芦荟蒽醌类化合物的生物学功效

张吴琼，陈红杰，李郦芸，张 琪综述，李 妍审校 (吉林医药学院:.临床医学院2009级临床医学本科班，2.生物化学与分子生物学教研室，吉林吉林 3203)

芦荟是百合科芦荟属多年生常绿肉质草本植物，种类繁多，但其中具有药用价值的却仅占少数，主要为库拉索芦荟、元江芦荟、目立芦荟等。芦荟具有悠久的历史，现已日益成为集美容、食疗、保健、药用为一体的综合植物，素有“家庭医生”、“青春泉”的美誉。近几年的研究发现，芦荟除具有抗菌、通便泻下等传统功效外，还具有较好的抗氧化、清除自由基、抗肿瘤、提高免疫力等多方面的生物学作用。通过多种技术手段对芦荟汁液及凝胶的提取物质进行分析，现已证实芦荟中主要含有蒽醌类、萘酮类、糖类、蛋白质、氨基酸和有机酸等成分。研究表明，芦荟的多种生物学作用与蒽醌类化合物密不可分。蒽醌类化合物主要存在于芦荟新鲜的汁液中，主要包括芦荟大黄素、大黄素甲醚、大黄酸、大黄酚、大黄素［1］。现对其主要生物学作用做一归纳。

1 促进机体创伤愈合

机体在遭受外伤或微生物感染时会导致组织细胞损伤，机体在抵抗损伤的过程中就会表现为炎症反应，有效抑制细菌入侵及阻止已入侵细菌对机体的进一步损伤，在抗炎过程中发挥重要作用。研究表明，芦荟提取物的抗菌活性在伤口愈合治疗中能够有效地抑制微生物感染。最近一项关于单纯性皮肤感染的研究中表明，芦荟凝胶提取物(蒽醌类化合物)对单纯性革兰阴性菌和革兰阳性菌所致的皮肤感染均起到抑制作用，并且与同浓度的常规抗生素相比较，抑菌效果更显著，然而芦荟枝叶提取物却不具备此种作用［2］。芦荟这一方面的功效可能是由于破坏了细菌细胞壁的聚糖骨架结构［3］，因为在对不同性质的菌属进行实验时发现，芦荟蒽醌类化合物(芦荟大黄素、芦荟苷)对抑制具有多层肽聚糖结构的革兰阳性菌生长的作用更为明显，并且抑菌作用与其浓度呈正相关。芦荟蒽醌类化合物减少炎症过程中促炎介质基因的表达也可能在其抗炎过程中发挥作用。有报道指出，芦荟大黄素可明显降低脂多糖刺激的细胞一氧化氮(NO)释放，并呈时间和剂量依赖关系，此作用既非直接清除NO，又非影响一氧化氮合酶(iNOS)的生物学活性，而是通过其抑制iNOS mRNA表达来发挥作用的［4］，这可能是通过一些转录因子，如 IRF、GAS等与NO基因上的启动因子相结合来发挥作用的。NO是重要的炎症介质，其不仅是细胞间信息传递的重要调节因子，还具有介导细胞免疫和炎症毒性的功能，因此抑制NO的释放也就减轻或抑制了炎症。此外，芦荟大黄素尚可抑制环氧化酶2的表达和前列腺素E2的合成［5］。环氧化酶2水平的降低可以抑制花生四烯酸代谢产物的生成，而后者也是炎症发生发展过程中不可缺少的炎症介质。李锦山等人［6］应用芦荟大黄素治疗大鼠实验性急性胰腺炎的实验中发现，炎症的抑制很可能与芦荟大黄素降低血小板活化因子、白细胞介素6、肿瘤坏死因子水平有关。并且实验中还观察到，芦荟大黄素在对抗炎症的过程中并没有影响到大鼠巨噬细胞的活性。芦荟的杀菌作用与抗生素的功能相同，但比抗生素更胜一筹的是不产生细菌的耐药性，并能清除细菌感染时释放的有害代谢物以及细菌被杀死后菌体留下的内毒素［7］。

芦荟不仅参与了炎症反应过程，而且也有助于损伤的修复。一方面，芦荟中的主要活性成分能够止血，加速细胞的增殖和移行，促进上皮细胞再生和受损血管修复，减轻局部因炎症所造成的红肿和疼痛。另一方面，芦荟能提高创面肉芽组织中透明质酸和硫酸软骨素β的含量，促进细胞外基质的合成，提高糖水解酶的活性以清除损伤的基质，进而促进伤口愈合。芦荟上述生物学活性，为其在治疗放射性皮炎、激光治疗术后创面的修复、黏膜溃疡等方面提供了可行性［8］。

