李 顏,郭 澄
(上海市第六人民醫(yī)院藥劑科,上海 200233)
銀杏Ginkgo biloba L. 屬裸子植物銀杏門(mén)唯一現(xiàn)存物種,被譽(yù)為植物界的“活化石”,原產(chǎn)于我國(guó),現(xiàn)廣泛種植于全世界。銀杏始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,但對(duì)銀杏(白果)、銀杏葉藥用價(jià)值的記載始于宋代。元代醫(yī)家李杲在《食物本草》中最早記載了銀杏的毒性和解毒方法,“小兒食之,發(fā)驚,多食,立死”“連飲冷白酒幾盞,吐出則生”。后世歷代醫(yī)家多認(rèn)為銀杏有毒或小毒[1]?,F(xiàn)代的植物化學(xué)研究已從銀杏葉中發(fā)現(xiàn)160 多種化合物,主要為銀杏黃酮類(lèi)、銀杏內(nèi)酯類(lèi)和銀杏酚酸(GA)類(lèi)成分[2-3]。近年來(lái)的研究顯示,銀杏葉中藥制劑對(duì)冠心病、心絞痛、大腦退行性病變及心血管疾病引起的腦功能障礙、老年癡呆等療效確切,銀杏黃酮類(lèi)和銀杏內(nèi)酯類(lèi)是其臨床療效的物質(zhì)基礎(chǔ)。其中,GA 類(lèi)成分一直被認(rèn)為是引起臨床不良反應(yīng)的主要物質(zhì),有致敏性和致突變毒性,故GA 類(lèi)的限量是評(píng)價(jià)銀杏葉制劑質(zhì)量的指標(biāo)之一,但同時(shí)GA 類(lèi)成分也具有抗菌、抗炎、抗腫瘤等生物活性[4]?,F(xiàn)就近年來(lái)對(duì)GA 的研究進(jìn)行綜述,為其全面、合理地開(kāi)發(fā)和利用提供參考,也提醒審慎思考銀杏制劑臨床使用中出現(xiàn)不良事件的原因。
1998 年,HAUSEN[5]研究了銀杏酸類(lèi)對(duì)豚鼠的過(guò)敏反應(yīng),結(jié)果表明,純酚酸物質(zhì)可引起過(guò)敏,但銀杏葉提取物未引起豚鼠過(guò)敏。BERG 等[6]對(duì)雄性中國(guó)倉(cāng)鼠肺成纖維細(xì)胞的黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HPRT)的分析結(jié)果顯示,3 個(gè)主要的GA(13 ∶0,15 ∶1,17 ∶1)無(wú)誘變的致突變性效力。
LIU 等[7]通過(guò)大鼠原代肝細(xì)胞和HepG2 細(xì)胞系模型研究Ⅰ相代謝酶對(duì)GA(15 ∶1)毒性的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)GA(15 ∶1)對(duì)被CYP1A 和CYP3A 代謝后的代謝產(chǎn)物具有更強(qiáng)的細(xì)胞毒性。JIANG 等[8]以代謝組學(xué)方法結(jié)合生化測(cè)定研究,結(jié)果表明,GA(15 ∶1)可影響模型小鼠肝臟的氧化應(yīng)激和嘌呤代謝水平,且具有劑量依賴(lài)性。YAO 等[9]的研究結(jié)果顯示,參與GA(17 ∶1)的藥物代謝酶為CYP1A2,CYP3A4,UGT1A6,UGT1A9,UGT2B15;從MMT 實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,GA(17 ∶1)對(duì)HepG2 細(xì)胞的毒性作用呈時(shí)間和濃度依賴(lài)性,但對(duì)原代肝細(xì)胞的毒性低于HepG2 細(xì)胞,同時(shí)也表明CYP1A-和CYP3A 介導(dǎo)的代謝增加了GA(17 ∶1)的毒性。
德國(guó)學(xué)者分別在2001 年和2002 年研究了銀杏提取物的神經(jīng)毒性作用,結(jié)果顯示,GA 濃度依賴(lài)性地誘導(dǎo)雞胚胎體外培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞死亡,表現(xiàn)為染色質(zhì)濃縮、核縮和蛋白質(zhì)合成抑制劑放線(xiàn)菌酮損失減少,提示細(xì)胞死亡,可能的原因是激活蛋白磷酸酶type-2C[10-11]。HECKER 等[12]研究了GA 對(duì)人角質(zhì)形成細(xì)胞系HaCaT和恒河猴腎小管上皮細(xì)胞系LLC-MK2 的影響,結(jié)果顯示,GA 可能抑制溶酶體酶的形成,誘導(dǎo)乳酸脫氫酶的釋放,從而引起HaCaT 細(xì)胞凋亡。