楊梅素的藥理活性及其作用機制研究進展

張 楊，張浩超,2，郝寶燕，孫敬勇,2**

（1. 濟南大學 山東省醫(yī)學科學院 醫(yī)學與生命科學學院，山東 濟南 250200； 2.山東省醫(yī)學科學院 藥物研究所山東省罕少見病重點實驗室，山東 濟南 250062；3. 山東省濟南市天橋人民醫(yī)院，山東 濟南 250031）

楊梅素（myricetin，MYR）又名楊梅樹皮素，化學名為3, 5, 7, 3', 4', 5'-六羥基黃酮，化學式為C15H10O8，分子量為318.2351，是一種多羥基黃酮類化合物，具有較強的抗癌、抗氧化、抗炎、抗菌和鎮(zhèn)痛作用。楊梅素主要存在于漿果、蔬菜、水果、茶及紅酒中[1]，目前楊梅素的來源主要包括植物提取[2]和化學合成兩種途徑。其中，楊梅素提取的植物種類主要為楊梅科、漆樹科、蓼科、松科和報春花科等[3]。

1 楊梅素簡介

楊梅素呈黃色針狀晶體，熔點324.0～325.5 ℃，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯，微溶于水，難溶于氯仿、石油醚，易被氧化。楊梅素與HCl-Mg反應呈紫紅色；與FeCl3反應呈深紫色；與Mg(Ac)2反應在紫外燈下顯黃色熒光；與ZrOCl2-檸檬酸反應出現(xiàn)黃色且不褪色[4]，且在375 nm處有最大吸收。楊梅素的IR（KBr）數(shù)據(jù)如下：3581.59，3571.01，3114.79 cm-1（酚羥基）；1642.06 cm-1（羰基）；1614.59，1542.84，1508.22 cm-1（苯環(huán)）[3]。

2 藥理作用

楊梅素主要具有抗腫瘤、抗氧化、抗微生物、抗神經(jīng)退化、抗高血壓、抗過敏、抗酸、降血糖和抗炎、鎮(zhèn)痛等多種藥理作用。

2.1 抗腫瘤作用

楊梅素具有抑制肝癌、胃癌、乳腺癌等多種癌細胞增殖的作用，能調控多種癌癥發(fā)生過程中起重要作用的酶的活性，具有較強的抗癌活性。

表1 楊梅素部分抗癌作用及其作用機制

楊梅素不僅可通過上調細胞凋亡通路實現(xiàn)抑癌作用，還可上調促凋亡基因BAX的表達，促使線粒體產(chǎn)生細胞色素C（cytochrome C），激活細胞色素C介導的凋亡途徑，細胞色素C可與內質網(wǎng)磷酸三肌醇（IP3）受體反應，使Ca2+濃度升高，Ca2+濃度升高會進一步促進細胞色素C分泌，后者通過正向調節(jié)使Ca2+濃度達到細胞毒水平，導致細胞死亡[14]。楊梅素還可降低抑凋亡基因Bcl-2的表達，激活Caspase級聯(lián)反應，誘導細胞凋亡，促進線粒體分泌凋亡誘導因子（apoptosis-inducing factor，AIF），直接導致細胞凋亡。此外，楊梅素的抗癌作用還體現(xiàn)在阻滯細胞周期和抑制細胞周期素cyclin B1和D1的分泌，進而干擾細胞周期監(jiān)測[8]。

Soumya等[6]將楊梅素作用于N-二乙基亞硝胺（DEN）誘導小鼠原發(fā)性肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）。結果顯示楊梅素可改善細胞形態(tài)，減輕DEN誘導的肝毒性，降低小鼠體內AST、ALT、ALP、LDH和γ-GT的水平，降低Ras信號通路中p21蛋白活化激酶1（p21-activated Kinase 1，PAK1）及多種下游信號通路（包括Wnt、MAPK/ERK和PI3K/AKT等信號通路），從而抑制細胞無限增殖。Enayatollah等[5]發(fā)現(xiàn)楊梅素可促進肝癌小鼠體內凋亡分子細胞色素C釋放，激活肝癌小鼠凋亡蛋白caspase-3，誘導肝癌細胞產(chǎn)生H2O2，增加細胞內活性氧化物質，進一步誘導細胞凋亡。

