菟丝子及其提取物药理机制研究进展❋

王 莹,张婧如,田 伟,宗文静

(1.中国中医科学院中医门诊部,北京 100700;2.中国中医科学院中医基础理论研究所,北京 100700;3.首都医科大学附属北京中医医院,北京 100010;4.中国中医科学院中药研究所,北京 100700)

1 菟丝子在生殖系统调控中的作用

1.1 生殖保护

菟丝子可通过保护肾间质纤维化大鼠肾组织、修复卵巢组织损伤等机制发挥其生殖保护作用。菟丝子水提物能显著降低肾间质纤维化大鼠血清肌酐(creatinine,CREA)和尿素氮(urea nitrogen,BUN)水平,减少肾间质胶原沉积和肾组织α-平滑肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)、I型胶原(collagen type I,ColI)的表达,对肾间质纤维化大鼠肾组织有缓解保护作用[7]。管雁丞等[8]探讨菟丝子总提物对雷公藤多苷卵巢早衰(premature ovarian failure,POF)大鼠卵巢功能的修复作用,结果显示与模型组相比,治疗组促卵泡激素(follicle-stimulating hormone,FSH)、促黄体生成素(luteinizing hormone,LH)、雌二醇(estradiol,E2)等激素水平升高,黄体及生长卵泡增多,闭锁卵泡减少,结果均具有统计学意义,提示菟丝子总提物可显著提高卵巢储备能力,修复卵巢组织损伤。

菟丝子水提液可提高环磷酰胺(cyclophosphamide,CTX)所致的雄激素部分缺乏大鼠的血清睾酮(testosterone,T)浓度,增加生殖器官睾丸的重量,并减缓睾丸组织的退行性变化,有生殖保护作用[9]。李淑颖等[10]建立小鼠子宫内双酚 (bisphenol,BP)A暴露模型,给予不同剂量菟丝子治疗,直到孕鼠生产测量相关指标,结果提示1.4 g/kg菟丝子水提液对子宫内BPA暴露小鼠的生殖保护作用较好。

杨一博等[11]的研究发现菟丝子总黄酮可能通过神经源性位点缺口同源蛋白Notch信号通路参与卵巢生殖干细胞途径的调控,从而缓解雷公藤多苷片所致的生殖损伤。通过对大鼠生精细胞进行转录组测序并对差异基因进行数据分析,发现菟丝子黄酮类成分对雄性大鼠生殖损伤的改善与DNMT3L基因及甲状腺激素信号通路有关[12]。

此外,中医治疗卵泡发育不良方药的数据挖掘结果显示菟丝子与当归为其中用药频次最高的药物,当归、熟地黄-菟丝子为核心药对,提示菟丝子可能有促进卵泡发育的作用[13]。

1.2 雄性生殖功能调节

菟丝子作为补肾壮阳的要药,常用于男性性功能障碍。现代研究显示,菟丝子可增强肾阳虚大鼠的生殖能力,改善肾阳虚大鼠性欲减退、腰膝酸软等症状,其作用机制与菟丝子调节性激素水平、改善下丘脑-垂体-性腺轴(hypothalamic pituitary gonadal axis,HPG)功能紊乱有关[14]。研究提示不育雄性大鼠睾丸的P450arom、CYP19表达异常,而菟丝子提取物能够增加肾阳虚不育大鼠睾丸中P450arom、CYP19的表达,提高精子的数量及FSH、T、E2的含量[15]。

在治疗精子或精液异常的方药中枸杞子与菟丝子为使用频率最高的两味药,从配伍角度分析,枸杞子-菟丝子亦为治疗中常用的药物组合[16-17],且邓省、王继升等通过动物研究发现,菟丝子-枸杞子药对能够有效减轻雷公藤多苷造成的生精功能障碍,其机制可能与磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)信号通路有关[18-19]。

1.3 雌性生殖功能调节

刘新玉等[20]探讨菟丝子提取物的含药血清对正常人早孕细胞滋养层(cytotrophoblast,CTB)细胞的影响,实验提示高、低剂量的菟丝子总提物、菟丝子总黄酮及菟丝子总多糖含药血清均可降低CTB细胞的细胞凋亡、增加增殖活性,总提物低剂量、总黄酮高剂量及总多糖高剂量为最佳药效剂量。

李锦英等[21]通过网络药理学对治疗免疫性不孕的中药复方进行分析,结果显示菟丝子为第二高频次用药。在韩延华等[22]对全国中医妇科名家诊治不孕症方药的网络药理学研究中,菟丝子在高频单味药中位列第三。以上研究结果均提示菟丝子在治疗不孕症方面可能有较好疗效。菟丝子亦为中医治疗多囊卵巢综合征的高频用药,且在经前期与经后期的使用相对较多[23-24]。

