天然黄酮类化合物改善酒精性肝病作用及机制的研究进展
2022-03-30沈佳妍徐婧淇刘淼王丹陈倩王涛刘梦扬天津中医药大学中医药研究院天津300190
沈佳妍,徐婧淇,刘淼,王丹,陈倩,王涛,刘梦扬(天津中医药大学中医药研究院,天津 300190)
酒精性肝病(alcoholic liver disease,ALD)是长期过量饮酒引起的一种常见的肝脏疾病,通常由早期酒精性脂肪肝发展为酒精性脂肪性肝炎,进而引发肝纤维化和肝硬化,最终可能导致肝癌的发生。随着经济的发展和生活方式的改变,全球酒精消耗量逐年递增,与之相关ALD的发病率也在逐年攀升。仅2016年,全球就有60.7万人死于酒精引起的肝硬化,因此,对ALD的防治已成为目前肝病研究的重点。
研究表明,肝脏脂肪变性、氧化应激、乙醛介导的肝毒性以及炎症反应等多种因素都参与了ALD的病理过程,然而ALD的确切发病机制仍不完全清楚。临床诊断上,常通过超声、瞬时弹性成像、磁共振、血清生物标志物测定和肝脏活检组织学等手段来评估肝脏炎性损伤和纤维化程度。目前戒酒和药物联合治疗是ALD的主要干预方法。但对于酒精性肝炎和纤维化的治疗,除了运用糖皮质激素、美他多辛等药物缓解短期症状外,仍然缺乏有效的、可长期使用的治疗药物。近年来,美国食品药品监督管理局批准的新药逐渐减少,但其中天然药物所占比例却稳步上升,超过60%的上市药物与天然药物有很大的相关性。因此,提取自天然药物的各种化合物可能是未来ALD相关药物开发的重要来源。
黄酮类化合物是指由两个苯环(A环、B环)通过三碳链相互连接而成的一类成分,大多具有6C-3C-6C的基本骨架。根据B环连接位置、C环氧化程度、C环是否成环等特点将黄酮类化合物分为黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类、异黄酮类等。黄酮类化合物广泛存在于自然界植物中,特别在芸香科、唇形科、姜科、玄参科、豆科等植物中含量丰富。研究表明,黄酮类化合物药理学活性广泛且毒性相对较低,能够通过调节脂质代谢、抗氧化、抗炎、减少铁沉积、调控肿瘤细胞增殖、抗凋亡、促进自噬等多种途径减轻酒精对肝脏的损伤。因此,本文对近年来天然黄酮类化合物治疗ALD的研究进展进行系统性总结,对基于黄酮类化合物相关创新药物的研究和开发具有重要意义。
1 ALD发病机制
1.1 乙醇代谢及氧化应激
人体摄入酒精后,酒精的主要成分乙醇会透过胃肠黏膜进入血液,而肝脏和大脑流入的血量最多,因此受到的影响最大。在肝脏中,大多数的乙醇在乙醇代谢关键酶——乙醇脱氢酶(ADH)的作用下被代谢为乙醛,乙醛又被乙醛脱氢酶(ALDH)代谢为乙酸。乙醇和乙醛对肝脏的毒性作用是导致ALD发生的重要因素。过量的乙醛能够与微管蛋白结合,损害微管系统,导致细胞内正常分泌的蛋白质滞留胞内,造成脂肪排泌障碍,引起肝细胞的肿胀。同时,乙醛还能直接与蛋白质、脂质以及DNA结合形成共价化合物,进而影响细胞稳态,改变蛋白质结构,并导致DNA损伤或突变。此外,乙醛还可以刺激肝星状细胞(HSC)中转化生长因子(TGF-β
)信号转导,推动ALD的发展进程。乙醛也能够直接引发肝脏炎症和细胞外基质(ECM)代谢失衡,导致其纤维化。另一个参与乙醇代谢的关键酶是细胞色素氧化酶P450(CYP2E1),主要存在于肝细胞的滑面内质网中,在肝细胞的线粒体内也有表达。乙醇在CYP2E1的氧化作用下,产生过量的超氧离子、过氧化氢、羟基自由基等活性氧(ROS),当这些代谢产物不断积累超过超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等抗氧化酶的分解代谢能力时,会导致肝脏的氧化损伤。同时,ROS对线粒体膜磷脂中的多不饱和脂肪酸产生毒性,导致线粒体功能障碍,诱发TNF受体超家族成员6(Fas)介导的细胞凋亡。此外,ROS还通过诱导线粒体通透性转换孔的开启来促进BCL2相关X蛋白(Bax)从细胞质向线粒体内的转位,导致线粒体通透性增加并释放细胞色素C,引发肝细胞凋亡。受体相互作用蛋白激酶3(RIP3)介导的坏死也在ALD中发挥重要作用。