Feng等[8]通過表面等離子體共振分析（surface plasmon resonance analysis）發(fā)現(xiàn)楊梅素可與核糖體S6蛋白激酶2（ribosomal s6 kinase 2，RSK2）緊密結合，上調Mad1的表達，抑制人胃癌HGC-27和SGC-7901細胞的增殖，且作用呈劑量依賴性。此外，楊梅素還可抑制細胞周期素cyclin B1和D1、細胞周期素依賴性蛋白激酶CDK 1和細胞周期蛋白CDC25C的表達，使細胞周期停滯在G2/M期。

染色體收縮及線粒體功能紊亂是細胞凋亡的征兆[15]。Jo等[12]發(fā)現(xiàn)經(jīng)楊梅素處理過的人未分化甲狀腺瘤細胞SUN-80的染色質出現(xiàn)明顯的卷曲和收縮，DNA被嚴重損傷，細胞周期出現(xiàn)了Sub-G1峰，細胞凋亡率明顯升高。

端粒酶在絕大多數(shù)腫瘤細胞中均有表達[16]。以端粒酶為靶點的抗癌藥物具有高選擇和低毒的特點。Xue等[9]以楊梅素為先導物，合成了一系列衍生物，部分化合物可調節(jié)p65和端粒酶逆轉錄酶（TERT）的表達。另外，分子對接實驗顯示該化合物可通過疏水鍵和氫鍵與TERT活性中心結合，對細胞周期進行調控，具有較好的端粒酶抑制作用。

Zheng等[11]發(fā)現(xiàn)楊梅素可使人卵巢細胞A2780和OVCAR3的MDR-1基因表達量下降，增強癌細胞對紫杉醇的敏感度。表明楊梅素和紫杉醇聯(lián)合治療可增加治療效果，減少細胞對紫杉醇產(chǎn)生的耐藥性。

癌細胞在DNA的復制，RNA的轉錄、翻譯，蛋白質的修飾等過程中均需要嘌呤核苷酸的參與[17]。肌苷-5'-磷酸脫氫酶（human inosine 5'-monophosphate dehydrogenase，hIMPDH）是生物體內合成嘌呤核苷酸的限速酶，抑制hIMPDH的活性，可降低癌細胞中嘌呤核苷酸的含量，抑制細胞增殖[18]。噻唑羧胺核苷、霉酚酸酯（mycophenolate mofetil）等藥物有良好的hIMPDH抑制能力，因毒性較高阻礙了臨床應用[19]。Pan等[10]研究發(fā)現(xiàn)楊梅素對于hIMPDH 1，2均具有較高的抑制率，兩者的IC50值分別為6.98±0.1522 μmol/L和4.10±0.14 μmol/L，數(shù)值較陽性對照藥霉酚酸酯明顯小。

腫瘤細胞代謝率較高，為了保證營養(yǎng)供應及廢物代謝，一般腫瘤的發(fā)生都伴隨著血管的生成，抑制血管生成可產(chǎn)生一定的抗癌作用。Kim[13]發(fā)現(xiàn)楊梅素可抑制人臍靜脈血管內皮細胞（HUVEC）的遷移及血管生成，且作用呈劑量依賴性。血管生成受到活性氧物質（reactive oxygen species，ROS）調節(jié)，低ROS濃度情況下，可促進血管生成。PI3K/Akt/mTOR信號通路可激活癌細胞的血管生成，在癌癥的發(fā)生過程中起到重要作用[20]。楊梅素處理過的細胞中PI3K、AKT和mTOR蛋白都有一定程度的減少，所以楊梅素是一個潛在的血管生成抑制劑[13]。

細胞可通過自我吞噬相關基因（autophagyrelated gene，ATG）及其上游mTOR信號通路的調控進行自我吞噬，清除錯誤折疊的蛋白質、受損的細胞器，提高細胞生存能力[21]。Cao等[17]發(fā)現(xiàn)楊梅素在較高濃度下可顯著降低肝癌細胞HepG2的活力，增加自噬體形成和選擇性吞噬過程中起關鍵作用的蛋白LC3的表達[22]，降低mTOR及其下游信號分子的磷酸化，促使細胞的自噬過程進行。氯喹（chloroquine，CQ）是細胞自噬過程的的抑制劑，可抑制自噬體融合，中和溶酶體的pH值，促進溶酶體蛋白的降解。研究發(fā)現(xiàn)，CQ可抑制楊梅素誘導的自我吞噬，進一步降低細胞的活性，增強了楊梅素的抗癌活性。結果表明，雖然楊梅素具有多種抗腫瘤活性，但其誘導的自噬過程則有利于腫瘤細胞存活，所以以楊梅素為骨架進行藥物設計時，應當考慮其對于自噬過程的影響。

