大黄酸及其偶联物药理活性的研究进展

苏 华，冷 静，王曙东，任海祥

(中国人民解放军南京军区南京总医院，江苏 南京 210002)

大黄酸(rhein，4，5 －dihydroxyanthraquinone)为蒽醌衍生物的单体，主要分布于蓼科植物中，是大黄、何首乌、虎杖等多种传统中药分离提纯的主要有效成分之一，具有抗肿瘤、抗炎、抗纤维化、抗菌、免疫抑制、利尿、泻下等多种药理活性，受到了广大研究者的关注。现将大黄酸及其偶联物药理活性的研究进展综述如下。

1 大黄酸的主要药理作用

1.1 抗肿瘤活性

大黄酸能抑制许多肿瘤细胞的增殖和促进肿瘤细胞的凋亡，其机制可能是影响肿瘤细胞的细胞增殖动力学和能量代谢[1]。大黄酸对乳腺癌、结肠癌和肺癌细胞有抑制作用，联合应用维生素C和维生素E能增加对结肠癌细胞的毒性[2]，还能抑制癌促进剂TPA(12－O－tetradecanoylphorbol－13－acetate)诱导转录因子 AP－1活化和细胞转化，起到抗诱变作用[3]。

1.2 抗炎作用

大黄酸能负调节促基质金属蛋白酶的产生，同时能正调节金属蛋白酶－1组织抑制剂在兔关节软骨细胞的产生[4];并可作为抗炎剂预防治疗与T细胞增殖有关或由促炎细胞因子介导的疾病[5];能够抑制白细胞介素6(IL－6)刺激的血管平滑肌细胞增殖效应，从而干预动脉粥样硬化的发生发展，其机制可能与线粒体依赖的凋亡机制有关[6]。

1.3 抗纤维化作用

肾间质纤维化是以肾小管萎缩、间质成纤维细胞增生、细胞外基质过度积聚为特征的病理改变，是各种肾脏疾病进展到终末期肾功能衰竭的共同途径。大黄酸对大鼠单侧输尿管结扎诱导的肾间质纤维化模型的治疗研究表明，大黄酸可通过下调转化生长因子β1和重组牛碱性成纤维细胞生长因子的表达，减轻肾间质纤维化[7]。大黄酸抗猪血清诱导的大鼠肝纤维化研究表明，大黄酸能抑制与肝纤维化密切相关的转化生长因子β1、结缔组织生长因子的活性，从而减轻肝脏炎症反应，较好地保护肝细胞，改善肝功能[8]。

1.4 抗慢性肾功能衰竭

大黄酸对正常糖浓度培养条件下系膜细胞的糖摄取量无影响，但能明显抑制转化生长因子β1介导的系膜细胞葡萄糖转运蛋白1表达上调作用，从而抑制系膜细胞的糖摄取，纠正系膜细胞的肥大状态，减少细胞外基质的合成并降低己糖胺通路的活性[9]。大黄酸还能抑制转化生长因子诱导内皮细胞纤溶酶原激活物抑制物1的表达，从而抑制系膜细胞生长[10]。此外，大黄酸还可明显降低db/db大鼠血中的甘油三酯、胆固醇、血清乳酸脱氢酶水平[11]。

1.5 抗糖尿病肾病

大黄酸在一定浓度范围内能抑制人前体脂肪细胞的增殖与分化，该作用可能与诱导核转录因子(CHOP)表达上调有关[12]，药理作用机制与大黄酸诱发胞内Ca2+振荡有关[13]。大黄酸可通过降低糖尿病大鼠的尿蛋白排泄、改善胰岛素抵抗、降低血脂水平而有效防治2型糖尿病肾病。其治疗糖尿病肾病的机制可能与其纠正机体及细胞代谢异常、降低转化生长因子β1产生有关。大黄酸能逆转转化生长因子β1诱导的近端肾小管上皮细胞肥大，抑制转化生长因子β1刺激的细胞外基质合成[14]。大黄酸还能通过影响细胞内丝裂原活化蛋白激酶活性，抑制转化生长因子β1诱导的内皮细胞纤溶酶原激活物抑制物1 mRNA表达和蛋白质合成，从而对内皮细胞有显著的保护作用[15]。大黄酸能拮抗肿瘤坏死因子α所致胰腺细胞损伤，显著抑制转化生长因子β1介导的系膜细胞葡萄糖转运蛋白1表达上调，通过抑制葡萄糖转运蛋白1异常增多，进而抑制细胞内葡萄糖的高摄入和调节细胞内糖代谢紊乱[16]。郑敬民等[17]利用基因芯片发现了1个新的糖尿病肾病相关基因mdnr411，试验证明大黄酸能诱导mdnr411基因的表达，这可能是大黄酸治疗糖尿病肾病的分子机制之一。大黄酸在糖尿病肾病各期发挥着多靶点、多层次的防治作用。

