槲皮素二相结合代谢产物药理活性研究进展

文琪，陈峰，2

(1.海南医学院药学院，海南海口571199；2.海南省药用植物研究与开发重点实验室，海南海口571199)

槲皮素二相结合代谢产物药理活性研究进展

文琪1，陈峰1，2

(1.海南医学院药学院，海南海口571199；2.海南省药用植物研究与开发重点实验室，海南海口571199)

槲皮素是一种广泛存在于植物中的黄酮类化合物，具有多种生物学活性和应用价值。然而，显著的“首过效应”使其在系统循环中以代谢物(主要是二相代谢产物)的形式存在。槲皮素及其代谢物中谁是真正的有效物质形式，目前尚未取得一致的结论。本文整理了近年来槲皮素二相代谢产物的英文文献资料，对其药理活性研究进行综述，以期为槲皮素的深入研究和合理使用提供参考。

槲皮素；二相代谢产物；药理活性；首过效应

黄酮类化合物广泛存在于水果、蔬菜、植物性饮料(茶、红葡萄酒、柑橘类等)以及许多膳食补充剂、中草药中，具有心血管保护、神经保护、抗炎、抗肿瘤、抗菌等药理作用。因此，黄酮类物质在疾病的预防和治疗方面一直倍受关注。然而，黄酮类化合物因肠道、肝脏的“首过效应”(First-pass effect)如葡萄糖醛酸化、硫酸化和甲基化等反应导致其口服生物利用度很低[1]。目前，已经进行的有关黄酮类物质药理学活性研究多利用其原形物质形式，弱化了代谢转化在探索黄酮药理活性时的影响。因此，以黄酮苷元作为黄酮的活性形式直接进行的体外药理活性研究，可能不能反映真实的情况。

槲皮素是黄酮类物质的代表性成分，富含于植物性食物如苹果、洋葱、柑橘等水果中[2]。槲皮素具有抗炎、抗氧化、预防心血管疾病等药理作用。药物代谢及药代动力学研究发现，槲皮素在人及动物的血浆中主要以其二相结合物代谢产物如槲皮素3-O-β-D-葡萄糖苷(Q3GA)的形式存在。为了探究槲皮素发挥药理活性的真正物质形式，其体内代谢产物的鉴定、制备及活性评价研究显得尤为重要，也成为当前槲皮素活性研究难点所在。通过文献检索和分析发现，槲皮素二相结合代谢产物活性研究报道多以英文形式出现，且以国外的研究机构为主。本文对国外报道的槲皮素二相结合代谢产物的药理学活性研究概况进行综述，以期为槲皮素的深入研究和合理使用提供参考。

1 抗氧化活性研究

Shirai等[3]通过分析嗜铬细胞瘤PC-12细胞株中13-HPODE依赖性形成的活性氧自由基(ROS)的浓度时发现，当Q3GA与13-HPODE共培养后可以显著地抑制ROS的形成，虽然在0.5～10µmol/L的浓度范围内它的活性比黄酮苷元低。在PC-12细胞暴露于13-HPODE之前用Q3GA预孵育24 h，虽然只有少量Q3GA进入细胞中，但是Q3GA仍可抑制ROS的形成。当PC-12细胞分别暴露于含有槲皮素和Q3GA的H2O2中时，Q3GA对H2O2诱导的细胞氧化损伤的保护作用远低于槲皮素。先用槲皮素和Q3GA分别与PC-12细胞预孵育后再暴露于H2O2中，Q3GA虽然不能进入细胞，但仍可表现出抑制作用；而槲皮素与PC-12细胞预孵育时部分转化为异鼠李素及其结合物并产生大量氧化降解产物而无抑制作用[4]。Shirai等[5]利用磷脂酰胆碱大单室脂质体(PCLUV)实验证实Q3GA对脂质过氧化具有抑制作用，虽然Q3GA的活性比槲皮素的低，但是Q3GA仍然能够显著地抑制铁离子、氧自由基生成剂、硝基自由基生成剂或脂氧化酶诱导PCLUV脂质过氧化反应。研究还发现，通过超滤处理后PCLUV中含低浓度的Q3GA，表明Q3GA与磷脂双分子层膜具有显著的亲和力。因此，Q3GA可能通过定位于磷脂双分子层膜而产生过氧化损伤的保护作用。