2 菟丝子在骨关节调控中的作用

现有骨质疏松的病因病机研究多从骨代谢调节因子、骨重建、骨中微量元素、骨密度与骨生物力学性影响等角度展开[25]。菟丝子具有良好的防治骨质疏松、促进成骨细胞增殖的作用,为临床骨质疏松的治疗提供了思路。

2.1 防治骨质疏松

菟丝子及其提取物防治骨质疏松的机制在网络药理学与动物实验方面均有相关研究。网络药理学研究发现中药菟丝子中槲皮素、芹菜素、金丝桃苷等活性成分可能通过PI3K/AKT、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)等信号通路实现对骨质疏松症的防治[26]。赵梓铭[27]研究菟丝子醇提物对绝经后骨质疏松症的防治机制,观察菟丝子醇提物对骨质疏松症大鼠miR-21-5p、FasL表达的影响,结果提示菟丝子醇提取物可下调大鼠股骨组织内miR-21-5p的水平,升高FasL蛋白水平,从而改善骨质疏松症状。

2.2 促进成骨细胞增殖

用不同浓度的菟丝子含药血清干预大鼠成骨细胞,结果提示5%与10%菟丝子含药血清能够明显促进大鼠成骨细胞增殖并提高碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性,10%菟丝子含药血清可促进ColⅠ信使核糖核酸(messenger ribonucleic acid,mRNA)的表达,表明菟丝子具有促进成骨作用[28]。菟丝子黄酮可通过上调含BED型锌指蛋白3反义RNA 1(zinc finger BED-type containing protein 3 antisense RNA 1,ZBED3-AS1)的表达抑制TNF-α诱导的成骨细胞凋亡、促进成骨细胞增殖[29]。

王翔宇等[30]体外培养小鼠成骨细胞MC3T3-E1,通过MTT法检测菟丝子提取物对MC3T3-E1增殖的影响及可能的作用机制,结果显示菟丝子提取物能提高ALP活性和钙盐沉积,并上调ColⅠ、骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)2和Smad4蛋白表达,提示菟丝子提取物能够促进成骨细胞增殖和分化,且作用机制可能与调节BMP2/Smad4信号通路有关。

另有研究发现10%菟丝子含药血清能显著促进骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)增殖和骨形成蛋白(bone morphogenetic proteins,BMP)-2 mRNA的表达,且其对MSCs增殖的促进作用可能与其促进BMP-2 mRNA表达有关[31]。

3 菟丝子在免疫系统调控中的作用

菟丝子乙醇提取物对肾阳虚证大鼠免疫功能有显著改善作用,有研究结果显示菟丝子提取物可提高肾阳虚大鼠胸腺和脾脏指数、白细胞计数以及腹腔巨噬细胞吞噬能力,同时可调整T淋巴细胞(T-lymphocyte)亚群比值、抑制细胞毒性T细胞(cytotoxic T cells,Tc)表达、促进辅助T细胞(helper T cells,Th)表达,并能升高大鼠血清免疫球蛋白M(immunoglobulin M,IgM)和免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)水平,且结果均具有统计学意义[32]。

菟丝子提取物可延长小鼠负重游泳时间,提高乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)活力,增加肝糖原(liver glycogen,LG)、肌糖原(muscle glycogen,MG)含量,并降低血乳酸(blood lactic acid,BLA)水平,提示菟丝子具有抗疲劳作用[33]。郭爱民等[34]的研究认为菟丝子能抑制大强度力竭运动造成的脑组织氧化损伤、延缓疲劳发生,其机制可能与菟丝子具有提高脑组织抗氧化酶活性的作用有关。

4 菟丝子在抗衰老调控中的作用

中医多认为肾气虚损与脾胃虚衰为衰老的主要因素,并将具有补肾固精、补气养血、扶阴益阳等功效的补益类药物作为抗衰老药物[35]。作为常用补益药之一的菟丝子是古代抗衰老方中的高频药物[36],可通过增强小鼠学习记忆能力、影响大鼠肝与脑组织中谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活性、抗氧化、延缓肝细胞衰老等机制实现抗衰老作用。有研究从肝细胞调控因子角度探讨菟丝子醇提液对D-半乳糖致衰老大鼠的影响,发现菟丝子醇提液可通过影响细胞调控因子p21、细胞周期蛋白(cyclin,CCN)E及细胞因子p16、CCND1的表达起到延缓肝细胞衰老的作用[37-38],抑制心肌细胞凋亡也可能是菟丝子抗衰老的作用机制之一[39]。