1.6 泻下作用

大黄酸本身无泻下作用，其肠内菌转化产物大黄酸蒽酮有泻下活性，能够降低结肠对钠离子和氯离子的吸收，增加钾离子分泌。前列腺素在大黄酸蒽酮泻下活性方面起到了重要作用。

2 大黄酸偶联物及其主要药理作用

2.1 提高大黄酸水溶性的偶联物

2.1.1 赖氨大黄酸

在许多人类肿瘤组织中均发现原癌基因her－2的过度表达，其中25% ～30%的乳腺癌组织中存在her－2的过度表达[18]。细胞和动物实验研究表明，her－2酪氨酸激酶活性增加，细胞恶性表型也相应增加[19]。her－2过度表达的乳腺癌细胞会对乳腺癌常用化学治疗药物产生耐药性[20]。因此，her－2酪氨酸激酶受体是her－2过度表达肿瘤的有效治疗靶点。大黄酸可通过抑制表皮生长因子受体家族EGFR和her－2的酪氨酸激酶磷酸化，进而抑制RASRAF－MEK－ERK信号通路，抑制肿瘤细胞增殖。但由于水溶性差，生物利用度低，限制了其临床应用。林雅军等[21]对大黄酸进行结构改造，获得了水溶性好的赖氨大黄酸，不仅能够抑制her－2蛋白的磷酸化，而且能够从转录水平抑制her－2蛋白表达。通过her－2/NF－κB/p53/p21信号通路诱导乳腺癌SK－Br－3细胞凋亡。与大黄酸相比，赖氨大黄酸的水溶性显著提高，有利于对其进行体内疗效评价，为体内实验研究和临床试验提供了理论依据。

2.1.2 大黄酸精氨酸

肠粘连是外科手术后常见的并发症之一，其机制与组织缺血、损伤以及异物刺激引发的局部过度炎症反应有关，肿瘤坏死因子α和白细胞介素等细胞因子在其中起着重要的调节作用，白细胞介素1与粘连的发生密切相关，降低白细胞介素1的表达可减少粘连的发生[22]。大黄酸能显著抑制醋酸所致小鼠毛细血管通透性增加，促进豚鼠离体肠管收缩。由于大黄酸水溶性差，尹家乐等[23]将大黄酸与精氨酸反应制成大黄酸精氨酸盐给药，能显著减轻肠粘连大鼠的肠粘连程度，明显降低肠粘连大鼠白细胞介素1 β和肿瘤坏死因子α的表达水平，抑制纤维结缔组织的增生。大黄酸精氨酸通过抑制炎症因子的过度表达，减轻炎症反应，从而有效预防术后肠粘连的形成。

2.2 提高骨靶向性的大黄酸偶联物

2.2.1 大黄酸 －雌酮

雌激素可用于治疗女性绝经后骨质疏松症，但长期使用可能致患子宫内膜癌和乳腺癌的危险性增高。将雌激素与趋骨性载体相连，制备骨靶向雌激素，使其选择性分布于骨组织，可降低其在子宫、乳腺的浓度，从而减少雌激素引起的不良反应。两分子的大黄酸可以与Ca2+形成六元环，具备与骨组织中羟基磷灰石结合的条件，因而具有骨靶向性。据此，李灵芝等[24]设计并合成了10个大黄酸－雌激素偶联物，其中大黄酸－雌酮是雌酚酮经哌嗪乙基桥链与大黄酸相连所得的新型雌激素偶联物，可将雌酚酮选择性地转运至骨组织，降低其对乳腺、子宫的副作用。转化生长因子β1与骨生长发育密切相关，雌激素对骨的作用也与其有关[25－26]。雌酚酮在体外能明显上调长骨骺板静止区、增殖区和肥大区转化生长因子β1及其Ⅱ型受体蛋白质表达水平，而大黄酸－雌酚酮对这两种蛋白质水平的影响显著增强。研究表明，大黄酸－雌酚酮在体外可以促进成骨细胞增殖和分化[27]。

