氧化白藜蘆醇藥理作用及其機制研究進展

鄧宇 周黎明

（1.四川大學(xué)華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院，四川 成都 610041；2.四川大學(xué)華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室，四川 成都 610041）

1 引言

氧化白藜蘆醇（反式-2', 3, 4', 5-四羥基二苯乙烯）是一種天然多酚化合物，它最早從一種名為野菠蘿蜜（Artocarpus lakoocha）的桑科植物木芯中分離出來[1]，后被發(fā)現(xiàn)其廣泛存在于桑科、桃金娘科、買麻藤科等植物的枝葉、根莖之中[2]。氧化白藜蘆醇分子式為C14H12O4，早期研究表明，它具有多種生物學(xué)效應(yīng)，包括抗氧化、抗褐變、抗炎癥、抗病原微生物、神經(jīng)保護等[3]。同時，氧化白藜蘆醇毒副作用小、生物利用度高，具有良好的市場應(yīng)用價值。

氧化白藜蘆醇是白藜蘆醇（反式-3, 4', 5-三羥基二苯乙烯）的2'-位羥基化衍生物，但氧化白藜蘆醇因在其苯環(huán)上多了一個酚羥基而擁有更好的水溶性、更強的自由基清除能力[4]。不僅如此，氧化白藜蘆醇還具有良好的組織穿透性[5]，能夠透過血腦屏障，可以迅速在大腦病灶中達到有效濃度[6]。因此，氧化白藜蘆醇有潛力作為一種天然藥物應(yīng)用于未來的醫(yī)藥行業(yè)。

近年來，隨著相關(guān)研究的深入，氧化白藜蘆醇在疾病模型中的作用機制也逐漸被闡明，同時它被證明在抗腫瘤、抗肥胖、降血糖、腸道黏膜保護、光保護等方面也具有獨特的藥理效應(yīng)。本文就近五年來氧化白藜蘆醇的藥理作用及其機制研究進展進行綜述。

2 藥理作用及相關(guān)機制

2.1 抗腫瘤作用

近五年來，氧化白藜蘆醇在抗腫瘤方面取得較大研究進展, 多項實驗表明其通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤微血管生成等方式有效遏制腫瘤的生長與侵襲。Sunilkumar D等人發(fā)現(xiàn)，在MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞中，氧化白藜蘆醇可誘導(dǎo)產(chǎn)生更多的活性氧（Reactive oxygen species,ROS），從而引起線粒體膜通透性改變，促使凋亡誘導(dǎo)因子（Apoptosis-inducing factor，AIF）向細(xì)胞核移位，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生不依賴天冬半胱氨酸蛋白激酶的細(xì)胞凋亡[7]。Liu Y等人實驗表明，氧化白藜蘆醇在體外以劑量依賴的方式顯著抑制HepG2、SMMC-7721肝癌細(xì)胞的增殖與侵襲；體內(nèi)實驗中，氧化白藜蘆醇通過下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子C和血管內(nèi)皮生長因子受體3的表達，明顯抑制小鼠H22肝癌細(xì)胞生長、血管生成及前哨淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（抑制率為70%）[8]。Lv T等人研究了氧化白藜蘆醇對Saos-2骨肉瘤細(xì)胞的作用，發(fā)現(xiàn)它通過抑制胞內(nèi)STAT3信號通路，降低了腫瘤細(xì)胞活性（P<0.05）并誘導(dǎo)其發(fā)生凋亡[9]。

氧化白藜蘆醇的抗腫瘤作用似乎與它獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。在Yang Y等人的研究中，與同劑量白藜蘆醇相比，氧化白藜蘆醇對T24人膀胱癌細(xì)胞增殖表現(xiàn)出更強大的抑制作用，這與后者化學(xué)結(jié)構(gòu)中擁有更多的酚羥基有關(guān)[10]。Su Y等人發(fā)現(xiàn)，在乙醛脫氫酶的催化下，氧化白藜蘆醇利用自身獨特的C6-C2-C6結(jié)構(gòu)，能有效捕獲大鼠心肌細(xì)胞線粒體中過氧化產(chǎn)物反式巴豆醛(Trans-crotonaldehyde, TCA)，從而減少其對線粒體DNA的損傷，防止細(xì)胞癌變[11]。

