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        紅景天苷藥理作用的分子機(jī)制研究進(jìn)展

        2015-02-22 06:22:37龔舒綜述甘淋審校
        現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生 2015年5期
        關(guān)鍵詞:紅景天干細(xì)胞誘導(dǎo)

        龔舒 綜述,甘淋 審校

        (瀘州醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究中心,四川瀘州646000)

        紅景天苷藥理作用的分子機(jī)制研究進(jìn)展

        龔舒 綜述,甘淋 審校

        (瀘州醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究中心,四川瀘州646000)

        紅景天;藥理作用;藥理作用分子作用機(jī)制;銜接蛋白質(zhì)類,信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo);綜述

        紅景天是生長(zhǎng)于北半球海拔1 800~2 500 m高寒、干燥、缺氧、晝夜溫差大、強(qiáng)紫外線照射、無(wú)污染環(huán)境中生命力旺盛的珍稀野生植物,是我國(guó)傳統(tǒng)藏醫(yī)臨床中的常用藥和國(guó)際公認(rèn)植物適應(yīng)原之一。明代李時(shí)珍《本草綱目》記載“紅景天,本經(jīng)上品,祛邪惡氣,補(bǔ)諸不足,已知補(bǔ)益藥中所罕見”。《現(xiàn)代實(shí)用本草》記載紅景天的主要藥理作用有中樞興奮、抗疲勞、強(qiáng)心、抗炎、抗過(guò)氧化、抗微波輻射、降血糖等。紅景天含有苷類、黃酮類、香豆素類、鞣質(zhì)、揮發(fā)油、生物碘以及多種酚類化合物、微量元素、氨基酸等成分。紅景天苷提取自紅景天全草或根莖的主要生物活性成分之一,化學(xué)名稱為2-(4-羥基苯基)乙基-β-D-葡萄糖苷,化學(xué)分子式為C14H20O7,相對(duì)分子質(zhì)量為300.3,為類白色或淺黃色針狀結(jié)晶,是一種苯乙醇類化合物。近年來(lái),紅景天苷的國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)研究日漸深入,現(xiàn)對(duì)其主要藥理作用及分子機(jī)制作一簡(jiǎn)要綜述。

        1 抗缺氧、抗疲勞、促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)

        紅景天苷是一種能迅速提高血氧飽和度、降低機(jī)體耗氧量、增加運(yùn)動(dòng)耐力、恢復(fù)運(yùn)動(dòng)疲勞、能雙向調(diào)節(jié)中樞及修復(fù)保護(hù)神經(jīng)的天然藥物。經(jīng)紅景天苷預(yù)處理的大鼠模型,可緩解局灶性的腦缺血再灌注損傷,降低血腦屏障的通透性,減輕腦水腫,降低腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的表達(dá)[1]。紅景天苷能使低氧SD大鼠陰莖海綿體平滑肌細(xì)胞(CCSMC)中α-肌動(dòng)蛋白表達(dá)降低及骨橋蛋白(OPN)表達(dá)升高[2],為臨床應(yīng)用中醫(yī)藥防治陽(yáng)痿提供一條新思路。紅景天苷通過(guò)抑制神經(jīng)干細(xì)胞凋亡,保護(hù)缺氧對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的損傷,其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因Bax、Bcl-2和caspase-3的表達(dá)有關(guān)[3]。紅景天苷和酪醇,可通過(guò)抑制活性氧(ROS)-AMPK-PKC通路逆轉(zhuǎn)因缺氧導(dǎo)致減少的質(zhì)膜相關(guān)Na+與K+-ATP酶的表達(dá)[4]。紅景天苷能提高大鼠運(yùn)動(dòng)耐量,增加其力竭運(yùn)動(dòng)后的肝臟糖原水平,降低丙二醛(MDA)水平,提高肝臟抗氧化酶的活性[5]。近期研究表明,紅景天苷在保護(hù)神經(jīng)、清除自由基、調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)遞質(zhì)、促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)和調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因表達(dá)等方面有多重功效[6]。研究證實(shí),紅景天苷成功促進(jìn)在大鼠周圍神經(jīng)擠壓傷后坐骨神經(jīng)損傷模型中功能上的神經(jīng)再生,表明紅景天苷可作為神經(jīng)保護(hù)劑用于外周神經(jīng)損傷的治療[7]。紅景天苷可通過(guò)磷酯酰肌醇3激酶/絲氨酸/蘇氨酸激酶(PI3K/Akt)信號(hào)途徑,減少老鼠創(chuàng)傷性腦損傷的腦水腫和細(xì)胞凋亡,改善其行為和組織學(xué)愈后結(jié)果[8]。

