染料木素抗动脉粥样硬化研究进展*

周雪冰 综述，欧刚卫审校（遵义医学院生化教研室，贵州遵义563000）

染料木素抗动脉粥样硬化研究进展*

周雪冰 综述，欧刚卫△审校
（遵义医学院生化教研室，贵州遵义563000）

木素/治疗应用；异黄酮类；动脉粥样硬化/治疗；综述

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是指大动脉血管壁慢性退变性疾病［1］，是大多数心、脑血管疾病的病理基础［2］，是现代社会人们过早死亡的主要原因，严重威胁人类健康。有研究发现，染料木素拥有多种有益于心、脑血管功能调节的作用包括神经保护、心血管保护及抗氧化效果等［3］。近年来，国内外学者对染料木素抗AS的作用及机制进行了多方面研究，不断取得进展和突破。

染料木素化学名为4′，5，7-三羟基异黄酮，为大豆异黄酮的主要组成部分，是一种有益于心血管系统的植物雌激素，在过去十年中由于其对人类的一些退行性疾病的潜在有利影响而引起了广泛关注，被广泛应用于制药、保健品等领域。本文概括并归纳了近年来对染料木素的相关研究，分析其对AS的研究状况并进行总结，并对其应用前景进行展望。

1　染料木素结构及其生物活性

染料木素（4′，5，7-三羟基异黄酮）又称为染料木黄酮、金雀异黄素等［4-5］，其是一种植物雌激素，是一种来源于豆科植物的天然异黄酮类化合物［6-7］。1899年染料木素首次从戴尔的金雀花中分离出来，这是一种家庭豆科的开花植物。因此，染料木素的名称源于植物的一个属名，这是第一次分离，现如今大豆是染料木素最丰富的来源。

染料木素是由2个芳香环通过一种杂环吡喃环连接而形成，化学结构与17β-雌二醇（estradiol，E2）——一种内源性雌激素相似［8］，其二酚羟基活性基团可与雌激素受体结合，发挥雌激素样作用。异黄酮类化合物具有广泛的生物活性、营养学价值及治疗意义，是许多中药材的有效成分之一。近年来，随着不断的研究及探索，有研究发现，染料木素生物学功能包括弱的雌激素作用（在药理剂量是一种著名的非特异性酪氨酸激酶抑制剂［9］）、抑制肿瘤血管形成作用、抗氧化作用、抑制脂质过氧化、改善冠状动脉反应性等作用，在生物体内有心血管保护、抗菌、杀菌等作用。

2　抗AS作用及机制

2.1抑制炎性反应AS是目前公认的慢性炎症，众多炎症细胞和炎症介质参与其中。血管内皮细胞的增殖和凋亡平衡是保持血管结构和功能正常的基础。高血脂、糖尿病、细菌和病毒感染等AS危险因素均可刺激血管内皮细胞，促进AS的形成、发展。在AS形成的发病机制中一个关键的早期事件是炎症引起的内皮细胞激活，可导致单核细胞与内皮细胞相互黏附，随后转移到内皮下。Babu等［9］在高糖诱导的人主动脉内皮细胞损伤模型中观察到染料木素能降低细胞培养上清液中MCP-1、白介素（interleukin，IL）-8及 VCAM-1、ICAM-1的分泌，从而抑制单核细胞与内皮细胞的黏附，染料木素的这种抑制血管内皮细胞炎性反应的作用至少部分是通过促进环腺苷酸/蛋白激酶A信号通路完成的。Ji等［10］研究还表明，染料木素可通过腺苷酸活化蛋白激酶依赖机制激活核因子κB活化的巨噬细胞，减轻脂多糖诱导的肿瘤坏死因子α和IL-6的释放，从而达到抗炎作用，进而预防AS的发生、发展。血红素加氧酶（hemeoxygenase，HO）系统在抑制炎症过程中具有重要作用，核因子E2相关因子2（nuclear factor E2 related factor 2，Nrf2）在HO-1的表达活化作用中具有重要作用。有研究表明，染料木素能通过活化Nrf2/HO-1，抑制氧化型低密度脂蛋白诱导的内皮细胞炎性反应［11］，防止AS的发生、发展。