Roychowdhury等研究发现,小鼠喂食酒精后可以明显上调肝脏RIP3的表达水平,而RIP3缺失则能显著减轻酒精喂食引发的肝细胞坏死。核因子E2相关因子2(NRF2)是肝脏中抗氧化应激表达过程的重要转录因子,同时也是维持细胞内氧化还原稳态的中枢调节者,在减轻乙醛毒性反应和氧化应激过程中发挥重要的作用。Sun等研究发现,与野生型小鼠相比,NRF2敲除小鼠在酗酒后的病死率及肝脏损伤明显增加,ALDH活性显著降低。此外,酒精的过度摄入会抑制NRF2蛋白的表达及活化,从而影响其下游血红素加氧酶1(HO-1)、NAD(P)H:醌氧化还原酶1(NQO1)等抗氧化蛋白的组成型和诱导型表达水平,加重肝脏的氧化损伤。
1.2 脂质代谢
尽管酒精及其代谢物乙醛不会直接促进脂肪酸合成,但乙醛代谢物乙酸酯能够转化为乙酰辅酶A,而乙酰辅酶A可作为脂质合成的前体物质直接参与脂肪酸合成。因此,酒精过度摄入初期引起的常见肝脏反应多表现为过量的脂肪堆积。且长时间酒精过量摄入对三酰甘油的产生、脂肪酸摄取和氧化、三酰甘油输出、肝细胞脂质储存等方面都会产生持续影响,进而影响细胞脂质稳态,导致细胞代谢异常,引发肝细胞氧化应激和炎症,加速肝脏损伤的发展进程。
过量摄入酒精后,多种机制都能够影响肝脏的脂肪生成,从而引发肝脏过度脂质蓄积。急性和慢性酗酒均可导致小鼠肝脏固醇调节元件结合蛋白1c(SREBP-1c)蛋白表达上调,进而影响乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、脂肪酸合成酶(Fasn)和硬脂酰辅酶A去饱和酶1(SCD1)等脂肪酸合成相关基因的表达,导致脂肪酸的合成增加。此外,机体过度摄入酒精会抑制沉默信息调节因子2相关酶1(Sirt1)和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的表达,使AMPK对ACCSer79位点的磷酸化降低,导致ACC活性增强,脂肪酸合成增加。同时酒精还能通过直接抑制AMPK活性,降低其对SREBP-1c的磷酸化水平而促进SREBP-1c激活,进而诱导肝细胞胞浆中脂素1(Lipin-1)蛋白表达上调,并增强Lipin-1的磷脂酸磷酸酶(PAP)活性,促进肝脏中三酰甘油合成,导致脂肪酸的酯化比例升高,进一步加重肝脏的脂质蓄积。除了促进脂质的合成外,过量的酒精还会影响脂肪酸的动员和清除。酒精的摄入提高了还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和氧化型NAD的比例(NADH/NAD),抑制了脂肪酸β
氧化,加剧肝脏脂肪变性。另一方面,酒精的过度摄入还会引发过氧化物酶体增殖物激活受体α
(PPARα
)失活,导致线粒体功能障碍,导致能量动员不足。最近研究发现,慢性酒精摄入还会显著抑制肝细胞的脂噬作用,从而减少胞内脂噬介导的脂质清除。1.3 炎症反应
研究发现,机体中促炎因子过度释放所致的免疫反应失衡与ALD的发生和发展也存在密切的关系。酗酒会造成以巨噬细胞和中性粒细胞浸润为特征的肝脏炎症。慢性酒精暴露会引起肠道通透性增大,使循环系统中肠道来源的脂多糖(LPS)增多。有研究发现肝损伤的严重程度与血清LPS水平存在正相关。高水平的LPS由门静脉循环进入肝脏,通过LPS结合蛋白(LBP)与肝脏Kupffer细胞表面的CD14结合,激活Toll样受体4(TLR4)信号通路,继而激活核转录因子κ
B(NF-κ
B),诱导Kupffer细胞分泌肿瘤坏死因子(TNF-α
)、白细胞介素6(IL-6)、白细胞介素8(IL-8)、白细胞介素17(IL-17)等炎症因子,导致ALD的发生。动物肝炎模型和人类肝炎患者的肝脏活检样品中,TNF-α
和IL-6的表达水平显著增加。因此对于部分ALD患者,TNF-α
和IL-6的表达水平可以间接反映ALD的严重程度。炎症因子的大量释放一方面通过炎症反应加剧肝细胞的损伤和坏死,另一方面通过再次影响肠道通透性进而加剧肝脏的炎性损伤。研究表明酒精喂食引发的炎性介质的释放会激活细胞凋亡的外部途径,诱导肝细胞凋亡。其中Fas/Fas配体以及TNF受体1(TNF-R1)/TNF-α