BERG 等[6]采用雄性中國(guó)倉(cāng)鼠肺成纖維細(xì)胞(V79)評(píng)價(jià)3 個(gè)主要GA 成分(13 ∶0,15 ∶1,17 ∶1)的細(xì)胞毒性,結(jié)果顯示,24 h 內(nèi)在高于50 mmol/L 濃度條件下孵化時(shí),細(xì)胞毒性與濃度呈依賴(lài)關(guān)系。YAO 等[13]研究了GA(15 ∶1)對(duì)MDCK 細(xì)胞的致壞死作用及可能的機(jī)制,發(fā)現(xiàn)GA(15 ∶1)誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯在G0/G1和G2/M 期,影響DNA 合成和細(xì)胞有絲分裂,最終誘發(fā)腎毒性。RYCKEWAERT 等[14]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法對(duì)GA 的毒性機(jī)制進(jìn)行研究,結(jié)果顯示,GA 能調(diào)節(jié)SIRT 活性,其特異性抑制譜和細(xì)胞毒與非特異性抑制劑(SIRT1 和SIRT2)相當(dāng),且不同于SIRT1 特異性抑制劑EX-527,非特異性SIRT 抑制被認(rèn)為是其體外細(xì)胞毒性的新機(jī)制。
不同學(xué)者對(duì)GA 在抑制腫瘤方面進(jìn)行了體外研究,包括肺癌、結(jié)腸癌、肝癌、胃癌和腎癌。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),GA 可通過(guò)調(diào)節(jié)不同的信號(hào)通路影響腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移。
上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。BAEK 等[15]研究發(fā)現(xiàn),GA(15 ∶1)可抑制A549 和H1299肺癌細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移。其抑制了EMT 相關(guān)基因[牽連蛋白、波形蛋白、N-鈣黏蛋白(N-cadherin),基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9,MMP-2,Twist,Snail]的表達(dá),并抑制了轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)誘導(dǎo)的EMT,但不影響A549 和H1299 細(xì)胞中各種上皮標(biāo)記蛋白(Occludin 和E-cadherin)的表達(dá)。這些研究表明,GA(15 ∶1)通過(guò)抑制PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路來(lái)抑制肺癌的侵襲和遷移,并為控制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散提供潛在的治療性化合物來(lái)源。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)是致癌轉(zhuǎn)錄因子,可調(diào)節(jié)涉及多種血液惡性腫瘤包括多發(fā)性骨髓的進(jìn)展。BAEK 等[16]的研究顯示,GA(17 ∶1)表現(xiàn)出減弱STAT3 激活的作用,表明其在癌癥中有潛在的治療作用。QIAO 等[17]的研究結(jié)果表明,GA可減少SW480 結(jié)腸癌細(xì)胞增殖,并抑制遷移,且呈濃度依賴(lài)性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),GA 通過(guò)誘導(dǎo)腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)激活和抑制侵襲相關(guān)蛋白的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。