馬漢偉，張 明，白銀亮*，張有成

（1.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院小兒消化科，甘肅 蘭州 730030； 2.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院藥劑科，甘肅 蘭州 730030；3.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院普外科，甘肅 蘭州 730030）

甘草為豆科植物甘草GlycyrrhizauralensisFisch.、脹果甘草GlycyrrhizainflataBat.或光果甘草GlycyrrhizaglabraL.的干燥根和根莖［1］。迄今為止，從甘草中分離出的化合物已達(dá)四百余個(gè)，藥理研究也證實(shí)甘草屬的不同提取物以及分離的次生代謝產(chǎn)物具有多種生物學(xué)活性［2-4］。甘草西定是甘草的活性成分之一，1968 年由日本學(xué)者首次從甘草的根部提取并鑒定［5］，隨后其多種生物學(xué)作用被相繼報(bào)道，特別在抗菌、治療口腔疾病、抗腫瘤等方面療效顯著。甘草西定是一種白色針狀結(jié)晶，在二氯甲烷中的熔點(diǎn)為161～162.5 ℃，CAS 編號(hào)30508-27-1，分子式C26H32O5，化學(xué)結(jié)構(gòu)3＇，6-雙異戊烯基-2＇，4＇，7-三羥基-5-甲氧基異黃烷（圖1）［5］。異戊烯基的存在會(huì)增加黃酮類(lèi)化合物的親脂性，增強(qiáng)其對(duì)生物膜的親和力和對(duì)靶蛋白的結(jié)合力［6-7］，這也可能是甘草西定具有廣泛藥理作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。本文將對(duì)甘草西定的現(xiàn)代藥理學(xué)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，探討其研究方向和應(yīng)用前景，為該化合物今后成為新藥研發(fā)的有效候選分子提供理論依據(jù)。

圖1 甘草西定結(jié)構(gòu)式

1 提取方法

目前甘草西定的提取方法主要是利用有機(jī)溶劑進(jìn)行的，但由于異戊烯基黃酮類(lèi)化合物在甘草中的含量極低（＜100 μg/g）［8］，提取效率并不理想。近年來(lái)倡導(dǎo)的綠色溶劑具有良好的熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、不燃性，以及能夠更好地溶解細(xì)胞壁纖維素和釋放目標(biāo)分子等特性［9-10］。Ji 等［11］設(shè)計(jì)的疏水性離子液體［C8MIM］ BF4 （1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽），能夠與甘草西定產(chǎn)生很強(qiáng)的相互作用，同時(shí)［C8MIM］ BF4 可再循環(huán)利用，這使得甘草西定的提取效率明顯提高，為今后批量提取提供了先進(jìn)的技術(shù)保障。

2 藥動(dòng)學(xué)研究

王牧原［12］首次建立HPLC 法測(cè)定血漿中的甘草西定，當(dāng)其血藥濃度在0.1 ～10 μg/mL 時(shí)，與峰面積的線性關(guān)系良好，回收率高，重復(fù)性好，甘草西定的標(biāo)準(zhǔn)貯備液和生物樣品在不同溫度條件下長(zhǎng)期保存時(shí)藥效穩(wěn)定。在平行人工膜透性試驗(yàn)（PAMPA） 中，當(dāng)pH 為4.0、7.4 時(shí)，甘草西定對(duì)PAMPA 的通透性均中等，提示甘草西定可能在胃和小腸中吸收［13］。肝微粒體對(duì)甘草西定的代謝具有顯著的物種差異，人類(lèi)的代謝能力低于大鼠、小型豬、兔、狗、猴等物種［13］。Wang 等［14］給予大鼠甘草西定灌胃后，僅在糞便中檢測(cè)到1 種甘草西定的單羥基化衍生物，并認(rèn)為此羥基化反應(yīng)可能發(fā)生在異戊烯基的反式甲基上。CYP 亞型（ CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP2E1、CYP3A4） 參與了甘草西定的代謝，可通過(guò)氫鍵和π-π 堆積發(fā)生相互作用［13］。甘草西定也可被UGT1A9 選擇性代謝，產(chǎn)生7-葡糖醛酸甘草西定［15］。因此，水化和羥基化是甘草西定的主要生物轉(zhuǎn)化方式，葡萄糖醛酸化也是清除甘草西定的重要途徑。另有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)甘草西定濃度為10 μmol/L 時(shí)，對(duì)CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19 的抑制率超過(guò)50%［16］； 濃度為100 μmol/L 時(shí)，對(duì)CYP2C9、CYP2C19、CYP3A4 的抑制率超過(guò) 90%，對(duì) UGT1A3、UGT1A6、UGT1A7、UGT1A9、UGT2B4、UGT2B7、UGT2B15則能夠完全抑制［13］，這些發(fā)現(xiàn)將有助于為接受甘草西定治療的患者提供更合理的臨床用藥指導(dǎo)。

