虎杖苷的保肝作用研究进展

邓 艳刘 洪吴新玉成 蕾贺 梅王婷婷叶林虎

(毕节市第一人民医院，贵州 毕节 551700)

肝是人体最大的腺体和实质性器官，承担着代谢、解毒、生物转化、造血和免疫等多种生理功能；同时肝也容易受到毒物、药物及有毒代谢产物等各种内外源性物质的损伤。肝损伤是多种肝疾病共有的一种病理状态。肝疾病是临床常见病、多发病，特别是在我国病毒性肝炎、肝硬化及肝癌的发病率较高，严重危害人民群众身体健康，因此肝损伤的防治尤为重要。目前临床用于肝损伤治疗的药物主要有还原型谷胱甘肽、复方甘草酸苷、甘草酸二铵、双环醇、联苯双酯以及多烯磷脂酰胆碱、水飞蓟素、硫普罗宁等，其中水飞蓟素、多烯磷脂酰胆碱是从植物中提取得到的，由此可见从植物中寻找用于治疗肝损伤的药物是可行的。

虎杖Polygonum cuspidatumSieb.et Zucc.为蓼科虎杖属植物，是一种传统中药，长期以来一直在临床实践中用作止痛、退热、利尿和祛痰药。虎杖苷(polydatin，PD)，也称白藜芦醇苷，是从虎杖中分离得到的一种多酚类单体化合物，其化学名为3，4’，5-三羟基二苯乙烯-3-β-D-葡萄糖苷，广泛存在于植物及许多日常饮食中[1]。现代药理学研究表明，PD具有多种药理活性，包括保护血管、防治脑缺血、抗血栓、抗动脉硬化、改善心肌损伤、抗休克以及调节糖脂代谢等[2－3]。近年来研究发现虎杖苷具有保护肝细胞、抗肝纤维化、改善肝细胞脂肪变性及抗肝癌等作用。本文综述了其在肝疾病方面的药理作用及机制，以期为其后续的深入研究及开发利用提供参考。

1 结构与药动学特点

PD为白藜芦醇与葡萄糖结合的产物，是一种非黄酮类天然多酚化合物，化学名为3，4’，5-三羟基二苯乙烯-3-β-D-葡萄糖苷(图1)，分子式为C20H22O8，相对分子量为390.40。研究报道PD在大鼠体内的药动学过程符合二室模型，口服吸收较快，tmax为20.80 min，Cmax为1.44μg/mL，t1/2β为89.84 min，可快速分布到各组织，给药后10~30 min各组织中PD浓度即达峰值，其中脾、心、肺、胃分布较高，肝、脑、肾次之，小肠、睾丸组织中分布再次之，消除快，清除率为0.42 L/(kg·min)，不易蓄积中毒[4－5]。

图1 虎杖苷的化学结构Figure 1 Chemical structure of polydatin.

PD可通过两种途径去糖基化生成反式白藜芦醇:第一种是通过钠依赖性葡萄糖转运体(SGLT1)通过刷状缘后，被β-葡糖苷酶水解；第二种是通过膜结合酶根皮苷水解酶在上皮腔侧进行去糖基化，然后释放的白藜芦醇苷元通过被动扩散进入细胞，再被代谢成葡糖醛酸结合物[6]。与白藜芦醇相比，PD具有更强的水溶性及抗氧化作用，可通过两种不同的转运方式被吸收，即被动扩散和主动转运(通过主要存在于胃和肠中的SGLT1进行主动转运)[7－8]；具有更高的生物利用度，在胃肠道生理条件下，PD具有较好的溶解度，更容易被吸收[9]。

2 药理作用

2.1 保护肝细胞

PD具有保护肝细胞的作用。研究报道，PD在1×10－7~1×10－4mol/L浓度范围内可不同程度地减少CCl4诱导的原代培养大鼠肝细胞ALT及丙二醛(MDA)生成，增加还原型谷胱甘肽(GSH)活性，提高细胞存活率[10]。在大鼠失血性休克模型中发现PD可抑制大鼠肝细胞线粒体膜电位改变和线粒体通透性转换孔(mPTP)开放、维持肝细胞溶酶体稳定、抑制休克诱导的氧化应激，减轻肝细胞线粒体损伤，从而保护肝细胞[11]。

2.2 抗肝纤维化

肝纤维化是各种慢性肝病向肝硬化发展以及原发性肝癌进一步发展、恶化的关键步骤，表现为肝内纤维组织异常增生、细胞外基质弥漫性大量产生和沉积、合成和降解失衡、继发肝自我修复的动态可逆性病理过程[12]。肝星状细胞被激活后转化为肌成纤维细胞被认为是肝纤维化形成的关键环节[13]。体外培养大鼠肝星状细胞HSC-T6，给予PD(125、250、500μmol/L)处理，发现PD可降低肝星状细胞活力、减少α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和CollagenⅠ蛋白表达，且浓度增加，抑制作用增强，呈一定的剂量依赖性[14]；在转化生长因子-β1(TGFβ1)刺激人肝星状细胞株(LX-2)诱导肝纤维化细胞模型中发现，PD能显著抑制α-SMA表达，抑制肝星状细胞活化，减少肝纤维化[15]。体内研究发现腹腔注射PD(5 mg/kg)4周可减少甲硫氨酸-胆碱缺乏(MCD)饮食诱导的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)和肝纤维化小鼠血清AST和ALT生成、改善NASH和肝纤维化[16]。此外PD可减少CCl4诱导的α-SMA及TGF-β1表达、胶原蛋白沉积、巨噬细胞浸润，改善肝纤维化和炎症[13，17]。这些研究表明PD可通过减少NASH和肝纤维化来改善肝功能。

