葛根素藥理作用研究新進(jìn)展

曹 盼張櫻山 魏學(xué)明 王秉鵬 潘慧清 羅旭東

（1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州730000； 2.甘肅省中藥現(xiàn)代制藥工程研究院，甘肅 蘭州730010）

葛根素是從葛根中提取出的主要有效成分［1］，其結(jié)構(gòu)式為8?β?D?葡萄吡喃糖?4′，7?二羥基異黃酮［2］，呈白色針狀結(jié)晶，微溶于水，水溶液為無色或淡黃色［3］，具有保護(hù)心腦血管、神經(jīng)細(xì)胞的作用，可擴(kuò)張血管、降血壓、降血糖、抗腫瘤、提高機(jī)體免疫力、抗氧化、抗炎及調(diào)控骨代謝等［4?8］，目前在冠心病、心絞痛、糖尿病及其并發(fā)癥、胃癌、結(jié)腸癌、關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松等疾病的臨床治療中廣泛應(yīng)用［9?12］。近幾年來，國內(nèi)外關(guān)于葛根素藥理作用的研究不斷深入，本文對(duì)近3年來相關(guān)文獻(xiàn)資料進(jìn)行分析和整理，以期為該成分基礎(chǔ)研究提供理論依據(jù)，并指導(dǎo)其臨床合理用藥。

1 心腦血管方面

1.1 心血管 吸煙、熬夜等不良生活習(xí)慣及工作壓力使心血管疾病逐漸年輕化［13］，故研究治療心血管疾病的藥物非常重要。葛根素能通過改善心肌細(xì)胞離子流動(dòng)，減輕炎癥、氧化應(yīng)激及細(xì)胞凋亡所引起的心血管損傷，進(jìn)而從調(diào)節(jié)信號(hào)通路、炎癥因子水平、離子水平等方面治療心血管疾病［14］，在臨床廣泛應(yīng)用，并且療效良好。

1.1.1 調(diào)節(jié)信號(hào)通路 鄧華菲等［15］研究葛根素與PI3K／Akt／eNOS 信號(hào)通路對(duì)ox?LDL 誘導(dǎo)HUVECs TF mRNA 和蛋白表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞TF mRNA、蛋白表達(dá)下降，Akt 蛋白磷酸化升高，細(xì)胞內(nèi)NO 產(chǎn)生增多，表明該成分通過上調(diào)PI3K／Akt／eNOS 信號(hào)通路來抑制ox?LDL 誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞TF mRNA、蛋白表達(dá)，從而降低動(dòng)脈血栓及粥樣硬化危險(xiǎn)。Xu 等［16］報(bào)道，葛根素可抑制心房成纖維細(xì)胞的自噬和膠原分泌，JNK 磷酸化下調(diào)，Akt、哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）磷酸化上調(diào)，表明該成分對(duì)心房成纖維細(xì)胞的抗纖維化作用部分是通過抑制自噬來實(shí)現(xiàn)的，其作用機(jī)制可能部分是通過JNK?Akt?mTOR 信號(hào)通路介導(dǎo)的。Yuan 等［17］研究表明，葛根素能保護(hù)肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞（HPAECs）免受缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，并能輕微提高細(xì)胞存活率，增加NO，減少ET?1，防止HPAECs 缺氧引起血管活性物質(zhì)失衡，可能是激活BMPRII／Smad 和PPARγ／PI3K／Akt 信號(hào)通路來對(duì)肺動(dòng)脈產(chǎn)生保護(hù)作用。

1.1.2 調(diào)節(jié)炎癥因子水平 Zhang 等［18］發(fā)現(xiàn)，葛根素能降低血清中TNF?α、hs?CRP、白介素?6 水平，進(jìn)而改善冠心病患者臨床癥狀和血管內(nèi)皮功能。王莎等［19］報(bào)道，葛根素能使BALB／c 小鼠血清中TNF?α、IL?1β 水平明顯降低，炎癥細(xì)胞浸潤減少，表明該成分可明顯減輕LPS 所致內(nèi)毒素血癥小鼠血管內(nèi)皮損傷，其機(jī)制可能與降低炎癥因子水平有關(guān)。

