穿心莲内酯及其衍生物的药理活性最新研究进展

李雪 吴东风 赵诗云 张娣

（江西省中医药研究院 南昌 330046）

●综述与进展●

穿心莲内酯及其衍生物的药理活性最新研究进展

李雪 吴东风 赵诗云 张娣

（江西省中医药研究院 南昌 330046）

穿心莲内酯；衍生物；药理活性；综述

《中国药典》、《江西草药》上记载，穿心莲通常以地上部分入药，性寒味苦，具有清热、解毒、凉血、消炎、消肿等功效，常用于治疗胆囊炎、支气管炎、高血压、百日咳等。其主要成分穿心莲内酯（结构图见图1），又名穿心莲乙素，二萜内酯类化合物，为穿心莲主要活性成分之一，具有广泛的药理活性。穿心莲内酯（Andrographolide）溶于丙酮、甲醇、乙醇，在穿心莲叶中含量高达1.84%。目前穿心莲内酯衍生物已成为药物如喜炎平、炎琥宁、穿琥宁等的主要药效成分。近几年来，穿心莲内酯及其衍生物在抗菌、抗肿瘤、保肝、抗心血管疾病等方面的研究取得了较快的进展，还发现该类化合物具有抗骨质疏松、抗疟、抗肥胖等作用，本文就穿心莲内酯及其衍生物的药理活性的研究新进展做一综述。现报告如下：

图1 穿心莲内酯结构图

1 溶解性及药代动力学

Pholphana等[1]测定了穿心莲内酯1、糖苷衍生物2、脱氢衍生物3和脱氢衍生物4分别在pH= 1.2、4.5、6.8环境下的溶解情况，历时10～100 min。结果发现，4种化合物均在pH=6.8时的溶解度最大，在pH=1.2时的溶解度最小，尤其是糖苷衍生物2。且通过模拟胃肠管环境，发现4种化合物在60 min内均全部溶解。并给20名健康志愿者（男女各一半）每日口服穿心莲内酯总化合物胶囊（内含穿心莲内酯132.64 mg、糖苷衍生物23.60 mg、脱氢衍生物33.84 mg、脱氢衍生物45.40 mg）3次，连续服药3 d，第4 d采集血样，应用LC-MS/MS方法测定血浆中的药物浓度，结果各穿心莲内酯化合物的Cmax（最大血药浓度）、AUC（药物浓度-时间曲线下面积）存在一定的差异，穿心莲内酯1的Cmax、AUC分别为32.41 ng/ml、55.23 h×ng/ml，糖苷衍生物2的Cmax、AUC分别为8.21 ng/ml、8.64 h× ng/ml，脱氢衍生物3的Cmax、AUC分别为9.73 ng/ml、10.36 h×ng/ml，脱氢衍生物4的Cmax、AUC分别为44.89 ng/ml、128.17 h×ng/ml。由此可见，虽然穿心莲内酯1的给药量最大，但脱氢衍生物4具有最佳的AUC值，且按剂量折算后，糖苷衍生物2、脱氢衍生物3和脱氢衍生物4的AUC值分别是穿心莲内酯1的1.4倍、1.6倍和14.0倍，且男女间无明显差异。糖苷衍生物2、脱氢衍生物3和脱氢衍生物4的结构图见图2。

图2 糖苷衍生物2、脱氢衍生物3和脱氢衍生物4的结构图

2 急性/亚急性毒性

在急性毒性试验中[2]，给小鼠灌服穿心莲内酯，急性辐射剂量高达5 g/kg时，对小鼠的血液、肝脏、肾脏、胃、体重、食量和行为等进行分析发现无损伤、中毒现象，说明急性LD50（半致死药物浓度）值高于5 g/kg。此外，发现小鼠体内白细胞数量增加了7～14%（P＜0.05），淋巴细胞数量增加了21～24%（P＜0.05），且尿素含量减少了17～24%（P＜0.05），表明穿心莲内酯具有增强免疫和保护肾脏的作用。这说明，啮齿动物口服穿心莲内酯是不会产生不良反应的，初步证明了用药安全性。

3 抗菌作用

2015年，Nidiry等[3]报道了穿心莲内酯具有抑制腐皮镰刀菌菌丝体生长和茄链格孢孢子萌发的作用。当穿心莲内酯浓度为500 mg/L时，对腐皮镰刀菌菌丝体生长的抑制率为63.54%，对茄链格孢孢子萌发的抑制率高达64.82%。Guo等[4]发现亚抑菌浓度的穿心莲内酯能显著影响乳酸脱氢酶的释放、肌动蛋白细胞骨架的聚合，进而减少由禽病原性大肠杆菌（APEC-O78）诱导的鸡Ⅱ型肺细胞粘附程度。此外，还发现穿心莲内酯能显著影响APEC-O78毒力因子的表达及自诱物质的活性。这些结果均表明，穿心莲内酯作为一种群体感应抑制剂可以阻断由APEC-O78入侵所导致的鸡Ⅱ型肺细胞损伤群体感应，这为治疗家禽大肠杆菌感染提供了一种新的方法。