4.1 增强记忆力

刘海云等[40]用菟丝子提取物对自然衰老小鼠进行干预,结果显示各剂量给药组小鼠学习记忆能力均得到改善,肝、脑组织中三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)酶活力和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性均升高,过氧化脂质(lipid peroxidation,LPO)含量均降低,提示菟丝子提取物的抗衰老作用可能是通过提高ATP酶活力和CAT活性、降低LPO含量实现。菟丝子醇提液能明显改善脑缺血再灌注(ischemia-reperfusion,I/R)小鼠的学习记忆功能[41],其机制可能与菟丝子醇提物增强肝、脑组织中GSH-Px活性有关[42]。

4.2 抗氧化

D-半乳糖所致的亚急性衰老小鼠在接受了菟丝子提取物的干预后,小鼠肝、脑组织中抗氧化酶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和GSH-Px活力得到提高,脂质过氧化物丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量降低,提示菟丝子提取物能增强体内抗氧化能力, 从而起到延缓衰老的作用[43-44]。

减轻线粒体氧化损伤也是菟丝子抗衰老的一个重要途径[45]。高健美[46]的研究发现菟丝子可通过Sirt3依赖的线粒体途径发挥抗氧化作用,具体机制为通过促进Sirt3蛋白表达,上调异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase,IDH)2蛋白的表达,进而增加谷胱甘肽(glutathione,GSH)/氧化型谷胱甘肽(glutathione disulfide,GSSG)的比率,减少活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成,从而发挥抗氧化作用。

不同的菟丝子提取物的抗氧化能力也不同,菟丝子乙酸乙酯、正丁醇提取物清除自由基的能力大于GSSG而小于GSH,菟丝子30%、50%、70%、90%醇沉多糖清除自由基的能力小于GSSG,其中90%醇沉多糖清除自由基能力较强,这为天然抗氧化剂的开发提供了思路[47]。

4.3 抑制黑色素形成

王天晶等[48]以斑马鱼胚胎为模型,观察不同浓度的菟丝子水提物对斑马鱼胚胎黑色素细胞形态、酪氨酸酶(tyrosinase,TYR)活性、黑色素含量以及TYR表达的影响,结果提示菟丝子水提物主要通过抑制斑马鱼胚胎黑色素细胞的TYR活性来抑制黑色素合成,且其作用呈浓度依赖性。Jang等[49]通过体外研究发现菟丝子水提物可通过降低第2信使环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)水平下调p38 MAPK信号传导,从而抑制α-黑素细胞刺激素(α-melanocyte-stimulating hormone,MSH)刺激的B16F10细胞中小眼相关转录因子(microphthalmia-associated transcription factor,MITF)及其下游靶基因TYR和酪氨酸酶相关蛋白(tyrosinase-related proteins,TRP)的表达,最终抑制TYR活性和黑色素的合成。

4.4 改善失眠

菟丝子提取物可改善对氯苯丙氨酸(para-chlorophenylala-nine,PCPA)致失眠大鼠的学习记忆能力,降低血清多巴胺(dopamine,DA)含量并升高5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)的含量,提示菟丝子提取物可能通过调节单胺类神经递质治疗失眠[50]。

5 菟丝子在抗肿瘤调控中的作用

金松等[51]的研究表明菟丝子醇提物能够诱导人胃癌SGC7901细胞凋亡。姚红丽[52]等采用宫颈癌Hela细胞评估不同浓度的菟丝子乙醇提取物对宫颈癌Hela细胞增殖和凋亡的影响,结果显示高浓度菟丝子乙醇提取物能抑制Hela细胞的侵袭和迁移,通过调节半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶 (cystein-asparate protease,Caspase)-3和B淋巴细胞瘤 (B-cell lymphoma,Bcl)2的表达促进Hela细胞凋亡,提示高浓度的菟丝子乙醇提取物具有较好抗宫颈癌作用。

6 其他

除上述调控作用外,菟丝子亦可抑制病毒增殖。有研究表明,菟丝子乙醇提取物在病毒感染过程中能够抑制病毒增殖,且在病毒感染细胞的早期具有良好的治疗作用[53]。

7 结语

菟丝子作为临床常用药,其药用资源较丰富,应用前景广阔。综上可知,菟丝子及其提取物的药理研究已涉及生殖保护、防治骨质疏松、促进成骨细胞增殖、增强特异性免疫功能、抗衰老、抗肿瘤等多方面,并取得了较大进展,网络药理学也为研究开辟了新角度。但关于菟丝子具体有效成分的药理作用及分子机制尚不够清晰,在具体疾病中的应用以及最佳制剂选择也值得进一步探讨。因此,未来应更深入地探讨菟丝子有效成分的药理机制,并进行相应的临床应用研究,以期为临床治疗用药提供依据和思路,充分发挥菟丝子的药用价值,传承中医药宝贵财富。