槲皮素虽然在较高浓度时降低了Neuro-2α细胞的活力，但也明显抑制6-OHDA引起的H2O2自由基形成和细胞死亡。然而，由于Q3GA很少能够进入细胞内，因此既没有抑制6-OHDA诱导的细胞死亡也没有降低细胞活力。通过进一步研究发现，Q3GA在小胶质细胞MG-6细胞中可以转变成槲皮素原形物质，因此Q3GA可在转化为槲皮素苷元后即能发挥其对神经元细胞损伤的保护作用[6]。Mukai等[7]利用神经毒素6-羟基多巴胺(6-OHDA)诱导小鼠神经细胞瘤细胞Neuro-2α产生大量H2O2自由基并引起细胞死亡。此外，Q3GA对人血浆低密度脂蛋白铜离子以及1,1-二苯基-2-苦基肼自由基引起的氧化损伤也具有显著的抑制作用[7]。

2 预防心血管疾病作用

Yoshizumi等[8]研究化学合成的Q3GA对血管紧张素Ⅱ诱导的有丝分裂原活化蛋白(MAP)激酶的激活和体外培养的大鼠主动脉平滑肌细胞的增生(RASMC)的影响时发现，血管紧张素Ⅱ在RASMC中激活细胞外信号调节激酶(ERK)1/2、C-Jun氨基末端激酶(JNK)和p38。Q3GA抑制了血管紧张素Ⅱ诱导的JNK的激活而对ERK1/2和p38并没有影响，Q3GA也抑制血管紧张素Ⅱ引起的JNK下游转录因子激活蛋白-1 (AP-1)DNA结合活性增加，同时终止了血管紧张素II在RASMC中诱导产生[3H]亮氨酸。研究结果表明，Q3GA对血管紧张素Ⅱ诱导的血管平滑肌细胞增生的抑制作用可部分归因于其对JNK和AP-1信号传导途径的抑制作用。此外，Q3GA可抑制血小板衍生生长因子(PDGF)诱导RASMC迁移。在RASMCs中，Q3GA也减弱了PDGF诱导的细胞增殖。PDGF激活ERK1/2、JNK、p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和RASMCs中的Akt。Q3GA抑制PDGF诱导激活的JNK和Akt，而对ERK1/2和p38 MAP激酶激活并没有影响。在RASMCs中，PDGF诱导的JNK和Akt的激活受到抗氧化剂、N-乙酰半胱氨酸和二亚苯基碘酰氯抑制[9]。Q3GA通过对JNK和AP-1信号通路的抑制作用减弱血管紧张素Ⅱ诱导的VSMC肥大[10]，对相关的血管平滑肌细胞疾病、心血管疾病具有预防的效果。

体外实验研究发现槲皮素硫酸酯结合物/葡萄糖醛酸苷结合物剂量依赖性地抑制高糖引起的人脐静脉内皮细胞凋亡，在300 nmol/L浓度时能有效地清除H2O2活性氧自由基，抑制JNK和Caspase-3，其作用与100 μmol/L浓度下的Vit C的作用相当[11-12]。Kawai等[10]通过设计基于Q3GA新单克隆抗体14A2，然后进行免疫组化研究。结果表明阳性染色特异性蓄积在人动脉粥样硬化病变部位，而不在正常主动脉，且强染色主要是与巨噬细胞源性泡沫细胞相关联。进一步的研究发现，在被激活的小鼠巨噬细胞中，Q3GA被吸收后通过水解形成苷元槲皮素，部分苷元进一步形成甲基化代谢产物。此外，mRNA研究表明A类清道夫受体和CD36可拮抗Q3GA的作用。因此，槲皮素的潜在靶标是损伤或发炎的血管与活化的巨噬细胞。Ohara等[13]研究发现Q3GA通过肝脏X受体(LXR-α)诱导转运体ABCA1的表达，该转运体在磷脂和胆固醇的细胞外排以及高密度脂蛋白的代谢中发挥重要作用。因此，Q3GA可能是槲皮素发挥抗动脉粥样硬化的物质形式。