1.1.3 調(diào)節(jié)離子水平 葛根素預(yù)處理可增加肥大心肌INa峰值密度，可加速Na＋內(nèi)流及肥大心肌動(dòng)作電位0 期的上升速率、沖動(dòng)傳導(dǎo)，有助于預(yù)防快速性心律失常及心室肥大的發(fā)生，對(duì)穩(wěn)定肥大心肌細(xì)胞的電生理特性也有著積極意義［20］。張玲等［21］發(fā)現(xiàn)，葛根素對(duì)糖尿病大鼠心肌肥厚和心功能降低有一定的拮抗作用，其機(jī)制可能與降低心肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度有關(guān)。薛立平等［22］研究表明，葛根素干預(yù)后大鼠股骨中Ca2＋含量明顯增多，血清、血管、心臟中明顯減少，即該成分對(duì)骨質(zhì)疏松（OP）引起的心腦血管疾病（CD）有一定治療作用，其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)Ca2＋代謝、抑制“鈣搬家”等現(xiàn)象有關(guān)。

1.2 腦血管 姜辰等［23］發(fā)現(xiàn)，葛根素在一定劑量范圍內(nèi)可降低腦缺血再灌注小鼠病變腦組織含水量，減小梗死體積，其作用機(jī)制可能與激活ER?α、抑制HIF?1α 表達(dá)及TNF?α、IL?1β、IL?6 釋放有關(guān)。汪露等［24］報(bào)道，葛根素對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷具有明顯的保護(hù)作用，表現(xiàn)為腦梗死面積縮小，LC3?Ⅱ／LC3?Ⅰ降低，p62 表達(dá)升高，其機(jī)制可能與下調(diào)JNK 信號(hào)通路抑制自噬有關(guān)。黃亞光等［25］研究表明，葛根素組大鼠神經(jīng)功能損傷改善，腦梗死體積減小，自噬小體減少，p?AMPK 蛋白表達(dá)降低，p?mTOR、p S757?Ulk1 蛋白表達(dá)升高，可能是通過調(diào)控AMPK?mTOR?Ulk1 信號(hào)通路來抑制自噬過度發(fā)生，從而減輕腦缺血再灌注損傷的發(fā)生。

2 機(jī)體保護(hù)作用

2.1 肝臟 Wang 等［26］發(fā)現(xiàn)，葛根素可明顯降低肝臟脂質(zhì)含量、炎癥、纖維化程度，可能與該成分介導(dǎo)的PI3K／AKT 通路激活和脂肪酸代謝改善有關(guān)，并且它還可恢復(fù)NAD＋含量，對(duì)肝臟線粒體功能有明顯的促進(jìn)作用，能減輕高脂高糖引起的脂肪變性和代謝紊亂，其機(jī)制為葛根素通過調(diào)節(jié)PARP 1／PI3K／AKT 信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)線粒體功能，能用于治療非酒精性脂肪肝（NAFLD）。3.0 mg／mL葛根素能明顯抑制乙醛刺激的人肝星狀細(xì)胞（HSC）增殖，抑制乙醛刺激HSC細(xì)胞凋亡，顯著降低細(xì)胞因子TGFβmRNA 表達(dá)，抑制乙醛誘導(dǎo)的肝星狀細(xì)胞凋亡和抗酒精性肝硬化，從而對(duì)抗肝損傷［27］。

2.2 神經(jīng)保護(hù) 葛根素治療蛛網(wǎng)膜下腔出血（SAH）后，神經(jīng)元凋亡率、cleaved caspase?3 表達(dá)降低，Blc?2／Bax 比例升高，表明該成分能減輕小鼠的神經(jīng)功能缺陷，緩解腦水腫，減少血腦屏障破壞，抑制SAH 誘導(dǎo)的活性氧的產(chǎn)生，保護(hù)SAH 后Sirt3 表達(dá)，具有潛在的神經(jīng)保護(hù)作用［28］。單次葛根素注射對(duì)紫杉醇誘導(dǎo)的周圍神經(jīng)性疼痛具有短期鎮(zhèn)痛作用，反復(fù)給藥后即可阻止疼痛發(fā)生，可能與紫杉醇誘導(dǎo)的瞬時(shí)受體電位?1、降鈣素基因相關(guān)肽和背根神經(jīng)節(jié)P 物質(zhì)的上調(diào)有關(guān)［29］。Hu 等［30］發(fā)現(xiàn)，葛根素可顯著降低腰椎間盤突出癥牙根痛大鼠脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物游離鈣結(jié)合受體分子1 和星形膠質(zhì)細(xì)胞原纖維酸性蛋白表達(dá)及腫瘤壞死因子?α，白細(xì)胞介素?1β、白細(xì)胞介素?6 水平，增加白細(xì)胞介素?10 水平，表明該成分通過抑制脊髓膠質(zhì)細(xì)胞活化和炎癥反應(yīng)來緩解腰椎間盤突出癥誘導(dǎo)的神經(jīng)根性疼痛，從而達(dá)到保護(hù)神經(jīng)性疼痛的作用。