2.2 抗病原微生物作用

很早以前，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)氧化白藜蘆醇作為一種植物抗毒素對多種病原微生物生長繁殖具有高效的抑制作用。近年來，Kim S等人研究發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇能通過化學(xué)結(jié)構(gòu)中的間苯二酚直接與白色念珠菌DNA結(jié)合并誘導(dǎo)其斷裂，最終導(dǎo)致白色念珠菌發(fā)生線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[12]。Lu HP等人在實驗中發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇在500 μg?mL-1濃度下能明顯抑制紅色毛癬菌的增殖（P>0.01），且在與抗真菌藥米康唑聯(lián)合使用時表現(xiàn)出協(xié)同殺菌作用[13]。Joung DK等人發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇在125 μg?mL-1濃度下對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA）表現(xiàn)出顯著的抑菌活性(P>0.001)；另外，它與環(huán)丙沙星、慶大霉素兩兩聯(lián)合用藥時，對MRSA生長活性表現(xiàn)出協(xié)同抑制作用[14]，這是由于氧化白藜蘆醇能選擇性地抑制細(xì)菌ATP酶并降低其能量代謝[15]。Lee JH等人證實，氧化白藜蘆醇等酚類化合物在10~50 μg?mL-1濃度內(nèi)能顯著抑制尿路致病性大腸埃希菌（Uropathogenic Escherichia coli, UPEC）生物膜合成（P<0.05），并通過遏制其菌毛生長及群集運動降低UPEC的致病性[16]。Wu J等人在研究口腔細(xì)菌時發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇在250 μg?mL-1濃度下可明顯降低牙菌斑內(nèi)變異鏈球菌的存活率（P>0.01），并抑制其生物膜合成、產(chǎn)酸性與糖原合成能力，同時顯著下調(diào)其毒性基因gtfB與gtfC的表達[17]。

2.3 神經(jīng)保護作用

氧化白藜蘆醇能穿透血腦屏障，憑借其優(yōu)良的抗氧化與抗炎能力在保護神經(jīng)系統(tǒng)方面發(fā)揮獨特的功效。DuH等人研究發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇能明顯延緩?fù)饬σ鸬拇笫蠹顾钃p傷，主要機制包括通過抑制NF-κB炎性通路降低炎癥細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的活性，并通過激活Nrf2信號通路抑制粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（Granulocyte-macrophage colony stimulating factor, GM-CSF）、iNOS和COX-2的表達等[18]。Hankittichai P等人在實驗中發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇通過抑制PI3K/AKT/p70S6K信號通路的激活而在IL-1β誘導(dǎo)的HMC3人小膠質(zhì)細(xì)胞中發(fā)揮抗炎作用，從而緩解了神經(jīng)系統(tǒng)炎癥[19]。Shah A等人發(fā)現(xiàn)，在6-羥多巴胺誘導(dǎo)的帕金森病細(xì)胞模型中，氧化白藜蘆醇通過抑制轉(zhuǎn)錄激活因子4（Activating transcription factor 4, ATF4）的轉(zhuǎn)錄，避免了凋亡前體蛋白的大量形成；在另外一個帕金森病細(xì)胞模型中，氧化白藜蘆醇通過抑制葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78（78-kDa glucose-regulated protein,Grp78）的生成，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，從而發(fā)揮了神經(jīng)保護作用[20]。

2.4 抗炎作用

目前許多研究表明氧化白藜蘆醇具有良好的抗炎活性。近年來，Wongwat T等人發(fā)現(xiàn), 氧化白藜蘆醇在RAW264.7小鼠巨噬細(xì)胞中通過阻斷MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，降低前列腺素E2的生成，可抑制脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[21]。Wei J等人進一步研究發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇具有類似雌激素的作用，它可以激活細(xì)胞膜雌激素受體，進而抑制NF-κB信號通路來減輕炎癥反應(yīng)[22]。

另一方面，Jia YN等人探究了在LPS和半乳糖胺誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷中氧化白藜蘆醇的細(xì)胞保護作用，發(fā)現(xiàn)其通過抑制TLR4/NF-κB信號通路、激活Keap1-Nrf2信號通路等方式降低了炎癥介質(zhì)與炎癥細(xì)胞因子的表達，避免了炎癥風(fēng)暴的發(fā)生[23]。Aziz RS等人發(fā)現(xiàn)，在乙醇誘導(dǎo)的小鼠胃潰瘍模型中，氧化白藜蘆醇通過抑制潰瘍組織中炎癥細(xì)胞因子表達與促進三葉因子2（Trefoil factor2, TFF2）的生成進而發(fā)揮抗炎活性；同時，他們還證明了氧化白藜蘆醇與雷尼替丁聯(lián)合使用具有協(xié)同抗?jié)冏饔肹24]。

2.5 抗肥胖作用

眾所周知，酚類化合物具有天然的抗肥胖作用。Tan HY等發(fā)現(xiàn)，在3T3-L1小鼠脂肪細(xì)胞中，氧化白藜蘆醇通過阻滯細(xì)胞周期，從而抑制脂肪細(xì)胞分化，減少脂滴累積[25]；他們進一步研究發(fā)現(xiàn)，在高脂飲食喂養(yǎng)的C57bl/6小鼠中，與對照組相比，補充氧化白藜蘆醇能有效降低小鼠肥胖相關(guān)指標(biāo)，作用機制主要包括促進肌肉組織對葡萄糖的攝取，減少肝臟脂肪合成等[26]。Choi JH等人實驗表明，補充氧化白藜蘆醇可增加高脂飲食小鼠的能量代謝率，這與其介導(dǎo)Foxo3a信號通路促進解偶聯(lián)蛋白（Uncoupling protein, Ucp）表達進而增加脂肪組織產(chǎn)熱有關(guān)[27]。Pan MH等人進一步發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇通過激活Sirt1/PGC-1α信號通路，促進Ucp1、PRDM16等熱調(diào)節(jié)蛋白合成，進而增強高脂飲食小鼠的脂肪生熱作用[28]。

