中药活性成分治疗非酒精性脂肪肝作用靶点的研究进展
2017-04-05潘雨亭许方圆于希忠尚文斌
潘雨亭+许方圆+于希忠+尚文斌
[摘要]非酒精性脂肪肝是一种与胰岛素抵抗和遗传易感密切相关的代谢应激性肝脏损伤。近年来中药治疗非酒精性脂肪肝的研究越來越多,研究结果表明中药活性成分治疗非酒精性脂肪肝的作用机制与其激活AMPK信号通路,改善胰岛素抵抗,调节PPARγ活性和表达,抗氧化应激,抗炎,调节肠道菌群等有关。该文将归纳总结近年来中药治疗非酒精性脂肪肝的作用靶点,为今后非酒精性脂肪肝的中医药治疗提供新的思路。
[关键词]非酒精性脂肪肝; 活性成分; 作用靶点
[Abstract]Nonalcoholic fatty liver disease(NAFLD) is a kind of metabolic liver injury, which is closely associated with insulin resistance and genetic susceptibility Traditional Chinese herbs used in the treatment of nonalcoholic fatty liver disease are widely investigated in recent years A series of recent studies show that the effects of the active components in traditional Chinese herbs on NAFLD are associated with activating AMPK signaling pathway, improving insulin resistance, modulating the activity and expression of peroxisome proliferatoractivated receptor γ, antioxidant and antiinflammatory activities and regulating intestinal flora In this review, the potential therapeutic targets of the active components from traditional Chinese herbs for NAFLD would be summarized to provide a new thought for further research and clinical treatment of nonalcoholic fatty liver disease
[Key words]nonalcoholic fatty liver disease; active components; therapeutic targets
非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是指除酒精和其他明确损肝因素所致的肝细胞内脂肪过度沉积为主要特征的临床病理综合征,是一种与胰岛素抵抗(IR)和遗传易感密切相关的代谢应激性肝脏损伤。疾病谱包括非酒精性单纯性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)及其相关肝硬化和肝细胞癌[1]。目前非酒精性脂肪肝的发病率已逐年升高,据统计中国成人非酒精性脂肪肝的患病率约为15%[2]。近年来许多临床和实验研究发现,中草药能有效改善体内外非酒精性脂肪性肝病的生化和组织学变化[3],并从多方面对其作用机制进行了探索。