2.3 其他作用 王小康等［31］發(fā)現(xiàn)，葛根素可抑制軟脂酸（PA）誘導(dǎo)成熟脂肪細(xì)胞的3T3?L1細(xì)胞炎性因子表達(dá)，其機(jī)制可能是減少3T3?L1細(xì)胞TLR4 基因表達(dá)、下調(diào)IKKβ、IκB、NF?κB?p65 活化，降低TNF?α、IL?6 炎性因子表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的，從而防止肥胖患者出現(xiàn)炎癥，起到保護(hù)其機(jī)體的作用。葛根素能在體外對(duì)順鉑引發(fā)的大鼠卵巢顆粒細(xì)胞損傷起到保護(hù)作用，并具有劑量依賴性［32］。趙軼君［33］研究葛根素對(duì)92 ℃水浴18 s 下制備的30% TBSAⅢ度燒傷大鼠肺組織損傷具有保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)其肺組織病理學(xué)改變、超微結(jié)構(gòu)明顯改善，肺組織細(xì)胞凋亡狀況明顯改善，SOD、CAT、MPO 活性及IL?10 水平升高，MDA、TNF?α、IL?6、IL?8 水平降低，表明該成分對(duì)大鼠重度燒傷后肺組織損傷具有一定保護(hù)作用，其機(jī)制可能與其降低氧化應(yīng)激損傷、抑制炎癥反應(yīng)有關(guān)。

3 抗腫瘤作用

前期大量研究表明，葛根素主要通過損傷細(xì)胞線粒體、抑制細(xì)胞周期、影響腫瘤凋亡信號(hào)通路、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、影響線粒體調(diào)控等方式來達(dá)到抗腫瘤目的［34］。Deng 等［35］制備了具有Ph 響應(yīng)的葛根素海藻酸微球，用于結(jié)腸直腸癌的靶向治療，發(fā)現(xiàn)葛根素海藻酸微球在結(jié)腸的滯留時(shí)間可達(dá)20 h 以上，不僅通過下調(diào)致瘤細(xì)胞因子水平來顯著降低炎癥反應(yīng)，而且通過抑制AOM／ dss 誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸直腸癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化來降低腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移。葛根素處理的人直結(jié)腸癌（CRC）細(xì)胞以劑量依賴方式抑制細(xì)胞生長，增加細(xì)胞凋亡，TDP1、ALDH1A1 藥理分子可能是治療CRC 的靶點(diǎn)［36］。葛根素或miR 133a 3p 模擬物轉(zhuǎn)染影響miR 133a 3p 表達(dá)和DUSP1／p38 通路活性，導(dǎo)致HCC38細(xì)胞活力受到抑制，進(jìn)而凋亡增加，miR 133a 3p 過表達(dá)增強(qiáng)了peurarin 作用，表明該成分可能通過促進(jìn)miR 133a 3p 在HCC38 乳腺癌細(xì)胞中的表達(dá)來增加DUSP1 表達(dá)，有望成為治療乳腺癌的新型臨床藥物［37］。不同濃度葛根素處理后24、48、72 h 內(nèi)，膀胱癌T24細(xì)胞抑制率升高，表明該成分能抑制膀胱癌T24細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，其機(jī)制可能與抑制SIRT1／p53 信號(hào)通路有關(guān)［38］。葛根素可顯著抑制宮頸癌細(xì)胞的遷移及侵襲能力［39］，并通過激活Fas／Fas?L信號(hào)通路誘導(dǎo)PANC?1細(xì)胞增殖和凋亡，治療胰腺癌［40］。

4 防治高血壓、糖尿病及其并發(fā)癥

施偉麗［41］研究葛根素對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠模型的降壓作用，發(fā)現(xiàn)高劑量葛根素組收縮壓、舒張壓、心率、內(nèi)中膜厚度、血管緊張素Ⅱ水平、主動(dòng)脈血管緊張素Ⅱ受體1（Agtr1）蛋白表達(dá)降低，p?eNOS 水平升高，其機(jī)制可能與增加內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）活性密切相關(guān)，同時(shí)eNOS／cGMP 通路參與葛根素對(duì)血壓的調(diào)節(jié)。徐文華等［42］利用CTD 數(shù)據(jù)庫篩選葛根素注射液中治療高血壓的作用靶點(diǎn)，構(gòu)建其蛋白互作網(wǎng)絡(luò)，共篩選出30個(gè)，發(fā)現(xiàn)該制劑具有多基因參與的特點(diǎn)，其機(jī)制可能與細(xì)胞分化凋亡、活性氧代謝有關(guān)。葛根素降低了血清空腹血糖（FBG）、總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白（LDL）水平，提高了空腹胰島素、高密度脂蛋白水平，Western blot 檢測(cè)顯示，胰腺組織中caspase?3、caspase?8、caspase?9、凋亡誘導(dǎo)因子（AIF）蛋白水平降低，表明該成分能起到治療糖尿病作用［43］。Zhang 等［44］報(bào)道，葛根素可顯著降低STZ 誘導(dǎo)的糖尿病大鼠血糖、白內(nèi)障發(fā)生率、視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮生長因子表達(dá)、白介素?1β 水平，增加Nrf2、HO?1 mRNA 表達(dá)，從而抑制氧化應(yīng)激，表明該成分具有緩解糖尿病并發(fā)癥的作用。

