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480-18-2 / 花旗松素植物來源、提取方法和藥理作用的研究進展

黃酮類化合物存在于許多植物(如可食用的水果、蔬菜和中藥材)中,是維持生命的重要化合物之一。黃酮類化合物具有多個與芳香苯環相結合的羥基結構,因此它們具有螯合過渡金屬離子、清除自由基、與酶相互作用的能力,已被證實為一種有效的抗氧化劑。此外,其由于具有廣泛的用途優勢,在科學研究領域中,已經引起了廣泛的關注[1]。

花旗松素,又稱3,5,7,3′,4′-五羥基二氫黃酮或二氫槲皮素,是維生素P家族的一員[2],首次在花旗松Pseudotsuga menziesii(Mirb.) Franco樹皮中提取得到[3]。研究表明花旗松素能以反式和順式2種形式存在,易溶于水-醇溶液和極性溶劑中。常溫下,花旗松素一般呈現為淡黃色,而在50%乙醇溶液環境下呈針狀結晶樣[4]?;ㄆ焖伤鼐哂?個酚羥基(Ar-OH)和1個羥基的特殊分子結構,成為目前為止發現的天然強效抗氧化劑?;ㄆ焖伤氐膽妙I域相當廣泛,如食品、藥品、化妝品、農藥等產業,常被用作食品添加劑及重要的膳食補充劑之一,是具有抗氧化功能食品的首選材料[5]。當然,受到研究者格外青睞的還有花旗松素在醫藥行業的應用和繼續開發的價值。因此,本文主要對花旗松素的植物來源、提取方法、藥理作用及其作用機制進行綜述,以期為進一步開發花旗松素帶來更多的思考和可能性的探究。

1植物來源以及提取方法

花旗松素存在于諸多植物中,如松科落葉松屬植物長白落葉松Larix olgensisHenry var.koreanaNakai、菊科水飛薊屬水飛薊Silybum marianumL.、蓼科植物紅蓼Polygonum orientaleL.、百合科蔥屬多年生的草本植物洋蔥Allium cepaL.、百合科菝葜屬光葉菝葜Smilax glabraRoxb.、胡桃科黃杞屬黃芪Engelhardtia roxburghianaWall.。已有文獻報道的提取和純化方法也各不相同。

1.1落葉松

在我國東北地區生長著大量的長白落葉松,松科中的花旗松素含量較高,因此有研究人員考慮用資源豐富的長白落葉松提取花旗松素。張衛鵬等[6]發現花旗松素在長白落葉松根部不同部位的含量不同,以根髓心和心材的含量最高,樹皮中含量最低(以A林場為例:花旗松素在根髓心和心材中的質量分數分別為67.62、69.06mg/g,邊材為12.98 mg/g,樹皮則為8.62 mg/g)。此外,11個檢測林場中長白落葉松的花旗松素含量也不盡相同,以J林場的長白落葉松根部花旗松素質量分數最高,為55.81 mg/g,而D林場的最低,只有7.07mg/g,結果表明生長地區和選擇部位的不同,會導致長白落葉松中的花旗松素含量有較大區別,提示要合理運用知識提取長白落葉松中的花旗松素。劉婷婷等[7]先使用80%乙醇溶液提取興安落葉松中的花旗松素,再使用去離子水提取,然后以含0.5mg/mL花旗松素的上樣液,體積流量為4 BV/h,上樣體積為169mL,床層的徑高比為1/10的條件進行大孔樹脂洗脫,再將40 mg粗提物溶解在35%甲醇水溶液中,經過制備的色譜洗脫,可得質量分數為98.02%的花旗松素。付警輝等[8]使用80%乙醇溶液進行2次加熱回流提取長白落葉松,再經聚酰胺樹脂洗脫、重結晶等純化操作后得到質量分數高達92%的花旗松素。說明使用傳統方法提取落葉松中的花旗松素時,應考慮進行洗脫及其他的純化步驟,擴大花旗松素的提取純度。

現代研究表明,多種水解酶與細胞壁作用后,會破壞其結構完整性,從而促進黃酮苷元類成分的釋放,此法具有效率高、易于操作等優點[9]。Wang等[10]采用新型的酶培育水提取法優化從興安落葉松木屑中提取花旗松素的方法,此法中加入纖維素酶0.5 mg/mL和果膠酶0.5 mg/mL,調節pH值為5.0,32℃下孵育興安落葉松18 h,之后在50℃水中提取花旗松素和總黃酮30 min,花旗松素的質量分數從原來的1.06 mg/g提高到了1.35 mg/g。應用閃式提取器可以將所需的有效成分從植物中大量溶出,具有快速、不需加熱、節約時間等特點。柴婧等[11]使用閃式提取方法,在61%乙醇溶液、加酶量3.5mg/g、液料比104∶1 mL/g、提取時間2 min條件下,得到23.22 mg/g花旗松素。綜上所述,落葉松是我國寶貴的植物資源,其中花旗松素含量高,應充分利用此資源,研究人員可運用科學知識對提取手段和純化步驟進行優化,以增大花旗松素的提取得率。