        2 強(qiáng)心、抗過(guò)氧化、保護(hù)心血管系統(tǒng)

        目前,紅景天苷是一種公認(rèn)的抗氧化劑,可通過(guò)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡而保護(hù)心血管系統(tǒng)。紅景天苷可防止因過(guò)氧化氫(H2O2)導(dǎo)致的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)的損傷凋亡[9],減輕因同型半胱氨酸導(dǎo)致的大鼠主動(dòng)脈及其內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙[10]。紅景天苷大鼠冠狀動(dòng)脈內(nèi)給藥可減輕因缺血再灌注損傷(IRI)導(dǎo)致的心肌細(xì)胞凋亡[11],腹腔內(nèi)給藥可減少因急性心力衰竭造成的心肌超微結(jié)構(gòu)損傷[12]。Zhang等[13]、Wang等[14]小組研究發(fā)現(xiàn),在乳腺癌患者化療時(shí)合用紅景天苷,可預(yù)防化療導(dǎo)致的早期左心室局部收縮功能障礙,有效保護(hù)心肌細(xì)胞。大量研究進(jìn)一步探討了紅景天苷強(qiáng)心、抗過(guò)氧化以保護(hù)心血管系統(tǒng)的分子機(jī)制。紅景天苷可通過(guò)MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,提高抗磷酸化eNOS抗體(P-eNOS)水平,增加心肌細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶磷酸化狀態(tài)(P-ERK)和降低P-P38蛋白的表達(dá),降低MDA含量,提高超氧化物歧化酶(SOD)含量。通過(guò)激活PI3K/Akt/mTOR和調(diào)節(jié)REDD1信號(hào)途徑,顯著提高抗凋亡Bcl-2和p-Akt蛋白的表達(dá),下調(diào)促凋亡Bax蛋白的表達(dá),抑制Bcl2/ Bax的下游通路和caspase-3的活性,抑制NOX1、NOX2和ROS的產(chǎn)生,控制細(xì)胞間氧化應(yīng)激水平,增加內(nèi)源性抗氧化酶、過(guò)氧化氫酶和錳超氧化物歧化酶的活性與表達(dá),防止過(guò)度氧化應(yīng)激,有效保護(hù)NO的生物利用度。此外,紅景天苷還可清除多種自由基團(tuán)、抑制氧化應(yīng)激,修復(fù)小鼠肝細(xì)胞和成骨細(xì)胞損傷[15-16]。因此,紅景天苷以其優(yōu)異的抗過(guò)氧化作用,可為氧化應(yīng)激相關(guān)疾病提供新的預(yù)防和治療辦法。

        3 抗衰老

        紅景天苷已被證明具有延緩衰老和強(qiáng)身健體的功效。研究表明,紅景天苷對(duì)阿爾茨海默?。ˋD)中因β-淀粉樣蛋白(Aβ)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和慢性炎癥具有調(diào)節(jié)、保護(hù)效用[17]。紅景天苷可通過(guò)激活PI3K/Akt信號(hào)途徑防止由1-甲基-4-苯基吡啶導(dǎo)致的大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤PC12細(xì)胞凋亡[MPP(+)],證明紅景天苷具有防止帕金森?。≒D)發(fā)展的治療潛力[18]。研究表明,飲食攝入紅景天苷可引起老年大鼠(21月齡)的總T細(xì)胞(CD3+)和T輔助細(xì)胞(CD4+)明顯增加,并顯著增加其遲發(fā)型超敏反應(yīng)(DTH)和T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng),顯著促進(jìn)抗KLH、IgG抗體、抗-KLH的IgG1和抗-KLH的IgG2α的分泌而不會(huì)干擾免疫穩(wěn)態(tài)[19]。因此,紅景天苷有望應(yīng)用于幫助老年人減緩老化、增強(qiáng)體質(zhì)、增加免疫力,更適應(yīng)于疫苗接種。