2 清除机体自由基、抗氧化作用

自由基是最外层电子轨道上含有不配对电子的原子、原子团或分子的总称，可以来源于体内物质代谢，也可以由毒物、缺血等病理损伤所诱发，正常状态下会被体内自由基清除体系所清除。各种原因导致机体自由基产生增多或清除减少时，就会引发一系列的氧化应激反应，造成脂质过氧化等不可逆性损害。近年的许多研究表明，氧化应激损伤在疾病的发生发展中起重要的作用。芦荟中的活性成分蒽醌类化合物具有清除自由基的功效。有研究资料表明，3年生芦荟提取物较2年生和4年生芦荟提取物抗氧化能力更强，并且强于同浓度的2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和维生素E［9］，由此提示，芦荟生长阶段对其抗氧化能力起到重要作用。陈丹等人［10］的实验表明蒽醌类化合物具有显著的清除超氧阴离子自由基的作用，且其清除率比同浓度的维生素C更强。刘全德等人［11］的研究表明，芦荟蒽醌类化合物提取液具有较强的清除DPPH(一种较稳定的氮自由基)自由基和羟自由基的能力，清除能力与其浓度呈较明显的量效关系。芦荟的这种作用可能是由于其能加快超氧阴离子参加的反应，使反应提前终止，并抑制了反应物→中间产物及中间产物→后续产物的转化率，也就是对自由基链式反应具有阻断作用［12］。此外，芦荟蒽醌类化合物亦能通过提高机体抗氧化防御体系来发挥清除自由基的作用。唐量等人［13］在研究运动训练小鼠脑组织自由基代谢的实验中表明，芦荟干预组在安静状态、运动后即刻以及24 h恢复中脑内超氧化物歧化酶活性和总抗氧化能力有显著提升，脑组织中丙二醛含量下降明显。在应用芦荟提取物治疗链唑霉素诱导的小鼠高血糖模型中［14］，亦发现与上述相同的抗氧化酶及氧化成分的改变。

最近有文献表明，芦荟在缺血再灌注损伤中可发挥保护组织细胞的作用。缺血再灌注损伤是一种可以发生于体内各种器官，产生大量自由基的病理生理过程。黄川峰等人［15］发现芦荟苷能够减少缺血再灌注后心肌细胞的凋亡数量。王东等人［16］也发现，芦荟大黄素能够降低大鼠脑缺血损伤时脑组织含水量、减小梗塞面积。芦荟这方面的作用可能是通过提高体内钙泵的活性来实现的。钙泵活性的提高，可以减轻缺血再灌注损伤中钙超载的发生，从而抑制钙离子依赖的蛋白酶活性，使黄嘌呤脱氢酶向黄嘌呤氧化酶的转换减少，自由基生成减少，使得机体的损伤减轻。

3 抗肿瘤作用

肿瘤是严重危害人类健康的一类疾病，已成为人类健康的头号杀手。据世界卫生组织统计资料表明，世界癌症每年发病约1 000万人，死亡约70万人。研究新一类的、对机体副作用小的抗肿瘤药物是当今医学的一项重大课题。据报道已从芦荟中分离提取出具有高效杀伤肿瘤细胞作用的蒽衍生物，包括羟基蒽醌衍生物和蒽酚衍生物［17］。近几年的研究亦发现，芦荟具有抑制人胃癌细胞株MGC-803、人肺鳞片癌细胞CH27、人膀胱癌细胞系T24细胞、早幼粒白血病细胞株HL-60、人肝癌细胞系BEL-7402等多种肿瘤细胞增殖分化的能力。芦荟蒽醌类化合物可能是通过Bax信号转导途径、Fas信号转导途径、Caspase介导的线粒体途径、ROS途径诱导肿瘤细胞的凋亡。国外近期的研究发现，芦荟大黄素很有可能通过激活Caspase-6介导的细胞信号传导途径诱导肿瘤细胞的凋亡［18］。此外，蒽醌类化合物还可以通过干扰肿瘤细胞代谢来发挥抗肿瘤的作用。研究表明，大黄酸可以减少肝细胞内谷胱甘肽和ATP的含量，改变人表皮角质形成细胞Colo-16线粒体的结构，这样就通过改变细胞内环境干扰了肿瘤细胞的代谢，促进其死亡。最新的研究发现，芦荟蒽醌类化合物在非细胞毒性的浓度范围内，可以在基因和蛋白质水平上抑制基质金属蛋白酶和RhoB的表达，对血管内皮生长因子也具有较强的抑制作用，并且在体外实验中观测到芦荟蒽醌类化合物能够抑制血管的生长和上皮细胞的迁移［19］，这在防止肿瘤转移方面具有重要的意义。Shoa Naqvi等［20］人在实验中发现，芦荟蒽醌类化合物抑制多种肿瘤细胞的凋亡有可能是由于其在一定的条件下通过诱导机体产生氧自由基，产生细胞毒性作用，从而导致DNA链的断裂。这种条件主要是指一些与体内氧化还原反应相关的离子，如铜离子等。他们在实验中发现，芦荟蒽醌类化合物作用于小牛胸腺DNA时，细胞内Cu2+被还原为Cu+的同时，会产生超氧阴离子和羟自由基。目前尚有报道称大黄素具有逆转肿瘤细胞多种抗药性、抑制酪氨酸激酶的作用。总之，芦荟可能通过多种机制抑制肿瘤细胞的增殖、促进其死亡，对于其抗肿瘤更多、更确切的机制还有待于进一步探讨。

4 其他

芦荟的应用范围十分广泛，目前市场上销售的部分美容护肤产品中就含有芦荟的活性成分。芦荟蒽醌类化合物芦荟苷在体内可以代谢为芦荟大黄素，后者可以刺激大肠黏膜，促进黏液的分泌，起到泻下的作用，对于老年人便秘具有较好的功效。此外芦荟亦具有调节机体免疫力的功效，进而增强机体抗感染的能力。国外有研究表明，芦荟提取物具有预防家兔高血糖发生的作用［21］，因此推测芦荟尚可以应用于糖尿病的治疗当中。最新的研究发现，芦荟提取物尚可应用于炎症引起的眼科疾病之中［22］，并推测其在其他眼科疾病，如角膜疾病中亦有较好的应用前景。

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