1.2水飛薊

水飛薊為菊科水飛薊屬植物,在我國多地有分布,其中黃酮類成分特別是花旗松素含量較多。劉佳鑫等[12]預先脫脂水飛薊后,在45℃下采用75%甲醇溶液對水飛薊果實超聲提取1 h,45℃下用75%甲醇溶液對水飛薊果皮直接超聲提取1 h,45℃下用甲醇對水飛薊提取物直接超聲提取20 min,分別測定出樣品中花旗松素的質量分數為0.13%、0.22%、1.20%。結果表明,水飛薊中花旗松素的含量較低,如需提取花旗松素,可對提取工藝再進一步的優化。

1.3紅蓼

葒草即為蓼科植物紅蓼的全草,其果實又稱水紅花子。花旗松素是衡量葒草藥材質量的重要指標,始載于《中國藥典》1977年版:水紅花子含花旗松素不得少于0.15%[13]。劉剛等[14]通過乙醇回流法提取水紅花子中的花旗松素,單因素實驗結果表明,花旗松素提取的最佳工藝條件為63%乙醇溶液、提取時間3.4 h、料液比1∶19(m∶V)、提取溫度95℃、提取2次,得到花旗松素的提取量為7.2 mg/g。劉剛等[15]用此方法對葒草中提取得到的花旗松素進行純化,發現AB-8樹脂對葒草中花旗松素的吸附和解吸性能較好,確定最佳工藝為上柱液(質量濃度1mg/mL、體積流量1 mL/min)、洗脫液(75%乙醇溶液、體積流量1 mL/min、用量100 mL)。此法得到花旗松素的回收率(54.18%)和質量分數(74.51%)都令人滿意,大概得率為0.75 mg/mL。其他研究者將25 g水紅花子粉末用50倍量水浸泡1 h后回流40 min,提取2次,合并、濃縮,再溶于無水乙醇溶液中得粗提取液。對水紅花子粗提取物進行聚丙烯柱固相分離,洗脫劑為甲醇-醋酸(6∶4),多次重復操作,花旗松素的提取率達到90%以上[16]。而佟苗苗等[17]確認從水紅花子中提取花旗松素最優的工藝條件:20倍量66%乙醇溶液,提取93 min,提取1次,得到0.23%花旗松素。丑靜等[18]發現提取水紅花子中花旗松素的最佳提取工藝為6倍量60%乙醇溶液回流提取3次,每次2 h,可得到花旗松素6.24 mg/g。綜合可知,水紅花子和葒草的提取多采用溶劑回流提取法,經過不同的純化手段均可得到花旗松素。

1.4洋蔥和土茯苓

洋蔥鱗莖部分是動物膳食中黃酮類化合物豐富的來源之一,在整體黃酮類化合物攝入量中占很大比例。結合薄層色譜法(thin-layer chromatography, TLC)、高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)和2D-核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技術,洋蔥鮮質量中可以鑒定出花旗松素98.1 mg/kg[19]。

此外,土茯苓始載于《本草經集注》,言“昔禹行山乏食,采此以充糧”。《本草綱目》記載土茯苓氣平,味苦而淡,為陽明本藥,能健脾胃、去風濕,脾胃健則營衛從,顯示出很好的藥用價值,至今一直作為藥食同源的產品進行應用。采用正交試驗設計優化土茯苓飲片中總黃酮的提取工藝為料液比1∶50,50%乙醇水溶液,超聲提取60 min;再采用反相高效液相色譜(reversed phase -HPLC,RP-HPLC)法進行純化,發現不同產地的花旗松素質量分數為0.008 69%~0.069 96%[20]。王敏等[21]用70%乙醇水溶液加熱回流提取土茯苓3次(第1次提取2.5 h,第2、3次各提取2 h),用HP-20吸附樹脂柱梯度洗脫(水及30%、60%、95%乙醇),鑒定出此總提取物中含有花旗松素,說明HP-20吸附樹脂可用于黃酮類成分的富集和純化,也提示可選用HP-20吸附樹脂來純化花旗松素。

