异戊烯基黄酮类化合物抗炎作用的研究进展

张 蕊，邓豪成，戚泽涛，徐丛丛，陈 佳，吴龙火

（1.赣南医学院药学院制药工程教研室；2.赣南医学院2018级制药工程专业本科生；3.赣南医学院2019级制药工程专业本科生，江西 赣州 341000；4.中国食品药品检定研究院，北京 100050）

黄酮类化合物是一类广泛存在于自然界植物中的次生代谢产物，以C6-C3-C6 为母核，许多具有药用价值，如降低血管脆性［1］，改善血管通透性，降低血脂和胆固醇［2］，防治糖尿病、肥胖和阿尔茨海默病［3-5］等。异戊烯基黄酮类化合物是一类重要的黄酮衍生物，特点是在黄酮母核的不同原子位置上有异戊烯基的取代，也是自然界中的一大类天然产物。大多数分布在豆科、芸香科、萝藦科、大戟科、山竹子科、小檗科等科的部分属植物中，在许多常见的中药材，如补骨脂、甘草、黄芪、啤酒花、牛李中都有该类成分的存在［6-7］。这类化合物结构多样且独特，相较于黄酮类化合物具有更强的抗炎、抗骨质疏松、抗肿瘤、抗氧化、抗菌等药理学作用［8-9］。

异戊烯基黄酮类化合物中具有特殊的取代基——异戊烯基，这使得该类化合物对生物膜的亲和力增强并且脂溶性增加，相较于普通黄酮类化合物来说，其肠道吸收能力增加，生物利用度和生物活性也得到了显著的提高［10］。黄腐酚、8-异戊烯基柚皮素都属于异戊烯基的黄酮类化合物，已有研究表明其具有抗炎作用。如黄腐酚能够通过调控HO-1/C/EBPβ 信号通路抑制骨关节炎软骨细胞炎症反应和细胞外基质的降解，有效降低炎症细胞因子NO、PGE2、TNF-α、IL-6 的产生，刺激HO-1 表达，减弱C/EBPβ 活性，促进HO-1 与C/EBPβ 相互作用，抑制C/EBPβ 核转位，从而改善IL-1β 处理的软骨细胞分解代谢酶的表达［11］。8-异戊烯基柚皮素（8-prenylnaringenin，8-PN）具有抑制炎症介质TNF-α 基因表达的作用，实验表明，8-PN 在小鼠巨噬细胞RAW-264.7 中可抑制促炎症介质TNF-α 表达及生成的能力，30µM 的8-PN 可以显著降低TNF-α 的表达和释放，并且显著抑制促炎基因iNOS、COX-2 的转录活性，具有较强的抗炎特性［12］。由于异戊烯基的引入使得该类化合物在众多生物活性研究中表现出显著的活性，使得人们对它的研究兴趣日益加深。

异戊烯基本身具有多种异构体，黄酮母核上也可以连接不同的官能取代基团，根据异戊烯基在母核中取代位点、取代基的数量和取代基结构类型的不同，我们将异戊烯基黄酮类化合物分为：3-异戊烯基取代黄酮类、5-异戊烯基取代黄酮类、6-异戊烯基取代黄酮类、8-异戊烯基取代黄酮类、多异戊烯基取代黄酮类及吡喃环异戊烯基取代黄酮类等六种类型［13］。异戊烯基黄酮类化合物的药理作用众多，但是关于其抗炎作用的归纳总结尚无报道，本综述概括总结了这六种类型的异戊烯基黄酮类化合物中具有抗炎作用的代表性化合物及其相关作用机制，以期为异戊烯基黄酮类化合物治疗骨关节炎等炎症性疾病提供理论依据，进而为研究开发新的异戊烯基黄酮类药物提供参考。

1 异戊烯基黄酮类化合物的基本结构及分类

黄酮类化合物是由两个苯环（A-环与B-环）通过中间三碳原子相互连接而形成的一系列化合物，其基本的母核是C6-C3-C6碳架，根据三碳原子（C3）结构的氧化程度和连接位置等特点发现，很多黄酮的母核是2-苯基色原酮结构，如图1 所示。黄酮类化合物母核H 原子常被异戊烯基、甲氧基、甲基、酚羟基等官能团所取代，使其有不同的生物学活性。