2.2 抗氧化作用

隨著人體的衰老，鐵在體內可產(chǎn)生累積效應[23]。鐵在腦內的積累可誘導組織產(chǎn)生多種ROS，這些物質可導致阿爾茨海默病、帕金森氏病、舞蹈病等多種神經(jīng)退行性疾病。Wang等[24]研究發(fā)現(xiàn)楊梅素可降低腦內鐵離子的含量，防止攝入過量鐵導致的機體損傷，且增加小鼠體內超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）和過氧化氫酶（CAT）等多種抗氧化酶的活性，顯著改善實驗小鼠的記憶力。此外，楊梅素也是一個理想的鐵離子螯合劑，與鐵的結合能力甚至超過EDTA。

研究表明低密度脂蛋白（LDL）的氧化在動脈粥樣硬化形成過程中起重要作用。多酚羥基化合物有助于清除機體內部的ROS，進而抑制動脈粥樣硬化的形成。Bertin等[25]以N-乙酰半胱氨酸作為陽性對照，篩選了黃芩苷元（baicalein）、白果內酯（bilobalide）、澤蘭黃素（eupatorin）、高良姜素（galangin）、厚樸酚（magnolol）、楊梅素（myricetin）、橄欖苦苷（oleuropein）和水飛薊素（silibinin）8種以黃酮為主的多酚羥基化合物，分別研究了這幾種化合物在機體內的抗氧化作用。其中，楊梅素具有最強的抗氧化能力，其抗氧化能力甚至強于N-乙酰半胱氨酸。在進一步的LDL氧化動力學實驗中，橄欖苦苷、楊梅素和厚樸酚都展現(xiàn)出了較好的延緩氧化反應速率的作用。上述結果表明，楊梅素具有較強的自由基清除和減緩LDL氧化的能力，對治療動脈粥樣硬化藥物的研究具有一定的參考意義。

UVB（ultraviolet radiation B）是導致皮膚老化主要的外部因素，長期暴露在紫外輻射下，可導致皮膚產(chǎn)生皺紋、松弛、粗糙等多種光老化現(xiàn)象。Kim等[26]發(fā)現(xiàn)楊梅素可顯著改善UVB導致的小鼠皮膚損傷，降低小鼠皮膚內髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）的活性，減少皮膚中促炎癥因子，降低IL-1β及IL-10的水平。此外，楊梅素還可提高小鼠皮膚組織內谷胱甘肽水平，減少通過脂質氧化產(chǎn)生的丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，減少超氧離子自由基的產(chǎn)生，增強皮膚抗氧化和修復紫外損傷的能力。

楊梅素也可調控多種基因的表達。基質金屬蛋白酶（matrix metaloproteinase，MMP）是一類肽酶，可降解多種細胞基質外成分，在細胞增殖、遷移、凋亡和血管生成等諸多過程中起重要作用[27]。楊梅素可逆轉UV誘導的MMP表達升高和Nox-2基因的轉錄，增加谷胱甘肽還原酶的表達，增強皮膚抗氧化損傷的能力。

有研究表明，楊梅素具有延長壽命、保護細胞、抗紫外損傷等生理作用[28]。Büchter等[29]發(fā)現(xiàn)楊梅素及其衍生物（丁香亭，西伯利亞落葉松黃酮，楊梅素三甲醚）可不同程度地延長秀麗隱桿線蟲的壽命，減少脂褐質的積累，降低細胞內的ROS濃度，增強機體自由基清除率。DAF-16是一個跨物種保守基因，同時也是發(fā)揮延長壽命作用的關鍵基因，在秀麗隱桿線蟲、人和小鼠體內均有同源基因。楊梅素及其衍生物可促進DAF-16基因在細胞核內的轉位，增強DAF-16的轉錄和表達。