2.2对内皮细胞氧化应激损伤的保护作用氧化应激及抗氧化防御失衡导致体内活性氧簇紊乱是导致机体发生病理损伤的原因之一。大量研究表明，氧自由基参与了心血管疾病的发生、发展。通常机体能通过酶系统与非酶系统产生氧自由基，脂质被组织代谢过程中产生的氧自由基过氧化形成氧化型低密度脂蛋白，脂质过氧化能促进巨噬细胞形成泡沫细胞，刺激内皮细胞释放多种炎性细胞因子及细胞黏附分子，从而诱导血管内皮细胞和平滑肌细胞增生、移位，加重AS的发生、发展。总超氧化物歧化酶（total superoxide dismutase，TSOD）和一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase，NOS）是体内脂质过氧化产物之一，其水平高低常可反映体内脂质过氧化程度，间接反映机体细胞受自由基攻击的严重程度，故对T-SOD和NOS的影响可反映药物抗氧化能力。贺中民等［12］研究表明，染料木素具有抗氧化作用，可显著降低AS大鼠血清T-SOD、NOS水平，减轻大鼠AS时血管内皮细胞的氧化损伤，进而达到防治AS的作用。尹学哲等［13］也证明，染料木素能降低AS家兔脂质过氧化程度，增强低密度脂蛋白（low-densitylipoprotein，LDL）抗氧化修饰能力，对AS的防治具有积极作用。张华屏等［14］还在细胞水平上证明，染料木素可通过促进内皮型NOS表达，保护血管内皮细胞，从而达到降低AS危险性的可能。王莉等［15］也证明，染料木黄酮衍生物具有拮抗血管内皮细胞氧化应激损伤的活性。

2.3抑制血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMC）增殖VSMC增生参与了许多病理过程包括血管重塑、血管内膜增生和AS的形成。有研究发现，血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）可刺激增生平滑肌细胞从血管中层迁移至内膜下，且能促进总胆固醇和LDL进入细胞内，引起细胞内脂质堆积，促进胶原纤维、弹力纤维及蛋白多糖的合成，同时抑制肌凝蛋白合成，导致细胞损伤或坏死，最终导致动脉内粥样斑块的形成，加剧AS发展［16］。染料木素可通过阻断G0/G1期到S期细胞周期的发展，从而抑制PDGF诱导的大鼠主动脉平滑肌细胞增殖［17］。Matori等［18］发现，给雄性鼠注射30 d染料木素，可通过雌激素受体β显著抑制肺动脉VSMC增殖。

2.4抑制新生血管生成在胚胎发育过程中血管内皮祖细胞（血管母细胞）是形成原始血管网过程中的一个小小的毛细血管，被称为“血管”。血管新生大多发生在斑块的基底部和肩部，新生血管的密度与AS斑块的生长及动脉管腔狭窄的严重性呈正比，因此，血管新生可促进AS的发展及其并发症的发生［19］。新血管的形成包括激活血管内皮细胞、细胞外基质降解、内皮细胞的迁移和增殖及形成管状结构等过程［20］。该过程由多种诱导血管生成剂及各种内源性血管生成抑制剂调节，涉及的分子包括血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、PDGF、促血管生成素、内皮抑素等。血管生成诱导剂和抑制剂不平衡可能会导致疾病的发生，如AS、心脏和脑缺血等［21］。VEGF是血管生成的重要调节因子，其受体的分泌或阻断与抑制血管形成有关［22］。用5～50 μM剂量的染料木素可抑制VEGF刺激后人脐静脉内皮细胞的生长，给予染料木素治疗后VEGF受体——酪氨酸激酶-1表达减少，因此，可以认为，染料木素可通过抑制VEGF介导的信号转导途径抑制新血管生成和血管内皮细胞生长［23］。有研究探讨了染料木素对乳腺癌细胞VEGF蛋白及mRNA表达的影响，结果发现，与未处理细胞比较，经染料木素处理细胞VEGF蛋白水平显著下降，且VEGF mRNA表达水平与蛋白表达水平的变化一致。细胞外基质组成部分在细胞连接中具有举足轻重的作用，细胞外基质成分已被证明能刺激血管生成［24］，因此，减少细胞外基质的降解可抑制新血管生成。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase， MMP）-2是参与血管生成最相关的蛋白水解酶之一［25］。有研究显示，染料木素可降低MMP包括MMP-2、MMP-3、MMP-13、MMP-15 mRNA水平［26］。