图1 黄酮母核基本结构以及编号

异戊烯基由于碳骨架、双键位置和连接特殊官能团的不同，取代黄酮的异戊烯基主要有五种结构类型：3-甲基-1-烯-3-丁基、2-甲基-2-烯-4-丁基、2-甲基-1-烯-3-丁基、2-甲基-1-烯-4-丁基、吡喃环异戊烯基，如图2 所示。其中B 型结构在该类化合物中比较常见，且A环和B环上都可以有它的取代。

图2 异戊烯基结构类型

异戊烯基黄酮类化合物是黄酮化合物中一类重要的烷基化产物，根据异戊烯基在母核中取代位点、取代基的数量和母核取代基结构类型的不同，异戊烯基黄酮类化合物分为3-异戊烯基取代黄酮类、5-异戊烯基取代黄酮类、6-异戊烯基取代黄酮类、8-异戊烯基取代黄酮类、多异戊烯基取代黄酮类及吡喃环异戊烯基取代黄酮类等六种类型［13］。接下来，我们将概述这几种结构类型中具有抗炎活性的化合物及其作用机制，如图3所示。

图3 具有抗炎作用的异戊烯基黄酮类化合物结构

2 异戊烯基黄酮类化合物的抗炎作用及相关作用机制

2.1 3-异戊烯基取代黄酮类的抗炎作用新补骨脂异黄酮结构如图3A 所示，RAW 264.7 巨噬细胞被脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）和干扰素-γ（Interferon-γ，IFN-γ）激活后，新补骨脂异黄酮能显著抑制其产生ROS、RNS 和细胞因子IL-β、IL-6、IL-12p40、IL-12p70、TNF-α，且抑制程度呈剂量依赖性，表明该化合物具有抗炎活性［14］。从蒲公英中提取得到的新补骨脂异黄酮对IL-6 诱导的Hep3B 细胞STAT3 启动子活性具有抑制作用，IC50值为（2.77±0.02）µM，还可抑制了IL-6 诱导Hep3B 细胞STAT3 磷酸化［15］。研究结果表明，新补骨脂异黄酮具有较强的抗炎作用且对细胞毒性较小，100µM 都未见毒性。补骨脂种子甲醇提取物对脂多糖激活的小鼠腹腔巨噬细胞产生一氧化氮有抑制作用，进一步发现该抑制作用与提取物中的新补骨脂异黄酮有关［16］。在甘草中发现的甘草利酮（图3B）也具有抑制一氧化氮生成的作用［17］。

LV H M 等［18］发现黄腐酚（图3C）的抗炎活性通过介导Nrf2信号通路实现。黄腐酚能减轻LPS诱导的肺水肿、凝血和炎症反应，减少中性粒细胞数量和MPO活性。此外，肺W/D比值和蛋白水平升高可导致LPS-灌洗肺的肺通透性增加和肺水肿，但经黄腐酚预处理后这些现象明显下降。黄腐酚给药后能有效抑制LPS 诱导的RAW 264.7 细胞和急性肺损伤小鼠NF-κB（p65）和IκBα 磷酸化，阻断IκBα 降解。Txnip是氧化应激与炎症联系的一个关键点，在ROS 刺激下，Txnip 从Trx 中分离出来，与NLRP3 结合，导致NLRP3炎症小体激活，经LPS刺激后，Txnip诱导和Txnip-NLRP3相互作用，激发氧化应激，诱导肺内ROS 生成，另外，LPS 刺激后，Txnip 蛋白表达明显增加，Trx-1 蛋白表达减少，诱导NLRP3 炎症小体激活。而黄腐酚处理后阻断了这些LPS 的抑制作用，说明黄腐酚抑制炎症反应可能与抑制NF-κB 和Txnip/NLRP3 炎症小体活化有关。此外，该研究还证明了黄腐酚的作用很大程度上依赖于通过激活AMPK 和抑制GSK3β 上调Nrf2 通路，从而抑制LPS激活Txnip/NLRP3 炎症小体和NF-κB 信号通路。Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）是一类在宿主免疫系统中发挥重要作用的模式识别受体家族。TLR 的触发导致促炎细胞因子和趋化因子的诱导，驱动固有免疫和适应性免疫的激活。其中，Toll 样受体4（TLR4）信号通路与炎症反应进展有关，黄腐酚也可以通过TLR4信号通路发挥抗炎的作用［19］。

2.2 5-异戊烯基取代黄酮类的抗炎作用CD69 是人的跨膜糖蛋白，细胞受到刺激时表达于活化的免疫细胞表面，CD69一旦在T细胞上表达，就刺激T细胞活化和增殖［20］。丛生小鹰芹导致活化NK 细胞数量显著增加，T细胞和粒细胞上CD69的表达均增加，这个作用有可能是丛生小鹰芹中的异黄酮A（图3D）的作用，具体的作用机制还需要进一步的研究［21］。