3 藥理作用

甘草西定最初是研究者在尋找具有抗胃潰瘍的活性成分時(shí)，從光果甘草的根部提取并鑒定的化合物［5］。隨著研究的深入，該化合物的多種藥理學(xué)活性被逐漸報(bào)道，涉及抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化、抗腫瘤等多個(gè)方面。

3.1 抗菌 因黃酮類(lèi)化合物具有較強(qiáng)的抗菌活性，故有“植物抗菌素” 之稱(chēng)。研究發(fā)現(xiàn)，黃酮類(lèi)化合物特定位置的某些官能團(tuán)（如烷基鏈、烷基氨基鏈、異戊二烯基、含有氧或氮的雜環(huán)單元等疏水取代基） 的存在會(huì)增加化合物的親脂性，環(huán)A 和B 上不同位置的OH 基團(tuán)的存在則增加了抗菌活性［17-19］。因此，甘草西定的抗菌活性可能與其同時(shí)具有多個(gè)異戊烯基和羥基的特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)。詳見(jiàn)表1。

表1 甘草西定的抗菌活性

3.1.1 常見(jiàn)耐藥菌 抗生素的使用雖然在很大程度上降低了感染性疾病的發(fā)病率和嚴(yán)重程度，但隨之出現(xiàn)的細(xì)菌耐藥問(wèn)題給臨床診療帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，其中以耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA） 和萬(wàn)古霉素耐藥腸球菌（VRE）最為常見(jiàn)。研究顯示，8 μg/mL 甘草西定與苯唑西林聯(lián)用時(shí)，可使苯唑西林對(duì)MRSA 的最低抑菌濃度（MIC） 降至0.5 μg/mL 以下，而PBP2＇的形成并未受影響，提示甘草西定可能通過(guò)修復(fù)苯唑西林的抗菌活性而降低其耐藥性［20-21］。另有研究發(fā)現(xiàn)，甘草西定對(duì)VRE 菌株的抗菌作用顯著，MIC 為1.9×10-5mol/L［22］。因此，利用結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)化甘草西定與抗生素的聯(lián)合用藥方案，可能為今后耐藥菌的治療提供新的思路。

