具有PDEs抑制作用的部分中药及其活性成分研究进展

2019-10-22熊庭旺石京山

遵义医科大学学报 2019年4期

熊庭旺，石京山

(遵义医科大学基础药理教育部重点实验室暨特色民族药教育部国际合作联合实验室，贵州遵义 563099)

磷酸二酯酶(phosphodiesterases，PDEs)是环核苷酸信号传导通路的重要组成部分，是一个庞大的酶家族，包括11种亚型，在组织细胞中广泛分布，其活性主要随着腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶活性变化而变化，从而调节环磷酸腺苷(cyclic adenosine 3’, 5’-monnophosphate，cAMP)和环磷酸鸟苷(cyclic guanosine 3’, 5’-monophosphate，cGMP)水平，参与学习记忆、抗炎、勃起等多种生理病理过程。不同病理状态下，组织中PDEs某些亚型的活性及表达会发生不同的改变，在充血性心力衰竭中PDE3的mRNA表达及活性升高，高血压时PDE1、PDE5蛋白表达及活性均显著增强，中枢神经退行性疾病中PDE1活性增强，PDE6突变能够导致视网膜色素变性[1-4]。由于PDEs亚型众多，且在组织器官中分布不均，各亚型对cAMP和cGMP水解各具特点，因此，抑制不同亚型是不同疾病的治疗靶点。目前，PDE3抑制剂西洛他唑用于治疗心衰，PDE4抑制剂罗氟司特治疗慢性阻塞性肺病，PDE5抑制剂西地那非治疗勃起功能障碍，PDE7抑制剂YM-393059治疗慢性炎性疾病等[5-6]。然而，这些常用的PDEs抑制剂存在着选择性差、不良反应较多等不足。因此，利用我国中草药资源丰富的优势，从中药中发掘出亚型选择性更好的PDEs抑制剂，无疑具有重要的科学意义。本文就目前研究发现的对影响PDEs mRNA和蛋白表达以及酶活性的一些重要中药或其主要活性成分进行简要综述。

1 抑制PDEs发挥神经保护作用的中药及其活性成分

PDE5是cGMP特异性水解酶之一，抑制PDE5活性能够增加cGMP水平进而减轻神经炎症反应，增强突触可塑性，提高学习记忆[7]。淫羊藿苷(icarrin，ICA)、淫羊藿总黄酮、淫羊藿多糖等是淫羊藿(EpimediumbrevicornuMaxim)中的主要活性成分[8]。研究表明ICA对人酶源PDE5A1具有一定的抑制作用，对ICA进行结构修饰后其对PDE5A1的抑制作用将提高约80倍，接近西地那非。另外，ICA对PDE6的选择性和cAMP-PDE活性的抑制作用高于西地那非，Jin F等报道ICA通过PDE5作用于一氧化氮(NO)/cGMP信号通路进而改善APP/PS1转基因小鼠学习记忆[9-10]。淫羊藿次苷II(icariside II，ICS II)是ICA的代谢产物，尹彩霞等报道ICS II是通过PDE5发挥抗阿尔茨海默症作用的，是一个有效的 PDE5抑制剂[11-12]。此外，中药蛇床子(Cnidiummonnieri(L.)Cusson)、银杏叶以及中药活性成分白藜芦醇(resveratrol，Res)、蛇床子素(osthole，Ost)、芍药苷等都具有通过抑制PDEs发挥神经保护的作用(见表1)。

表1通过抑制PDEs发挥神经保护作用的中药及其活性成分

活性成分中药来源模型作用机制参考文献 ICA淫羊藿APP/PS1转基因小鼠↓PDE蛋白表达,刺激NO/cGMP通路,诱导NOS亚型[9]ICSⅡ淫羊藿脑缺血再灌注大鼠↓PDE5蛋白表达,↓促炎因子释放,改善学习记忆[13]侧脑室注射链脲佐菌素诱导的大鼠学习记忆减退↓PDE5含量,↓炎症因子产生,↓APP、BACE1蛋白表达,↑NEP蛋白表达,↓Aβ产生,↑其代谢,↓IkB-α和NF-kB-p65的磷酸化[14]Aβ25-35诱导的大鼠学习记忆减退模型↓PDE5水平,↑cGMP水平,↓炎症因子水平,↓凋亡相关蛋白Bax、 active-caspses3的表达,↑BDNF、TrkB蛋白表达,调控CREB磷酸化水平[15,16]APP/PS1转基因小鼠↓Aβ产生,↓PDE5含量[17]双侧颈总动脉永久结扎诱导的慢性脑低灌注大鼠↓PDE4、PDE5蛋白表达,阻断TGF-β1/Smad2信号传导,改善学习记忆减退[18]Res虎杖、白蔹、芦荟、百合、土茯苓、决明子、何首乌、厚朴、紫菀、射干等大脑中动脉阻塞模型↓cAMP、PDE含量,抑制PDEs调节cAMP/AMPK/ Stirt1通路,↓脑组织缺血时对ATP的消耗[19]芍药苷白芍血虚肝郁证大鼠模型↓海马PDE5A、PDE2A、PDE9A mRNA表达,具有神经保护作用[21]Ost蛇床子Aβ25-35诱导的学习记忆减退↓PDEs、PDE4和PDE5含量,改善神经元损伤[22]提取物银杏叶急性脑梗死患者↓血小板PDEs活性,↑cAMP、↓胞浆游离Ca2+浓度[23]3,5,6,7,8,3',4'-七甲氧基黄酮陈皮大鼠胶质瘤细胞↑ERK和cAMP-CREB,↓PDE4B、PDE4D活性,↑星形胶质细胞中BDNF的表达而发挥神经保护作用[24]提取物柴胡-芍药慢性温和不可预知应激诱导的抑郁大鼠模型↓海马PDE4水平,调节 cAMP-CREB- BDNF 通路而抗抑郁[25]

