忍冬属植物中咖啡酰奎宁酸类成分及其吸收与代谢研究进展

田海涛,张喆,赵盼,李静,张四喜,邓志鹏

(1.山东中医药大学,山东 济南 250355;2.吉林大学第一医院药学部,吉林 长春 130021)

忍冬科忍冬属植物全球约有200余种,其中《中国植物志》收载97种,5亚种,18变种,广泛广布于全国各地,以中国西南部种类最多[1]。《中国药典》2020年版收载忍冬属(Lonicera)花类药材2种,分别是金银花和山银花[2];《四川省中药材标准》2010版收录的川银花,为忍冬属植物细毡毛忍冬(L.similisHemsl.)、淡红忍冬(L.acuminataWall.)的干燥花蕾或带初开的花[3]。忍冬属植物中含黄酮类、环烯醚萜类、有机酸类、三萜皂苷类、挥发油类等多种成分,其中咖啡酰奎宁酸类成分是有机酸中占比较高的成分,具有抗菌、抗病毒、保肝、调节免疫等药理作用[4]。现阶段对于咖啡酰奎宁酸结构及药代动力学研究已有很多,以下对忍冬属中咖啡酰奎宁酸类化合物及其药代动力学研究进行综述。

1 结构类型

咖啡酰奎宁酸类化合物是由奎宁酸和咖啡酸缩合而成,通过文献查阅,统计出忍冬属植物中至少有24种咖啡酰奎宁酸类化合物(见表1),根据奎宁酸六元环上取代咖啡酰基数目分为单咖啡酰奎宁酸类(1～11)、双咖啡酰奎宁酸类(12～22)、三咖啡酰奎宁酸类(23、24),其中酯化物有甲酯、乙酯、丁酯及二聚绿原酸木脂素酯。

2 咖啡酰奎宁酸类化合物的吸收

该类化合物多通过口服进入体内,以绿原酸为代表的单咖啡酰奎宁酸的吸收研究已较为全面,而双咖啡酰奎宁酸吸收研究尚不充分,其中1,5-O-二咖啡酰奎宁酸与3,5-O-二咖啡酰奎宁酸相关吸收研究较丰富,3,4-O-二咖啡酰奎宁酸与4,5-O-二咖啡酰奎宁酸仅有血药浓度法吸收研究。

2.1 绿原酸吸收研究绿原酸吸收部位主要在小肠,且胃、小肠、大肠均有吸收。绿原酸经口服进入胃部后,少量会以原形快速吸收入血,大部分原形药物进入小肠,进入小肠后的绿原酸分为3部分:①少量药物以原形在小肠被吸收入血,十二指肠和回肠处的吸收速率最大;②部分药物被小肠中的糖苷酶和酯酶水解生成奎宁酸和咖啡酸由肠道吸收代谢,在胃部和小肠被吸收入血的药物约占总体1/3;③大部分药物经过小肠进入大肠[38]。

绿原酸吸收机制以被动扩散为主,可能还包括主动转运和易化扩散,在跨膜运输中可能有运载体参与及一元羧酸转运体介导,且绿原酸及其主要代谢物奎宁酸在肠道吸收中都存在主动外排运转,导致两种化合物整体肠道吸收较低[39]。

应用血药浓度法对绿原酸的吸收研究较为丰富,研究对象包括大鼠、小鼠、家兔、比格犬等。在对比格犬和家兔静脉注射绿原酸后,发现其药动学曲线符合二室模型[40],而人体口服绿原酸后,其血浆浓度在1 h后达峰,2 h内逐渐下降至消失[41]。绿原酸吸收还受个体基因差异及食物的影响,基因会影响咖啡酰奎宁酸及其代谢物酶和转运体的多态性,并影响肠道菌群,进而影响相关化合物的吸收[42]。空腹给药血浆中很快可检测出咖啡酸,推测可能为空腹给药,药物很快由胃部进入小肠,在肠道上段被水解成咖啡酸[43]。