系统发挥了主要作用。在ALD患者肝脏细胞中均能够检测到显著上调的Fas受体和TNF-R1。Iimuro等研究发现,TNF-α
抗体治疗能够减轻肝脏炎症和坏死,明显改善ALD大鼠的肝损伤。Yin等研究发现,与野生型小鼠比,TNF-R1敲除能够明显改善过度摄入酒精造成的肝损伤,进一步证实了TNF-α
通过TNF-R1途径在早期酒精性肝损伤的发生中发挥重要作用。最近研究发现,含NLR家族PYRIN域蛋白3(NLRP3)炎症小体在ALD中也发挥着重要作用。Cui等研究结果表明,在乙醇处理后的小鼠巨噬细胞中,NLRP3、白细胞介素1β
(IL-1β
)和切割活化的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶1(Caspase-1)表达水平明显上调,导致肝脏中性粒细胞浸润和炎症反应的发生。Wree等研究表明,NLRP3 过度激活会导致小鼠发生严重的肝脏炎症,诱导肝细胞焦亡的发生。此外,酒精还能通过叉形头转录因子O1(FoxO1)降低ALD小鼠肝细胞中miR-148a的表达,促进硫氧还蛋白互作蛋白(TXNIP)过表达和NLRP3炎性小体激活,从而诱导肝细胞焦亡。与此同时,NLRP3炎性小体的激活还能够诱导HSC活化和胶原沉积的增加,诱导ALD相关肝纤维化的发生。此外,Kupffer细胞产生的大量炎症因子和生长因子也能够促进 HSC的激活,进而促进肝脏纤维化的发生。有证据表明,酒精摄入引发的免疫失衡还会破坏自然杀伤(NK)细胞的抗纤维化功能,进一步加速ALD的发展进程。2 ALD的治疗手段
在既往的40年中,ALD的治疗手段仍然以戒酒、营养支持和糖皮质激素干预为主。当前,在营养支持和戒酒的基础上,通过药物治疗减轻ALD的损伤程度,改善已存在的继发性营养不良,对症治疗酒精性肝硬化及其并发症是治疗ALD的主要原则。由于ALD的发病机制复杂,目前仍然缺乏有效的针对性治疗药物。有研究表明,美他多辛能加速乙醇从血液中清除,一定程度上改善了酒精中毒症状。糖皮质激素则主要用于重症ALD,且只对患者的短期生存率有一定的改善作用。已酮可可碱、N
-乙酰半胱氨酸(NAC)和粒细胞集落刺激因子(G-CSF)在实验中显示出对ALD的改善作用,但其可靠性仍需要大量实验证明。但当ALD患者肝功能受到严重损伤引发肝衰竭时,只能通过肝移植进行治疗,因此,亟需筛选并寻找有效的抗ALD新型药物。3 黄酮类化合物对ALD的治疗作用及机制
3.1 黄酮类
3.1.1 黄芩苷 黄芩苷是从双子叶唇形科植物黄芩(Scutellaria baicalensis
Georgi)的干燥根中提取分离出来的一种黄酮类化合物,是黄芩的主要活性成分。黄芩具有抗肿瘤、抗炎、抗菌等多种药理作用,能有效保护心血管、肝、肾相关脏器,被广泛应用于中药复方中。近年来,黄芩苷对肝脏的保护作用越来越受到人们的关注。有研究表明,黄芩苷对病毒性肝炎、脂肪肝、胆汁淤积性肝损伤和肝癌等都有很好的防治作用。研究发现,黄芩苷可以通过调控肝脏钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKKβ
)/AMPK/ACC通路,降低肝脏脂肪酸合成,减轻肝脏脂质蓄积。Dai等运用定量化学蛋白质组学分析发现肉毒碱棕榈酰基转移酶1A(CPT-1A)为黄芩苷调控脂质代谢的新靶点,CPT-1A可以直接与黄芩苷结合并被黄芩苷变构活化,从而减轻肝脏的脂肪变性。Wang等证实,黄芩苷可以有效减轻乙醇诱导的肝损伤,提高ALD大鼠的抗氧化能力。机制上,黄芩苷主要通过激活NRF2,促进其下游抗氧化酶NQO1和HO-1的表达,从而增强ALD大鼠肝脏抗氧化能力,在慢性酒精性肝损伤小鼠模型中,也观察到同样的肝保护作用。He等给予小鼠黄芩苷[200 mg/(kg·d)]不仅能够增强NRF2核转移还能够下调CYP2E1以及ROS产生相关酶类NADPH氧化酶2(NOX2)、NADPH氧化酶亚基(P67PHOX)、黄嘌呤氧化酶(XOD)和一氧化氮合成酶(iNOS)的表达,减轻过量ROS对肝脏的损害。