老鹳草素药理作用最新研究进展

李洁玉 张力强

1.重庆三峡医药高等专科学校 重庆 404000;2.重庆医科大学附属第二医院 重庆 400010

老鹳草素是一种天然存在的多酚类化合物,单体为白色粉末状,可溶于甲醇、乙醇、DMSO等有机溶剂。老鹳草素在自然界分布广泛,主要存在于牻牛儿苗科中的老鹳草属和牻牛儿苗属,在大戟科中的叶下珠属、铁苋属、大戟属、乌桕属等和无患子科、睡莲科、杜英科中也有分布。由于最初发现于日本牻牛儿苗科老鹳草属,故称为老鹳草素。研究显示,老鹳草素具有免疫调节、抗氧化、抗肿瘤、抗炎、神经保护等作用。随着研究的深入,老鹳草素广泛的药理活性得到更多的研究者注意,其治疗疾病的机制也不断被证实。本文就近年国内外学者研究老鹳草素的药理作用进行综述,以期为其进一步开发应用提供参考。

1 国内外药理研究

1.1 抗癌作用

老鹳草素不仅能诱导癌细胞凋亡,而且对癌细胞的生长,迁移和侵袭都具有抑制作用。在体外,老鹳草素通过调节PI3K/Akt和ERK1/2信号通路减少基质金属蛋白酶9的表达来抑制人骨肉瘤U2OS细胞的迁移和侵袭。老鹳草素抑制癌细胞迁移和侵袭与抑制上皮-间质转化的发展有关。由于上皮到间质细胞的转化会赋予癌细胞转移和入侵的能力,老鹳草素通过抑制上述转化过程从而在体外抑制了A549肺癌细胞的迁移和侵袭。老鹳草素通过灭活NF-κB信号通路和下调Mcl-1蛋白的表达从而在体外和体内（裸鼠）抑制卵巢癌细胞OVCAR3和SKOV3的生长。通过激活活性氧介导的p38-MAPK信号通路,老鹳草素诱导剪切的聚ADP核糖聚合酶,半胱氨酸蛋白酶-3和磷酸化Bcl-2的产生,并下调Bcl-2和磷酸化p38的产生,从而在体外抑制人乳腺癌MCF-7细胞的增殖。研究还发现其会对癌细胞的有丝分裂产生影响。老鹳草素通过增强染色体不稳定应激而选择性杀死人大肠腺癌细胞Colo205和Colo320,而且它对正常结肠细胞不产生细胞毒性[1]。老鹳草素能下调某些核心纺锤体组装检查点激酶的表达（主要是Mad1 and BubR1）从而引起有丝分裂应激,诱导人大肠癌细胞HCT116

在有丝分裂期间和有丝分裂后凋亡并呈现剂量依赖性（0-40μg/mL）的抑制增殖作用[2]。老鹳草素可通过下调兔抗人的c-Myc蛋白抗体的表达抑制前列腺癌（DU145）细胞增殖,通过兔抗人的E-cadherin蛋白抗体的表达上调而影响DU145细胞的上皮间质转化,削弱前列腺癌细胞DU145细胞迁移能力[3]。另老鹳草素通过增强抗氧化酶活性和减轻细胞损伤来保护中国仓鼠肺成纤维细胞（V79-4）免受γ辐射诱导的氧化应激,还能使受辐射引起的免疫抑制得到改善,增强小鼠脾细胞的增殖和分化潜能,促进小鼠在辐射情况下的造血功能的恢复。这使得老鹳草素有望用于化疗的辅助治疗。通过以上研究,为老鹳草素治疗癌症提供了一定的依据。

1.2 抗炎作用

老鹳草素的抗炎作用与抑制NF-κB信号通路有关。NF-κB信号通路参与疾病发展过程中各种促炎基因的转录。在体外,通过灭活TLR/MAPK/NF-κB信号通路,老鹳草素能抑制脂多糖诱导的RAW 264.7巨噬细胞中诱导型一氧化氮合酶和环氧合酶的表达,减少促炎因子TNF-α,IL-1β和IL-6的分泌,从而发挥抗炎作用。另外,老鹳草素能抑制小鼠J774.1巨噬细胞产生NO,ROS和促炎蛋白以及p65的核易位,这与其抑制巨噬细胞M1极化有关。研究还证实老鹳草素能抑制脂多糖诱导的THP-1巨噬细胞向M1表型转换,从而阻止了炎症反应的继发。这是由于老鹳草素可以提高细胞因子信号转导抑制物1（SOCS1）的水平,由于SOCS1可以与NF-κB-p65结合并下调其水平,从而阻止NF-κB通路的激活,所以使老鹳草素的抗炎作用得以发挥。这表明老鹳草素是一种有效的针对M1巨噬细胞极化的药物,可开发用于治疗诸如动脉粥样硬化等炎性疾病的药物。

在体内老鹳草素主要通过抑制NF-κB信号通路和激活Nrf2信号通路发挥抗炎作用。其通过抑制NF-κB和激活Nrf2信号通路,从而抑制TNF-α,IL-6和IL-1β的产生,并上调Nrf2和HO-1的表达,最终对脂多糖诱导的小鼠急性肺损伤发挥治疗作用。对于乙醇诱导的小鼠肝损伤,老鹳草素通过抑制PARP和Bax的剪切和恢复Bcl2的水平发挥抗炎作用。老鹳草素还抑制了乙醇诱导的脂质,蛋白质的氧化和8-羟基脱氧鸟嘌呤核苷的形成。通过上述两种机制最大程度地减少小鼠肝脏损伤。