2.3 6-异戊烯基取代黄酮类的抗炎作用6-异戊烯基柚皮素（6-prenylnaringenin，6-PN）（图3E）对乳腺癌细胞MCF-10A 和MCF-7 的雌激素代谢有影响。以甲氧基雌酮作为无毒的催化羟基化的生物标志物，发现啤酒花提取物和6-PN 均优先诱导2-羟基化，进一步测定了啤酒花中乙氧基脱烷基酶（Ethoxy dealkylase，EROD）的mRNA 表达和活性，表明啤酒花提取物和6-PN 优先增强P450 1A1mRNA 表达，提高P450 1A1/1B1 活性。以此证明了6-PN 是诱导XRE 激活的AhR 激动剂，抑制2，3，7，8-四氯二苯并对二噁英（2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin，TCDD）诱导的XRE 活性，6-PN 介导的EROD 活性的诱导也被AhR 拮抗剂CH223191 所抑制，6-PN 可通过AhR 介导的P450 1A1 上调增强了雌激素2-羟基化途径［22］。雌激素受体途径与许多炎症的发生密切相关，6-PN的抗炎作用及机制值得进一步研究［23］。

小胶质细胞增生可以引起神经元损伤性疾病，如阿尔茨海默病和帕金森病，小胶质细胞被免疫刺激激活，通过激活激酶级联和转录因子，放大促炎信号，导致促炎神经毒性介质的产生［24］。其中，促炎细胞因子TNF-α 影响离子电流、细胞内Ca2+稳态、膜电位等，TNF-α 是抑制神经炎症保护的药理靶点［25］。KIM J 等［26］发现脱氢甘草苷C（Dehydroglyasperin C，DGC）（图3F）预处理细胞后，可以降低LPS诱导的TNF-α 产生，并且呈剂量依赖性。DGC 显著抑制p65 和IjB-a 的磷酸化及NF-jB DNA 的结合活性，并影响p38 MAPK 和ERK 活化。此外，虽然LPS诱导BV-2 小胶质细胞JNK 磷酸化，但DGC 不抑制LPS 诱导的JNK 磷酸化。而DGC 诱导的NF-jB 活化的抑制也可独立于p38 MAPK 和ERK 的抑制而实现，并且数据显示DGC 介导的NF-jB 活性的抑制是p38 MAPK和ERK信号的下游。提示DGC可能是一种有效的抗炎化合物，可减轻神经元损伤。

JUNG S K 等［27］用紫外线照射HaCaT 人 角质形成细胞和SKH-1 无毛小鼠，研究了氢甘草苷D（Dehydroglyasperin D，DHGA-D）的抗炎和化学保护作用及机制（图3G），发现DHGA-D 可以完全抑制UVB 诱导产生COX-2 和PGE2。以往报道抑制COX-2表达和激酶活性的最佳植物化学物质浓度是20～50µM，而DHGA-D在低剂量（2.5µM）时表现出较高的疗效，完全抑制UVB 诱导的COX-2 表达和PGE2 产生。AP-1 是UV 诱导炎症和癌变过程中的核心转录因子，已知UVB 照射可诱导AP-1 表达，DHGA-D 能显著抑制UVB 诱导的AP-1 反式活性。此外，研究还证明，DHGA-D 通过直接抑制MLK3 活性及包括MAPKK/MAPK 在内的信号通路抑制UVB诱导的COX-2 表达，而敲除MLK3基因后可诱导下调UVB 诱导MKK4/JNK1/2 和MKK3/p38 磷酸化，从而抑制COX-2 表达。也就是说，MLK3 通过调节MKK4和MKK3信号通路在UVB 诱导COX-2表达中起重要作用。DHGA-D 抑制COX-2 表达的作用在UVB诱导的无毛小鼠中也得到了证实。