2.5减少血小板聚集，防止血栓形成AS的形成与凝血和纤溶系统异常及血栓形成密切相关。血管损伤后损伤部位凝血酶生成，促进纤维蛋白沉积和血小板黏附、聚集，释放活性物质，这是血栓形成的重要环节。有研究发现，糖尿病大鼠长期食用染料木素后血小板聚集率显著降低，在人体外血小板聚集实验中染料木素能抑制腺嘌呤核苷二磷酸钠、胶原蛋白和肾上腺素诱导的血小板聚集，表明染料木素具有抑制血小板聚集的作用［27］。Borgward等［28］研究也表明，染料木素可降低血小板聚集，且呈剂量依赖性。由于染料木素是受体酪氨酸激酶抑制剂，具有阻断PDGF等其他生长因子的作用。血管损伤后损伤部位凝血酶生成，血小板被激活并释放PDGF，而染料木素能通过抑制凝血酶诱导的血小板激活和凝集，进而抑制PDGF的释放。通过抑制血小板激活和聚集［29］，染料木素可防止血栓形成进而防止AS的形成、发展。

3　小结与展望

随着人们生活质量的日渐提升，心血管疾病患病率也逐年增加。AS是大多数心血管疾病的潜在病理基础，严重危害人类健康。因此，寻找有效的策略预防和治疗至关重要。

异黄酮类化合物是一类广泛分布于植物界的天然产物，具有众多的生物学功能，近几十年来一直受到科学工作者的关注。染料木素是异黄酮类化合物中活性最强的一种，具有毒性低、药源丰富等优点，广泛应用于制药、保健品等领域。现已有大量数据表明，染料木素可通过抑制炎性反应、对内皮细胞氧化应激损伤的保护作用、抑制VSMC增生、抑制新血管生成等作用对AS达到防治的目的。如今，染料木素从不同角度防治AS作用的机制已越来越明确，预示着人类在防治心血管疾病方面的又一大进展，相信在不久的将来，染料木素将成为防治AS的安全、有效的新兴药物。

［1］纪文岩，姜婷，聂颖颖，等.新血府逐瘀汤对动脉粥样硬化模型大鼠免疫因子TGF-β、VCAM-1表达的影响［J］.中医药信息，2015，32（6）：40-43.

［2］黄威，董超.血府逐瘀汤对动脉粥样硬化大鼠MMP-9及TIMP-1的影响［J］.医学研究与教育，2013，30（5）：8-12.

［3］Li YQ，Xing XH，Wang H，et al.Dose-dependent effects of genistein on bone homeostasis in rats′mandibular subchondral bone［J］.Acta Pharmacol Sin，2012，33（1）：66-74.

［4］李冬花，黄红林.染料木素心血管保护作用及机制研究［J］.临床与病理杂志，2015，35（8）：1551-1558.

［5］麻海娟，曹性玲，黄志华.染料木素的心血管保护作用及机制研究进展［J］.赣南医学院学报，2014，34（3）：481-484.

［6］刘彦辰，康欣梅.染料木素抑制乳腺癌MDA-MB-231细胞增殖及微球体形成［J］.哈尔滨医科大学学报，2015，49（3）：187-190.

［7］马志亮，崔啸晨，李夏青，等.染料木素抑制人胰腺癌细胞株PANC-1细胞增殖机制的研究［J/OL］.中华细胞与干细胞杂志：电子版，2015，5（2）：43-47.

［8］李超，刘艾琳，杜冠华.天然异黄酮类化合物的药理学研究进展［J］.中国新药杂志，2013，22（12）：1415-1420.

［9］Babu PV，Si H，Fu Z，et al.Genistein prevents hyperglycemia-induced monocyte adhesion to human aortic endothelial cells through preservation of the cAMP signaling pathway and ameliorates vascular inflammation in obese diabetic mice［J］.J Nutr，2012，14（4）：724-730.