1激活AMPK信号通路
肝脏内腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的激活能使乙酰辅酶A羧化酶(ACC)和羟甲基戊二酸单酰CoA还原酶(HMGR)磷酸化,从而抑制脂肪及胆固醇的生成,同时可以促进胰岛素敏感性和调节脂质代谢,在调节细胞代谢和能量平衡中起着核心的作用[4]。
白藜芦醇是一种多酚类化合物,主要来源于中药虎杖,它可以通过调节动物的胰岛素抵抗及血脂降低肝脂肪变性。口服白藜芦醇100 mg·kg-1 10周后高脂大鼠NAFLD与胰岛素抵抗得到显著改善,且白藜芦醇治疗大鼠4 h后肝脏内AMPK磷酸化水平较对照组提高了164%,提示其可能通过激活AMPK来阻止脂质合成,降低肝脏甘油三酯的积累,抑制肝脏糖异生,增强骨骼肌葡萄糖的摄取,从而改善胰岛素抵抗[5]。
绿茶中的茶多酚被认为对肥胖及代谢综合征有改善作用,通过给高脂喂养的肥胖小鼠每周5 d喂养500 mg·kg-1的绿茶提取物共12周,发现其体重比肥胖小鼠对照组下降了39%,同时能激活AMPK通路,降低血清游离脂肪酸水平,增加脂联素水平,脂质分解和脂肪酸氧化,改善胰岛素抵抗[6]。
小檗碱是中药黄连的主要有效成分,能降低血糖血脂,调节脂质代谢。研究发现小檗碱可上调db/db小鼠肝脏AMPK和ACC的磷酸化水平;同时降低脂肪合成相关基因的表达,如固醇调节元件结合蛋白1c(SREBP1c)、过氧化物酶体增殖活化受体(PPARγ)、脂肪酸合酶(FAS)等,从而增加脂肪酸氧化,抑制脂质合成,改善肝脏脂肪变性[7]。
葛根素是从葛根中提取的一种异黄酮类化合物,通过研究葛根素对肝脏脂质代谢的影响及其降低肝癌细胞(HepG2)油酸脂质累积的机制,发现葛根素能增加AMPK,PPARα的表达,并减少SREBP1的表达,降低FAS转录活性,从而抑制肝脏脂肪合成,增加肝脏的抗氧化活性[8]。
2抗氧化应激抗炎作用
肝脏的氧化应激是NAFLD发病的“二次打击”,而肝脏的慢性炎症状态与IR、炎性细胞因子及肝性脂肪变性密切相关。
黄芪甲苷为中药黄芪提取物,以人正常肝实质细胞Chang Liver细胞构建酒精性和非酒精性氧化损伤模型后发现,2组细胞均出现总抗氧化能力(TAOC)水平降低和丙二醛(MDA)含量升高,而黄芪甲苷可以升高总抗氧化能力TAOC 水平,降低MDA水平,同时升高超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性[9]。这说明黄芪甲苷具有显著的抗氧化作用,对酒精性和非酒精性氧化损伤均有一定的保护作用。
薯蓣皂苷是一种天然甾体皂苷,广泛存在于许多中草药中,具有抗肿瘤、抗血脂、抗菌等作用。研究表明,薯蓣皂苷可以下调高脂喂養C57BL/6J小鼠肝细胞内促炎因子(TNFα,IL1,IL6,NFκB等)的表达,同时它可改善ob/ob小鼠和高脂诱导C57BL/6J小鼠肝细胞的MDA,GSH(谷胱甘肽)和SOD水平来抑制氧化应激,并且可以逆转模型组中肝细胞氧化应激相关蛋白(HO1,Nrf2,SOD2)水平的下调,这提示薯蓣皂苷可能通过降低肝脏炎症及抑制氧化应激来实现对NAFLD的保护作用[10]。
小檗碱除了激活AmPK通路,也具有抗氧化作用。研究发现小檗碱能降低MDA含量,提高SOD含量,增加谷胱甘肽和谷胱甘肽过氧化物酶,清除过量的自由基,减轻肝脏氧化应激状态[11]。