2.3 改善肝细胞脂肪变性

脂肪肝又称脂肪性肝病或肝内脂肪变性，是指各种原因引起的以肝细胞脂肪变性为主的临床病理综合征[18]。肝细胞脂肪变性发展为脂肪性肝炎是单纯性肝脂肪变向肝硬化甚至肝癌进展的重要阶段。研究报道，PD可减轻高脂饮食诱导的非酒精性脂肪肝模型动物肝细胞脂肪变性，降低血清AST、ALT、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)以及游离脂肪酸(FFA)等的浓度[19－21]。此外在斑马鱼幼鱼急性酒精性脂肪肝模型中发现，模型组斑马鱼幼鱼肝脂肪发生沉积、变性，而PD可明显减少肝脂肪沉积，改善肝组织病理改变，起到保护肝的作用[22]。

2.4 抗肝癌

肝细胞癌是常见的肝原发性恶性肿瘤，主要发生在慢性肝病和肝硬化患者中，是全球第三大与癌症相关的死亡原因。研究报道，在体外用PD处理正常肝细胞系HL-7702以及肝癌细胞系HepG2和SMMC-7721后发现，PD可浓度依赖性和时间依赖性地抑制肝癌细胞增殖；还可浓度依赖性地诱导肝癌细胞凋亡(可能是通过增加Caspase-3活性，上调Caspase-3、Caspase-9、Bax的蛋白表达以及下调Bcl-2的蛋白表达来实现的)；此外，PD还可抑制肝癌细胞的增殖、侵袭以及迁移。体内研究发现，将HepG2细胞接种于裸鼠，PD处理能显著抑制裸鼠种植瘤的生长，并增加了Caspase-3的表达和肝癌细胞凋亡[23]。

2.5 调节糖脂代谢、改善胰岛素抵抗

研究报道，胰岛素抵抗、肝脂质沉积等与非酒精性脂肪肝病(NAFLD)的发病密切相关，因此，调节糖脂代谢、改善胰岛素抵抗可能是治疗NAFLD的重要手段[24]。在高脂饮食诱导的NAFLD大鼠模型中发现，模型组的大鼠出现脂质大量沉积、高胰岛素血症、胰岛素抵抗以及TC、TG、LDL-C升高，而HDL-C降低，通过PD治疗后，发现PD可降低TC、TG、LDL-C，升高HDL-C，有效改善胰岛素抵抗、降低空腹胰岛素及血糖水平，提高胰岛素敏感指数[21，25－26]。此外，还发现PD可降低脂质合成关键酶固醇调控元件结合蛋白-1c(SREBP-1c)、肝X受体α(LXR-α)蛋白以及硬酯酰辅酶A去饱和酶1(SCD1)的表达，减少脂质合成；增加肝脂质代谢关键酶过氧化物酶体增殖剂激活受体-α(PPAR-α)合成以及脂肪酸代谢关键酶肉碱棕榈酰转移酶-1(CPT1)蛋白水平，改善脂质代谢障碍，减少脂质沉积[27－28]。以上研究说明，PD可调节糖脂代谢、改善胰岛素抵抗。

3 作用机制

3.1 抗氧化应激

氧化应激是机体或细胞内氧化和抗氧化系统之间的平衡被破坏而造成的应激状态，发生在多种疾病过程中。PD是一种天然多酚化合物，具有很好的自由基清除能力和抗氧化活性[29－30]。一项临床研究显示，PD可显著降低慢性酒精中毒患者血浆AST、ALT水平及脂质过氧化水平，改善酒精中毒患者的肝损伤[31]。PD可提高重金属镉处理后小鼠肝组织SOD及GSH-Px活性，抑制镉诱导的自由基对肝细胞的攻击，降低MDA含量，减轻镉诱导的肝组织细胞氧化应激引起的肝损伤[32]。同样，在非酒精性脂肪肝模型中也发现PD能升高SOD及GSHPx活性，降低MDA含量，提高肝抗氧化能力[33]。在对乙酰氨基酚诱导的小鼠肝毒性模型中发现，PD通过降低氧化型谷胱甘肽(GSSG)、活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)和丙二醛(MDA)的含量，增加GSH、GSH-Px活性以及GSH/GSSG比值，减少氧化应激。同时，PD显著抑制诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、NADPH氧化酶2(NOX2)的水平和mRNA表达[34]。在芥子气诱导肝损伤研究中发现，PD显著增加了Sirt1、HO-1和NQO1的表达以及Nrf2核易位，提高小鼠存活率，而敲除Sirt1或Nrf2均取消了PD的保护作用，这说明PD对抗芥子气中毒所致肝损伤与Sirt1/Nrf2通路有关[35]。在高脂饮食诱导的非酒精性脂肪性肝炎和纤维化小鼠模型中发现，PD可通过下调NOX4酶来降低氧化应激[16]。此外，PD还可通过增加miR-200a来调节Keap1/Nrf2信号通路防止果糖诱导的肝炎症和脂质沉积[27]。