LIU 等[18]研究發(fā)現(xiàn),GA 對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖、遷徙和入侵有抑制作用,GA 可引起腫瘤細(xì)胞G0/G1期阻滯并引發(fā)內(nèi)源性細(xì)胞凋亡和ROS 調(diào)節(jié)的自噬,認(rèn)為GA 可作為治療結(jié)腸癌的潛在藥物。LI 等[19]的研究結(jié)果顯示,GA可抑制侵襲相關(guān)分子(MMP-2 和MMP-9)的表達(dá),同時(shí)抑制HepG2 細(xì)胞EMT,進(jìn)一步深入研究發(fā)現(xiàn),其作用機(jī)制為下調(diào)HGF/c-Met 信號(hào)通路。LORENTE 等[20]的研究結(jié)果顯示,GA 作為一種SUMO 蛋白修飾抑制劑,通過(guò)增加TRIB3 的表達(dá)和減少SUMO1 復(fù)合物的形成誘導(dǎo)自噬介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞死亡,從而達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞的作用。LIANG 等[21]研究發(fā)現(xiàn),GA 可通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和抑制活性氧簇(ROS)調(diào)控的STAT3/JAK2 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制胃癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。ZHU 等[22]研究發(fā)現(xiàn),在體內(nèi)外GA均 可 通 過(guò) 影 響 腎 細(xì) 胞 癌(RCC) 細(xì) 胞(786-O 和A498)G1期阻滯其活性和增殖。GA 還可減少RCC 細(xì)胞的侵襲和遷移。表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)是GA 的重要靶蛋白,GA 可顯著抑制腎癌的EGFR 的信號(hào)傳導(dǎo),從而發(fā)揮其抗腎癌的作用。
腸出血性大腸桿菌(EHEC)感染是世界性難題,目前尚無(wú)有效治療方法。生物膜的形成與EHEC 感染密切相關(guān),也是抗藥性的機(jī)制。LEE 等[23]研究發(fā)現(xiàn),5 μg/mL 的GA(15 ∶1,17 ∶1)及100 μg/mL 的銀杏葉提取物在聚苯乙烯和玻璃表面,以及尼龍膜上均能抑制EHEC 生物膜的形成;轉(zhuǎn)錄分析結(jié)果表明,GA(15 ∶1)抑制了EHEC中的curli 基因和prohage 基因表達(dá);此外,還發(fā)現(xiàn)GA和銀杏葉提取物可抑制3 種金黃色葡萄球菌菌株生物膜的形成。該研究結(jié)果表明,植物次生代謝產(chǎn)物GA 是生物膜抑制劑的重要資源。HUA 等[24]使用綠色熒光蛋白(GFP)標(biāo)記的細(xì)胞株研究了GA(15 ∶1)的抗菌活性及其潛在作用機(jī)制,推測(cè)GA(15 ∶1)是通過(guò)抑制解淀粉芽孢桿菌的蛋白質(zhì)活性達(dá)到抗菌作用;同時(shí)發(fā)現(xiàn),革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞壁中某些成分可攔截GA(15 ∶1)大量滲透,這也是其對(duì)革蘭陰性菌無(wú)明顯抗菌作用的主要原因之一。LI 等[25]研究了GA 對(duì)氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)引起的人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)氧化的緩和作用,并明確了其分子機(jī)制,結(jié)果表明,GA 的抗炎特征是通過(guò)抑制NF-κB 通路減低誘導(dǎo)型一氧化氮(iNOS)和環(huán)氧合酶2(COX-2)并激發(fā)細(xì)胞因子實(shí)現(xiàn)的。GERSTMEIER 等[26]研究了GA 對(duì)脂質(zhì)介質(zhì)(LMs)生物合成的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),GA 在基于mPGES 的藥效虛擬篩選和細(xì)菌刺激人M1 和M2 樣巨噬細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)為促炎性L(fǎng)Ms 生物合成酶的有效多靶點(diǎn)抑制劑,該結(jié)果有助于解釋GA 復(fù)雜的藥理作用和毒理學(xué)特征。