5-40μmo l/L)也在基因和蛋白水平上阻止高血糖感应的 VCAM-1和 E-selectin的表达。另外,栀子苷 (5-20μmol/L)处理细胞后,检测到NF-κB和IκB抑制因子的数量的变化显示,栀子苷的作用不仅可以降低活性氧的产生,还可以阻止IκB的在胞浆中的下降和NF-κB丛 HUVECs(人脐静脉内皮细胞)胞浆中迁移到细胞核中,从而抑制了 CAM s基因的表达。Koo Hye-Jin、Song Yun Seon[6]等用鸡胚绒毛尿囊膜法 (多用中药血管生成活性和作用)检测显示,京尼平显示出潜在的抗血管增生的活性。因此,栀子苷的这种阻止 HUVECs单核细胞的粘附和 CAM s基因表达和抗血管增生的特性表明它有可能作为一种治疗糖尿病患者血管损伤的药物。

2 抗炎性效应

当炎症性疾病发生时诱导型一氧化氮合酶 (iNOS)使NO的合成增多,并导致细胞损伤。Koo Hye-Jin、Song Yun Seon[6]等研究发现京尼平以浓度依赖性呈现出对 Fe2+/抗坏血酸诱导的大鼠脑组织匀浆脂质过氧化的抑制作用。它可以通过抑制诱导型一氧化氮合酶 ( iNOS)的表达来抑制脂多糖和干扰素 -g引起的NO的生成。另外,京尼平显著的抗炎效应还表现在对由巴豆油引起的小鼠耳朵浮肿的抑制。Koo Hye-Jin、L im Kyung-Hw a[7]等的研究则证明京尼平和栀子苷都有抗炎性,但角叉菜胶诱导的鼠足水肿实验和分泌物中 NO含量实验结果则显示,京尼平是主要的消炎成分。吴虹、陈尹[8]等的研究提示栀子总苷对类风湿性关节炎 (RA)的治疗作用与其抑制炎症病变部位炎性细胞因子活性和降低炎症介质含量有关,其中栀子总苷使 NO和 NOS(一氧化氮合成酶)水平下降是其抗 RA的重要作用机制。

在炎症发生时,白细胞介素 6和白细胞介素 8的产生是细胞内引起炎症的主要因素;促分裂素原活化蛋白激酶 (MAPK)链是真核生物信号传递网络中的重要途径之一,在基因表达调控和细胞质功能活动中发挥关键作用,可促进血管内皮细胞增殖;NF-κB被认为参与内皮细胞中白细胞介素 6和 8的启动子的调节。L iu Hong-Tao、He Jun-L in[9]等研究发现栀子苷可以阻止由脂多糖 (LPS)诱导的人脐带静脉内皮细胞 (HUVECs)产生白细胞介素 6和8。它可以在转录和翻译水平上有效的抑制人脐带静脉内皮细胞中白细胞介素 6和 8的表达。信号传导研究表明栀子苷抑制核因子 NF-κB的活性,使IκB-α(NF-κB抑制因子)数量下降,从而使白细胞介素 6和 8的启动子被抑制。另外,栀子苷还可以通过拦截 p38(丝裂素活化蛋白激酶)和 ERK1/2(三大蛋白激酶之一)信号通路来阻止脂多糖感应人脐带内皮细胞中白细胞介素 6和白细胞介素 8的产生。方尚玲、刘源才[10]等的研究发现栀子苷大剂量 (50 m g/kg)组可显著降低毛细血管的通透性,对急性炎症渗出有明显的抑制作用。杨奎、闵志强[11]等研究表明,栀子总环烯醚萜苷中、高剂量 (15,30 m g/kg)组均能明显的降低血肿周围脑组织 TNF-a(肿瘤坏死因子 -a)和 IL-1β(白介素 1β)的含量,抑制 I CAM-1的表达,发挥对炎症反应上游信号启动的抑制作用,对脑出血后炎症反应造成的继发性脑损伤具有保护作用。朱晓磊等的研究表明,栀子苷可以在多时段、多环节干预炎症反应过程[12]。

