白藜芦醇的生物学特性和效应*

赵克森

(南方医科大学广东省医学休克微循环重点实验室，广东广州510515)

1 白藜芦醇的生物学特性［1－3］

1.1 分子结构 白藜芦醇为多酚类物质，1940年从毛叶藜芦中被分离出，其化学结构为3，5，4’－三羟基－二苯乙烯，或5－［2－(4－羟苯基)－乙烯基］－1，3－苯二酚，化学分子式为C14H12O3，分子量为228.25，见图1A。白藜芦醇与葡萄糖形成白藜芦醇苷，又称虎杖苷(polydatin)，见图1B。

Figure 1.Structral formulas of trans－resveratrol(A)and polydatin(B).图1 白藜芦醇和虎杖苷的化学结构式

1.2 来源

1.2.1 天然植物提取 70多种植物中含白藜芦醇及其甙，包括藜芦、决明、虎杖、葡萄、桑子、花生、凤梨等。葡萄皮中含量最高50～100 μg/g，红葡萄酒中 1.5 ～12 mg/L。

1.2.2 化学合成 目前有基于3种不同反应(Witting反应、Perkin反应和Hech反应)的合成路线。

1.2.3 生物合成 将二苯乙烯合酶(stibene synthase，STS)或白藜芦醇合成酶(resveratrol synthase，RS)的基因转入花生、马铃薯、生菜、猕猴桃等植物，提高白藜芦醇含量，再用植物细胞生物反应器制备白藜芦醇是一个新的方向。然而目前主要是从天然植物中提取，用化学合成和生物技术获得白藜芦醇尚在实验阶段。

1.3 吸收代谢 口服在肠道以葡萄糖醛酸酯形式易于吸收，半吸收时间0.46 h。人口服白藜芦醇1.5 mg/kg，30 min血中达高峰，120 min恢复。大鼠服红葡萄酒2～4 mL，60 min高峰，240 min消失。吸收后按一室或二室分布型分布于肝等组织，主要由尿排出。我校测定的虎杖苷在SD大鼠代谢动力学的结果显示，静脉注射 10 mg/kg、20 mg/kg、30 mg/kg后，半衰期分别为 71.4 min、90.3min 和 94.9 min。该药在体内由中央室向外周室分布甚快，消除亦颇为迅速，在体内不易蓄积。

1.4 安全性 有效剂量:由于实验对象、防治目的不同，报告不一;美国推荐成人4 mg/d白藜芦醇(口服);防治大鼠休克10 mg/kg虎杖苷(iv)。最大耐受量(maximum tolerated dose，MTD):大鼠的 MTD达300 mg/kg，大鼠口服20 mg/d，28 d 后，组织学、血象和生化指标均无变化。我校测定的虎杖苷对小鼠的半数致死量(lethal dose at 50%，LD50)为(1 629±104)mg/kg(ip)(504±24)mg/kg(iv)，文献报道小鼠虎杖苷LD50为1 000 mg/kg(po)。我校大鼠虎杖苷抗休克的有效剂量为10 mg/kg，而静脉注射LD50为600 mg/kg，因此有较大的安全幅度。

2 白藜芦醇的生物学效应

2.1 拮抗肿瘤作用［1，3，13］对白藜芦醇敏感的肿瘤种类有肺癌、肝癌、肠癌、胃癌、乳癌、白血病、淋巴瘤、胰腺癌、前列腺癌、肺癌、黑色素瘤等，多为实验研究。对生长抑制的效应来自于白藜芦醇上调p21、p53和 Bax，下调 survivin、cyclin D1、cyclin E、Bcl－2 和 Bcl－XL。在整体实验，白藜芦醇对癌症发生三阶段(起始、促进和演进)均有抑制作用。首先，抑制起始作用(initiation):它减少自由基形成;诱导Ⅱ期药代酶增多;抑制突变;拮抗二噁英作用。其次，抑制促进作用(promotion):抑制环氧合酶(cyclooxygenase，COX－1和COX－2);抑制过氧化氢酶。第三，抑制演进作用(progress):抑制癌细胞增殖，如白血病、肺癌、胃腺癌、口腔鳞癌;诱导癌细胞分化，如人早幼粒白血病;诱导癌细胞凋亡，如人白血病HL60、乳癌T47D、腹水肝细胞癌Yoshida AH－150。然而白藜芦醇用于人类抗肿瘤的报道很有限，由于它对癌症发生三个阶段均起抑制作用，提示它可能有预防肿瘤的效应。

2.2 心血管的保护作用［5－7，11－12，14－15］法国人食入多量饱和脂肪(与英美相似)，但冠心病死亡率较低，只有美国1/3，称为法兰西怪事(French paradox)，它与饮葡萄酒有关。其机制包括白藜芦醇有抗氧化作用，增加低密度脂蛋白(low－density lipoprotein，LDL)的抗氧化活性，减少氧化低密度脂蛋白(oxidized low－density lipoprotein，oxLDL)生成。此外，白藜芦醇抑制血小板聚集，减少血小板生成血栓素(thromboxane A2，TXA2)，抑制ADP和凝血酶诱导的聚集;第三，降血脂作用，正常大鼠灌胃(200 mg·kg－1·d－1)7 d后明显降低血清胆固醇含量，对高胆固醇饮食大鼠给予白藜芦醇后减少血中甘油三酯和LDL胆固醇含量，抑制胆固醇在肝脏沉积，降低动脉硬化指数(总胆固醇/HDL胆固醇);第四，引起血管舒张，增加NO和腺苷释放，对慢性缺血心肌起保护作用;第五，减轻梗死面积，用protykin(虎杖根提取物)可减少大鼠心肌梗死面积(TTC染色确定)，改善心室功能(maxium rate of change in left ventricular pressure，dp/dtmax)。目前已知白藜芦醇通过沉默信息调节因子1和叉头框蛋白O(silent information regulator 1/forkhead box O protein，SIRT1/FOXO)信号系统，抑制细胞凋亡。白藜芦醇诱导SIRT1的表达和活性，被认为是SIRT1的激活剂。SIRT1是组蛋白去乙酰化酶，使FOXO发生去乙酰化，抑制其转录调控活力，起到促存活、抗凋亡的作用，见图2。