1.5黃杞葉

陸弘等[22]用95%乙醇溶液回流提取黃杞葉4 h,共3次,再溶于1 L甲醇,石油醚萃取,得230g浸膏,再用醋酸乙酯-甲醇-水梯度洗脫,得到的組分用硅膠柱色譜、Sephadex LH20柱色譜和HPLC分離后得到24 mg花旗松素。孫彤等[23]和龔俊強等[24]先用乙醇回流提取,再經過硅膠等多種色譜設備多次洗脫可以得到較高得率的花旗松素。

綜上所述,花旗松素是二氫黃酮類化合物,由于其水溶性差,所以傳統的植物來源提取方法多采用有機溶劑(乙醇)加熱進行提取,然后經萃取、洗脫等程序最終獲得花旗松素。但傳統的提取工藝有著不可避免的弊端,如過多的有機溶劑帶來的毒性、雜質多、無法實現高效率和大規模從植物中提取花旗松素,因此,仍需開發更高效和更經濟的提取方法。此外,花旗松素的提取工藝仍需確定相關標準,監管有效的實施監管體制,確保提取物花旗松素的產品質量。已有文獻報道的提取和純化方法見表1。

花旗松素植物來源、提取方法和藥理作用的研究進展

2藥理作用

研究表明花旗松素在抗氧化、抗炎、肝臟保護、抗腫瘤、調血脂、抗血管形成、抗老年癡呆、抗菌、和治療寄生蟲等方面有著突出的藥用價值。

2.1抗氧化

Kolhir等[25]發現花旗松素100、300 mg/kg的抗氧化作用分別是槲皮素的3.4、4.9倍,這也是首次關于花旗松素抗氧化作用的報道。此后,又有研究發現花旗松素可以通過減少細胞內線粒體產生自由基這一機制進而表現出抗氧化作用[26]?;ㄆ焖伤刂委熕穆然迹–Cl4)致肝炎大鼠時,大鼠血清和肝臟中硫代巴比妥酸反應物(thiobarbituricacidreactive substances,TBARS)的含量比對照組降低了1.5倍以上,血清的抗氧化活性升高了至少1.8倍[27]。Topal等[28]發現花旗松素30 μg/mL對亞油酸乳液過氧化作用的抑制率為81.02%,此外,其對N,N-二甲基-對苯二胺、2,2-聯氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽、超氧自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基具有清除和還原作用,能與Fe2+發生螯合反應。付警輝等[8]對比研究了2種不同來源(長白落葉松和興安落葉松)花旗松素對酪氨酸酶的抑制作用,結果表明2種來源花旗松素對酪氨酸酶均有抑制作用,而長白落葉松中低濃度、高純度的花旗松素對酪氨酸酶的抑制作用最強,說明花旗松素的濃度和純度對抑制酪氨酸酶有重要關系。以上結果表明,花旗松素對產生的自由基、氧化反應物有清除作用,對酶類物質的活性表現出了良好的抑制能力。另有研究發現,花旗松素能減輕H2O2誘導的人視網膜色素上皮ARPE-19細胞的氧化損傷[29],以及減輕大鼠皮層細胞的氧化性神經損傷而表現出神經保護作用[30]。以上結果說明花旗松素可以通過抑制氧化反應進而保護細胞不受損傷。

花旗松素的抗氧化能力與其結構有著密不可分的關系。Topal等[28]發現基于花旗松素多酚的結構,其抗氧化能力、清除自由基能力及與金屬螯合的能力表現突出。另有研究表明,在乙醇酸溶液中,2個花旗松素可通過A環(C-6和C-8)的羧甲基橋形成1個二聚體,此二聚體表現出比花旗松素更有效的清除活性氧(reactiveoxygen species,ROS)的作用,具有與酚羥基數目成正比的鐵離子還原速度;但因二聚體會更快達到還原的飽和濃度,其還原總鐵量的能力弱于花旗松素[31]。Salah等[32]指出花旗松素A環的5位、7位-OH可以清除自由基,而B環的鄰二羥基則提供了結構穩定的作用。Chobot等[33]證實花旗松素的抗氧化活性是由于其有電化學氧化還原的結構,尤其是A環上的-OH?;ㄆ焖伤嘏cβ-環糊精復合物具有更強的抗氧化活性,說明花旗松素可以進行劑型改造,擴大其生物利用度和實用性[34]。多種研究結果表明,花旗松素因結構的特殊性進而表現出強大的抗氧化作用。