↑增加或升高或激活，↓降低或减少或抑制；一氧化氮(NO)；一氧化氮合酶(NOS)；脑源性神经营养因子/受体酪氨酸激酶B/环磷酸腺苷元件结合蛋白(BDNF/TrkB/CREB)；cAMP/单磷酸腺苷活化蛋白激酶/沉默信息调节因子(cAMP/AMPK/Sirt1)信号通路；抑制蛋白kB(IkB-α)；核因子-Kb(NF-kB-p65)；β-淀粉样蛋白(Aβ)；淀粉样前体蛋白(APP)；β-分泌酶(BACE1)；转化生长因子β1(TGF-β)。

2 抑制PDEs发挥抗炎作用的中药及其活性成分

炎性疾病多与中性粒细胞的炎性反应密切相关，抑制中性粒细胞cAMP-PDE活性是中药及其活性成抗炎的机制之一。PDEs是炎症细胞内降解cAMP的关键水解酶，cAMP含量升高能抑制PDEs活化，进而抑制炎症反应。反之，抑制炎症细胞PDEs活性，促使细胞内cAMP含量增加亦能起到抗炎作用。目前，PDEs被认为是抗炎作用的新靶点[26]。候亚楠等研究表明连翘(Forsythiasuspensa)中连翘酯苷和连翘酯苷C、连翘酯苷A、五福花苷酸在体外实验中对PDEs活性均有抑制作用，其中连翘酯苷A对PDEs的抑制作用明显高于PDE4抑制剂咯利普兰，推测连翘是一种作用于PDE4靶点的潜在抗炎药[27]。此外，白芍(PaeonialactifloraPall)、桂枝、防己等均能通过PDE途径发挥抗炎作用(见表2)。

表2通过抑制PDEs发挥心血管保护作用的中药及其活性成分

活性成分中药来源模型作用机制参考文献水提物连翘上皮细胞炎症模型↓PDEs活性,↓炎症因子释放[28]水提取桂枝角叉菜胶致胸膜炎大鼠模型↓血浆中性粒细胞cAMP-PDE活性[29]水提物白芍角叉菜致足肿胀和佐剂性关节炎模型↓中性粒细胞cAMP-PDE活性,↑cAMP水平[30, 31]各水提物芦根、胡黄连、香薷、女贞子、贝母、黄芩、甘草、牛蒡子、辛夷、麻黄温热患犬↓中性粒细胞cAMP-PDE活性,抗炎抗病毒[32]混合水提物芦根、黄芪、甘草、白芍猪呼吸道疾病综合征↓中性粒细胞cAMP-PDE活性, ↓IL-6、TNF-α水平[33]粉防己碱防己炎症白细胞模型↓PDE活性,↓cAMP降解[34]混合水提物白芍、桂枝角叉菜胶大鼠胸膜炎模型↓cAMP-PDE活性[29]血乙醇提取物飞龙掌血白色念珠菌抑制或干扰毒力因子 SNF2 和 PDE2 转录过程的表达[35]

↑增加或升高或激活，↓降低或减少或抑制；白介素-6(IL-6)，肿瘤坏死因子-α(TNF-α)。

3 抑制PDEs发挥心血管保护作用的中药及其活性成分

研究发现PDE家族中有7种酶在心脏组织中表达， PDE酶在心血管系统生理病理过程中具有重要作用。PDEs作为新的心血管疾病的治疗靶点，已成为一个新的研究热点[36]。现代药理研究表明Res具有调血脂、抗血小板聚集、抗炎、抗过敏等作用，是一种重要的植物抗毒素和抑制PDEs活性的心脏保护剂[37-38]。Rauf A等发现绿原酸、芦丁、没食子酸及Res均对体外PDE活性有较高的抑制作用，并推测上述4种活性成分是较有前景的PDE1抑制剂[39]。此外，姜黄、银杏叶等中药也能通过抑制PDEs进而发挥其保护作用，通过PDE途径改善心血管疾病的中药及活性成分(见表3)。