ZHANG 等[27]研究了GA 抗ox-LDL 誘導(dǎo)的人微血管內(nèi)皮細(xì)胞(HMEC-1)和人外周單個(gè)核細(xì)胞(nPBMCs)的氧化和炎性反應(yīng),結(jié)果表明,GA 可提高ox-LDL 處理后的細(xì)胞活性,且顯著降低細(xì)胞內(nèi)的ROS 和促炎性細(xì)胞因子,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)GA 通過(guò)NF-κB 途徑發(fā)揮抗炎作用。
銀杏葉標(biāo)準(zhǔn)提取物EGb761 被用于治療阿爾茨海默病所致記憶力下降、精神分裂癥、癡呆癥等神經(jīng)和精神方面的疾病。GA 對(duì)記憶力的影響目前仍未知。MANGO 等[28]通過(guò)電生理分析了GA 對(duì)海馬長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)和突觸傳遞的影響,發(fā)現(xiàn)GA 對(duì)Aβ 引起的神經(jīng)遞質(zhì)損傷釋放和突觸可塑性具有神經(jīng)保護(hù)作用。α-突觸核蛋白(αsyn)集聚而成的胞漿內(nèi)涵體(Lewy bodies)的積聚是帕金森病的主要病理特征,也能引起多巴胺能神經(jīng)元變性。VIJAYAKUMARAN 等[29]在SH-SY5Y 神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞和大鼠原代皮層神經(jīng)細(xì)胞上觀察了GA 對(duì)α-syn聚集體清除率的影響,結(jié)果顯示,GA 能促進(jìn)α-syn 聚集體的自噬性清除,提示可能在疾病治療中具有潛在作用。
隱孢子蟲(chóng)是一種原生動(dòng)物寄生蟲(chóng),能引起免疫缺陷性腹瀉和免疫功能低下性危及生命的腹瀉。WU 等[30]通過(guò)體外細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn),GA 類(lèi)物質(zhì)對(duì)人腺癌(HCT-8)細(xì)胞株中隱孢子蟲(chóng)活性有一定的抑制作用,5.0 μg/mL 的GA 作用48 h 后培養(yǎng)基中隱孢子蟲(chóng)的數(shù)量明顯減少,提示GA 可作為治療隱孢子蟲(chóng)疾病的潛在候選藥物。CHIDIEBERE 等[31]研究了GA(15 ∶1)在HCT-8 細(xì)胞株中抗隱孢子蟲(chóng)的活性,以NTZ(Nitazoxanide)作陽(yáng)性對(duì)照藥物,研究發(fā)現(xiàn),GA 單體碳鏈的長(zhǎng)度是影響抗隱孢子蟲(chóng)活性的重要因素,推測(cè)較長(zhǎng)的烷基鏈有更高的膜滲透性,從而使藥物運(yùn)輸更有效。
YOON 等[32]利用C2C12 肌肉細(xì)胞和3T3-L1 前脂肪細(xì)胞篩選了658 種天然化合物對(duì)破壞胰島素信號(hào)通路的蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)的影響,結(jié)果顯示,GA 作為PTPN9 和DUSP9 的雙重靶向抑制劑,可通過(guò)激活A(yù)MPK 信號(hào)傳導(dǎo)增加3T2L1 和C2C12 細(xì)胞的葡萄糖攝取,提示GA 可作為治療2 型糖尿病的候選藥物。
泛素化作用于老化/氧化應(yīng)激中下游環(huán)節(jié)。CHHUNCHHA等[33]研究發(fā)現(xiàn),GA 可全面抑制晶狀體上皮細(xì)胞中的異常類(lèi)泛素化而減輕氧化應(yīng)激,并明確了其作用機(jī)制是通過(guò)改變Sp1/Prdx6 的失調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