［10］Ji G，Zhang Y，Yang Q，et al.Genistein suppresses LPS-induced inflammatory response through inhibiting NF-κB following AMP kinase activation in RAW 264.7 macrophages［J］.PLoS One，2012，7（12）：e53101.

［11］Zhang HP，Zheng FL，Zhao JH，et al.Genistein inhibits ox-LDL-induced VCAM-1，ICAM-1 and MCP-1 expression of HUVECs through heme oxygenase-1［J］.Arch Med Res，2013，44（1）：13-20.

［12］贺中民，谢艳华，杨倩，等.染料木素抗动脉粥样硬化实验研究［J］.转化医学杂志，2012，1（3）：139-143.

［13］尹学哲，许惠仙，金爱花，等.大豆异黄酮抗家兔动脉粥样硬化作用［J］.食品科学，2011，32（19）：220-223.

［14］张华屏，成晓龙，郭东星，等.Genistein对内皮细胞内皮型一氧化氮合酶和核因子κB表达的影响［J］.中国动脉硬化杂志，2010，18（4）：257-259.

［15］王莉，向红琳，曹建国，等.染料木黄酮衍生物抗血管内皮氧化应激损伤的活性筛选［J］.湖南师范大学学报：医学版，2009，6（3）：12-15.

［16］胡高文，张荣珍，徐高文，等.中医药防治动脉粥样硬化机制之研究进展［J］.中国中医急症，2010，19（9）：1583-1585.

［17］Yu JY，Lee JJ，Lim Y，et al.Genistein inhibits rat aortic smooth muscle cell proliferation through the induction of p27kip1［J］.J Pharmacol Sci，2008，107（1）：90-98.

［18］Matori H，Umar S，Nadadur RD，et al.Genistein，a soy phytoestrogen，reverses severe pulmonary hypertension and prevents right heart failure in rats［J］.Hypertension，2012，60（2）：425-430.

［19］王丽慧，徐晓明，毛威.血管新生与动脉粥样硬化的研究进展［J］.浙江中西医结合杂志，2013，23（6）：514-516.

［20］Nishida N，Yano H，Nishida T，et al.Angiogenesis in cancer［J］.Vasc Health Risk Manag，2006，2（3）：213-219.

［21］Bhadada SV，Goyal BR，Patel MM.Angiogenic targets for potential disorders［J］.Fundam Clin Pharmacol，2011，25（1）：29-47.

［22］Gacche RN，Meshram RJ.Angiogenic factors as potential drug target：efficacy and limitations of anti-angiogenic therapy［J］.Biochim Biophys Acta，2014，1846（1）：161-179.

［23］Guo Y，Wang S，Hoot DR，et al.Suppression of VEGF-mediated autocrine and paracrine interactions between prostate cancer cells and vascular endothelial cells by soy isoflavones［J］.J Nutr Biochem，2007，18（6）：408-417.

［24］Nyberg P，Salo T，Kalluri R.Tumor microenvironment and angiogenesis［J］. Front Biosci，2008，13：6537-6553.

［25］Rabbani SA，Mazar AP.The role of the plasminogen activation system in angiogenesis and metastasis［J］.Surg Oncol Clin N Am，2001，10（2）：393-415.

［26］Kumi-Diaka JK，Hassanhi M，Merchant K，et al.Influence of genistein isoflavone on matrix metalloproteinase-2 expression in prostate cancer cells［J］.J Med Food，2006，9（4）：491-497.

［27］全吉淑，田中真实，金泽武道.大豆异黄酮抗血小板聚集作用的实验研究［J］.延边大学医学学报，2002，25（（2）：94-96.

［28］Borgward K，Bonifutius S，Gardemann A.Acidic peptides enhanced genistein-dependent inhibition of human platelet aggregation：potential protective effect of digestible peptides plus genistein against atherosclerosis［J］. Nutr Res，2008，28（8）：523-531.

［29］Gottstein N，Ewins BA，Eccleston C，et al.Effect of genistein and daidzein on platelet aggregation and monocyte and endothelial function［J］.Br J Nutr，2003，89（5）：607-616.

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.06.018

A

1009-5519（2016）06-0853-03

贵州省科技厅联合基金重点资助项目（黔科合J字LKZ［2013］14）。

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（2015-12-16）