4 抗肿瘤作用

近年来，研究者们一直致力于研究穿心莲内酯衍生物的构效关系，力图筛选出具有更高抗肿瘤活性的衍生物。Wu等[5]对穿心莲内酯的15-C进行了结构修饰，筛选得衍生物5、6、7、8。在SGC-7901、PC-3、A549、HT-29、Ec109细胞系研究中，与穿心莲内酯相比较，该4种衍生物具有更高的抗肿瘤细胞转移与入侵的活性，抑制率均在40%以上。其主要通过影响金属蛋白酶-2（MMP-2）、金属蛋白酶-7（MMP-7）、金属蛋白酶-9（MMP-9）的mRNA表达来控制肿瘤细胞的转移。Liu等[6]研究表明，穿心莲内酯可通过抑制v-Src、Bcr-Abl癌基因蛋白和诱导Hsp90裂解来控制恶性肿瘤。在癌细胞中，穿心莲内酯可诱导Hsp90的裂解与v-Src癌基因蛋白水平的降低，从而抑制癌细胞的转移和诱导细胞的凋亡。Peng等[7]合成了一系列穿心莲内酯3，14，19-C修饰的衍生物，并通过研究发现，活性、毒性的高低与衍生物的亲水/亲油比有关，经筛选得出衍生物9、10、11（结构见图3）具有较高的CC50（半致病变浓度）值（均高于80 μM），且浓度高于100 μM时对斑马鱼胚胎几乎不会产生毒性。

图3 穿心莲内酯衍生物9、10、11结构图

5 保肝作用

Mittal等[8]首次阐明了穿心莲内酯激活并上调NF-E2核相关因子（Nrf-2）和血红素氧合酶-1（HO-1）转录的分子机理，从而揭示了其保护肝细胞免受H2O2诱导的细胞凋亡的机理。在实验中，选择HepG2（人肝癌细胞）为研究对象，监测细胞内的活性氧和脂质过氧化反应，在通过电脑连接技术检测穿心莲内酯调节G-蛋白偶联受体能力的信号，通过共聚焦显微镜和蛋白印迹来分析基因表达。实验结果表明，穿心莲内酯可根据腺苷A2A受体信号激活p38有丝分裂原活化蛋白酶（p38MAP），进而上调Nrf-2，并激活HO-1。此外，穿心莲内酯可激活腺苷酸环化酶，促进环磷酸腺苷的合成，而环磷酸腺苷的合成又反过来激活蛋白激酶A通过磷酸化反应抑制糖原合成激酶（GSK-3β）的活性。且未激活的GSK-3β将会滞留细胞核中的Nrf-2，进而联合抗氧化反应物质使HO-1持续表达。因此，穿心莲内酯可联合腺苷A2A受体激活Nrf-2的转录，且未激活的GSK-3β使Nrf-2滞留于细胞核内，进而激活HO-1。基于此分子机理的发现，Mittal SP等推测穿心莲内酯可对抗糖尿病、骨质疏松和神经退行性疾病等。

6 抗心血管疾病

心肌衰弱是一种常见的心血管疾病，且败血性休克病人的死亡率逐年上升，而研究者对内毒素（LPS）诱导心肌衰弱这一机理一直充满争议。在败血症中，各种炎症介质如肿瘤坏死因子（TNF-α）、白细胞介素（IL-1β）一直被认为是导致心肌衰弱的主要因素[9]。LPS、TNF-α、IL-1β能通过诱导NO合成酶对心肌细胞直接产生负面收缩能效应，且过度合成的NO会促使环鸟嘌呤核苷3，5-单磷酸盐阻碍心肌细胞的收缩[10]。此外，抑制因子κBd的磷酸化作用能引起核抑制因子（NF-κB）控制基因的表达，且与心肌衰弱有关联[11]。Zhang等[12]首次报道，在小鼠体内穿心莲内酯能缓解内毒素诱导的心肌衰弱及细胞凋亡。穿心莲内酯能通过抑制TNF-α、IL-1β活性、NO的过度合成和κBd的磷酸化来阻碍LPS诱导心肌衰弱。以上结果表明，穿心莲内酯有望被开发成抗心肌衰弱的药物。