小神经胶质细胞是中枢神经系统对免疫和炎症反应的主要感受器。在病理学条件下,这些细胞的活化有助于中枢神经系统恢复动态平衡。Nam Kyong Nyon、Choi Yo-Sup[13]等研究发现 ,京尼平抑制人工培养的鼠脑小神经胶质细胞中脂多糖诱导的NO的释放。

3 抗肿瘤作用

在肿瘤的发生过程中,癌细胞是由正常细胞变异而来的一种细胞,是产生癌症的病源,癌细胞与正常细胞不同,有无限生长、转化和转移三大特点,也因此难以消灭。因此如何使其凋亡或抑制其转移是治疗癌症的关键。

CAO Houli、FENG Q ian[14]等人研究发现 ,京尼平以剂量依赖性的方式通过细胞凋亡通路感应希拉细胞的死亡。京尼平可以显著的诱发希拉细胞的细胞毒性,并且阻止它的增殖。通过对 DNA碎片的分析和对 G1期细胞的血细胞法计数,结果显示,京尼平可以使希拉细胞停滞在 G1期。Western-b lot分析也表明,在京尼平以剂量给药的方式 24h后,磷酸化的 c-Jun氨基端激酶 (JNK)、Jun磷酸蛋白、p53蛋白、bax蛋白显著升高。JNK的活化可能导致 p53蛋白水平的升高,p53蛋白水平的升高又导致 bax蛋白的积累,bax蛋白最终感应细胞的凋亡。所以京尼平有望研究成为一种新型的抗癌药。

基质金属蛋白酶 (MM Ps)几乎能降解细胞外基质中的各种蛋白成分,破坏肿瘤细胞侵袭的组织学屏障,在肿瘤侵袭转移中起关键性作用,从而在肿瘤浸润转移中的作用日益受到重视,被认为是该过程中主要的蛋白水解酶。戊乙酰去羟栀子苷[(Ac)5GP]是栀子苷乙酰化的产物,Huang Hui-Pei、Shih Yuan-Wei[15]等报告了 (Ac)5GP对大鼠母神经细胞系 (C6胶质细胞瘤系)的侵袭效应的影响。首先,(Ac)5GP表现出对细胞粘附和运动能力的抑制。第二,(Ac)5GP作用后,基质金属蛋白酶 -2(MM P-2)的活性下降。进一步分析显示,MM P-2在mMNA水平上和膜Ⅰ型基质金属蛋白酶显著降低,而金属蛋白酶组织抑制因子 (T IM P-2)由于(Ac)5GP的作用升高了。另外,过去的一些研究证明,PI3K(磷酸肌醇 3激酶蛋白),NF-κB在 MM Ps的活化中扮演重要角色。(Ac)5GP对 P13K的表达,胞外信号调节激酶 1和 2,转录因子核因子 kb(NF-B),转录因子 c-Jun都起抑制作用。这些发现证明(Ac)5GP在将来极有可能成为抑制癌症细胞转移的抑制剂。

4 对神经退行性疾病的作用

阿尔茨海默症和帕金森氏病是典型的神经退行性疾病,多项背景研究表明,氧化应激和线粒体的参与是该种疾病的主要触发因素。

caspase3/7是细胞凋亡的关键因子,钙离子载体A 23187可以显著激活凋亡效应因子 caspase 3/7。Matsumi Yam azaki、Kenzo Chiba[16]等发现 ,京尼平或许可以有效预防涉及内质网压力的阿尔茨海默症和帕金森氏病。京尼平作用于被钙离子载体A 23187处理过的小鼠脑神经瘤细胞,一小时后,由于 caspase 3/7被抑制而使细胞毒性被阻断。此外,钙离子载体A 23187诱导的免疫球蛋白结合蛋白和葡萄糖调节蛋白 78(它是内质网应激标志物蛋白)的表达,但这种表达又被京尼平所抑制。这表明,京尼平使小鼠脑神经瘤细胞免受由A 23187诱导细胞毒性是通过堵塞凋亡效应因子 caspase 3/7和对内质网的应激作用。