Lee JH等人研究證明，在非酒精性脂肪肝病（Nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD）小鼠模型中，氧化白藜蘆醇通過激活LKB1/AMPK信號通路，抑制固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（Sterol regulatory element-binding protein, SREBP）表達，減少肝臟脂肪生成與脂肪酸氧化，有助于減緩NAFLD進展[29]。

2.6 腸道屏障保護作用

氧化白藜蘆醇作為一種來源于天然植物的多酚化合物，近年來被證明具有腸道屏障保護作用。Hwang D等人發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇通過刺激LS 174T杯狀細(xì)胞表達分泌三葉因子，可誘導(dǎo)Coco-2腸上皮細(xì)胞表達緊密連接（Tight junction, TJ）相關(guān)蛋白，從而增強腸道屏障功能[30]。Hwang D團隊接著研究了氧化白藜蘆醇刺激LS 174T人杯狀細(xì)胞產(chǎn)生黏蛋白（Mucin, MUC）的相關(guān)機制，發(fā)現(xiàn)其通過促進煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+）的生物合成，使得MUC2表達水平增加，進而維持腸道黏液層的完整性[31]。另外，Yeom J等人發(fā)現(xiàn)，氧化白藜蘆醇通過介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號通路誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，進而促使人杯狀細(xì)胞表達MUC2[32]。

2.7 降血糖作用

氧化白藜蘆醇是一種α-葡萄糖苷酶抑制劑，具有穩(wěn)定的降糖作用。Park SY在研究中發(fā)現(xiàn)，與糖尿病對照組相比，桑枝乙醇提取物（主要成分為氧化白藜蘆醇）飼喂的糖尿病小鼠空腹血糖明顯降低，并且其血漿中胰島素和C肽水平明顯增加；進一步研究發(fā)現(xiàn), 提取物中氧化白藜蘆醇通過發(fā)揮抗糖基化作用可以顯著改善糖尿病小鼠胰島B細(xì)胞功能障礙與胰島素抵抗[33]。Ahn E等人實驗表明，與模型組相比，補充氧化白藜蘆醇的糖尿病小鼠空腹血糖水平明顯下降，這與氧化白藜蘆醇促進葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白2（Glucose transporters 2, GLUT2）表達以及增加肝糖原合成有關(guān)[34]。

值得注意的是，Wongon M等人發(fā)現(xiàn)，與阿卡波糖對胰腺α-淀粉酶的強抑制作用相比，氧化白藜蘆醇沒有表現(xiàn)出對胰腺α-淀粉酶的明顯抑制，因此理論上使用氧化白藜蘆醇作為降糖藥不會引起因胰腺α-淀粉酶被抑制而出現(xiàn)的胃腸脹氣等不良反應(yīng)[35]。

2.8 光保護作用

除上述藥理作用之外，氧化白藜蘆醇的光保護作用也被證實。Hu S等人發(fā)現(xiàn)氧化白藜蘆醇可以預(yù)防長波紫外線（Ultraviolet A, UVA）對人表皮角質(zhì)形成細(xì)胞造成的損傷，主要機制包括抑制UVA引起的細(xì)胞氧化應(yīng)激、增強p53介導(dǎo)的細(xì)胞修復(fù)作用等[36]。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，氧化白藜蘆醇的藥理作用主要集中在抗腫瘤、抗病原微生物、神經(jīng)保護、抗炎癥、抗肥胖、保護腸黏膜、降血糖等方面，其作用機制主要表現(xiàn)為抑制氧化應(yīng)激與炎癥發(fā)生、誘導(dǎo)凋亡自噬、抑制多種酶的活性、促進脂肪產(chǎn)熱與糖原合成等。另外，氧化白藜蘆醇的廣譜生物學(xué)活性也得益于它獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，比如與苯環(huán)相連的四個酚羥基使其擁有良好的水溶性，亦兼具抗氧化、抗病毒、抗肥胖、抗腫瘤活性；它的C6-C2-C6碳骨架結(jié)構(gòu)有利于它在酶的作用下捕獲細(xì)胞內(nèi)的一些致癌物質(zhì)；間苯二酚結(jié)構(gòu)保證了它具有較強的DNA破壞效應(yīng)[37]等。

值得注意的是，氧化白藜蘆醇與傳統(tǒng)藥物聯(lián)合使用時表現(xiàn)出了協(xié)同增效的作用，這很可能與它在疾病模型中獨特的分子機制有關(guān)。因此，在后續(xù)的實驗研究中，我們可以將其與更多的傳統(tǒng)藥物聯(lián)合使用，以發(fā)現(xiàn)新的用藥方案并進一步探究多藥聯(lián)合的作用機制。