2.2抗炎

Muramatsu等[35]研究表明日本落葉松的抗炎活性主要來源于花旗松素這一主要活性成分,花旗松素抑制人單核白血病THP-1細胞生長的作用及誘導白細胞介素-8(interleukin-8,IL-8)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)mRNA表達能力均較弱于槲皮素和木犀草素,其抗糖基化作用與槲皮素和木犀草素相當,表明花旗松素不具有細胞毒性和炎癥誘導活性,卻有著較強的抗糖基化活性等優勢。

此外,花旗松素對炎癥相關的酶有較強的調節作用。研究表明花旗松素通過減少一部分激活的核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)活性,抑制大鼠腦損傷中的白細胞浸潤和黏附分子的上調及炎性相關的前氧化酶誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)和環氧合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)的表達,可顯著減輕大鼠的腦缺血再灌注損傷的程度[36]。蔡華君等[37]通過二甲苯所致的小鼠耳廓腫脹實驗和4-氨基吡啶誘發的小鼠舔體研究,發現花旗松素能減輕小鼠的耳腫脹度及舔體次數,推測可能與抑制炎癥相關蛋白和發生炎癥相關的酶有關。王佳奇等[38]用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)誘導RAW264.7細胞的炎癥反應,同樣驗證了花旗松素的抗炎活力?;ㄆ焖伤啬軠p輕毒死蜱誘導的氧化應激及炎癥反應,通過下磷酸化調腺苷酸活化蛋白激酶(phosphorylation adenosine monophosphate-activated protein kinase,p-AMPK)水平和激活核因子E2相關因子2(nuclearfactor NF-E2-relatedfactor 2,Nrf2)/血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)信號通路實現神經保護作用[39]。

在體內外模型中,花旗松素可以抑制NF-κB、原癌基因c-Fos和有絲分裂原蛋白激酶(mitogen-activated proteinkinase,MAPKs)的啟動,同時降低抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistantacid phosphatase,Trap)、基質金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase,MMP-9)、組織蛋白酶K(cathepsin K,CTSK)、活化T細胞核因子1蛋白(nuclear factor of activatedT-cells 1,Nfatc1)和破骨細胞分化因子(receptor activator ofNF-κB ligand,RANKL)等特異性破骨細胞表達的介質?;ㄆ焖伤乜梢种芌ANKL誘導的ROS的產生,抑制破骨細胞活性,降低TNF-α、IL-1β、IL-6的表達和切除卵巢小鼠體內的骨質流失[40]。另外,Hongqi等[41]在人骨髓來源的巨噬細胞中也得到同樣的結論,證實花旗松素對骨組織成分吸收等活動表現出良好的藥理作用。

近期研究表明,花旗松素可緩解金屬離子引起的多種炎性反應。王帥[42]發現花旗松素可減輕六價鉻在人臍靜脈血管內皮HUVEC細胞中導致的氧化應激,并抑制黏附性反應。同時,花旗松素通過下調六價鉻在THP-1細胞上已激活的NF-κB信號通路,從而緩解引發的炎癥現象。

綜上,花旗松素可通過不同的信號通路或炎癥因子減輕多種刺激因子誘導的炎癥反應及氧化應激活動。

2.3肝臟保護

花旗松素是肝保護藥物水飛薊素的成分之一。研究表明,花旗松素在多種誘導因子造成的肝臟損傷中可表現出顯著的肝保護作用。

2.3.1化學性肝損傷花旗松素通過脂質過氧化及甘油磷脂類物質代謝減輕CCl4誘導的急性肝損傷大鼠[43]?;ㄆ焖伤?.25、0.5、1 mg/kg顯著降低魚藤酮所致的肝毒性大鼠的膽紅素水平、谷氨酸氨基轉移酶(glutamic oxalacetic transaminase,AST)、丙氨酸氨基轉移酶(glutamic-pyruvictransaminase,ALT)、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)和γ谷氨酰轉肽酶(gamma-glutamyltranspeptidase,GGT)的活性;而超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)、谷胱甘肽轉移酶(glutathionetransferase,GST)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)水平和鐵還原能力顯著提高,肝保護作用與C環中2、3位C=C的變化有關[44]?;ㄆ焖伤貙σ阴0被铀滦∈蟾螕p傷表現出減輕作用,血清中AST、ALT、TNF-α和IL-6明顯降低,Nrf2和SOD2mRNA表達升高,凋亡因子B淋巴細胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)相關X蛋白(Bcl-2 associated X protein,Bax)下調,Bcl-2和pro-半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cystein-asparateprotease,Caspase)-3高表達,因此,花旗松素可通過減少炎癥因子的表達、增強機體抗氧化能力、減少細胞凋亡等多途徑發揮肝保護作用[45]。