3.1.2 口腔致病菌 變形鏈球菌是齲齒形成的主要病原體，可通過(guò)分解膳食中的碳水化合物而產(chǎn)生有機(jī)酸，導(dǎo)致牙齒鈣化組織的局部溶解和破壞。甘草西定能夠有效抑制變形鏈球菌（MIC 為6.25 ～12.5 μg/mL）［26-28］，減少酸性物質(zhì)的產(chǎn)生，降低其黏附性，且對(duì)口腔膠質(zhì)細(xì)胞的形成幾乎沒(méi)有毒性［28］。牙齦卟啉單胞菌是一種革蘭氏陰性兼性厭氧球桿菌，是促發(fā)慢性牙周炎的關(guān)鍵病原體。該細(xì)菌通過(guò)破壞宿主免疫穩(wěn)態(tài)誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致牙齦組織破壞和牙齒周?chē)难啦酃沁M(jìn)行性喪失［32-33］。甘草西定除了能夠抑制牙齦卟啉單胞菌生長(zhǎng)［27-34］外，還可抑制NF-κB p65 的磷酸化，減少白細(xì)胞介素-6 （IL-6）、趨化因子配體5 （CCL5）、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP） -7/8/9 等的分泌［35］。糞腸球菌感染后會(huì)在牙本質(zhì)、牙膠、羥基磷灰石和骨等不同基質(zhì)上形成致密的生物膜，對(duì)抗菌藥物具有高度耐藥性，是牙髓治療失敗的主要原因［36］。Marcoux 等［26］發(fā)現(xiàn)，甘草西定對(duì)糞腸球菌等牙根管病原體的殺菌作用與氯已定相當(dāng)，并且對(duì)牙齦成纖維細(xì)胞不產(chǎn)生細(xì)胞毒性。若甘草西定與乳鏈菌肽聯(lián)合，則對(duì)糞腸球菌具有協(xié)同殺菌作用，還能夠抑制糞腸球菌誘導(dǎo)NF-κB 信號(hào)通路的活化，阻斷炎性因子的釋放，從而達(dá)到根管消毒的目的［25］。Tanabe 等［29］在唾液模型中發(fā)現(xiàn)，甘草西定能夠顯著抑制莫雷梭菌、牙齦卟啉單胞菌、中間普氏菌等細(xì)菌的生長(zhǎng)，減少揮發(fā)性硫化合物（VSCs）的生成，從而有效緩解口臭。此外，甘草西定對(duì)牙髓卟啉單胞菌、衣氏放線菌、具核梭桿菌、遠(yuǎn)緣鏈球菌等口腔常見(jiàn)致病菌也表現(xiàn)出良好的抗菌活性［26-34］。因此，甘草西定可用于研發(fā)新型的口腔消毒藥品及口腔保健食品的添加劑。

3.1.3 幽門(mén)螺桿菌 根除幽門(mén)螺桿菌（Hp） 是治療消化性潰瘍的重要措施之一，但目前Hp 耐藥的形勢(shì)日益嚴(yán)峻，治療難度增加。體外研究顯示，甘草西定對(duì)4 種Hp 菌株的抗菌作用顯著，特別是對(duì)阿莫西林和克拉霉素的耐藥菌GP98，MIC 為6.25～12.5 μg/mL［30］，這也間接解釋了甘草西定能夠治療胃潰瘍［5］的原因。

除此之外，甘草西定對(duì)化膿性鏈球菌、流感嗜血桿菌、卡他莫拉菌等上呼吸道病原菌以及枯草芽孢桿菌、藤黃葡萄球菌、鼠傷寒沙門(mén)氏菌等的抗菌作用顯著［23-31］，這些研究將為今后感染性疾病的治療提供重要依據(jù)。

3.2 抗腫瘤 據(jù)統(tǒng)計(jì)，自20 世紀(jì)40 年代以來(lái)，約53.4%的小分子抗腫瘤藥物來(lái)源于天然藥物或天然藥物的半合成品［37］，以藥用植物為代表的天然藥物在腫瘤的防治方面正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

3.2.1 腫瘤的預(yù)防N-甲基-N-亞硝基脲（MNU） 是一種DNA 烷基化致癌物。Inami 等［38］利用TA1535 鼠傷寒沙門(mén)氏菌研究了甘草西定對(duì)MNU 的抗誘變活性，證實(shí)該化合物可通過(guò)抑制MNU 造成的DNA 損傷來(lái)發(fā)揮化學(xué)預(yù)防癌癥的作用。