表3通过抑制PDEs发挥抗炎作用的中药及其活性成分

活性成分中药来源模型作用机制参考文献Res虎杖、白蔹、芦荟、百合、土茯苓、决明子、何首乌、牡丹、厚朴等离体心脏缺血/再灌注损伤大鼠↓PDE5活性,↑cGMP含量,激活cGMP/PKG信号通路[40]姜黄素姜黄Ⅱ型糖尿病↓PDE3B、PDE8A、PDE10A等PDE同工酶mRNA的表达,改善胰岛功能[41]银杏叶黄素银杏叶急性脑梗死患者↓血小板PDE3活性,↑cAMP水平,↓胞浆游Ga2+水平,改善脑梗死患者血流变化及神经功能缺损[42]

(续表3)

活性成分中药来源模型作用机制参考文献槲皮素银杏叶及其它植物药来源的槲皮素健康患者血小板明显抑制血小板聚集,↓小板PDE3活性,对PDE3的抑制作用低于西洛他唑,推测槲皮素是一种PDEs抑制剂[23,43]绿原酸、异绿原酸B、毛冬青甲素毛冬青体外PDE酶活性抑制实验毛冬青在心血管疾病尤其在心衰方面有良好药理作用;毛冬青皂苷成分对PDE1、PDE5A具有抑制作用,绿原酸类对PDE9A的抑制作用较强,对PDE5A抑制活性最强[44]川芎嗪川芎小脑注射自体血液建立兔蛛网膜下腔出血模型↑eNOS和NO蛋白表达,↓PDE5蛋白表达,剂量依赖性的增加内皮Ca2+浓度,改善脑血管痉挛[45]

↑增加或升高或激活，↓降低或减少或抑制；蛋白激酶(PKG)；内皮型一氧化氮合酶(eNOS)。

4 抑制PDEs改善勃起功能障碍的中药及其活性成分

NO是参与阴茎勃起的重要神经递质，受到性刺激时，阴茎海绵体释放NO并激活鸟苷酸环化酶使cGMP水平升高，进而激活PKG使Ca2+通道关闭、K+通道开放，增加阴茎海绵体的血窦扩张，增加充血量从而使阴茎迅速勃起。研究表明中药淫羊藿、蛇床子等能够通过作用于PDEs进而改善勃起功能障碍(见表4)。

表4通过抑制PDEs改善勃起功能障碍的中药及其活性成分

活性成分中药来源模型作用机制参考文献ICA淫羊藿自然衰老大鼠↑海绵体平滑肌和NOS,↓胶原纤维含量和内皮素-1含量[46]自发性高血压大鼠↑阴茎海绵体eNOS、nNOS及↓PDE5蛋白的表达[47]性功能障碍模型↓阴茎海绵体PDE5蛋白表达,激活NO/cGMP信号通路[48]急性脊髓损伤家兔模型↓PDE5活性,静脉注射蛇床子素对急性脊髓损伤家兔模型具有剂量依赖性促进阴茎勃起的作用[47, 49]Ost蛇床子正常大鼠促进Ca2+通道活性,作用于NO-cGMP通路,↑血清睾酮,改善勃起障碍[50]川芎嗪川芎正常小鼠↓PDE5,↑雄激素,激活NO-cGMP信号通路改善小鼠性功能[51]人参皂苷人参正常大鼠对NO-cGMP信号通路的PDE5具有调节作用,对PDE5A2 mR-NA抑制最强[48]小檗碱黄连中老年兔非选择性干扰PDE活性,↑组织cAMP水平[52]

↑增加或升高或激活，↓降低或减少或抑制；神经型一氧化氮合酶(nNOS)。

5 抑制PDEs治疗其它疾病的中药及其活性成分

温中散寒类中药如干姜、高良姜、丁香、小茴香、吴茱萸、肉桂、花椒、胡椒、荜茇、荜澄茄、草豆蔻、红豆蔻、高良姜、砂仁、益智仁等均能显著升高胃实寒证大鼠胃组织cAMP及cAMP/cGMP值，降低 PDEs含量，改善胃的运化功能[53-54]。此外，紫珠属植物的提取物以及葛根、防风、红花、土茯苓中的多种活性成分对PDE4均有具抑制作用，其中葛根素、5-氧甲基维斯阿米醇苷、红花色素B、羟基红花黄色素以及落新妇苷对PDEs活性的抑制作用最显著[55]。同时，Res通过抑制PDEs活性能够减轻乙醇诱导的肝细胞凋亡，还能改善高热量饮食小鼠的能量代谢紊乱[20,56]。川芎嗪还能够抑制PDE10A2活性，改善甲氨蝶呤诱导的大鼠肝损伤[57]。红景天苷通过降低PDE2A mRNA及蛋白的表达具有抗衰老的作用等[58]。