2.3.2免疫性肝損傷在此研究中,花旗松素顯著降低刀豆蛋白A誘導肝損傷模型小鼠血清中ALT和AST水平,同時降低肝臟中CD4+和CD8+T細胞的浸潤程度,抑制炎癥細胞因子、凋亡因子、Th細胞分化的關鍵性轉錄因子水平;并通過抑制Caspase的活化和降低NF-κB通路的磷酸化水平降低TNF-α/放線菌素D誘導的肝癌HepG2細胞凋亡[46]。

2.3.3脂肪肝吳梅等[47]發現花旗松素能改善并逆轉高脂飼料聯合過度酒精所致的脂肪蓄積狀況,降低血漿和肝臟中三酰甘油(triglyceride,TG)的積累及升高的ALT、AST含量,下調膽固醇調節元件結合蛋白-1(sterolregulatory element bindingprotein-1,SREBP-1)表達,表明花旗松素對酒精性和非酒精性脂肪肝都具有一定的調控作用。鄭今花[48]研究表明花旗松素通過抑制酒精誘導的P2嘌呤受體(P2P2X7 receptor,P2P2X7R)-Caspase-1-核苷酸結合寡聚化結構域樣蛋白3受體(NOD-like receptor protein 3,NLRP3)炎癥小體的活化,及通過AMPK通路阻止脂肪合成與脂肪氧化過程來改善酒精性脂肪肝。

2.3.4病毒性肝損傷在一項水飛薊素的研究中,與其他7種黃酮木脂素成分相比,半數抑制濃度(median inhibitory concentration,IC50)小于40μmol/L花旗松素具有明顯的保肝作用;對人肝癌Huh7細胞耐受良好,阻斷丙型肝炎病毒RNA復制的效果最佳,并通過抑制NF-κB轉錄作用進而阻斷JFH-1病毒誘導的氧化應激反應,但對T細胞增殖無活性作用[49]。

綜上,花旗松素對肝損傷的改善作用大多通過減輕肝組織病理損害及抗氧化等路徑實現,并下調肝損傷細胞凋亡相關基因而抑制肝損傷細胞凋亡,下調肝損傷炎性因子基因的表達,減少炎性介質的釋放,調控相關信號通路的表達等從而減輕肝損傷程度,達到肝臟保護作用。

2.4抗腫瘤

2.4.1皮膚癌Zhou等[50]發現花旗松素能抑制皮膚瘢痕細胞癌SSCC細胞系的增殖,劑量為20μmol/L時,抑制作用最強,花旗松素發揮的細胞凋亡及周期阻滯作用與MMP-2和MMP-9表達下調有關;且花旗松素100 μmol/L對非癌皮膚細胞無抑制作用,表明花旗松素具有較好的耐受性和安全性。

虛擬篩選結果發現花旗松素可與表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)和磷脂肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)產生作用,三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)競爭和體外激酶檢測數據顯示,花旗松素與EGFR和PI3K在ATP結合袋競爭性結合從而抑制活性;在JB6 P+小鼠皮膚癌細胞中,花旗松素抑制紫外線B誘導的EGFR和蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/Akt)的磷酸化水平、COX-2和前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)表達水平及相關啟動子的活性,在EGFR敲除的小鼠胚胎成纖維細胞中,花旗松素對紫外線誘導的MAPKs信號通路的磷酸化水平和抑制PGE2生成的作用均消失,表明EGFR是花旗松素產生作用的主要有效靶點。另外,花旗松素抑制EGFR誘導的細胞轉化,并對紫外線誘導的皮膚癌變小鼠模型的背部皮膚腫瘤的發生、體積變化和多樣性有明顯的抑制作用,進一步分析顯示,經花旗松素治療的小鼠皮膚中EGFR和Akt的磷酸化顯著降低[51]。Kuang等[52]在另一項研究中,發現花旗松素可抑制十四酰佛波乙酯誘導的JB6 P+細胞的集落形成,同時,誘導人肝癌HepG2-C8細胞的抗氧化反應熒光素酶的活性,并上調JB6 P+細胞中的Nrf2表達和下游靶點中HO-1、醌氧化還原酶1[NAD(P)H quinone dehydrogenase 1,NQO1]的水平。在亞硫酸氫鹽基因組測序實驗中,花旗松素降低Nrf2啟動子中前15個甲基化島(CpGs)位點的甲基化水平,抑制DNA甲基轉移酶和組蛋白去乙?;傅鞍椎谋磉_水平。多項結果證實,花旗松素通過多種信號通路達到預防和治療皮膚癌的目的。