2.3 降血糖作用

胰高血糖素樣肽-1（glucagon-like peptide，GLP-1）不僅能通過促進胰島分泌胰島素來調節(jié)血糖水平，治療II型糖尿病，而且可有效防止直接使用胰島素而導致的低血糖癥狀[30]。Li等[31]發(fā)現(xiàn)楊梅素能激活GLP-1受體，增加胰島素瘤細胞（INS-1）內cAMP水平，是葡萄糖依賴型胰島素促分泌劑。此外，Glut-2（glucose transporter 2）是編碼葡萄糖跨膜轉運蛋白的基因，可調控細胞的糖轉運能力，楊梅素可上調Glut-2基因的表達，發(fā)揮降低血糖的作用。

2.4 抗炎、鎮(zhèn)痛作用

Tong等[32]用乙酸刺激小鼠腹部，使小鼠出現(xiàn)腹部絞痛來研究楊梅素的鎮(zhèn)痛作用，結果發(fā)現(xiàn)楊梅素和阿司匹林效果一致，均具有明顯的鎮(zhèn)痛效果。通過對小鼠腹膜腔PGE2水平的分析，發(fā)現(xiàn)楊梅素可減少PGE2的產(chǎn)生，防止血管擴張帶來進一步組織損傷。此外，作者還發(fā)現(xiàn)楊梅素可顯著減輕晚期疼痛，但對早期疼痛無明顯影響。

Latief等[33]從烏墨蒲桃中提取到了三聚楊梅素鼠李糖苷（trimeric myricetin rhamnoside，TMR）并測試其抗炎活性。結果表明TMR可通過調節(jié)多種促炎癥物質來改善炎癥癥狀。髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）的活性反映了炎癥過程中細胞趨化性及中性粒細胞浸潤等過程。氮氧化物NOx具有高度反應活性，可在體內氧化產(chǎn)生ROS，造成嚴重的氧化損傷。腫瘤壞死因子α（TNF-α）和IL-1β可募集更多免疫細胞進入受損部位，造成受損部位的炎癥損傷。機體發(fā)炎會導致其發(fā)炎部位PGE2濃度上升，PGE2可增加血流量、擴張血管和增加炎癥反應。TMR處理過的小鼠炎癥組織中MPO的活性和NOx、TNF-α、IL-1β與PGE2的濃度降低，表明TMR是一個多效的抗炎化合物。

2.5 抗高血壓作用

長期攝入醋酸脫氧皮質酮（deoxycorticosterone acetate，DOCA）可誘導小鼠產(chǎn)生高血壓及氧化應激。Borde等[34]切除小鼠單側腎臟，并使其連續(xù)4周攝入DOCA，小鼠Na+排泄顯著減少，收縮壓上升。服用楊梅素可消除DOCA導致的Na+排泄降低，收縮壓升高現(xiàn)象，改善小鼠的高血壓情況。楊梅素對于正常的小鼠則不會產(chǎn)生該系列變化。有研究表明5-羥色胺2B受體（5-HT2B）和血管緊張素Ⅱ與高血壓的產(chǎn)生有密切關系。通過對5-HT和AngⅡ的量效曲線的研究，發(fā)現(xiàn)楊梅素可抑制這兩種物質受體的活性，從而抑制高血壓的發(fā)生。

2.6 抗酸作用

Miyazaki等[35]通過研究發(fā)現(xiàn)楊梅素可抑制H+-K+-ATP酶的活性，其IC50值為0.58±0.14 μmol/L，且抑制小鼠胃酸分泌的作用優(yōu)于質子泵抑制劑奧美拉唑 （IC50為1.5 μmol/L）。此外，楊梅素還可以抑制Na+-K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶兩種P2型ATP酶。作者篩選了包括楊梅素在內的16種不同的黃酮類化合物，發(fā)現(xiàn)化合物的3'- 和5'-位羥基是抑制P2型ATP酶活性的必須基團，同時2'-位及6-位羥基可增加抑制活性。其中楊梅素以其安全性高、毒性低和分布廣泛等特點，具有很好的開發(fā)成抗胃潰瘍藥物的潛力。

2.7 抗神經(jīng)退行性作用

長期處于壓力應激狀態(tài)下會導致學習能力和記憶能力的下降，影響機體的下丘腦-垂體-腎上腺軸（hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA axis），使壓力相關激素水平發(fā)生紊亂[36]。Wang等[37]采用Morris水迷宮試驗探究了楊梅素對于小鼠記憶能力的影響。結果表明，楊梅素對于受損的學習能力沒有明顯的治愈作用，但可改善慢性應激導致的小鼠空間記憶損傷。小鼠在長期的束縛應激下，體內的促腎上腺皮質激素（ACTH）有明顯的上升，楊梅素可降低束縛應激誘導的ACTH水平紊亂，且不影響正常小鼠的ACTH分泌。小鼠在長期應激下還會導致海馬體內腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）蛋白減少，楊梅素可逆轉此過程，使BDNF蛋白的表達增加。