Figure 2.SIRT1－FOXO pathway in resveratrol action.图2 白藜芦醇作用的SIRT1－FOXO途径

2.3 抗炎作用［3，13］抑制 LPS作用后 NF－ κB激活，减少细胞因子形成，已知白藜芦醇激活SIRT1，后者与NF－κB的亚单位p65相互作用，使p65去乙酰化从而抑制NF－κB转录效应。白藜芦醇抑制前列腺合成的环氧化酶COX，减少白三烯(leukotriene，LT)、血栓素等(thromboxane B2，TXB2)生成;抑制LPS和TNF－α刺激后内皮黏附蛋白(intercellular adhesion molecule，ICAM －1;vascular cell adhesion molecule，VCAM－1)表达;增加嗜中性白细胞中cAMP水平和抗炎功能;抑制细菌和真菌生长(金黄色葡萄球菌、肺炎双球菌、发癣菌等)。总之它抑制了炎症的外因，又增加了机体抗炎和免疫反应。

2.4 神经保护作用［4，10］首先，白藜芦醇减少脑细胞氧化应激，已知对成神经细胞瘤SH－SY5Y株，通过ERK1和ERK2磷酸化作用，减少氧化应激反应;其次，减少脑缺血时自由基损伤，减少自由基和脂质过氧化，增加超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性;第三，减轻抑郁症，抑制脑中单胺氧化酶活性，减少去甲肾上素、肾上腺素、五羟色胺氧化;第四，延迟老年痴呆发生，流行病学查明，每日饮2～4杯红葡萄酒有一定作用。

2.5 植物雌激素作用［1，3］小鼠口服或皮下注射白藜芦醇呈现雌激素样作用(阴道上皮角化，子宫内膜上皮增生)。因为白藜芦醇是一种植物雌激素(phytoestrogen)，它可以结合和启动雌激素受体。白藜芦醇除激活雌激素受体以外，还通过SIRT1/FOXO3A通路调整骨质形成中破骨和成骨细胞基因之间的平衡(抑制破骨细胞，促进成骨细胞生成)，此外白藜芦醇还引起骨保护素(osteoprotegerin，OPG)和其配体(osteoprotegerin ligand，OPGL)表达增加，共同带来防治骨质疏松症(osteoporosis)的作用。白藜芦醇是一种植物雌激素，它防治老年女性骨质疏松症，本身有抑制肿瘤的作用，可避免激素替代疗法引起的肿瘤并发症，受到重视。

2.6 治疗休克的作用［2－6，8－9，16－18］虎杖苷(白藜芦醇甙，polydatin)对重症休克的两个基本病变(治疗后毛细血管无复流和顽固性低血压)均有一定的防治作用。首先，虎杖苷增加脉压，促进毛细胞血管开放。用双摄象机同步录像(观察血压曲线和微循环血流)见脉压增大同时，在毛细血管开口处出现脉动血流，把停滞在毛细血管中红、白细胞冲走，毛细血管流恢复。其次，减少休克时白细胞激活和黏附，烧伤大鼠5 h后测定，给药大鼠白细胞激活(NBT阳性)的百分数下降一半，使烧伤后3 h白细胞黏附率降至正常(细胞液流室测定)。第三，扩张微血管和改善微循环，局部涂敷和全身静脉注射均引起休克时缩窄的微动脉明显扩张。第四，增强心功能和提高心输出量，用导管测定dp/dtmax、心输出量(cardiac output，CO)和全身外周阻力(total peripheral resistance，TPR)在家兔、大鼠均证明，该药能增强心收缩力，离体心肌细胞亦有同样作用。虎杖苷增强心功能和扩张微血管的作用，带来脉压增加和毛细血管开口处出现脉动血流。第五，保护线粒体和提高血管反应性，用电镜、荧光探针、膜片钳等证明重症休克时血管平滑肌细胞(arteriolar smooth muscle cell，ASMC)线粒体损伤，ATP生成减少，KATP通道开放，带来ASMC超极化、血管反应性下降及顽固性低血压。虎杖苷和白藜芦醇可减少线粒体自由基生成和线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)开放，提高ATP生成和防止ASMC超极化，是一种线粒体损伤的保护剂。它提高休克动物存活率，包括失血性、烧伤性、感染性休克大鼠和家兔，效果优于目前的抗休克药物(多巴胺和654－2)。我室研制的虎杖苷注射液经中国食品药品管理局(Sino Food and Drug Administration，SFDA)批准，已拿到 I类新药临床试验批件，进入II期临床。

总之，白藜芦醇是从天然植物中分离出的活性单体，有一系列的衍生物，广泛存在于种子植物之中。白藜芦醇有多个药理作用靶点，其中包括减少自由基和脂质过氧化，降低血脂含量，改善微循环和抑制血小板聚集，抑制细菌生长，减少炎性细胞因子生成，保护线粒体功能等。白藜芦醇对多种疾病有一定的保护作用，其中包括肿瘤、炎症、心脑血管疾病、休克、抑郁症、痴呆、骨质疏松症等。白藜芦醇可以通过天然植物食品、食品添加剂、治疗药物等多个途径进行研究，对挖掘中草药宝藏有重要的意义，并有广阔的开发前景。

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