3.2.2 腫瘤的治療 2010 年韓國(guó)學(xué)者研究首次報(bào)道了甘草西定的抗癌作用。該研究首先發(fā)現(xiàn)一種烏拉爾甘草的己烷乙醇提取物，命名為“HEGU”，對(duì)表皮生長(zhǎng)因子（EGF）誘導(dǎo)的DU145 細(xì)胞具有抗轉(zhuǎn)移作用，經(jīng)提取和鑒定后證實(shí)“HEGU” 的活性成分是甘草西定。與對(duì)照組比較，甘草西定能夠抑制癌細(xì)胞遷移，降低MMP-9、尿激酶型纖溶酶原激活劑（uPA）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF） 表達(dá)，減少黏附分子的分泌［39］。隨后該團(tuán)隊(duì)又建立了小鼠乳腺癌4T1細(xì)胞動(dòng)物模型，給予甘草西定腹腔注射21 d。結(jié)果顯示，給藥組小鼠腫瘤組織內(nèi)的血紅蛋白表達(dá)降低，轉(zhuǎn)移性肺結(jié)節(jié)數(shù)量減少，肺質(zhì)量減輕。進(jìn)一步探討機(jī)制后發(fā)現(xiàn)，甘草西定可通過(guò)減少癌細(xì)胞遷移、抑制血管生成及淋巴管生成來(lái)抑制肺轉(zhuǎn)移。該研究還發(fā)現(xiàn)，甘草西定能夠抑制CD45、F4/80、CD206 等M2 巨噬細(xì)胞標(biāo)記蛋白的表達(dá)，降低HIF-1α、iNOS、COX-2 等炎癥相關(guān)蛋白表達(dá)，從改善腫瘤微環(huán)境的角度闡明了其抗腫瘤作用［40］。

Cevik 等［41］探討了多種甘草根部提取物對(duì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性，其中以甘草西定對(duì)肝細(xì)胞癌Huh7 細(xì)胞的抑制作用最強(qiáng)，IC50為4.7 μmol/L，能夠抑制肝癌細(xì)胞增殖、促進(jìn)凋亡，阻滯細(xì)胞周期于SubG1期（提示凋亡細(xì)胞死亡）、G1期和G2/M 期，但具體的作用機(jī)制尚不明確。Ji 等［42］通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，甘草西定能夠有效抑制結(jié)直腸腺癌細(xì)胞SW480 增殖、阻滯細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬。利用AMPK 顯性負(fù)性突變體，使甘草西定的上述抗腫瘤作用成功逆轉(zhuǎn)，從而證實(shí)甘草西定可通過(guò)活化AMPK 以誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生凋亡和自噬。課題組在甘草西定能夠治療胃潰瘍、抑制Hp 的研究基礎(chǔ)上，通過(guò)體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了甘草西定的抗胃癌作用，其機(jī)制為抑制MGC-803 胃癌細(xì)胞增殖、促進(jìn)凋亡，將細(xì)胞周期阻滯于G0/G1期，減弱癌細(xì)胞的侵襲和遷移能力，并利用定量蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)及分子對(duì)接等技術(shù)，篩選出可能的藥物作用靶點(diǎn)，最終闡明甘草西定可能通過(guò)阻斷ICMT/Ras 信號(hào)通路發(fā)揮抗胃癌活性［43］。

吉西他濱是一種阿糖胞苷類(lèi)似物，盡管它在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出良好抗腫瘤作用，但在臨床上單藥的抗腫瘤療效并不理想，這可能與耐藥有關(guān)。Wang 等［44］發(fā)現(xiàn)，吉西他濱和甘草西定均能抑制骨肉瘤細(xì)胞株U2OS 和MG-63 增殖，促進(jìn)caspase-3 蛋白表達(dá)。兩者聯(lián)合用藥后，甘草西定可增強(qiáng)吉西他濱的細(xì)胞毒性，并通過(guò)抑制Akt 和NF-κB 通路來(lái)協(xié)同吉西他濱發(fā)揮抗腫瘤作用。詳見(jiàn)表2。

表2 甘草西定的抗腫瘤活性及其相關(guān)靶標(biāo)