3 抗抑郁作用

Paulke等[14]以动物行为实验探讨圣约翰草提取物、芦丁以及槲皮素代谢物异鼠李素的抗抑郁作用。在分别灌胃给药以上三种物质9 d后，使用Porsolt式强迫游泳实验测试，并与丙咪嗪相比，证明三种物质均有效，其中异鼠李素的作用最强。在大脑中，槲皮素可通过减弱大脑线粒体MAO-A活性有效地激活血清素活性。而Q3GA通过中断伴随MAO-A反应生成的H2O2而减弱过氧化损伤[15]。

4 抗炎活性研究

Loke等[16]通过测试槲皮素及其主要代谢物对由人白细胞产生的促炎症类花生酸类物质的作用，发现在白细胞中槲皮素(IC50，＞2µmol/L)是白三烯B4 (LTB4)的强效抑制剂，并且其活性依赖于特定的结构特征，特别是C形环上的2，3-双键。3′-OH基团不论是甲基化还是硫酸化使抑制活性降低了50%，而Q3GA能有效地拮抗LTB4的抑制活性。槲皮素主要代谢物槲皮素-3′-O-硫酸酯结合物保留了相当大的脂氧合酶抑制活性(IC50，＜7µmol/L)，而Q3GA仍具有抗氧化活性，但在生理浓度下不具有脂氧合酶的抑制活性。但Liao等[17]发现发挥抗炎作用是苷元槲皮素而非Q3GA。

Ishisaka等[18]研究发现Q3GA通过阴离子结合的方式特异性地分布于动脉粥样硬化斑块的巨噬细胞表面，并能转化为槲皮素。而且，这种转化的效率在LPS激活的炎症状态下显著提高；其内在机制部分上与LPS引起的细胞外的酸化有关，而这种酸化反应恰恰是β-glucuronidase发挥水解活性所必需的。由Q3GA水解释放的槲皮素通过抑制JNK的激活发挥抗炎作用，而巨噬细胞线粒体的功能紊乱在Q3GA的水解反应中发挥关键作用。另外，有研究表明，Q3GA可选择性的增强M2a型巨噬细胞的抗炎作用[19]。

5 抗癌活性研究

Yeh等[20]给予蒙古沙土鼠含有槲皮素的饲料一周(折合剂量为100 mg/kg)，最后一次给药2 h后采集含有槲皮素代谢物的血浆样品(QMP)与人A549肺癌细胞共培养，观察QMP对A549细胞生长周期的影响及其内在作用机制。研究发现，与空白血浆(CP)相比，QMP明显减缓A549细胞生长。QMP通过下调cdk1和细胞周期蛋白B的表达使细胞周期停滞在G2/M期。QMP和槲皮素显著增加PPAR-γ的表达(P＜0.05)，同时增加10号染色体磷酸酶-张力蛋白同源物删除水平并减少Akt的磷酸化。研究还发现，Q3GA和槲皮素-3′-硫酸酯结合物也显著增加A549细胞中PPAR-γ的表达。另外，QMP的上述部分活性(约10%)可被PPAR-γ拮抗剂GW9662所阻断。因此，槲皮素代谢物的抗增殖作用可能与PPAR-γ的激活有关。

Yamazaki等[21]研究发现0.1 μmol/L的Q3GA抑制ROS的形成，抑制cAMP和RAS系统的激活，抑制ERK1/2的磷酸化，抑制血红素氧化酶-1、基质金属蛋白酶-2和-9的基因表达。而且，相同浓度的Q3GA抑制MDA-MB-231乳腺癌细胞株的侵袭。这些研究结果表明，Q3GA可以通过调控β2肾上腺素能信号通路来抑制乳腺癌细胞的侵袭从而发挥化学预防剂的作用。Yamazaki等[22]研究还发现0.1 μmol/L的Q3GA抑制4-Hydroxyestradiol和去甲肾上腺素引起的组蛋白H2AX(γ-H2AX)的磷酸化反应，抑制3H-去甲肾上腺素与γ-H2AX的结合。因此，Q3GA也可作为α2-肾上腺素受体的拮抗剂而发挥化学预防剂作用。此外，槲皮素等中草药成分对伊立替康具有减毒增效的作用[23]。