2.4 8-异戊烯基取代黄酮类的抗炎作用过敏性皮炎的发病机制是由于角质形成细胞发生免疫反应造成的，与促炎细胞因子TNF-α、IFN-γ、IL-6、IL-1、IL-8 的上调密切相关［28］。KONG L W 等［29］报道淫羊藿苷（Icariin，ICA）（图3H）在过敏性皮炎小鼠体内具有抗炎作用，他们评价了ICA 在TNF-α、IFN-γ 诱导的炎症反应中的抗炎作用。发现ICA 对TNF-α/IFN-γ 诱导IL-6、IL-8、IL-1β 和MCP-1 的产生具有剂量依赖性抑制作用。ICA 的抗炎作用是通过抑制P物质、p38-MAPK、TNF-α-R1 和IFN-γ-R1 信号通路共同作用的结果［29］。ICA 在肾脏炎症性疾病中也具有抗炎作用。狼疮性肾炎是一种严重的系统性红斑狼疮疾病，可导致患者死亡［30］。NF-κB 的活化和NLRP3 炎症小体活化参与狼疮性肾炎的发病［31］。因此，研究人员正在寻找针对这些蛋白的药物复合物。SU B F 等［32］通过研究MRL/lpr 小鼠模型研究ICA 的抗炎作用。他们发现ICA 治疗组能明显缓解肾脏疾病，通过降低抗-dsDNA 抗体水平和免疫复合物。在机制上，ICA 抑制NF-κB 的激活和TNF-α、CCL2 的产生。MRL/pr 小鼠模型中巨噬细胞浸润也被抑制。此外，ICA 被证明是抑制NLRP3 炎症小体活化和IL-1β产生的抑制剂。一些研究表明，ICA 还可能通过调节GR 和NF-κB 的活性发挥抗炎作用。SUN X J 等［33］利 用LPS 诱 导RAW 264.7 和HeLa 细胞炎症细胞模型，探讨ICA 抗炎作用的机制。他们发现，ICA 可以减少LPS 诱导的IL-6 和TNF-α 的产生，并上调GRα 的量，而GRα 在细胞核内会与过量的NF-κB、c-jun 和Stat3 结合。这些结果提示，ICA的抗炎作用可能是通过增强GR 的功能和抑制促炎转录因子而实现的［33］。

8-异戊烯基柚皮素（8-prenylnaringenin，8-PN）（图3I）可抑制炎症介质TNF-α 基因表达，30 µM 的8-PN 预处理小鼠巨噬细胞RAW-264.7 后，可抑制促炎症介质TNF-α 表达及生成，显著降低TNF-α 的表达和释放，并明显抑制促炎基因iNOS、COX-2 的转录活性，抗炎特性较强［12］。利用人肠上皮细胞系Caco-2 建立Transwell 体外模型，发现8-PN 对TNF-α诱导的紧密连接通透性损伤有修复作用。TNF-α作用前1 h，在Caco-2 单层细胞的顶端室加入8-PN，随后在基底外侧室加入TNF-α，继续孵育72 h，结果发现8-PN 阻止了TNF-α诱导的上皮破坏，并且恢复了TNF-α诱导的屏障功能障碍［34］。

异黄腐醇（Isoxanthohumol，IX）（图3J）被证明具有抑制慢性炎症的作用，呈剂量依赖性地降低高脂饮食喂养小鼠血浆中的LPS，摄入0.1 % IX 尤其明显地抑制血浆LPS 升高。给小鼠高脂饮食喂养，可显著提高TNF-α 和IL-1β mRNA 的表达水平，而摄入IX 则呈剂量依赖性抑制这些基因的表达，与血浆LPS水平的降低类似［35］。10µM 的IX 也可降低炎症信号分子TNF-α的生成［36］。

淫羊藿次苷Ⅱ（Icariside Ⅱ，ICS Ⅱ）（图3K）已被报道在多种疾病模型中发挥抗炎作用，如糖尿病［37］、心肌缺血［38］。ICS Ⅱ治疗后可以减轻β-淀粉样蛋白（Amyloid β-protein，Aβ）大鼠的神经炎症反应，从而恢复认知功能障碍［39］。研究者通过双侧海马注射Aβ 构建大鼠认知障碍、神经元损伤模型，该模型Aβ 增加，并有炎症反应和凋亡增加。ICS Ⅱ20 mg·kg-1治疗剂量可改善认知功能障碍、神经元死亡，降低Aβ 水平。此外，ICS Ⅱ能抑制小胶质细胞和星形胶质细胞的活化，抑制Aβ 诱导的Bax/Bcl-2比值升高和Caspase-3 活化。这些结果表明，ICS Ⅱ可通过抑制神经炎症和凋亡，逆转Aβ 诱导的认知功能障碍，提示ICS Ⅱ对AD 具有潜在的保护作用。WANG Z L 等［40］发现ICS Ⅱ还可以通过促进NLRP3炎症小体活化而引起特异性肝损伤。1～5µmol·L-1的ICS Ⅱ可加剧三磷酸腺苷（ATP）和尼日利亚胶引发的NLRP3炎症小体活化，并且促进IL-1β 的生成，线粒体活性氧（Mitochondrial reactive oxygen species，mtROS）的协同诱导是这个过程的关键，而ICSⅡ对二氧化硅、尿酸单钠晶体或胞浆脂多糖引发的NLRP3 炎症小体、NLRC4 和AIM2 炎症小体活化无影响。ICS Ⅱ既有抗炎作用，又能通过促进炎症小体活化加速炎症反应的性质值得我们关注。淫羊藿次苷Ⅰ（图3L）也有类似ICS Ⅱ的作用［41］。