總之，目前的研究已證實(shí)甘草西定對(duì)多種腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性，但未來(lái)亟需開(kāi)展抗腫瘤治療靶點(diǎn)及機(jī)制方面的研究，以期為新型抗腫瘤藥物或聯(lián)合用藥方案提供依據(jù)。

3.3 抗炎、調(diào)節(jié)免疫 早在1991 年日本學(xué)者就觀察到甘草西定能夠抑制3＇，5＇-環(huán)磷酸腺苷（cAMP） 磷酸二酯酶［45］，發(fā)揮抗血小板聚集的作用，這為甘草西定后續(xù)的抗炎作用研究奠定了基礎(chǔ)。血小板活化因子（PAF） 是一種介導(dǎo)炎癥、過(guò)敏、內(nèi)毒素性休克等反應(yīng)的磷脂媒介，炎癥細(xì)胞在受到適當(dāng)刺激后可產(chǎn)生。乙酰輔酶A 乙?；D(zhuǎn)移酶（LPAFAT） 是細(xì)胞內(nèi)合成PAF 的關(guān)鍵酶［46］。體外研究顯示，甘草西定能抑制LPAFAT 活性，阻斷PAF 的生成，起到抗炎、抗過(guò)敏的作用［47］。

Lck 去磷酸化則是T 細(xì)胞活化的初始步驟，蛋白酪氨酸磷酸酶非受體1 型（PTPN1），又稱(chēng)酪氨酸蛋白磷酸酶1B（PTP1B），則在T 細(xì)胞的活化中起關(guān)鍵作用。Lee 等［48］發(fā)現(xiàn)，甘草西定能夠抑制由活化T 細(xì)胞產(chǎn)生的IL-2，但對(duì)T細(xì)胞無(wú)細(xì)胞毒性作用。在體外實(shí)驗(yàn)中，甘草西定通過(guò)調(diào)節(jié)PTPN1 活性來(lái)抑制Lck 的去磷酸化。在二硝基氯苯/屋塵螨提取物誘導(dǎo)特應(yīng)性皮炎的動(dòng)物模型中，經(jīng)甘草西定治療的小鼠相關(guān)癥狀明顯改善，并且耳組織中炎性細(xì)胞因子的水平也降低。因此認(rèn)為甘草西定具有抗炎、調(diào)節(jié)免疫的作用，可用于治療特應(yīng)性皮炎。

3.4 抗氧化 Kirmizibekmez 等［23］發(fā)現(xiàn)當(dāng)甘草西定濃度為0.32 mg/mL 時(shí)，可以清除50%的DPPH 自由基，提示甘草西定具有良好的抗氧化活性。Kim 等［49］從抑制皮膚光老化的角度也證實(shí)了這一觀點(diǎn)。光老化是指慢性紫外線暴露引起的皮膚老化。研究顯示甘草西定對(duì)ROS 的清除能力高出L-抗壞血酸3.1 倍，抗氧化作用是α-生育酚的1.9 倍，對(duì)彈性酶活性的抑制是齊酚酸的2.1 倍，并且有效抑制了MMP-1 蛋白表達(dá)，減少了膠原蛋白等的降解，其作用機(jī)制可能是甘草西定抑制了絲裂原活化蛋白激酶（MAPK） 的磷酸化，從而導(dǎo)致c-Jun 和c-Fos 等下游信號(hào)分子表達(dá)降低。因此，甘草西定可作為抗衰老配方的活性成分。

3.5 神經(jīng)保護(hù) 創(chuàng)傷性腦損傷（TBI） 是造成殘疾或死亡等意外傷害的主要原因，目前尚無(wú)有效的治療方法。Liu等［50］采用改良的重錘法構(gòu)建了小鼠腦外傷模型，在建模后30 min 給予治療，結(jié)果顯示，經(jīng)甘草西定治療后TBI 小鼠的腦水腫明顯減輕，改良的神經(jīng)損害嚴(yán)重程度評(píng)分（NSS）降低，提示甘草西定有助于促進(jìn)腦損傷小鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)。該研究還發(fā)現(xiàn)甘草西定弱化了機(jī)體的脂質(zhì)過(guò)氧化作用，增強(qiáng)了內(nèi)源性抗氧化能力，有效抑制了神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，并證實(shí)甘草西定可能通過(guò)調(diào)控FoxO3/Wnt/catenin 通路發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，這為今后腦外傷的治療增加了新的候選藥物。