铁过载也会增加体内ROS生成,与酒精发挥协同效应,因此胞内铁水平也参与ALD的发展进程。Xu等用柠檬酸铁和酒精联合刺激HepG2细胞,发现细胞的凋亡和蛋白氧化的程度明显加重,而黄芩苷预处理则能够显著抑制酒精与铁结合引起的氧化应激及细胞凋亡。有研究表明,音猬因子(SHH)信号与细胞炎症和氧化应激密切相关,尽管酒精的过度摄入会应激性激活SHH通路,但是黄芩苷处理能够显著增加SHH及其下游受体蛋白Patched1(Ptc-1)、Smoothened(Smo)和核内转录因子胶质瘤相关癌基因1(GLI-1)蛋白的表达,进一步促进SHH通路的动员激活,减轻酒精所致L02细胞损伤和死亡。Kim等研究发现,黄芩苷可以有效改善酒精性脂肪肝大鼠的血清谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)水平异常升高,减少炎性细胞浸润,降低肝脏炎症反应,其作用机制可能是黄芩苷通过抑制TLR4和髓样分化因子88(MYD88)的表达,并减少NF-κ
B的核转移来发挥抗炎作用。3.1.2 汉黄芩素 汉黄芩素是从黄芩中提取的一种黄酮化合物,具有抗病毒、抗氧化、抗肿瘤、神经保护等药理活性。大量的体外和体内实验证明,汉黄芩素具有良好的肝脏保护作用。近期研究发现,汉黄芩素能够通过促进体内、外肝细胞中PPARα
和脂联素受体2(AdipoR2)的表达,减轻脂肪积累造成的肝细胞毒性。在ALD小鼠模型中,Li等发现汉黄芩素可以通过激活PPARγ
,显著抑制NF-κ
B的磷酸化和核转移活性,减轻酒精引发的肝脏炎症。此外,Du等研究证明汉黄芩素能够增强Caspase-9、Caspase-3的活化,提高Bax/B淋巴细胞瘤2(Bcl-2)的比值,从而抑制HSC的活化,减轻肝脏纤维化。Khan等发现汉黄芩素还能够通过激活ROS/ERK/NRF2信号通路发挥较强的抗炎抗氧化作用。研究发现,汉黄芩素通过激活AKT/GSK-3β
信号通路可以有效减少乙醇诱导的氧化应激引起的肝细胞死亡,在ALD中发挥治疗作用。Hong等研究证明,汉黄芩素通过靶向糖原合成酶激酶3β
(GSK-3β
),能够有效诱导肝癌细胞周期阻滞,抑制肿瘤增殖,调控细胞代谢。因此,汉黄芩素可能对酒精性肝硬化、肝癌均有潜在的治疗作用。3.1.3 木蝴蝶素 木蝴蝶素也是提取自黄芩的一种黄酮类成分,对于肝脏损伤也能够发挥独特的保护作用。研究表明,给予ALD小鼠木蝴蝶素[40 mg/(kg·d)]处理可以明显减轻慢性酒精喂食导致的小鼠肝脏脂肪蓄积、肝细胞肿胀以及炎性细胞浸润等病理改变。进一步研究发现,木蝴蝶素能够激活PGC-1α
/Mfn2信号通路,减少酒精诱导引起的线粒体ROS积累,减轻肝脏氧化损伤。同时,木蝴蝶素通过抑制NLRP3炎症小体通路中Caspase-1的活化,减轻肝细胞焦亡。除此之外,木蝴蝶素还能通过下调SREBP-1c
、Fasn
、Scd1
等脂质生成相关基因的表达,上调Ppara
、Cpt-1a
等脂肪酸氧化相关基因的表达,减轻酒精诱导的L02细胞脂质蓄积。Jin等研究发现,木蝴蝶素还可以通过调控Yes相关蛋白(YAP)通路,减少L02细胞P16、P21和Hmga1等衰老标志物的表达,减轻酒精造成的肝脏细胞衰老。而Zhang等发现木蝴蝶素也可以通过抑制YAP/HIF-1α
信号,减少肝窦状内皮细胞(LSEC)的血管生成,减轻小鼠肝纤维化。酒精代谢异常会造成机体发生氧化应激,而氧化应激与肝脏的纤维化密切相关。在肝纤维化小鼠模型中,木蝴蝶素能够通过调控PI3K/AKT/mTOR通路诱导自噬的激活,从而抑制活化的HSC分泌促炎细胞因子,减轻肝脏炎症及纤维化。此外,Wei等研究发现,木蝴蝶素可以通过激活PKM1/HNF4α