        4 增強(qiáng)免疫力與抗腫瘤

        近年來(lái)腫瘤的中藥治療受到廣泛關(guān)注,最近發(fā)現(xiàn),紅景天苷可增強(qiáng)機(jī)體免疫,對(duì)多種腫瘤細(xì)胞如人肝癌HepG2細(xì)胞[20-21]、人肺腺癌細(xì)胞SPC-A-1[22]、人皮膚黑色素瘤細(xì)胞A375[23]及腹水型H22肝癌[24]有明顯抑制作用。紅景天苷能通過(guò)調(diào)節(jié)CDK4-cyclin D1途徑阻滯G1期和(或)調(diào)節(jié)Cdc2-cyclin B1途徑阻滯G2期以發(fā)揮對(duì)人類不同腫瘤細(xì)胞株的抗增殖作用[25]。紅景天苷可降低人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞U251的活性,使其生長(zhǎng)停滯于細(xì)胞周期G0/G1期,并能通過(guò)抑制氧化應(yīng)激影響人腦膠質(zhì)瘤組織在裸鼠體內(nèi)的腫瘤微環(huán)境[26]。紅景天提取物和紅景天苷通過(guò)抑制mTOR途徑和誘導(dǎo)細(xì)胞自噬以減少膀胱癌細(xì)胞TEU-2的生長(zhǎng)[27]。紅景天苷可能通過(guò)上調(diào)Bax、caspase-3、caspase-8及下調(diào)Bcl-2蛋白表達(dá)誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡,從而起到抑制肝癌HepG2細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。紅景天苷抑制人纖維肉瘤HT1080細(xì)胞的遷移和侵襲,可能是由于其下調(diào)了過(guò)量水平的ROS從而干擾ROS-PKC-ERK1/2信號(hào)途徑所致[28]。紅景天苷的抗腫瘤作用機(jī)制還可能與增強(qiáng)機(jī)體免疫系統(tǒng)有關(guān),有待于進(jìn)一步深入研究。

        5 其他

        5.1 抗輻射探尋抗氧化類藥物是輻射防護(hù)研究的關(guān)注點(diǎn)。紅景天苷的防輻射機(jī)制可能是激活抗氧化酶、清除自由基及增強(qiáng)免疫等多種活性共同作用的結(jié)果。研究證明,紅景天提取物有顯著清除超氧陰離子、NO自由基的能力,且有明顯量-效關(guān)系[29]。紅景天苷的局部應(yīng)用,證明其對(duì)小鼠B16F10黑色素瘤細(xì)胞和因紫外線誘導(dǎo)的豚鼠皮膚色素沉著中的酪氨酸酶活性與黑色素合成有抑制作用[30],這為紅景天應(yīng)用于治療色素沉著障礙和皮膚美白的臨床研究提出了進(jìn)一步建議。

        5.2 抗炎癥紅景天苷可抑制由內(nèi)毒素(LPS)導(dǎo)致的RAW 264.7巨噬細(xì)胞中NO和前列腺素E2(PGE2)的分泌[31],其機(jī)制為抑制iNOS和COX-2蛋白表達(dá)、Ca2+的水平與核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的活性。在由LPS刺激導(dǎo)致的小鼠乳腺炎模型中,紅景天苷處理組降低了過(guò)氧化物酶在乳腺組織中的活性,并以劑量依賴方式降低TNF-α、白介素-1β(IL-1β)和IL-6的表達(dá)濃度。進(jìn)一步研究顯示,紅景天苷下調(diào)LPS誘導(dǎo)的NF-κB的p65磷酸化和NF-κB信號(hào)途徑中的NF-κBα抑制劑,并且能抑制p38磷酸化、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)和在MAPKs信號(hào)通路的c-jun氨基(2)末端激酶(JNK)的分泌[32]。

        5.3 抗低溫紅景天苷是已知紅景天中有賦予個(gè)體抗低溫能力的有效成分。通過(guò)對(duì)低溫暴露下人呼吸道上皮細(xì)胞(HBE16)的研究表明,紅景天苷可通過(guò)抑制瞬時(shí)受體電位melastatin8通道(TRPM8)的激活,并主要通過(guò)降低環(huán)腺苷二磷酸(cAMP)反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)的活性,以減少因寒冷誘發(fā)的黏蛋白(MUC)產(chǎn)生過(guò)多的刺激來(lái)發(fā)揮其保護(hù)作用[33]。