2.4.2肺癌研究表明,花旗松素能以時間-劑量的關系,有效抑制人肺癌A549細胞的增殖,并誘導細胞凋亡,上調促凋亡蛋白Bax表達,下調抗凋亡蛋白Bcl-2表達。此外,花旗松素抑制Akt的過表達促進p53的表達[53]。推測花旗松素對肺癌的藥理作用與凋亡蛋白及Akt/p53信號通路有關,需進一步研究證實。

2.4.3結直腸癌Razak等[54]在2種結直腸癌HCT116和HT29細胞系中研究花旗松素的抗腫瘤活性,分別在給藥24、48h后測得花旗松素的IC50分別為51.3、43.5 μmol/L(HCT116細胞)和66.1、43.5 μmol/L(HT29細胞);花旗松素40、60 μmol/L對HCT116細胞和HT29細胞的細胞周期具有顯著的阻滯作用,同時,花旗松素抑制體內外模型中β-連環蛋白(β-catenin)、Akt和存活蛋白的表達水平;HCT116移植模型證實花旗松素通過抑制細胞生長、促進細胞G2周期轉化和增加細胞凋亡發揮抗腫瘤作用。

Lee等[55]報道花旗松素在HCT 116細胞中表現出顯著的誘導醌還原酶的活性,并具有低細胞毒性,在DNA微陣列技術的結果中,花旗松素60μmol/L上調65個基因,包括如NQO1、谷胱苷肽轉硫酶1和硫氧還蛋白還原酶1等具有化學防御的II相酶。此外,花旗松素顯著激活抗氧化反應元件,但不激活外源性反應元件。由此證實,花旗松素具有依賴抗氧化反應元件的化學防御作用機制進而抑制腫瘤活性。Manigandan等[56]在研究中發現,花旗松素可干預1,2-二甲基肼誘導的小鼠炎癥和Wnt/β-catenin級聯反應導致的結腸癌反應,并降低血清癌胚抗原和乳酸脫氫酶(lactatedehydrogenase,LDH)水平,減少肥大細胞的增殖,提高Nrf2蛋白表達,同時抑制NF-κB和Wnt信號的表達,下調TNF-α、COX-2、β-catenin和周期蛋白D1的表達,此外,在虛擬對接中也顯示出花旗松素與Nrf2、β-catenin、TNF-α有較強的結合力,提示花旗松素能通過上調Nrf2通路調控Wnt/β-catenin通路進而抑制腫瘤細胞增殖和分化,達到抗結腸癌的作用。

2.4.4前列腺癌花旗松素聯合使用穿心蓮內酯能通過破壞前列腺腫瘤細胞有絲分裂中的微管動力并激活紡錘體檢查點,顯著提高抗癌活性[57]。

2.4.5骨癌和骨肉瘤2014年,研究者發現花旗松素對尤文氏肉瘤細胞系具有抑制作用。研究人員使用編碼EWS(尤文氏肉瘤的惡性特征之一)的shRNA質粒和花旗松素一起給予人神經上皮瘤SK-N-MC細胞和人尤文氏肉瘤RD-ES細胞,在給藥后抑制了80%的細胞活力,2種細胞的遷移率明顯下降,通過減少p53啟動子的DNA甲基化和上調p53、p53上調促凋亡因子和佛波醇-12-豆蔻酸-13-乙酸酯誘導蛋白1的表達降低EWS的表達水平,此外,在尤文氏肉瘤移植裸鼠模型中,EWS shRNA聯合花旗松素可抑制尤文氏肉瘤的生長分化、血管生成并降低侵襲性因子的表達,并誘導Caspase-3的激活促進腫瘤細胞凋亡[58]。另外,在荷骨肉瘤U20S細胞系模型小鼠體內ip花旗松素25mg/kg后,可顯著抑制腫瘤的生長,在體外U20S和骨肉瘤Saos-2細胞系中,花旗松素可加快2種細胞G1期阻滯和細胞凋亡,降低Akt及磷酸化的Akt(p-Ser473)、細胞S期激酶相關蛋白2、原癌基因c-myc的表達水平[59]。

