野黄芩苷药理作用及机制研究进展

姜 蔚

(陕西中医药大学医学科研实验中心，陕西 咸阳 712046)

野黄芩苷又名灯盏花乙素、灯盏乙素，淡黄色至黄色粉末，有一定吸湿性、无臭、无味或味微咸。化学名为4，5，6-三羟基黄酮-7-葡糖苷酸，分子式C21H18O12，相对分子质量462.35，结构式见Fig 1。野黄芩苷水溶性差，在水中溶解度仅0.16 g·L-1，在酸性溶液中溶解度较小，水溶液的稳定性随温度、pH升高而迅速下降。野黄芩苷是中药黄芩、灯盏花和半枝莲的有效活性成分，本文对野黄芩苷药理作用及分子机制方面的研究进展进行综述。

Fig 1 Chemical formula of scutellarin

1 抗肿瘤作用及机制

野黄芩苷是抗肿瘤中药半枝莲的重要活性成分，多项研究表明，野黄芩苷对舌鳞状细胞癌、结肠癌、肝癌、乳腺癌等多种肿瘤细胞有毒性作用[1-4]，其抗肿瘤机制主要有诱导细胞凋亡、阻遏细胞周期、增强黏附力、抗侵袭等。

1.1阻遏细胞周期、抑制细胞增殖Feng[5]等研究显示，当野黄芩苷(<10 μmol·L-1)作用于淋巴瘤Namalwa细胞时，可明显抑制细胞增殖，下调细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases 4，CDK4)及细胞周期蛋白cyclin D1表达，并将Namalwa细胞周期阻滞于G0及G1期。李俊玫等[1]经流式细胞术检测野黄芩苷(80～160 mg·L-1)处理的人舌鳞状细胞癌Tca8113细胞，发现野黄芩苷可能通过阻止细胞从G1期进入S期，使肿瘤细胞停滞于G1期，从而抑制肿瘤细胞增殖。

1.2诱导肿瘤细胞凋亡细胞凋亡是单个细胞程序性细胞死亡(programmed cell death，PCD)的表现形式，是活体内局部组织因体内外因素启动细胞内的死亡基因，导致的细胞主动性死亡方式。诱导肿瘤细胞凋亡已经成为一种潜在的癌症治疗方法。B淋巴细胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)是一种癌基因，在调节线粒体介导的细胞凋亡中起重要作用。大量研究证明，野黄芩苷通过调节Bcl-2家族的表达水平，实现其诱导肿瘤细胞凋亡的作用。Xu等[3]研究发现，经野黄芩苷处理过的肝癌HepG2细胞凋亡增加，STAT3表达明显下降，且STAT3下游靶蛋白—抗凋亡蛋白Bcl-xL和Mcl-1在肝癌细胞中的表达也下降，同时野黄芩苷处理能抑制肝癌细胞中活性氧产生。这些结果表明，野黄芩苷或可通过抑制STAT3-Bcl-xL通路的活性，调节线粒体介导的细胞凋亡。TUNEL染色实验表明[2]，野黄芩苷(10、30、100 μmol·L-1)能诱导体外培养的HCT-16结肠癌细胞凋亡，可能通过调节Bcl-2/Bax蛋白表达，增加p53的磷酸化，进而促进细胞凋亡，故认为野黄芩苷可能用于治疗结肠癌。郭晓菲等[4]实验研究表明，野黄芩苷(20～160 mg·L-1)对人乳腺癌MCF-7细胞增殖有明显抑制作用，且在80 mg·L-1作用最强。野黄芩苷处理后，miR-16和miR-15a在MCF-7细胞内的含量明显增高，推测野黄芩苷可能通过上调miR-15a和miR-16，靶向抑制Bcl-2 基因，从而诱导人乳腺癌MCF-7细胞凋亡。

1.3增强黏附力及抗侵袭肿瘤的侵袭和转移是指肿瘤细胞离开原发病灶，经过淋巴道、血管、组织等，入侵邻近的免疫功能相对较弱的正常组织，经多次分裂增殖后，迁移入侵更远处的组织，形成继发瘤的过程。转移过程涉及细胞活力、细胞侵袭、表面黏附性能、细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的降解等。Ke等[6]研究发现，野黄芩苷(5～100 μmol·L-1)可明显降低体外培养的肝癌HepG2细胞活力，半数抑制率IC50为31.8 μmol·L-1，并抑制细胞迁移和侵袭；连续35 d腹腔注射50 mg-1·kg-1的野黄芩苷可明显降低小鼠体内肝癌细胞的转移率，进一步研究发现，其可能通过抑制STAT3/Girdin/Akt信号，下调STAT3和Akt磷酸化，影响肝癌细胞的迁移和侵袭。Li等[7]发现，低强度超声波联合低浓度野黄芩苷(15 nmol·L-1)处理的人舌鳞状细胞癌SAS细胞的侵袭及转移能力下降，减缓荷瘤小鼠肿瘤生长速度，显著下调基质金属蛋白酶MMP-2和MMP-9的表达，表明野黄芩苷可能通过降低MMP-2和MMP-9表达，从而抑制肿瘤细胞侵袭及转移。进一步研究显示[8]，野黄芩苷(5、10、20 mg-1·kg-1)可剂量依赖地减缓荷瘤小鼠肿瘤生长速度，增高移植瘤中胶原蛋白的含量，降低转移概率，同时下调人舌鳞状细胞癌SAS细胞中MMP-2、MMP-9、c-Jun及整合素αvβ6表达水平，其机制可能通过调控转录因子AP-1 表达实现的。