,减少肝癌细胞的增殖,提示其在治疗ALD相关肝癌中也具有一定的作用。3.1.4 牡荆素 牡荆素是一种广泛存在于植物中的黄酮类化合物,具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等药理活性。研究证明,牡荆素可以明显改善酒精性肝损伤小鼠血清AST、ALT、总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、总胆红素(TBIL)的异常升高及肝脏病理形态改变,使ALD小鼠转氨酶、血脂、尿酸等指标趋向正常发展。在体外实验中,牡荆素能恢复L02肝细胞的细胞活力,抑制酒精引起的AST升高。Yuan等研究发现,与正常细胞相比,酒精刺激后的L02细胞P53总蛋白和乙酰化P53表达均明显上调,同时Sirt1
和Bcl-2
的基因表达明显受到抑制,而牡荆素能够显著逆转酒精导致的肝脏损伤,表明牡荆素可能通过Sirt1/P53介导的线粒体凋亡途径对乙醇诱导的L02细胞损伤发挥保护作用。此外,牡荆素处理还能够显著降低ALD小鼠肝脏MDA含量和TNF-α
的蛋白表达水平,并增加SOD的活性,抑制ALD小鼠肝脏氧化应激和炎症,减轻肝损伤。3.1.5 芹菜素 芹菜素,又称芹黄素、洋芹素,是广泛存在于温热带蔬菜中的一种黄酮类化合物,尤以芹菜中含量为高。芹菜素具有心脑血管保护、抗肿瘤、抗病毒等多种生物活性。在56%酒精灌胃诱导的ALD小鼠中,Wang等研究发现芹菜素能够通过增加肝脏谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活力,降低MDA含量和CYP2E1的蛋白表达,增强机体抗氧化能力,减轻酒精暴饮导致的肝脏氧化损伤。同时芹菜素能够抑制TNF-α
的表达,减轻肝脏炎症。此外,芹菜素可以调控脂质代谢相关蛋白PPARα
、SREBP-1c、Fasn表达,减少小鼠肝脏脂质过度蓄积,调控肝脏脂质代谢。Li等研究发现,芹菜素还能通过P38-P21信号通路抑制肝癌细胞的生长。综上所述,芹菜素可减轻ALD的肝脏炎症反应、氧化应激和脂质积聚,有效减缓ALD的发展进程。3.2 黄酮醇类槲皮素
槲皮素是一种天然的黄酮醇类化合物,其具有抗氧化、抗病毒、抗炎等多种生物活性。槲皮素可以降低乙醇所致的脂滴包被蛋白2(PLIN2)的过度表达,刺激自噬溶酶体增多,恢复线粒体形态,从而增强脂质自噬,减轻小鼠酒精性脂肪肝。P2X7受体(P2X7R)可以被细胞外ATP激活,在脂质代谢、炎症分子释放、氧化应激等方面发挥重要作用。Zhao等研究证明,通过阻断P2X7R,抑制NLRP3炎性小体的生成,能够有效抑制酒精摄取导致的脂质过度积累、炎症反应和氧化应激。另一项研究发现,炎性细胞因子的产生可导致氧化应激,并进一步加重炎症反应和肝脏纤维化。而槲皮素则可以通过P2X7R介导PI3K/Keap-1/NRF2信号通路减轻酒精诱导的肝脏脂肪变性,抑制炎症因子的过度产生释放。此外,槲皮素还可以通过提高机体抗氧化酶的活性,抑制MDA及ROS的生成,上调NRF2及HO-1蛋白的表达水平,对酒精诱导的肝细胞氧化应激发挥保护作用。长期饮酒导致机体储存铁增多,发生铁过载,从而产生大量过氧化物质,损伤肝细胞,作为一种天然的螯合剂,槲皮素能够螯合机体中的铁,减少铁过载导致的氧化损伤。此外,槲皮素还能够通过BMP6/SMAD4信号通路增加铁的转运,减少溶酶体中铁的含量,进一步改善酒精性肝损伤。
3.3 二氢黄酮类——柑橘类黄酮
柑橘类黄酮包括柚皮素、橙皮素、陈皮素和橘皮素等500多种化合物,主要存在于柑橘属植物果实的外皮中。根据黄酮结构命名大致可分为黄酮苷类和多甲氧基黄酮等。它们在抗炎、抗氧化、调节脂质代谢和改善胰岛素敏感性方面都具有很好的作用。
提前给予小鼠含有川陈皮素和橘皮素的柑橘提取物能够有效预防酒精过度摄入导致的肝脏脂质代谢障碍和氧化应激,其作用机制主要是通过激活AMPK调控脂质代谢,并通过增加NRF2的表达,提高机体抗氧化能力,实现肝保护作用。此外,柚皮素还能减少细胞凋亡和DNA损伤,通过调控Cyp2y3
、Cyp3a56
、Hmgcra
、Hmgcrb
、Fasn
、Fabp10
、Fads2
和Echs1
等脂质代谢相关基因,能够明显改善酒精导致的肝脏脂肪蓄积及肝脏脂肪变性。多项研究证明,柚皮素可以提高ALD大鼠酒精代谢酶的活性,提高机体抗氧化能力,减轻酒精所致的脂质蓄积及肝损伤。此外,柚皮素还能显著降低ALD大鼠血清的AST、ALT水平,降低TNF-α