7 抗骨质疏松作用

骨质疏松是一种代谢性紊乱骨病，全球约有2亿人患有此病，且将近80%为女性和老年人。通过调节骨再生过程中不同骨细胞的活性，探索治疗骨质疏松的多种机制通路，一直是学者研究的热点。Wnt/β连环蛋白通路（细胞外因子/β-连环蛋白通路）不仅仅是控制骨体内平衡最主要的信号通路之一，而且与骨质疏松的发病过程有关[13]。激活Wnt/β连环蛋白通路是一种常见的调节骨细胞分化进而抑制骨老化、发炎的途径[14]。近年来，相关研究表明，天然产物穿心莲内酯可能具有治疗破骨细胞相关骨疾病的作用，但其治疗骨质疏松的潜在性尚未开发。Jiang等[15]在体外实验过程中，连续给药7 d，通过监测细胞增殖、细胞活力、碱性磷酸酶（ALP）活性和成骨相关基因（骨唾液蛋白、骨钙蛋白、成骨蛋白）的表达等探索了穿心莲内酯对成骨细胞代谢的影响。通过监测Wnt相关基因或蛋白的表达，进一步探索了穿心莲内酯与Wnt/β连环蛋白信号通路的内在联系。实验结果表明，当穿心莲内酯浓度为8.92 μM时，可通过提高ALP活性及成骨相关基因的表达（P＜0.05）促进成骨细胞的分化。同时，Wnt/β连环蛋白信号通路在穿心莲内酯诱导成骨过程中起到了重要的介导作用。同年，Ren等[16]以RAW 264.7鼠类巨噬细胞为研究对象，研究了穿心莲内酯对破骨细胞形成的影响。使用MTT法检测穿心莲内酯对细胞活性的影响，同时也使用抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）将破骨细胞染色以检测穿心莲内酯对破骨细胞形成的影响。此外，通过使用荧光素酶报告基因实验的方法来判断穿心莲内酯对核因子-kappaB（NF-kappaB）受体激动剂的影响。实验结果表明，当穿心莲内酯浓度在0.4～10 μM时，染色破骨细胞数量明显减少；经荧光素酶报告基因实验结构显示，穿心莲内酯能明显抑制NF-kappaB受体激动剂的活性，且呈剂量依赖性。总而言之，在穿心莲内酯RAW 264.7鼠类巨噬细胞中，可通过阻碍NF-kappaB信号通路抑制破骨细胞的生成。综上所述，穿心莲内酯很可能成为治疗骨质疏松的药物之一。

8 抗疟作用

疟疾严重危害人类健康，尽管现在已有多种方法治疗疟疾，但恶性疟疾极易产生耐药性，因此抗疟药一直是新药研发领域的热点。Zaid等[17]初次开展了穿心莲内酯抗疟活性的研究。在实验过程中，使用常用抗疟药物敏感性检测方法来评估穿心莲内酯抗恶性疟疾的活性。在对照试验中，将药物作用于未感染疟原虫的红细胞膜（RBCs）上，以监测药物对细胞形态及渗透脆性的影响，同时也将药物作用于经疟原虫感染的RBCs上，以监测疟原虫诱导膜渗透的途径。实验结果表明，穿心莲内酯在达到抗疟水平浓度时，对RBCs几乎没有损伤，但在过高浓度时，有可能损伤RBCs。尽管穿心莲内酯能抑制疟原虫诱导膜渗透的途径，但其浓度对抗疟活性和膜损伤的影响较大，尚需进一步研究。

9 抗肥胖作用

肥胖会引发一系列疾病，如心血管类、代谢性疾病等，严重影响患者身体健康。目前，用于抗肥胖症的药物需长期服药，停药后患者体重较易反弹，因此研究更有效、更安全的抗肥胖新药已迫在眉睫。2016年，Chen等[18]研究了穿心莲内酯抑制脂肪前体细胞增殖的分子机理，以3T3-L1脂肪前体细胞为研究对象，评估了穿心莲内酯是否能影响脂肪前体细胞的增殖。研究结果表明，穿心莲内酯（10～20 μg/ml）能抑制谷胱甘肽过氧化酶-1（GPX1）的活性，并促进谷胱甘肽（GSH）流出细胞外，使细胞内活性氧的聚集。过量活性氧的爆发会导致线粒体膜的氧化性损伤，并最终抑制脂肪前体细胞的分裂增殖。因此，穿心莲内酯对GPX1的抑制及对GSH的消耗是阻碍脂肪前体细胞分裂增殖的关键。

综上所述，穿心莲内酯及其衍生物的抗菌、抗肿瘤、保肝、抗心血管作用一直是研究的热点，本文综述了近几年来具有代表性的研究成果，对于后期的深入研究具有重要的指导意义。穿心莲内酯无明显毒副作用、药效长，但其水溶性较差，具有多个不稳定的化学位点，严重制约了其生物利用度。修饰穿心莲内酯结构、制备多系列衍生物和提高化学稳定性及生物活性是很有必要的，这也是该类化合物的重点研究方向。穿心莲内酯具有广泛的药理活性，最新研究表明其具有抗骨质疏松、抗疟、抗肥胖作用，这为治疗这几类重大疾病提供了候选药物，研究价值较高。

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10.13638/j.issn.1671-4040.2017.02.102

2017-01-05）