2 抗炎作用

野黄芩苷具有抗炎活性，可以抑制炎症因子的上调，及其引起的一氧化氮、组织内皮损伤、血管通透性增加等病理损伤。Zhang等[9]通过小鼠皮下注射牛Ⅱ型胶原建立小鼠关节炎模型，并连续两周灌胃给予野黄芩苷(20 mg-1·kg-1)，结果发现野黄芩苷可通过抑制TLR4/NF-κB通路，缓解炎症反应，下调炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α的表达水平。利用脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)诱发的巨噬细胞炎症模型，刘俊等[10]发现，1 μmol·L-1的野黄芩苷能明显抑制JNK/SAPK与p38 MAPK信号通路的磷酸化水平，降低炎症因子TNF-α的基因表达水平，并提高抗炎细胞因子IL-10、TGF-β的基因表达水平，发挥其抗炎作用。小胶质细胞活化能产生过度的炎症反应，导致神经元死亡，Yuan等[11]发现，野黄芩苷(100 mg-1·kg-1)能抑制LPS诱发的小鼠小胶质瘤细胞BV-的过度活化，降低活化的小胶质瘤细胞中炎性细胞因子、一氧化氮、活性氧(reactive oxygen species，ROS)的表达上调。

细胞焦亡是近年来新发现的一种不同于细胞凋亡与细胞坏死的新型细胞死亡方式，它依赖于caspase-1的活化，并伴大量促炎症因子的释放。景艳芸等[12]以LPS致敏的小鼠巨噬细胞J774A.1作为炎症细胞模型，发现野黄芩苷预处理能够剂量依赖性地抑制ATP诱导的caspase-1活化，以及成熟IL-1β、HMGB1的释放，并抑制细胞焦亡；进一步研究表明，野黄芩苷通过调节PKA活性，抑制NLRP3 炎症小体的活化与细胞焦亡，从而发挥抗炎作用。

3 改善心、脑缺血的作用

野黄芩苷在临床上常用于缺血性脑病的治疗，具有保护心脏、改善心、脑缺血、减少脑组织缺血及再灌注损害的作用。通过建立永久性的中脑动脉阻塞模型，Wang等[13]发现，野黄芩苷(50、100 mg-1·kg-1)可通过抑制ACE/Ang II/AT1信号通路，增加大脑血流量和抑制炎症，保护大鼠大脑免受急性缺血性损伤。利用大鼠进行血管内穿孔诱发蛛网膜下腔出血，并用100 mg-1·kg-1野黄芩苷进行干预，Li 等[14]发现，野黄芩苷可能通过ERK5-KLF2-eNOS通路，有效减弱大鼠血管痉挛蛛网膜下腔出血。范利斌等[15]发现，与缺血模型组相比，野黄芩苷(25～100 μmol·L-1)干预下体外培养的心肌细胞活性明显升高，细胞凋亡率明显下降，同时野黄芩苷组细胞色素C、Bax、caspase-3蛋白表达下降，提示野黄芩苷通过线粒体凋亡途径，拯救心肌缺血的损伤。

4 抗氧化作用

ROS产生过多并超过内源性抗氧化防御系统对其消除能力时，会形成氧化生物大分子，诱发基因突变、蛋白质变性和脂质过氧化，损伤溶酶体、线粒体等，最终导致细胞损伤。野黄芩苷是一种黄酮苷类化合物，其酚羟基可通过提供氢原子，与ROS发生氧化还原反应，发挥清除ROS 的作用。Wang等[16]研究发现，10 μmol·L-1野黄芩苷能明显抑制高糖诱导及缺氧条件下人视网膜内皮细胞增殖，改善氧化应激，促进低氧诱导因子1α (hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α)降解，并进一步下调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表达。Wang 等[17]研究发现，野黄芩苷 (25、50、100 μmol·L-1)可以剂量依赖性地抑制心肌缺血/再灌注损伤诱导的促炎细胞因子和肌酸激酶(creatine kinase，CK)释放，同时抑制氧化应激及线粒体膜电位损伤，并上调抗氧化剂SOD表达，促进细胞增殖。Long等[18]用野黄芩苷对糖尿病大鼠模型进行干预发现，药物可通过调控ROS/Bcl-2/Bax通路和ROS/微循环/饥饿通路，明显抑制高血糖诱导大鼠睾丸细胞凋亡和形态学损伤。