、IL-6、NFκ
B、环氧合酶2(COX-2)、巨噬细胞炎性蛋白2(MIP-2)、CD14等炎症标志物的表达水平,减轻酒精喂食所致的大鼠肝脏炎症性损伤。此外,Meng等研究证明,由橙皮素结构修饰而成的橙皮素衍生物4-甲基香豆素-[5,6-g]-橙皮素(4-MCH)可以显著减少酒精刺激所致的小鼠原代巨噬细胞及RAW264.7细胞中IL-6和TNF-α
的释放,抑制NF-κ
B的激活,上调PPARγ
的蛋白表达,从而减轻酒精所致肝脏炎症反应。3.4 二氢黄酮醇类
3.4.1 二氢杨梅素 二氢杨梅素又名双氢杨梅素、蛇葡萄素,为二氢黄酮醇类化合物,存在于葡萄科、杨梅科、杜鹃科、藤黄科、大戟科及柳科等植物中,其中在葡萄科的藤茶中含量最高。除具有黄酮类化合物的一般生物学功能外,二氢杨梅素还具有解除醇中毒、预防酒精肝、脂肪肝、抑制肝细胞恶化、降低肝癌的发病率等药理活性。研究发现,二氢杨梅素能够有效缓解乙醇中毒症状,减轻乙醇对肝脏的损伤,目前二氢杨梅素已经在美国作为防止酒精宿醉的营养补充剂使用。Shen等研究发现二氢杨梅素可以改善大鼠酒精暴露后产生的戒断迹象,包括乙醇耐受性、焦虑增加和癫痫易感性,为酒精使用障碍相关药物的研发提供了启发。Liu等给予人肝微粒体二氢杨梅素处理,体外检测八种人肝脏CYP亚 型(即1A2、3A4、2A6、2E1、2D6、2C9、2C19和2C8)变化,结果发现二氢杨梅素能有效抑制CYP3A4和CYP2E1的活性,显示其对ALD治疗的潜在作用。事实上,二氢杨梅素对乙醇诱导的小鼠的肝脏脂肪变性、三酰甘油积累和肝脏炎症损伤均有治疗作用。对酒精喂养的ALD小鼠进行腹腔注射二氢杨梅素(5、10 mg·kg),能够显著提高乙醇代谢相关酶的表达,并降低小鼠血清中炎性细胞因子和趋化因子的水平。同时,二氢杨梅素能够通过激活AMPK通路,增强CPT-1A和ACC的表达,加速ALD小鼠的脂质代谢。体外实验中,二氢杨梅素也能够改善酒精诱导的HepG2细胞中炎症因子和趋化因子的表达异常,减轻细胞炎症。Qiu等研究发现,在酒精诱导的肝损伤小鼠中,二氢杨梅素能够显著降低慢性酒精暴露引起的AST、ALT、血清碱性磷酸酶(ALP)水平异常升高,部分恢复肝脏细胞病理形态,并显著下调炎症细胞因子IL-1β
和IL-6的表达水平,减轻肝脏炎症。在作用机制上,二氢杨梅素可恢复肝脏中CYP2E1、Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1(Keap-1)、NRF2和HO-1的表达,改善NF-κ
B和NRF2的核定位异常,减轻酒精诱导的氧化应激所致的肝脏损伤。此外,二氢杨梅素也可以通过减少TGF-β
的表达,抑制肝脏纤维化,并影响肝癌细胞增殖及迁移,诱导小鼠肝癌细胞凋亡,从而起到多重肝保护作用。3.4.2 水飞蓟素 水飞蓟素是提取于水飞蓟植物的干燥果实及种子的一种天然的黄酮木脂素类化合物,其主要成分为水飞蓟宾、异水飞蓟宾、水飞蓟宁和水飞蓟亭。水飞蓟素是一种自由基清除剂,能够调节与氧化应激、炎症反应和纤维化发生相关的酶,起到肝保护作用。Das等研究发现,水飞蓟素可以通过增强机体抗氧化酶含量,减轻酒精导致的机体氧化应激压力。Song等研究表明,水飞蓟素能够以剂量依赖的方式下调血清中ALT的含量,减轻肝细胞坏死和脂质沉积,从而减轻急性酒精摄入引起的肝损伤,进一步的研究发现,水飞蓟素主要是通过减少肝脏TNF-α
的产生来发挥作用。此外,水飞蓟素对慢性酒精性脂肪肝也有改善作用,能够明显减轻酒精饲料喂食引起的肝脏脂质过度积聚和炎症,这些作用主要是通过下调NF-κ
B、细胞间黏附分子1(ICAM-1)、IL-6等蛋白的表达实现的,其抗炎、抗氧化作用显著,耐受性好,不良事件发生率低,目前已经被广泛应用于酒精相关性肝病的治疗中。大量临床研究结果显示,水飞蓟素可以明显降低酒精肝患者的转氨酶水平,并增强肝脏抗氧化酶活性,减轻酒精性肝损伤。此外,在ALD合并肝硬化患者中,长期摄入水飞蓟素还能有效降低患者的病死率。3.5 异黄酮类——葛根素