2.2 其他单咖啡酰奎宁酸的吸收目前隐绿原酸和新绿原酸共同与绿原酸进行吸收研究,其吸收部位和机制与绿原酸相似,其中不同肠段吸收趋势为:十二指肠>空肠>回肠>结肠。病理状态下单咖啡酰奎宁酸的最大吸收部位和机制会发生一定的改变[44]。3种咖啡酸的Cmax和AUC,其大小顺序为新绿原酸>隐绿原酸>绿原酸,新绿原酸在体内的吸收量较多[45]。

2.3 1,5-O-二咖啡酰奎宁酸1,5-O-二咖啡酰奎宁酸在大鼠胃部与小肠处有少量以原形吸收,且小肠吸收大于胃部,部分药物在进入小肠后被小肠黏膜吸收,在酶催化发生葡萄糖醛酸化和甲基化后经肝门进入肝脏后进一步代谢入血。未被小肠吸收的药物会抵达大肠,被肠道菌群代谢。推测由于药物本身是酸性化合物,在胃中主要以分子形式存在,有利于被动扩散经胃吸收入血[46]。具体药动学参数见表2。

2.4 3,5-O-二咖啡酰奎宁酸目前异绿原酸A吸收主要研究对象为大鼠,其吸收、代谢机制与单咖啡酰奎宁酸类化合物有所不同,发现其在高浓度时肠道吸收无饱和性,推测化合物脂溶性较大可以通过细胞通道被动转运,在各肠段吸收大小顺序为回肠>空肠>十二指肠>结肠,在小肠处吸收较好[53]。此外,通过血药浓度法探究异绿原酸A生物利用度,其体内药动学行为符合二室模型。其强烈的肝首过效应是其生物利用度较低的原因之一[54]。具体药动学参数见表3。

表3 3,5-O-二咖啡酰奎宁酸药动学参数汇总

2.5 3,4-O-二咖啡酰奎宁酸其研究对象主要是大鼠,给药方式为灌胃和静脉注射,药动学结果见表4。研究显示,异绿原酸B在5～20 mg·kg-1剂量范围内,大鼠体内药代动力学特征呈非线性[58]。

2.6 4,5-O-二咖啡酰奎宁酸目前以血药浓度法探究异绿原酸C吸收情况,Huang等[59]采用HPLC-MS/MS方法评价了大鼠灌胃和静脉注射给药绿原酸C的药动学过程,发现在3个剂量下AUC和Cmax均与剂量呈正相关,并且生物利用度较低。

中药提取物与复方制剂中含有多种化学成分,彼此之间相互影响,导致异绿原酸C药代动力学研究结果与其单体研究有一定差异,具体药动学参数见表5。

表5 4,5-O-二咖啡酰奎宁酸药动学参数汇总

通过对比单、双咖啡酰奎宁酸药动学参数可以得知单咖啡酰奎宁酸吸收强于双咖啡酰奎宁酸,其原因可能有两方面:①化合物结构中酯键会导致吸收降低,而单、双咖啡酰奎宁酸结构中相差一个酯键;②双咖啡酰奎宁酸分子量较高,可能会影响其在小肠的吸收[61]。

3 咖啡酰奎宁酸类化合物的代谢

咖啡酰奎宁酸类化合物代谢主要依赖肠道菌群,以绿原酸为代表的单咖啡酰奎宁酸代谢研究已较为深入,而双咖啡酰奎宁酸代谢以1,5-O-二咖啡酰奎宁酸与异绿原酸A相关代谢研究较为充分,异绿原酸B、异绿原酸C仅见代谢产物结构鉴定研究。

3.1 绿原酸代谢近年来,绿原酸代谢研究主要是以大鼠、小鼠、家兔等为对象,给药方式主要有灌胃、腹腔和静脉注射等。绿原酸主要代谢部位是肠道,进入肠道后,大约有1/3被小肠吸收代谢,小肠中的糖苷酶和酯酶会将绿原酸水解生成奎宁酸和咖啡酸,大部分绿原酸进入大肠进行代谢,之后在肝脏代谢[62]。