2.4.6其他另有體外細胞研究報道花旗松素表現出了良好的抗宮頸癌、胃癌和肝癌活性[60-62]?;ㄆ焖伤貙β摫桨氛T導的癌突變表現出抑制作用,還可抑制聯苯胺和鐵介導的脂質過氧化反應,花旗松素通過激活酶如P450酶、過氧化物酶及P450酶和鐵螯合的產物發揮抗突變作用[63]。熱休克蛋白90(heat shockprotein 90,HSP90)可在腫瘤細胞形成時維持超過200個突變的或過表達的致癌蛋白,細胞分裂蛋白是一種HSP90的協同伴侶分子,作為適配器將蛋白激酶加載到HSP90上,形成復合物促進蛋白激酶的成熟及表達[64]。而花旗松素會結合在此復合物的交界處,破壞這2種蛋白殘基的結合,發揮抗腫瘤效果[65]。

花旗松素通過多效應的作用靶點和信號通路,對多種癌細胞的細胞周期、氧化反應及炎性細胞因子等產生顯著的抑制作用,表明花旗松素具有抗癌作用。

2.5調血脂和抗血管形成

研究證明,黃酮類成分可通過阻止羥甲基戊二酰輔酶A還原酶(hydroxy methylglutaryl coenzymeA,HMG-CoA)的活性或通過影響載脂蛋白的比例限制TG的產生,具有潛在的調血脂作用[66]。體內研究證實花旗松素可降低肝臟中總膽固醇水平、減少血清和肝臟中TBARS的濃度,但對血清和肝臟抗氧化酶活性無影響[67]。載脂蛋白載脂蛋白(apolipoprotein,apo)B和apoA-I分別作為低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)和高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)受體的配體,apoB將膽固醇運送到組織中,而apoA-I可將膽固醇從組織中外排到肝臟中,促進排泄,因此,可用apoB/apoA-I的值來衡量心血管疾病。花旗松素200 mmol/L預給藥HepG2細胞24 h可抑制86%膽固醇的合成,同時,抑制HMG-CoA還原酶的活性、膽固醇的酯化、TG及磷脂的合成,增加36% apoA-I及減少61% apoB的分泌量[68]。Casaschi等[69]通過另一項研究證實,同樣濃度的花旗松素可使HepG2細胞減少63% apoB,同時減少37%微體TG水平,其中二酰基甘油酰基轉移酶(diacylglycerol acyltransferase,DGAT)的活性降低了35%,微粒體TG轉移蛋白(triglyceride transfer protein,MTP)活性降低了41%,表明花旗松素通過降低DGAT和MTP活性減少apoB的分泌進而限制TG的合成。

顧媛媛等[70]發現花旗松素通過減輕氧化應激反應和心肌組織病理狀態對異丙腎上腺素建立的急性心肌缺血模型大鼠具有保護作用。最近另一研究表明,花旗松素通過PI3K/Akt通路抑制氧化應激和內質網應激誘導的細胞凋亡,從而顯示出保護心臟的作用。在這項研究中,花旗松素能明顯減輕心肌缺血再灌注損傷大鼠離體心臟的功能障礙,清除自由基,降低脂質過氧化,并提高體內外抗氧化酶活性,抑制凋亡通路及促凋亡蛋白C/EBP同源蛋白(C/EBP-homologousprotein,CHOP)、Caspase-12和p-c-Jun氨基端激酶(c-junN-terminal kinase,JNK)的表達,通過增加HO-1的表達、Nrf2與抗氧化反應元件的結合降低葡萄糖調節蛋白(glucose-regulatedprotein,GRP)78、p-蛋白激酶R樣內質網激酶(p-protein kinase R like ERkinase,p-PERK)和p-真核起始因子2α(p-eukaryoticinitiation factor 2α,p-eif2α)的表達水平延緩內質網應激反應[71]。另有研究者使用H2O2誘導心肌H9c2細胞損傷模型研究花旗松素的抗氧化能力,結果表明不同時間和濃度的花旗松素預處理細胞后,均能提高細胞的存活率、減少有害物質產生及增加過氧化物酶的活性[72]。數據表明花旗松素雖然通過不同的途徑對心肌損傷起保護和改善作用,但其抗氧化和抗炎作用顯然是抗心血管損傷的重要作用基礎。