6 其他药理作用研究

槲皮素及其代谢物3-O-甲基槲皮素对LPS诱导的巨噬细胞U937细胞活化作用的潜在抑制作用。结果表明，黄酮具有显著的免疫调节作用取决于其甲基化反应，尤其是3位甲基化[24]。在人嗜中性粒细胞中，槲皮素、槲皮素-3′-硫酸酯结合物并不影响细胞粘附分子的表达或LPS和fMLP引起的细胞内钙离子升高。然而，Q3GA可减少fMLP引起的钙反应。因此，膳食槲皮素的摄取对体内的嗜中性粒细胞功能不可能产生重大影响[25]。

Kim等[26]在研究槲皮素及Q3GA对大鼠成骨样细胞株(ROS17/2.8细胞株)的骨唾液蛋白(BSP)转录调控作用时发现，分别与槲皮素和Q3GA(5 μmol/L)共培养12 h后，BSP mRNA水平均增加，而且槲皮素也可上调Cbfa1/Runx2 mRNA的表达。通过使用不同大小的BSP的启动子-荧光素酶结构单元的瞬时转染实验，发现槲皮素可以增加荧光素酶结构单元(pLUC3)的活性，其中包括启动子序列-116到-43核苷。根据凝胶移位测定，在包括含有2个碱基突变的反相CCAAT和FRE元件等结构单元中，槲皮素可以完全终止上述转录激活作用，然而槲皮素对CCAAT-蛋白复合物的转录并没有影响。槲皮素增加了FRE和3′-FRE与核蛋白质结合能力。因此，槲皮素和Q3GA均可增加BSP mRNA的表达，而且这一作用需要BSP基因的启动子的反向CCAAT和FRE元件的参与。Ho等[27]研究发现Q3GA在大鼠脑中有一定量的分布，可以显著降低Tg2576老年痴呆模型小鼠原代培养神经元细胞中β-淀粉样肽(Aβ)的形成。同时，Q3GA可以干扰Aβ1～40和Aβ1～42蛋白-蛋白初始相互作用，这种相互作用是形成具有神经毒性的Aβ寡聚体所必需的。进一步的研究发现，Q3GA还可以改善海马基底突触传递和长期极化过程中的老年痴呆样缺陷。这种活性的内在机制可能与Q3GA激活c-JNK和MAPK信号通路有关。研究结果可部分解释为何红酒会在预防老年痴呆中发挥积极作用。

综上所述，槲皮素的二相代谢产物具有包括抗癌、抗氧化、抗抑郁症和心血管保护作用在内多种的药理活性。因为槲皮素在人或实验动物体内主要以其结合物的形式存在，真正发挥药效的物质形式尚未得到一致的认识。虽然有关槲皮素二相代谢产物的活性近年来受到越来越多的关注，取得了一定的进展，但因为这些代谢物不易获得而限制了相关的研究。槲皮素生物活性研究和临床应用研究一直是研究热点，在这样的背景下探索槲皮素在体内的真正物质形式和作用机制值得引起更广泛的关注和更深入的研究。

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Advances in the study of pharmacological activities for phaseⅡmetabolites of quercetin.

WEN Qi1,CHEN Feng1,2.1.Department of Pharmacy,Hainan Medical College,Haikou 571199,Hainan,CHINA;2.Hainan Provincial Key Laboratory of R&D of Tropical Herbs,Haikou 571199,Hainan,CHINA

Quercetin is a typical flavonol-type flavonoid and is present in a variety of plants,with a variety of biological activities and high medicinal value.However,phaseⅡmetabolites of quercetin circulate in the bloodstream resulting from first-pass metabolism after extravascular administration.Therefore,the active principle of quercetin remains controversial.In the current mini-review,the authors review the pharmacological studies published in English on quercetin phaseⅡmetabolites,which would provide useful information for further research and rational clinical use of quercetin.

Quercetin;PhaseⅡmetabolites;Pharmacological activities;First-pass metabolism

R962

A

1003—6350（2016）02—0275—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.02.034

2015-05-11)

国家自然科学基金(编号：81460629)

陈峰。E-mail：cy.chen508@gmail.com