2.5 多异戊烯基取代黄酮类的抗炎作用Isoangustone A（图3M）可以通过阻碍TGF-β 和NF-κB 信号通路，抑制高糖反应中与炎症相关的系膜硬化［42］。先用高糖培养提高暴露细胞中结缔组织生长因子和胶原蛋白的生成，用1～20 µmol·L-1isoangustone A 处理细胞3 天后，发现isoangustone A可剂量依赖性地逆转这一过程。此外，isoangustone A可在肾小球膜降低糖尿病相关的肾脏炎症因子ICAM-1的表达和MCP-1的产生，说明isoangustone A在抑制肾脏纤维化和炎症方面具有前景。

XIA P 等［43］发现，脊椎受损的小鼠表现出较高水平的促炎细胞因子，包括IL-1β、IL-6 和TNF-α。mulberrin（图3N）显著降低了脊髓组织样品中这些细胞因子的释放，并且显著降低脊椎受损大鼠脊髓组织切片GFAP 含量和Iba-1 阳性细胞数。WB 分析也表明，经mulberrin 处理后，磷酸化IκBα 和NF-κB过度表达减少。而进一步实验证明，该抗炎作用可能是通过miroRNA-337 与其靶基因Nrf2 结合所致［43］。

2.6 吡喃环异戊烯基取代黄酮类的抗炎作用吡喃环异戊烯基不同于前述的直链异戊烯基，该基团中异戊烯基与氧原子形成吡喃环。补骨脂宁（图3O）能抑制TNF-α、IL-6 和NO 的产生，抑制iNOS 和COX-2 的表达，减少PGE2 和HMGB1 的产生，阻断HMGB1从细胞核向胞质的转运，降低脂多糖诱导的肝损伤标志物（谷草转氨酶和谷丙转氨酶）和肾损伤标志物（尿素氮和谷丙转氨酶），减轻肺、肝、肾组织的炎症细胞浸润和损伤，提高LPS 刺激后小鼠的存活率，Corylin 可能成为一种新的抗炎和免疫抑制药物候选治疗药物［44］。其作用机制有可能是通过抑制LPS 引起的炎症，以及抑制NLRP3 炎症小体的激活而产生的［45］。

3 总结和展望

异戊烯基黄酮类化合物是自然界中重要的一类黄酮类衍生物，具有许多生物学活性，在很多疾病模型中都发挥作用。本文根据黄酮化合物的特殊取代基——异戊烯基的取代位置和类型的不同，将该类化合物分成了3-异戊烯基取代黄酮类、5-异戊烯基取代黄酮类、6-异戊烯基取代黄酮类、8-异戊烯基取代黄酮类、多异戊烯基取代黄酮类、吡喃环异戊烯基取代黄酮类等六种类型，以此概括总结了近年来研究中发现的具有抗炎作用的异戊烯基黄酮类化合物及其相关作用机制，该类化合物大部分具有抗炎作用，但发现8-异戊烯基取代类黄酮淫羊藿次苷Ⅱ和其他化合物有所不同，不仅具有抗炎作用还具有促进炎症进程的作用，而且在查阅的文献中发现，8 位取代的具有抗炎作用的异戊烯基黄酮类化合物会比其他取代位置多，提示我们8 位异戊烯基取代是黄酮类化合物具有抗炎或促炎的关键位点，值得深入研究。多异戊烯基黄酮类化合物多是A、B 环都有取代的双异戊烯基才具有抗炎活性。此外，对于该类化合物作用机制的研究很多只限于体外研究，如果进行体内研究，药物的用量该如何确定，如何降低其毒性，也是需要探讨的问题。异戊烯基黄酮类化合物有望成为治疗骨关节炎等炎症性疾病有效的创新药物。