由神经退行性疾病的发病机理可知,抗氧化剂诱导的内源性抗氧化蛋白似乎是使该疾病延缓发展的合理策略。LIU Jian-hui、YIN Fei[17]探讨了栀子苷对 PC12(来源大鼠肾上腺髓质嗜铬细胞瘤)细胞的神经保护作用中,PI3(三磷酸酰肌醇蛋白激酶)激酶信号通路所扮演的角色。他们发现栀子苷诱导抗凋亡蛋白 Bc l-2的表达,这种蛋白抑制由过氧化氢诱导的 PC12细胞的凋亡。这种效应能抑制LY294002(PI3K的选择性抑制剂)对 PI3K细胞信号传导通路的阻断。丁嵩涛、刘洪涛[18]等的研究表明,栀子苷可以増加细胞内抗氧化系统的活性,调节细胞内 NOS活性,促进 NO生成恢复正常水平,明显减少细胞内活性氧簇的形成。

长期病理性的小神经胶质细胞通过各种炎症和毒害神经的因素的释放危害神经元的存活。因此对小神经胶质细胞的负调节被看做是治疗神经退行性变疾病的一种潜在方法,比如在治疗老年痴呆症和帕金森病方面。Nam Kyong Nyon、Choi Yo-Sup[13]等研究表明京尼平通过减少从小神经胶质细胞的各种的毒害神经的分子的产生来提供神经保护作用。京尼平的作用下,小神经胶质细胞还可以减少 NO的释放。

Guo Li-xia、Liu Jian-hui[19]等以氯化钴诱导PC12(来源大鼠肾上腺髓质嗜铬细胞瘤)细胞的死亡作为一个简便的体外缺氧引起的神经细胞毒性模型,来探讨栀子苷对该模型氯化钴诱导的大鼠嗜铬细胞瘤 PC12细胞的细胞毒性和线粒体功能的影响,并分析了栀子苷对细胞凋亡相关蛋白表达的影响。结果表明,栀子苷使 PC12细胞免受氯化钴引起的由线粒体介导的细胞凋亡。栀子苷预处理的PC12细胞的活力和形态得到了明显提高后,使Bax,P53和 caspase-9等与细胞凋亡相关的蛋白质和因子的表达降低,Bcl-2(B细胞淋巴瘤/白血病 -2基因)的表达升高,这些都抵抗了氯化钴的作用。

由一氧化氮和超氧化物形成的过氧化亚硝酸盐在各种病理过程,特别是神经系统疾病中的一种高活性的物质。Yin Fei、Liu Jianhui[20]等研究发现,栀子苷可能作为一种治疗与活性氧密切相关的神经退行性疾病。当用栀子苷处理过氧化硝酸盐诱导PC12细胞,栀子苷能通过增加 Bc l-2的表达来阻止过氧化亚硝酸盐对 PC12细胞的伤害。另外,MAPK信号通路也参与到栀子苷对 PC12细胞的神经保护作用。MAPK信号通路是真核生物信号传递网络中的重要途径之一,通过依次磷酸化将上游信号传递至下游应答分子,参与细胞的生长,分化与凋亡。在这个研究中发现在氧化压力下,栀子苷可以增强MAPK的磷酸化。

5 小 结

在中国,糖尿病、肿瘤已经成为临床高发疾病,如糖尿病发病率已经占成人人口的 9.7%,老年痴呆症的发病率也在逐年上升,这些疾病已经成为影响人们正常工作生活的重要因素,同时也是困扰政府和卫生医疗部门的社会问题。栀子作为传统中药,在临床上应用广泛,具有多种药理活性,栀子苷为主要的活性成分,含量高,易获得。最新的药理研究表明栀子苷及其衍生物对降血糖、抗炎、抗肿瘤、神经退行性疾病都显示出较好的作用,这些研究为利用栀子苷开发针对糖尿病、癌症、老年痴呆症等临床应用的天然药物揭示了乐观的前景。另外,栀子作为卫生部批准的药食两用的植物材料,利用其开发可日常应用的新型食品、保健食品来预防相关疾病更值得期待。

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