甘氨酸受體(GlyRs)屬五聚體環(huán)受體操作通道的超家族,參與許多生理功能,包括運(yùn)動(dòng)、視覺(jué)和疼痛。MALEEVA 等[34]通過(guò)CHO-K1 和N2a 細(xì)胞研究了銀杏酚酸對(duì)甘氨酸受體的作用,結(jié)果顯示,GA 是α1GlyRs的新型選擇性增強(qiáng)劑[34]。LIU 等[35]研究發(fā)現(xiàn),作為泛素化的抑制劑,GA 在間充質(zhì)干細(xì)胞分化(MSCs)中有一定活性,在經(jīng)過(guò)GA 預(yù)處理的小鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞分化中能增強(qiáng)成脂前基因的表達(dá),且在成脂培養(yǎng)基中培養(yǎng)后分化為脂肪細(xì)胞的效率更高;但在脂肪細(xì)胞形成后期添加GA 時(shí),脂肪細(xì)胞的成熟明顯受到抑制,同時(shí)多個(gè)脂肪生成基因的表達(dá)顯著下調(diào),提示了GA 在細(xì)胞治療方面的潛能。BORENSTEIN 等[36]研究了GA 在體外通過(guò)抑制融合蛋白和病毒蛋白抑制單純皰疹病毒1 型(HSV-1)的合成,顯示出對(duì)GA 非包膜腺病毒也有抑制作用;同時(shí),在感染后給予GA 同樣可抑制HSV-1 和CMV 的復(fù)制,表明GA 具有靶向蛋白質(zhì)和DNA 合成的二級(jí)機(jī)制。鑒于GA 對(duì)病毒感染的有效作用,即使在感染開(kāi)始后,也可用于急性感染(如感染新型冠狀病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒、甲型流感病毒、麻疹病毒)和用于一些病毒的積極治療(如HSV-1、HSV-2、水痘帶狀皰疹病毒)。
銀杏制劑臨床使用的安全性是藥學(xué)工作者關(guān)注的重點(diǎn)。GA 具有致敏性和致突變毒性,GA 的限量也是評(píng)價(jià)銀杏制劑質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一。1997 年,德國(guó)衛(wèi)生部規(guī)定銀杏葉制劑中GA 含量應(yīng)低于5 μg/g;《中國(guó)藥典》自2010 年版起規(guī)定銀杏葉提取物中總酚酸不得超過(guò)10 μg/g。GA 是一組混合物,包括5 種成分,即銀杏新酸(13 ∶0)、銀杏酸(15 ∶1)、十七烷二烯銀杏酸(17 ∶2)、氫化銀杏酸(15 ∶0)和十七烷二烯銀杏酸(17 ∶1)。其中,銀杏新酸(13 ∶0)、銀杏酸(15 ∶1)和十七烷二烯銀杏酸(17 ∶1)占總酚酸的90%[3]。但對(duì)GA 的毒性研究仍集中在體外的細(xì)胞毒性研究,對(duì)制劑中GA 引起人體的毒性損傷尚未見(jiàn)報(bào)道。銀杏制劑臨床需長(zhǎng)期服用,GA 的體內(nèi)代謝情況及是否有蓄積性毒性的研究報(bào)道也缺乏。此外,對(duì)GA 藥理活性研究是目前研究的熱點(diǎn),特別是其抗腫瘤作用的研究。研究結(jié)果提示,GA 可作為潛在的抗腫瘤藥物,同樣是體外細(xì)胞藥理學(xué)的研究結(jié)果,全面、合理地開(kāi)發(fā)和利用GA 類(lèi)制劑需做進(jìn)一步的體內(nèi)和臨床研究。
GA 的研究文獻(xiàn)分析,結(jié)合回顧性的臨床試驗(yàn)分析[37]提示,對(duì)銀杏提取物制劑致臨床不良事件原因的思考除制劑所含成分外,還需考慮患者聯(lián)合用藥時(shí)發(fā)生的藥物相互作用。銀杏內(nèi)酯A 和B 能促進(jìn)肝代謝酶CYP3A4轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá),并增加其對(duì)底物的代謝能力,黃酮類(lèi)成分(槲皮素和山柰酚)可抑制CYP3A4 活性,尤其是抑制體內(nèi)硝苯地平的代謝,且隨著黃酮攝入的增加,其程度進(jìn)一步加強(qiáng),導(dǎo)致不良反應(yīng)(頭痛、頭暈、心率加快、虹膜出血)的發(fā)生[38]。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn),銀杏對(duì)CYP2C19 有明顯的誘導(dǎo)作用,可提高奧美拉唑代謝物的血藥濃度,但未見(jiàn)其引發(fā)不良事件的報(bào)道[39]。由于銀杏類(lèi)制劑并非CYP 家族的強(qiáng)誘導(dǎo)或強(qiáng)抑制類(lèi)制劑,根據(jù)已有文獻(xiàn)和臨床觀察,對(duì)硝苯地平等藥物合用引發(fā)的不良反應(yīng)需重點(diǎn)關(guān)注[38]。