葛根素是从豆科植物葛及野葛的根中分离出的异黄酮类衍生物。Liu等研究发现,葛根素能够通过调控AMPKα
/ACC信号通路,减轻酒精诱导的肝脏脂肪变性。此外,葛根素还能够明显改善乙醇所致的肝脏三酰甘油和胆固醇异常上升,调节脂质代谢相关基因(Cyp2y3
、Cyp3a65
、Adh8a
、Adh8b
、Hmgcrb
和Fasn
)、内质网应激和DNA损伤相关基因(Chop
、Edem1
和Atf6
)的表达,并降低炎症因子(IL-1β
、TNF-α
)表达水平,从而减轻肝脏脂质蓄积及炎症。Tian等研究发现,葛根素还可以调节COX-2和花生四烯酸-5-脂氧合酶(ALOX5)途径,减轻乙醇所致的大鼠慢性酒精性肝损伤。此外,葛根素也能够通过抑制聚ADP核糖聚合酶1(PARP1)的表达来减轻小鼠肝纤维化程度。4 前景与展望
随着ALD发病率的逐年升高,由其引发的肝硬化和肝癌发生也明显增多。目前戒酒仍然是临床上ALD防治的主要手段,但即便是完全酒精戒断,仍有约73%的患者会最终发展为慢性肝炎及肝纤维化。因此开发新的ALD针对性药物显得越来越重要。越来越多的研究表明,黄酮类化合物具有突出的肝保护作用,可能为ALD相关治疗药物的研发提供新的思路和借鉴。其中二氢杨梅素能够明显减轻酒精中毒症状和使用依赖,有望开发为酒精使用障碍相关药物;芹菜素、槲皮素、葛根素等均有明显的减少脂质合成、增强促进脂质代谢的作用,能够减轻酒精引起的肝脏脂质蓄积;水飞蓟素、汉黄芩素、柑橘类黄酮等抗炎抗氧化作用显著,有望成为防治酒精性肝炎的待开发药物成分;而汉黄芩素、黄芩素、木蝴蝶素等对肝脏纤维化有明显改善作用,能够有效减缓ALD的纤维化发展进程。目前,黄酮类化合物防治ALD的临床研究还处于起步阶段,相关化合物影响ALD的具体机制、其临床应用的安全性和长期有效性还有待进一步研究。但鉴于其在防治ALD各个病程阶段的显著作用,对近年来天然黄酮类化合物抗ALD的基础研究进行系统性总结具有非常重要的意义。在此本文归纳综述了天然药物中的黄酮类化合物对ALD的改善作用及相关机制的研究进展(见表1及图1),揭示黄酮类化合物在ALD治疗方面有开发潜力,为天然药物更高效地应用于临床提供新的思路,也为基于黄酮类化合物治疗ALD的新药研发和应用提供科学依据和参考。
图1 黄酮类化合物的结构Fig 1 Structure of flavonoids
表1 天然药物中的黄酮类化合物对ALD的作用机制及分子靶点
Tab 1 Molecular targets of flavonoids from natural medicines on ALD and related mechanism
种类 名称 ALD模型 给药剂量 药理活性 分子靶点和通路 文献黄酮 黄芩苷 Wistar大鼠 50 mg/(kg·d)灌胃14 d 抗氧化 NRF2/HO-1/NQO1 [24]小鼠 200 mg/(kg·d)腹腔注射11 d 抗氧化 NRF2,CYP2E1 [25]Wistar大鼠L02细胞120 mg/(kg·d)灌胃4周25/50 μmol·L-1处理24 h抗氧化,抗炎 SHH,Smo,Ptc-1,GLI-1 [27]SD大鼠 200 mg·kg-1腹腔注射2次 抗炎 TLR4 [28]HepG2细胞 25/50 μmol·L-1处理24 h 抗氧化,抗凋亡 iNOS [26]汉黄芩素 C57BL/6J小鼠NCTC 1469细胞20 mg/(kg·d)灌胃2周25 μmol·L-1处理12 h减少脂肪毒性 PPARα,AdipoR2 [29]C57BL/6小鼠RAW264.7细胞25/50/100 mg/(kg·d)灌胃16 d 20 μg·mL-1处理24 h抗炎 PPARγ,NF-κB [30]C57BL/6小鼠HSC-T6细胞,LX2细胞10/20/40 mg/(kg·d)腹腔注射5 d 1.25 μg·mL-1处理36 h抗纤维化 Caspase-3,Caspase-9,Bax/Bcl-2[31]HepG2细胞,MHCC97L细胞10/20 