栀子苷是中药栀子的提取物,为环烯醚萜苷类化合物,现广泛运用于肝胆疾病。研究表明栀子苷对脂肪肝大鼠具有增强胰岛素敏感性及抗脂肪肝的作用。高脂诱导的NASH模型大鼠口服100 mg·kg-1栀子苷6周后,血清AST,ALT,TG,TC,FFA水平显著降低,血清胰岛素水平增加,MAD活性降低,同时抑制细胞色素P4502E1(CYP2E1)表达,上调PPARα的表达。这说明栀子苷的抗氧化特性可能与其减少自由基形成或清除自由基能力有关[12]。
白藜芦醇除了可以通过激活AMPK通路改善胰岛素抵抗外,另有研究通过给高碳水化合物无脂喂养大鼠口服白藜芦醇10 mg·d-1共14 d发现,MDA及TNFα水平显著降低,且药物治疗能明显降低大鼠NAFLD的严重程度[13]。提示白藜芦醇改善肝脏脂肪变性与其降低氧化应激及抗TNFα有关。
雷公藤红素主要来源于雷公藤的根皮,是一种醌甲基三萜化合物,具有显著的抗氧化作用。有研究认为雷公藤红素能有效改善肝细胞胰岛素抵抗、控制血糖和调节糖代谢相关参数,同时可以减轻肝脏和脂肪组织的氧化应激和脂质累积[14]。
姜黄素是从姜黄根茎中提取的天然黄色多酚,研究发现姜黄素具有明显的降脂作用,可以抑制肝细胞中脂肪酸的累积,从而防止肝脂肪变性。大量体外实验发现姜黄素也具有显著的抗炎、抗氧化、抗纤维化作用,对非酒精性脂肪肝有保护作用[15]。
甜叶菊提取物甜菊苷被认为对降低血压、血糖,促进胰岛素分泌,改善胰岛素敏感性等有显著作用,给高脂喂养小鼠10 mg·kg-1·d-1甜菊苷喂养1月后发现,除了胰岛素敏感性及糖耐量较对照组明显改善外,甜菊苷能下调脂肪组织中炎性细胞因子的mRNA水平,减少脂肪组织巨噬细胞浸润,抑制脂肪组织中NFκB信号通路,表明甜菊苷能通过调节NFκB信号通路,降低脂肪组织炎症,改善肝脏脂肪变性[16]。
3调节PPARγ活性和表达
PPARγ主要在脂肪组织中表达,其可以调节脂肪组织的增殖和分化,调节糖脂代谢,同时PPARγ激动剂可以增加脂肪酸氧化及胰岛素敏感性等来改善NAFLD[17]。
牛蒡子苷是牛蒡子中提取的木脂素类化合物,其抗病毒、抗炎等作用已被广泛认可,有学者提出牛蒡子苷也具有抑制脂肪细胞分化的作用。用不同浓度的牛蒡子苷(0~100 μmol·L-1)刺激3T3L1细胞诱导分化8 d,结果显示牛蒡子苷可以明显减少PPARγ和增强子结合蛋白α(C/EBPα)蛋白水平,增加AMPK磷酸化水平,同时在体内模型中,给高脂喂养小鼠500 mg·kg-1牛蒡子苷喂养4周,其附睾、肾周或全部小鼠内脏脂肪组织质量均比对照组显著降低。提示牛蒡子苷是通过下调PPARγ,C/EBPα水平和激活AMPK通路来抑制脂质的形成[18]。
大黄素是中药大黄的主要活性成分,给饮食诱导12周的NAFLD大鼠模型分别喂养高热量饮食、正常饮食和40 mg·kg-1大黄素4周后发现,与正常组相比,模型较对照组中PPARγ mRNA表达明显降低,而治疗组肝组织内PPARγ mRNA表达显著升高,且血清ALT,AST,TC,TG水平明显降低[19],提示大黄素改善NAFLD的机制可能与其改善肝组织中PPARγ mRNA的表达和增加胰岛素的敏感性有关。而另一项研究则发现大黄素对高脂高糖喂养的鼠肝细胞氧化应激有防御作用,提示大黄素对NAFLD的保护作用也可能与其抗氧化、抗炎作用有关[20]。
潘雨亭等:中药活性成分治疗非酒精性脂肪肝作用靶点的研究进展Amorfrutins主要存在于甘草根或紫穗槐的果实中,被认为是一种天然的PPARγ激动剂,其作用与噻唑烷二酮类(TZDs)相似,能降低血糖,提高胰岛素敏感性[21]。学者通过对高脂饮食喂养的遗传性肥胖db/db小鼠口服100 mg·kg-1·d-1 Amorfrutin 1和4 mg·kg-1·d-1罗格列酮共23 d发现,2组均可显著降低胰岛素抵抗,但Amorfrutin 1相比罗格列酮能更有效的降低血浆甘油三酯、游离脂肪酸、胰岛素和血糖水平,且与对照组相比对体重降低作用显著,在第3周时Amorfrutin 1治疗组比对照组降低肥胖小鼠体重约10%,提示Amorfrutins部分激动剂可能是通过脂肪酸的刺激来调节PPARγ,从而减轻体重。这些结果表明Amorfrutin与TZDs相比,两者增加胰岛素敏感性的作用相似,但Amorfrutin能增加能量消耗,并发挥在肝脏和脂肪组织的抗炎作用,具有一定的保肝作用[22]。