2.2.2 大黄酸－N－β－羟乙基替加氟酯

由于骨组织硬度大，渗透性差，药物需全身给药才能到达骨组织。而骨肿瘤中药物浓度不高，用药剂量需高出常规量10倍以上，这样化学治疗药物的毒副作用更加显著，给患者带来多器官多脏器的损害，增加痛苦。大黄酸具有抗肿瘤活性，其类似四环素的结构更具骨亲和性，与抗肿瘤药物偶联，可达到协同、靶向给药的目的。万宗明等[28]以大黄酸为起始原料，将其与替加氟连接，得到了新的偶联物大黄酸－N－β－羟乙基替加氟酯。经羟基磷灰石吸附试验证实，合成的大黄酸－N－β－羟乙基替加氟酯对羟基磷灰石的吸附力为 7.16 μmol/g，接近四环素的 8.27 μmol/g 和大黄酸的6.90 μmol/g，非常显著强于其前体药氟尿嘧啶和替加氟，呈现良好的骨亲和性。预期可通过两种药物的协同作用达到提高疗效、降低毒性、靶向给药的目的。

2.2.3 大黄酸－鬼臼毒素

大黄酸衍生物大黄酸－鬼臼毒素是大黄酸和天然抗肿瘤药物鬼臼毒素进行偶联得到的新型化合物。细胞活性筛选研究发现，大黄酸－鬼臼毒素对体外培养的人源骨肉瘤HOS细胞生长抑制作用明显，羟基磷灰石吸附试验证实其具有与钙离子结合的能力。通过动物体内试验测定大黄酸－鬼臼毒素在骨内的光谱图和含量，表明大黄酸－鬼臼毒素在骨内已分解成鬼臼毒素，并在同等鬼臼毒素给药量的情况下，通过大黄酸－鬼臼毒素转运到骨内的鬼臼毒素要比直接给鬼臼毒素的量明显增多[28]，表明结合在鬼臼毒素上的大黄酸发挥了载体作用，为研制新型抗骨肿瘤药物开辟了新的思路。体外四氮唑盐法(MTT)试验结果显示，大黄酸－鬼臼毒素对鼻咽癌κB细胞的杀伤力也很强，不同浓度的大黄酸－鬼臼毒素对κΒ细胞的生长有明显的抑制作用，其作用机制可能是将细胞周期阻滞在G2期诱导肿瘤细胞凋亡，对于目前主要以放射治疗为主、并发症较多、化学治疗毒性大的鼻咽癌，该药具有一定的开发前景[29]。

2.3 大黄酸衍生物

2.3.1 双乙酰大黄酸

大黄酸的前体药物双乙酰大黄酸(双醋瑞因)已用于治疗骨关节炎。在肠内，双乙酰大黄酸的乙酰基可完全被水解成大黄酸，抑制引起炎症反应和代谢异常的细胞因子白细胞介素(IL－1，IL－6)和肿瘤坏死因子α，发挥抗炎、镇痛作用;同时刺激转化生长因子β的生成，刺激软骨基质物质形成，促进软骨修复，重塑关节结构，减缓骨关节炎患者关节间隙狭窄的进程[30]。

2.3.2 3－羟甲基－β－D－葡萄糖－芦荟大黄素醇苷

前体化合物经过糖基化后，水溶性增加，从而药效增加，毒性降低，但用化学合成法制备糖基化衍生物有一定的困难。陆志琳等[31]利用白僵菌的生物转化功能，对大黄酸进行羰基还原以及葡萄糖基化生物转化，合成了水溶性较好的3－羟甲基－β－D－葡萄糖－芦荟大黄素醇苷，制得新的大黄酸衍生物。

3 结语

大黄酸在抗肿瘤、抗炎、降糖调脂、保肝抗纤维化等方面的药理活性及其作用机制是研究热点。通过结构修饰制备大黄酸偶联物以及衍生物，可改善大黄酸溶解性，增加其抗炎性。利用大黄酸骨趋向性作为药物骨靶向制剂载体，研制高效低毒的新型抗肿瘤药也日益成为关注的重点。

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