        5.4 誘導(dǎo)細(xì)胞分化紅景天苷通過(guò)Akt、mTOR、p70S6K和MAPK信號(hào)通路,增加血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和NO分泌,從而介導(dǎo)人骨髓來(lái)源的血管內(nèi)皮干細(xì)胞(BM-EPCs)的增殖分化[34]。紅景天苷可抑制阿糖胞苷(Ara-C)誘導(dǎo)的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(HBMMSCs)凋亡,其機(jī)制可能與Bcl-2/Bax表達(dá)調(diào)控有關(guān)[35]。紅景天苷可誘導(dǎo)大鼠骨髓間質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)分化為多巴胺能神經(jīng)元,上調(diào)γ-神經(jīng)元烯醇化酶2(Eno2/NSE)、微管相關(guān)蛋白2(Map2)和β3-Ⅲ類微管蛋白(Tubb3/β-tubulinⅢ)表達(dá),促進(jìn)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-3(NT-3)和神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)mRNA的表達(dá)和分泌。紅景天苷作用1~12 d后,多巴胺-β-羥基(DBH)、多巴脫羧酶(DDC)和酪氨酸羥化酶(TH)的表達(dá)顯著上調(diào)[36]。紅景天苷可誘導(dǎo)大鼠骨髓基質(zhì)干細(xì)胞(BMSC)分化為膽堿能神經(jīng)細(xì)胞,為干細(xì)胞臨床治療應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供理論依據(jù)[37]。紅景天苷通過(guò)BMP信號(hào)通路刺激C3H10T1/2和MC3T3-E1成骨細(xì)胞分化[38]。它上調(diào)并參與調(diào)節(jié)BMP信號(hào)傳導(dǎo)途徑的BMP2、BMP6和BMP7基因的mRNA水平,并增強(qiáng)了Smad1/5/8和ERK1/2的磷酸化。

        5.5 DNA修復(fù)紅景天苷可通過(guò)激活PARP1,加速修復(fù)DNA氧化損傷而增強(qiáng)造血干細(xì)胞(HSC)的再植能力[39]。經(jīng)過(guò)對(duì)PARP1缺失的定義功能域截短蛋白的生物化學(xué)研究表明,PARP1上富含色氨酸、甘氨酸和精氨酸的WGR結(jié)構(gòu)域,是紅景天苷與之結(jié)合及隨后激活氧化脅迫下PARP1的關(guān)鍵。在功能上,紅景天苷體外刺激PARP1活化的互補(bǔ)造血干細(xì)胞的區(qū)域不在WGR域的PARP1R591K突變體上,而是在全長(zhǎng)的PARP1WT上。

        5.6 改善戒斷癥狀最近研究,紅景天具有抗焦慮、抗抑郁和抗壓力功效,已被證明是有效的尼古丁戒斷癥狀的預(yù)防和治療藥物。Titomanlio等[40]在小鼠中使用條件性位置優(yōu)先(CPP)模型系統(tǒng)研究認(rèn)為,紅景天屬提取物(RHO)及其活性化合物紅景天苷能抑制CPP的啟動(dòng)和復(fù)原,在減少尼古丁戒斷癥狀的獎(jiǎng)賞效應(yīng)和防止復(fù)發(fā)方面有積極作用。

        5.7 降血脂與降血糖紅景天苷可降低低密度脂蛋白受體缺陷小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成,并提高巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和膠原蛋白在主動(dòng)脈竇的含量,這些變化與動(dòng)脈粥樣硬化主動(dòng)脈中單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)、血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)和VCAM-1蛋白表達(dá)減少有關(guān)[41]。對(duì)小鼠的研究表明,紅景天苷能降低血糖和糖尿病氧化應(yīng)激,并顯著降低空腹血糖(FPG)、血脂(TC)、三酰甘油(TG)和丙二醛(MDA)含量,同時(shí)增加血清胰島素水平及SOD、GPX和CAT的活性[42]。因此,紅景天苷應(yīng)被視為未來(lái)糖尿病治療的備選藥物之一。

        6 不良反應(yīng)

        藥物動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明,紅景天苷主要經(jīng)肝臟代謝、腎臟排泄[43]。其在動(dòng)物和人體中使用的不良反應(yīng)尚不確切。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)模式的回復(fù)突變?cè)囼?yàn)、染色體畸變?cè)囼?yàn)和小鼠微核測(cè)試顯示,紅景天苷無(wú)遺傳毒性[44]。

        綜上所述,隨著化學(xué)藥物引起的毒性反應(yīng)、抗藥性及藥源性疾病的增加,全球藥物研究已傾向于由化學(xué)藥物向天然藥物轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。天然藥物因其生物活性高、毒性反應(yīng)少等優(yōu)點(diǎn),成為現(xiàn)今制藥工業(yè)新藥研究和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)藥物申報(bào)的首選方向。深入探討紅景天苷藥理作用的分子機(jī)制,可為開發(fā)綠色天然新藥奠定理論基礎(chǔ),拓展傳統(tǒng)藏傳中藥的臨床應(yīng)用界限。

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        10.3969/j.issn.1009-5519.2015.05.021

        :A

        :1009-5519(2015)05-0696-04

        2014-10-10)

        瀘州醫(yī)學(xué)院自然科學(xué)青年基金(2012QN-12)。

        龔舒(1982-),女,四川瀘州人,在讀碩士研究生,主要從事醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)工作;E-mail:gongshuyy@126.com。

        甘淋(E-mail:gl-gump@163.com)。

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