1.3 抗骨质疏松作用

骨质疏松症是常见的骨骼疾病之一。在体外,老鹳草素通过调节OPG/RANKL信号通路,上调骨保护蛋白的表达和下调核因子κB受体活化因子配基（RANKL）的表达,老鹳草素能促进成骨细胞的增殖,抑制破骨细胞的增殖、分化和骨吸收。老鹳草素通过抑制RANKL诱导的NF-κB和ERK信号通路来破坏破骨细胞分化,并抑制关键破骨细胞转录因子NFATc1和c-Fos的表达。另外,老鹳草素能通过增强Wnt/β-catenin途径的激活,从而促进成骨细胞的增殖和分化[4]。体内研究显示,在维甲酸诱导的骨质疏松症大鼠模型中,通过下调MMP-9蛋白及其mRNA的表达,老鹳草素减少了成熟破骨细胞和前破骨细胞的数量,并降低了破骨细胞融合指数。老鹳草素可增加大鼠血清钙,雌二醇和降钙素的水平,并降低血清碱性磷酸酶,抗酒石酸酸性磷酸酶,血清I型胶原交联的C端端肽和脱氧吡啶酚/铬的水平,防止小鼠卵巢切除后引起的骨矿物质密度和骨矿物质含量丢失,增加股骨重量和骨钙含量,增强骨骼结构的生物力学性能。这表明老鹳草素可以治疗绝经后的骨质疏松症。

1.4 抗氧化作用

氧化应激是自由基在体内产生的一种负面作用,其参与多种疾病的发展过程,被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素。在体外,老鹳草素具有激活血红素加氧酶-1（HO-1）的正调节剂Nrf-2和下调其负调节剂BACH-1的作用,通过上述机制,老鹳草素会上调HO-1的表达,从而保护Hep G2细胞免受叔丁基氢过氧化物诱导的细胞毒性。研究显示,老鹳草素能通过调节PI3K/AKT和ERK1/2信号通路诱导Nrf-2介导的抗氧化酶HO-1和NQO1的表达,从而保护HepG2细胞免于H2O2诱导的细胞死亡[5]。另外,还有研究显示老鹳草素能通过激活PI3K/Akt信号通路,减少细胞ROS产生并维持线粒体功能来显着减轻H2O2诱导的大鼠间充质干细胞损伤,提高细胞存活率[6]。总之,研究证明老鹳草素的确具有抗氧化作用,有望治疗相关疾病,但需要更多的体内研究给予证实。

1.5 抗菌和抗病毒作用

目前研究显示老鹳草素有一定的抗菌作用。对大肠杆菌35218,金黄色葡萄球菌25923和肺炎克雷伯菌700603的最低抑菌浓度均是100μg/mL。老鹳草素对金黄色葡萄球菌33591的最低抑菌浓度为50μg/mL,对金黄色葡萄球菌C-29也具有强烈的抑制作用,并抑制葡萄球菌肠毒素A的产生。

老鹳草素具有显著的抗病毒活性。对于H1N1流感病毒和H3N2流感病毒感染的考克斯班尼犬肾脏细胞,老鹳草素通过抑制神经氨酸酶活性而显示出高抗病毒活性,并提高感染流感病毒的MDCK细胞的存活率。而且,老鹳草素具有显著的抗登革热病毒-2的活性。在DENV-2感染的非洲绿猴肾细胞中,老鹳草素能使登革热病毒的RNA合成降低。对于感染病毒的小鼠,老鹳草素的治疗也能使小鼠体内病毒的数量降低[7]。另外,老鹳草素还具有抗乙肝病毒的活性。在乙肝病毒感染的Hep DES19细胞中,老鹳草素能靶向乙肝病毒cccDNA,通过阻止cccDNA的形成和促进cccDNA衰变的双重机制从而抑制乙肝病毒cccDNA的产生。cccDNA是乙肝病毒前基因组RNA复制的原始模板,虽然其含量较少,但对乙肝病毒的复制以及感染状态的建立具有十分重要的意义,只有清除了细胞核内的cccDNA,才能彻底消除乙肝患者病毒携带状态,是抗病毒治疗的关键目标。而目前的研究表明老鹳草素可以消除细胞核内cccDNA,有望作为乙肝的治疗药物。

1.6 其他作用

通过增加大鼠伤口的羟脯氨酸和胶原蛋白的产生,以及增加伤口组织的抗张强度以及转化生长因子-β1水平,老鹳草素具有明显的促伤口愈合活性。老鹳草素对晚期糖基化终产物（AGEs）的形成具有抑制作用（IC50=0.41μM）,并显着降低了高糖诱导的斑马鱼玻璃样视网膜血管的扩张,这表明老鹳草素可用于治疗糖尿病的并发症[8]。老鹳草素通过抑制JNK通路,可以显著降低由脂多糖（LPS）所致所致的小鼠血清中ALT、AST、ALP、TBIL、MDA和肝组织中IL-1β、TNF-α和IL-6水平,上调血清中SOD和GSH-Px的水平,并且抑制肝组织中p-ASK1、p-MKK4、p-JNK、p-c-Jun的表达,由此推断老鹳草素对LPS诱导的免疫性肝损伤具有一定的保护作用[9]。

2 结语与展望

老鹳草素作为天然的多酚类化合物,已被证实具有广泛的药理活性。近些年的研究显示老鹳草素的药理活性包括抗癌,抗氧化,抗炎,抗骨质疏松,抗菌和抗病毒作用。其中,老鹳草素的抗登革热病毒和乙肝病毒的活性或许在未来会具有巨大的价值。我国作为乙肝大国,进一步探究其抗乙肝病毒的机制是开发其作为上市制剂的关键。此外,目前研究大多集中在体外,需要深入开展体内研究,确定老鹳草素体内作用机制。总之,老鹳草素具有极高药用价值,通过在未来完善对其药理作用机制的深入研究,为将来其临床应用提供坚实的理论依据。