5 抗纤维化、肝细胞损伤作用

组织纤维化的主要病理改变为器官组织内纤维结缔组织增多，实质细胞减少，可致器官结构破坏和功能减退，是许多疾病致残、致死的主要原因。转化生长因子β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)是已知最关键的致纤维化细胞因子之一，野黄芩苷(10、20 mg-1·kg-1)可抑制TGF-β1引起的平滑肌激动蛋白的增加，上调Notch通路分子表达，减轻大鼠心肌内皮细胞成纤维化[19]。闫珞玓等[20]研究发现，野黄芩苷(10、100 μmol·L-1)能抑制肝星状细胞增殖，增强细胞caspase-3/7活力，抑制Ⅰ型前胶原分泌，降低LX-2细胞Smad2和Smad3磷酸化水平，提示抑制TGF-β1/Smad信号通路可能是野黄芩苷抗肝纤维化的作用机制。Niu等[21]的研究结果表明，野黄芩苷(15 mg-1·kg-1)腹腔注射5 d，可通过减弱NF-κB介导的肝脏炎症和改善肝脏氧化应激损伤，预防黄独乙素诱发的肝损伤。

6 神经保护作用

利用体外大鼠大脑皮层神经细胞存活影响实验，测定野黄芩苷及其衍生物的脑神经保护活性，发现野黄芩苷及其衍生物均具有脑神经保护作用，其中野黄芩苷乙酯透过体外血脑屏障的能力强于野黄芩苷及其苷元[22]。脑部小胶质细胞过度激活和炎症过程可能是治疗神经退行性疾病和中风进展的治疗靶标，研究表明，50 μmol·L-1野黄芩苷能抑制LPS诱导的小胶质细胞中炎性介质表达上调，抑制NF-κB的核转位和DNA结合活性，下调JNK、p38磷酸化水平，降低神经毒性[23]。Yuan等[11]发现，野黄芩苷能够有效抑制小胶质瘤细胞的活化，并降低中脑动脉阻塞模型中大鼠的脑梗死面积，进而发挥神经保护作用。

7 促成骨分化的作用

近期研究发现，野黄芩苷具有促进成骨细胞增殖及分化的作用，有潜力成为抗骨质疏松候选化合物。骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein 2，BMP-2)与多种细胞因子形成BMP-2信号通路，促进成骨细胞分化和骨细胞外基质合成与分泌。赵晓丽等[24]发现，野黄芩苷(20 μmol·L-1)可明显上调BMP-2转录活性；长时间诱导后，野黄芩苷(5～10 μmol·L-1)还可增加成骨细胞钙化结节的数目，上调BMP-2 mRNA水平。刘彬等[25]取第3～5代的成骨细胞，分为对照组和实验组，观察了野黄芩苷(1～50 μmol·L-1)对大鼠成骨细胞中骨保护素(osteoporogeterin，OPG) mRNA和NF-κB受体活化因子配体(receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL) mRNA表达的影响，发现在选定的药物浓度和干预时间内，随浓度增高和时间延长，OPG mRNA 表达依次增强，OPG/GAPDH 比值依次增大；而RANKL mRNA 的表达依次减弱，RANKL/GAPDH 比值依次减小。表明野黄芩苷在一定的浓度和时间内，有促进成骨的作用。

8 小结

野黄芩苷是中药黄芩、灯盏花和半枝莲中重要的黄酮类物质，具有多种药理作用，表现出良好的应用和开发前景。野黄芩苷毒性小，药物毒理研究相关报道较少，已应用于心脑血管疾病的临床治疗。本文在分子水平上对野黄芩苷的药理机制进行总结，以期为以后的基础研究和临床应用提供有益参考。野黄芩苷在不同细胞类型中可能发挥着不同的作用，如其在一定剂量范围内可抑制肿瘤细胞增殖，而促进心肌细胞增殖，表明药物所发挥的药效对其所作用的组织有选择性，这与笔者前期研究中发现，野黄芩苷能够诱导肝癌细胞HepG2凋亡，而不影响正常肝细胞L02的结果是一致的，这可能是野黄芩苷高效低毒的药理机制所在。目前，野黄芩苷在体内的具体作用靶点、药理机制尚不明确，体内过程还有待进一步研究。此外，因野黄芩苷稳定性和水溶性差，在人体内半衰期较短，口服生物利用率低，给临床应用带来很多困难。要解决这些难题科研工作者还有很多的路要走，还需进一步努力。