花旗松素還能抑制人臍靜脈內皮細胞基質的形成。在雞尿囊絨膜試驗中,花旗松素抑制新生血管和血管分支的產生,表明花旗松素具有顯著的抗血管生成的作用[73]。

2.6抗老年癡呆

花旗松素具有抗阿爾茨海默癥作用。β位點淀粉樣蛋白前體蛋白裂解酶1(beta-site APP cleaving enzyme 1,BACE1)是一種限速酶,主要負責將淀粉樣前體蛋白裂解為Aβ肽。花旗松素10 μmol/L單獨或聯合使用西洛他唑能顯著降低小鼠腦神經瘤N2a-Swe細胞中上調表達的p-酪氨酸激酶(Janus Kinase,JAK)、p-信號轉導與轉錄激活因子3(signal transducer and activator oftranscription 3,STAT3)及BACE1的表達水平,細胞溶質中NF-κB抑制蛋白α(inhibitor-α of nuclear transcription factor-κB,IκBα)的表達含量升高,細胞核中的NF-κB p65和細胞核NF-κB p65 DNA結合活性也表現出顯著的降低趨勢;在小膠質BV-2細胞中,花旗松素和西洛他唑能顯著降低LPS誘導的iNOS和COX-2的表達,減少亞硝酸鹽的產生[74]。

Saito等[75]發現在腦淀粉樣血管病中,花旗松素抑制淀粉樣低聚物的形成并恢復血管完整性和記憶,改善Tg-SwDl小鼠減少的腦血流量和腦血管反應性;體外實驗結果發現,花旗松素可有效抑制淀粉樣蛋白β1-40的組裝,顯著降低Tg-SwDI小鼠腦組織中的淀粉β寡聚體水平。最近,Saito及其團隊又發現花旗松素可通過抑制apoE-細胞外信號調節激酶1/2(extracellular signal regulated kinase1/2,ERK1/2)-淀粉樣蛋白β前體蛋白軸的功能,阻止小鼠腦內淀粉樣蛋白β的產生,減少腦內髓細胞觸發受體2(triggeringreceptor expressed on myeloid cell 2,TREM2)上觸發受體的累積,降低腦內活躍的Caspase水平,減少細胞凋亡。該團隊系統地闡述花旗松素具有改善腦淀粉樣血管病的作用和神經保護作用[76]。此外,花旗松素還可抑制Aβ42原纖維的聚集,與花旗松素B環上的3′、4′位酚羥基有著密切相關性,結果表明花旗松素可抑制Aβ42原纖維形成的伸長階段但不影響成核階段[77]。

2.7抗菌和抗寄生蟲

Kuspradin等[78]發現花旗松素能抑制遠緣鏈球菌Streptococcus sobrinus(一種牙科病原體)的增殖和葡萄糖轉移酶的產生。DNA回旋酶和氨酰tRNA合成酶是細菌參與DNA復制、轉錄和翻譯的2種必需的酶類物質。分子動力學模擬結果表明花旗松素抗結核的最低質量濃度為≤12.5μg/mL[79],提示花旗松素較低濃度即可抑制結核桿菌的活力。傅若秋等[80]發現9種中藥單體可以抑制耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的作用,其中花旗松素作用最強,花旗松素質量濃度達到400 μg/mL以上會顯著殺傷該菌株。

花旗松素與乙胺嘧啶聯用對弓形蟲速殖子有明顯的抑制作用,IC50為1.39 μg/mL;花旗松素與乙胺嘧啶聯用在被感染的人包皮成纖維HFF細胞和人胚腎HEK293細胞上無細胞毒性[81],提示花旗松素與化學藥聯用在抗菌減毒增效方面有進一步研發的價值。

3結語

花旗松素具有多方面的抗氧化功能,這些功能的發揮得益于花旗松素結構的特性,5,7,3′,4′-ArOH和B環3-OH的存在可以增加電子密度的離域性,提供更強清除ROS的活性。低聚物甚至多聚物的形成也是含多酚結構的黃酮類成分在存儲過程中產生的特有產物,在活性方面的增強或變化可能會成為今后研究的重點和開發新抗氧化劑的路徑。氧化應激和炎癥反應往往在疾病發生時最先表現出來,花旗松素通過多機制和多靶點途徑發揮抗氧化和抗炎作用可能是其抗腫瘤、保肝、心血管保護等作用的基礎?;ㄆ焖伤貙ζつw癌細胞和非癌細胞的選擇性作用模式顯示出成藥最基本的安全性要求,聯合化學藥抗病原微生物的結果,提示基于花旗松素的低毒性,可在未來考慮聯合用藥達到增效減毒的作用。結合已有的研究,筆者對于花旗松素新的適應證進行了一定的研究,研究發現花旗松素可以治療佐劑型關節炎大鼠,提示花旗松素對類風濕性關節炎這一自身免疫性疾病有著相應的改善能力。盡管越來越多的數據表明花旗松素具有多樣化的藥理活性,但在臨床上應用花旗松素治療疾病,還有很長的科研和探索之路要走。