人参皂苷Rb1是人参根中含量最丰富的成分,人参皂苷Rb1可以显著上调PPARγ的活性,PPARγ的激活可增加UCP1,PGC1α,PRDM16的表达,进而诱导成熟3T3L1脂肪细胞棕色化,棕色化的脂肪能促进葡萄糖摄取增加,线粒体氧化呼吸作用及基础能量代谢增强[23]。而另有研究给db/db糖尿病小鼠连续腹腔注射20 mg·kg-1·d-1人参皂苷14 d,发现人参皂苷Rb1可能通过上调脂肪细胞中脂滴包被蛋白(perilipin)的表达来抑制脂肪细胞脂解,同时改善血脂异常和增加胰岛素敏感性来降低肝脏脂质堆积[24]。
4调节体内肠道菌群
人体内肠道菌群可以提高人体免疫力,利用蛋白质残渣合成必需氨基酸,并参与糖类和蛋白质的代谢。目前研究认为肠道微生物在脂肪肝中的机制与肠道通透性、炎症反应、代谢紊乱等密切相关[25]。
在小鼠体内,大肠内容物将人参代谢为人参皂苷20p(βD吡喃葡萄糖)20(S)原人参二醇皂苷(即M1),给小鼠静脉注射M1后发现,血液循环中的M1水平迅速消失,而在肝脏中M1的水平在10 min达到高峰,随后逐渐消失[26]。这说明M1被肠道吸收后,经肝脏代谢,在肝脏中进一步与脂肪酸发生反应。给BALB/c小鼠每天20 mg·kg-1灌服人参皂苷共10 d,在第10,13天收集小鼠粪便,通过PCRDGGE,DNA 测序技术分析小鼠肠道内的菌群结构变化,结果发现第10天和第13天DGGE 图谱相似性达到91%,说明人参皂苷能改变肠道菌群结构且它的调节作用在一定时间范围内有一定的延续性[27]。
黄芩苷是从黄芩根中提取分离出来的一种黄酮类化合物,具有一定的抗炎作用,有学者认为黄芩苷可以通过调节肠道菌群结构,降低肠道革兰阴性菌与阳性菌之比,减少炎性因子的分泌,从而减轻代谢性炎症[28]。
近年来有研究提出小檗碱可以调节肠道菌群,尤其可以增加产短链脂肪酸菌,从而减轻炎症,减少肠道内毒素进入血液,改善胰岛素抵抗和肥胖[29]。给高脂喂养的BALB/c鼠200 mg·kg-1·d-1小檗碱灌胃8周后发现,与对照组相比,高脂喂养的模型组小鼠肠道内拟杆菌、双歧杆菌、乳酸菌水平明显降低,而经小檗碱治疗后,其水平有明显恢复,同时,小檗碱也有效改善了相关脂代谢水平,降低血清ALT,AST水平,改善胰岛素抵抗,改善肝脏脂肪变性和肝脏炎症。说明小檗碱可能通过调节小鼠体内肠道菌群水平来改善肝脏脂肪变性[29]。
5问题与展望
针对NAFLD发病机制复杂多样的特点,目前尚无疗效显著的治疗药物。从目前研究来看,不同种类中药的活性成分,分别通过降脂、抗氧化、抗炎、改善胰岛素抵抗等多途径来改善肝功能和肝脏脂肪变性,体现了中医药治疗NAFLD的潜在优势,具有广阔的运用前景。深入开展中药有效成分防治NAFLD的机制研究,为合理配伍不同作用靶点的中药,进一步提高中医药治疗NAFLD的效果打下基础。但是,目前的机制研究多局限于细胞和动物实验,尚缺乏可靠的临床试验研究;此外,不同作用机制的有效成分配伍是否产生增效或者协同作用尚不清楚。今后研究中,针对这些问题的解决才能充分显示中医药治疗NAFLD的特点和优势。
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