μmol·L-1处理24 h 调控细胞增殖 GSK-3β [34]木蝴蝶素 ICR小鼠L02细胞40 mg/(kg·d)灌胃4周20 μmol·L-1处理24/48 h抗炎、抗细胞焦亡PGC-1α/Mfn2 NLRP3,Caspase-1[35]L02细胞 20 μmol·L-1处理24 h 减少脂质合成,增强脂质代谢SREBP-1c,Fasn,SCD1,PPARα,CPT-1A,HIF-1a[36]ICR小鼠 40 mg/(kg·d)灌胃4周 抗纤维化 YAP/HIF-1α [38]C57BL/6小鼠原代肝星状细胞20/30/40 mg/(kg·d)腹腔注射4周40 μmol·L-1处理24 h抗炎,激活自噬,抗纤维化PI3K/AKT/mTOR [39][40]HepG2细胞 6/8/10/15/20/25 μmol·L-1处理72/96 h调控细胞增殖 PKM1/HNF4α [41]牡荆素 昆明小鼠L02 细胞20/40/80 mg/(kg·d)灌胃4周5/10/20 μmol·L-1处理24 h抗凋亡、抗氧化 Sirt1/P53 [42]芹菜素 昆明小鼠 150/240/300 mg/(kg·d)灌胃30 d 增强脂质代谢,抗氧化PPARα,SREBP-1c,FASN [43]HepG2细胞 10/20 μmol·L-1,处理24 h 调控细胞增殖 P38-P21 [44]黄酮醇 槲皮素 C57BL/6J 小鼠 100 mg/(kg·d)12周灌胃 增强脂质自噬 LC3,P62,PLIN2,AMPK [45]
续表1
种类 名称 ALD模型 给药剂量 药理活性 分子靶点和通路 文献斑马鱼 25/50/100 μmol·L-1处理48 h 减轻脂肪变性 P2X7R,PI3K/Keap-1/NRF2[46]SD大鼠原代肝细胞25/50/100/150/200 μmol·L-1 处理2 h 抗氧化 NRF2/HO-1 [47][48]C57BL/6小鼠 100 mg/(kg·d)灌胃15周 减少铁沉积 BMP6/SMAD4 [49-51]二氢黄酮 陈皮素 C57BL/6小鼠 50/100/200 mg/(kg·12 h)灌胃3次 抗氧化,增强脂质代谢AMPK,NRF2 [53]橘皮素柚皮素 斑马鱼 2.5/5/10 mg·L-1处理48 h 增强脂质代谢,减轻内质网应激,抗凋亡Cyp2y3,Cyp3a65,Hmgcra,Hmgcrb,Fabp10,Fads2,Echs1,Fasn,Chop,Edem1[54]Wistar大鼠 50 mg/(kg·d)灌胃14 d 抗炎 TNF-α,IL-6,NF-κB,COX-2,MIP-2,CD14[55]二氢黄酮醇 水飞蓟素 C57BL/6 小鼠 200 mg/(kg·12 h)灌胃3次 抗炎 TNF-α [68]BALB/c小鼠 200 mg/(kg·d)灌胃12周 抗氧化,抗炎 IL-10,TNF-α,IFN-γ,VEGF-A,TGF-β,IL-14[67]SD大鼠 100/150/200 mg/(kg·d)灌胃6周 抗氧化,抗炎 NF-κB,ICAM-1,IL-6 [69]二氢杨梅素C57BL/6J小鼠HepG2 细胞,VL-17细胞5/10 mg/(kg·d)腹腔注射6周(每周5次)2.5/5 μmol·L-1处理24 h增强脂质代谢,减轻乙醇毒性AMPK,ACC,CPT-1A [62]C57BL/6小鼠 75/100 mg/(kg·d)加入饮食给药6周 增强自噬,抗氧化P62,Keap-1,HO-1,CYP2E1[63]小鼠Hepal-6 细胞10/50/100 μmol·L-1处理48 h 调控细胞增殖和迁移TGF-β [64]异黄酮 葛根素 斑马鱼 12.5/25/50 μmol·L-1处理48 h 增强脂质代谢,减轻内质网应激,抗炎Cyp2y3,Cyp3a65,Adh8a,Adh8b,Hmgcrb,Fasn,Chop,Edem1,ATF6,IL-1β,TNF-α[70]SD大鼠 1 g/(kg·d)灌胃2周 抗氧化,增强脂质代谢ALOX-5,COX-2 [71]