现阶段3种单咖啡酰奎宁酸多对比研究。灌胃给药绿原酸、新绿原酸、隐绿原酸,3种化合物在大鼠体内共分别产生50、43、47种代谢产物,共有74种代谢产物,其体内代谢途径主要是水解、异构化、甲基化、氢化、葡萄糖醛酸化及其复合反应[63]。结合网络药理学比较推测其代谢场所相似,主要在肠道代谢,之后在肝脏进一步代谢。

3.2 1,5-O-二咖啡酰奎宁酸代谢1,5-O-二咖啡酰奎宁大鼠主要代谢部位是肠道和肝脏[46],代谢途径有甲基化、葡萄糖醛酸化、水解、异构化、还原反应,尿和胆汁排泄是其重要排泄途径[64]。刘江林等[48]分析了人口服药物后尿液中代谢产物,发现尿液中代谢产物主要是异构化、甲基化及葡萄糖醛酸代谢产物,推测其代谢途径与大鼠基本相同,但在人体中代谢产物数远多于大鼠。

3.3 异绿原酸A代谢异绿原酸A代谢研究尚未到临床阶段,现阶段多以大鼠、小鼠为实验对象。Wang等[65]分别检测了大鼠灌胃、静脉注射异绿原酸A后血浆、尿液、粪便中的代谢产物,并且在将药物加入体外肠道菌群培养体系得到并检测其代谢产物,共得到32种代谢产物,代谢途径为水解、氢化、甲基化、脱羟基化、葡萄糖醛酸化和硫酸化反应。比较了2种给药途径代谢产物差异,静脉注射代谢产物数量少于口服代谢产物数量,并且明确2种代谢产物产自肠道菌群,提示肠道为主要代谢场所。在前者研究基础上,Gong等[66]采用高分辨质谱技术鉴定出异绿原酸A大鼠血浆中33种和组织中11种代谢产物。

3.4 其他代谢异绿原酸B和异绿原酸C仅见代谢产物研究,Zhao等[67]采用UHPLC-LTQ-Orbitrap MS检测大鼠血浆、尿液、粪便和组织中异绿原酸B代谢物,检测出67种代谢产物,14条代谢途径。詹美榕等[68]检测了大鼠灌胃给药异绿原酸C后血浆和尿液中的代谢产物,血浆中奎宁酸和咖啡酸基团上都发生代谢反应,尿液中主要是咖啡酸基团的代谢反应,其代谢途径有硫酸酯化、氢化、水合、脱水、甲基化、葡萄糖苷结合、葡萄糖醛酸结合反应。

4 结语

通过查阅相关文献,笔者总结了忍冬属植物中咖啡酰奎宁酸类化合物共有24种,其中单咖啡酰奎宁酸5种,双咖啡酰奎宁酸5种,三咖啡酰奎宁酸1种,咖啡酰奎宁酸酯类13种。咖啡酰奎宁酸类化合物吸收与代谢研究中绿原酸相关研究最多,少量原形药物经胃与小肠吸收,部分原形被小肠黏膜中酶代谢,其余进入大肠后在肠道菌群发生广泛代谢,代谢产物一部分入血,一部分进入肝脏发生进一步代谢,其吸收机制为被动扩散为主。隐绿原酸与新绿原酸吸收代谢与绿原酸相似。双咖啡酰奎宁酸主要吸收部位在小肠,机制为被动扩散,代谢部位主要在肠道和肝脏,代谢途径均出现甲基化、葡萄糖醛酸结合、水解、异构化、氢化反应,其吸收代谢研究尚不充分,有待进一步研究。未见三咖啡酰奎宁酸及咖啡酰奎宁酸酯类吸收代谢研究,需进一步研究开发。本文对忍冬属植物中咖啡酰奎宁酸类成分及其吸收与代谢研究进行总结,以期为此类化合物进一步深入研究提供帮助,也为忍冬属中咖啡酰奎宁酸类药物研究开发提供参考。