3.2 抗炎

研究报道，PD具有较好的抗炎作用。在LPS/D-GaIN诱导的小鼠暴发性肝衰竭模型中，PD预处理可剂量依赖性地抑制了肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的产生，抑制髓过氧化物酶(MPO)活性以及细胞间粘附分子-1(ICAM-1)、内皮细胞粘附分子-1(ECAM-1)的表达，并抑制Caspase-3激活以及转录因子核因子-κB(NF-κB)的活性，从而抵抗LPS/DGaIN诱导的暴发性肝衰竭[36]。在酒精性肝病模型中发现，PD预处理可通过下调Toll样受体4(TLR4)和NF-κB-p65抑制促炎细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6的释放，抑制炎症，预防乙醇诱发的肝损伤[37]。在CCl4引起的肝损伤模型中，TNF-α、IL-1β、环氧合酶2(COX-2)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)以及NF-κB的表达增加，而PD可逆转它们的表达，保护小鼠免受CCl4诱导的肝损伤[38]。

3.3 调节细胞凋亡

研究报道，PD对细胞凋亡具有双重调节作用。在D-半乳糖诱导的肝损伤模型中，PD能够上调凋亡抑制蛋白Bcl-2表达，下调促凋亡蛋白Bax和Caspase-3的表达，减轻肝组织病理变化[30]。在重金属镉处理后的小鼠中，PD可提高肝组织SOD及GSH-Px活性，下调Bax、Caspase-3蛋白表达，减少细胞凋亡[32]。在对乙酰氨基酚诱导的小鼠肝毒性模型中，PD通过降低细胞色素C、活化的Caspase-9、凋亡酶激活因子1(Apaf-1)、活化的Caspase-3以及Bax水平和表达，增加Bcl-2水平和表达，抑制细胞凋亡[34]。而在肝癌细胞中，PD浓度依赖性地增加Caspase-3活性，上调Caspase-3、Caspase-9、Bax蛋白表达，下调Bcl-2蛋白表达，诱导细胞凋亡[23]。

3.4 防止线粒体损伤

线粒体是物质代谢和能量代谢的重要场所，在细胞分化、增殖和死亡中起着重要作用。研究发现，在肝疾病的发生发展过程肝细胞表现出线粒体功能受损，能量代谢异常，其特征为线粒体通透性转换孔(mPTP)开放、线粒体肿胀、膜电位降低和ATP水平降低[39－40]。Li等[11]研究发现，急性缺血性休克引起肝细胞线粒体功能障碍，而PD可减轻肝细胞线粒体损伤，抑制线粒体膜电位崩溃和mPTP开放，改善肝细胞线粒体功能。此外，PD可抑制严重休克诱导的肝细胞氧化应激，维持肝细胞溶酶体的稳定性，其作用机制与PD激活SIRT1-SOD2途径有关。

3.5 调节自噬

自噬是细胞通过溶酶体将细胞内受损的细胞器、错误折叠的蛋白及多余的脂质降解来维持细胞稳态和器官完整性的重要过程。研究表明，自噬在多种肝疾病中起重要作用[41]。细胞内脂质的自噬降解障碍是NASH发展的原因之一。体内外研究表明，PD可抑制mTOR信号传导并上调转录因子EB(TFEB)的表达和活性，促进溶酶体生物发生，恢复溶酶体功能和自噬通量，减少NASH模型小鼠NAFLD活动评分、降低血清TC和ALT水平，预防NASH模型小鼠肝脂质蓄积、减轻炎症和肝细胞损伤[42]。

4 结语与展望

肝损伤是多种肝疾病共有的一种病理状态，因此肝损伤的防治尤为重要。目前，临床用于治疗肝损伤的药物主要通过抗氧化应激、抗炎、保护肝组织及细胞、改善肝功能等起到治疗肝损伤的作用。PD是一种从虎杖中分离出来的多酚类单体化合物，其具有较好的抗氧化作用。研究报道，其在肝方面具有保护肝细胞、抗肝纤维化、改善肝细胞脂肪变性及抗肝癌等作用，其作用机制可能与其抗炎、抗氧化应激、调节自噬及细胞凋亡、防止线粒体损伤等有关。综上所述，虎杖苷具有发展成为保肝药物的潜在可能。然而，目前关于PD在肝方面的药理作用机制以及作用靶蛋白仍不清楚，且缺乏相关的毒理学研究，因此，为了能更好地将PD开发利用，还需对其进行更多更深入的研究。