2.8 抗過敏作用

蜂蜜是一種具有抗過敏活性的傳統(tǒng)藥物，其原因可能是蜂蜜中存在某種抗過敏活性的黃酮化合物。楊梅素占蜂蜜中酚類化合物總量的2 %，為了驗證楊梅素的抗過敏活性，Medeiros等[38]采用乳清蛋白誘導小鼠產(chǎn)生過敏反應，分別驗證了蜂蜜提取物與楊梅素的抗過敏活性。蜂蜜提取物可產(chǎn)生多種抗過敏反應，包括減輕乳清蛋白誘導的水腫，改善過敏性休克癥狀，減少IgE和IgG1的產(chǎn)生及淋巴細胞向支氣管淋巴細胞的遷移和抑制嗜酸性粒細胞過氧化物酶活性等。結果表明，楊梅素可產(chǎn)生多種抗過敏效應，包括減輕淋巴細胞向支氣管淋巴細胞的遷移，減少血清免疫球蛋白E（IgE）和G1（IgG1）的產(chǎn)生等。

2.9 抗微生物作用

Ortega等[39]采用HIV-1和人T細胞白血病細胞（MT4）對楊梅素、楊梅素3-鼠李糖苷和楊梅素3-(6-鼠李糖基半乳糖苷) 3種化合物進行抗HIV病毒活性研究。楊梅素及其糖苷類衍生物對MT4細胞的細胞毒活性較弱，但抗HIV逆轉錄酶活性顯著。特別是楊梅素的逆轉錄酶抑制活性最高，IC50值為7.6μmol/L。作者進一步將逆轉錄酶和楊梅素及其衍生物進行分子對接，發(fā)現(xiàn)楊梅素可與HIV逆轉錄酶A鏈的101位賴氨酸、180位異亮氨酸和B鏈138位谷氨酸形成5個氫鍵；與A鏈101位酪氨酸、100位亮氨酸、106位纈氨酸、34位亮氨酸和179位纈氨酸產(chǎn)生范德華力作用。上述結果表明楊梅素與HIV逆轉錄酶結合最穩(wěn)定。

噻二唑具有抗菌、抗病毒、抗驚厥、抗焦慮和鎮(zhèn)痛作用。Zhong等[40]使用白葉枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.Oryzae，Xoo）和雷氏青枯病菌（Ralstonia solanac-earum）衡量楊梅素的1, 3, 4-噻二唑系列衍生物的抗菌活性。多種噻二唑楊梅素衍生物的抗菌活性高于噻菌銅（thiadiazole copper），抗煙草花葉病毒的能力高于寧南霉素。噻二唑類楊梅素衍生物具有發(fā)展成新型低毒性農(nóng)藥的潛力。

2.10 其他作用

楊梅素可有效地調控多種腫瘤細胞的增殖，使其細胞周期紊亂，停滯；可對多種凋亡相關基因進行調控，包括促凋亡基因p53、BAX、抑制抑凋亡基因Bcl-2、激活凋亡蛋白Caspase級聯(lián)反應等；可抑制多種細胞信號通路，防止細胞產(chǎn)生過度的增殖訊號，抑制細胞的無限增殖。

3 前景展望

楊梅素是自然界存在的一種結構簡單、來源廣泛的化合物，具有較為廣闊的發(fā)展前景。在今后的研究中，筆者認為應從以下兩個方面進行研究：首先是尋找一種高效的楊梅素制備方法。楊梅素主要是從天然植物中提取獲得，部分植物中楊梅素含量較低，加之求大于供，造成價格相對較高，高效、低成本的提取方法和合成方法顯得尤為重要。其次，楊梅素穩(wěn)定性較差，很多藥理作用機制尚不明確，且有關楊梅素劑型的研究較少，造成生物利用度偏低、安全性較差。因此，未來應在楊梅素的藥代動力學、藥效學的研究基礎上對其劑型進行研究，使其在體內適時釋放出楊梅素，提高生物利用度、增強安全性。