3.6 治療肥胖及其合并癥 隨著飲食結(jié)構(gòu)的改善，肥胖人群的比例在逐年增加，隨之而引發(fā)的心腦血管疾病、代謝紊亂、腫瘤等各類(lèi)疾病已造成嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。PTP1B 在體內(nèi)可通過(guò)對(duì)胰島素受體或其底物上的酪氨酸殘基去磷酸化，負(fù)向調(diào)節(jié)胰島素信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，是目前降糖藥物的重要靶點(diǎn)之一。葉敏等［51］發(fā)現(xiàn)25 μmol/L 甘草西定對(duì)PTP1B 的抑制率可達(dá)100%，因此甘草西定可用于PTP1B 抑制劑的制備。此外，將負(fù)責(zé)儲(chǔ)能的白色脂肪組織向負(fù)責(zé)耗能的棕色脂肪樣組織轉(zhuǎn)化的過(guò)程，稱(chēng)為白色脂肪米色化，是目前肥胖治療的新方向［52］。劉威等［53］通過(guò)構(gòu)建小鼠的肥胖模型，研究了甘草西定對(duì)肥胖及其合并癥的治療作用，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，甘草西定組小鼠體質(zhì)量減輕、皮下白色脂肪組織減少、糖耐量和胰島素敏感性改善，產(chǎn)熱基因Ucp1、PGC1α、Cebpβ 表達(dá)均升高，并證實(shí)甘草西定可直接刺激皮下的白色脂肪米色化。這些研究將為肥胖及其并發(fā)癥的治療開(kāi)辟新的思路。

3.7 抗病毒 目前治療新型冠狀病毒（SARS-CoV2） 感染的特效藥尚未問(wèn)世，靶向病毒遺傳物質(zhì)形成過(guò)程中的關(guān)鍵蛋白是研發(fā)抗病毒藥物的一種途徑［54］。Shah 等［55］以COVID-19 主蛋白酶（3CL pro）、木瓜樣蛋白酶（PL pro）、刺突蛋白（S） -血管緊張素轉(zhuǎn)換酶-2 （ACE-2） 復(fù)合物作為研究靶點(diǎn)，從具有抗冠狀病毒作用的植物中篩選出能夠抑制靶點(diǎn)蛋白的成分，進(jìn)行分子對(duì)接研究，結(jié)果顯示甘草西定與刺突蛋白（S） -血管緊張素轉(zhuǎn)換酶-2 （ACE-2） 復(fù)合物的對(duì)接分?jǐn)?shù)為-85.5，氫鍵相互作用良好。與經(jīng)典的抗病毒藥物阿比多爾相比，甘草西定具有更強(qiáng)的親和力。ADMET特性研究也提示該化合物是良好的類(lèi)藥性分子，這項(xiàng)研究將有助于推動(dòng)抗SARS-CoV2 病毒特效藥的研發(fā)。

3.8 其他 臨床上常用乙酰膽堿酯酶（AChE） 的抑制劑治療阿爾茲海默病等神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。有研究顯示，甘草西定對(duì)AChE 的抑制率高達(dá)82%，因此可將甘草西定用于AChE 抑制劑的制備［51］。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，甘草西定特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予其豐富的藥理學(xué)作用，其來(lái)源廣、易獲取、安全、高效等優(yōu)勢(shì)，正吸引著越來(lái)越多的研究者深入探索它的藥理活性及作用機(jī)制。改造藥物結(jié)構(gòu)、作為先導(dǎo)分子或成為聯(lián)合用藥的組分等多種用途選擇，必將使甘草西定在今后的新藥研發(fā)和治療方案的更新中扮演重要角色。