5 抗炎作用

葛根素對(duì)炎癥相關(guān)疾病的抗炎作用主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：（1）降低IL?1、IL?6、CRP、TNF?α 等炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生；（2）減少M(fèi)MP?2、MMP?9 等炎癥介質(zhì)表達(dá)；（3）降低ICAM?1細(xì)胞黏附分子的產(chǎn)生；（4）抑制炎癥趨化因子的作用，如MCP?1、TGF?β，或者多方面共同發(fā)揮作用達(dá)到抗炎目的［45］。Hu 等［46］發(fā)現(xiàn)，葛根素能促進(jìn)細(xì)胞凋亡，抑制人肺成纖維細(xì)胞（HLF1）增殖，上調(diào)半胱天冬酶3 的表達(dá)，下調(diào)Bcl? 2，TGF?β1，Smad3 表達(dá)，調(diào)節(jié)肺纖維化細(xì)胞增殖和凋亡，影響炎性細(xì)胞因子分泌，從而緩解炎癥反應(yīng)導(dǎo)致的肺纖維化與嬰兒急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）。熊逸晨等［47］將葛根素用于急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎（AGA）模型大鼠，發(fā)現(xiàn)其關(guān)節(jié)腫脹程度減輕，關(guān)節(jié)腔沖洗液中IL?1β、TNF?α 水平降低，關(guān)節(jié)滑膜組織中TLR4、NF?κB 表達(dá)下調(diào)，其作用機(jī)制可能與該成分抑制TLR4／NF?κB 信號(hào)通路，抑制下游炎癥因子IL?1β、TNF?α 產(chǎn)生有關(guān)，從而減輕AGA 炎癥反應(yīng)，起到治療作用。

6 調(diào)控骨代謝作用

葛根素能提高因后肢懸吊引起骨質(zhì)疏松大鼠脛骨、椎骨的骨密度、最大載荷、彈性模量，增加骨形成量、骨小梁數(shù)目、骨鈣素（OC）、厚度，減少骨分離，改善懸掛后肢骨結(jié)構(gòu)，促進(jìn)骨形成指數(shù)升高，抑制酸性磷酸酶5b（TRACP 5b）形成，其機(jī)制可能是促進(jìn)骨形成和抑制骨吸收［48］。葛根素處理大鼠顱骨成骨細(xì)胞（ROBs）后，能提高Runx?2、Oxterix、BMP?2、ColⅠmRNA 和蛋白表達(dá)及p?PKA、cAMP 水平，可能是通過cAMP／PKA 信號(hào)通路機(jī)制來促進(jìn)體外培養(yǎng)ROBs 的分化，促進(jìn)后者生長及形成［49］。

7 防治老年癡呆癥、帕金森病

Liu 等［50］發(fā)現(xiàn)，葛根素具有穿透血腦屏障的潛力，與乙酰膽堿酯酶（AChE）、環(huán)氧合酶?2（COX?2）、caspase?3（C3）等在老年癡呆癥（AD）發(fā)生發(fā)展中起到中心作用的分子對(duì)接和動(dòng)力學(xué)模擬具有較高的穩(wěn)定性，該成分體內(nèi)能抑制AChE 活性，使抗氧化防御物質(zhì)的活性恢復(fù)到正常水平，降低腦內(nèi)炎癥因子和凋亡基因表達(dá)，下調(diào)COX?2、C3表達(dá)，表明該成分可預(yù)防及緩解AD。葛根素納米晶（PU?ncs）腦累積量高于PU 懸浮液，還能減少多巴胺消耗，改善1?甲基?4?苯基?1，2，3，6?四氫吡啶（MPTP）誘導(dǎo)的行為缺陷，提高多巴胺及其代謝產(chǎn)物水平，生物利用度較原料藥提高，并增強(qiáng)其對(duì)大腦的給藥，可作為一種潛在的口服給藥系統(tǒng)來治療PD［51］。

8 其他作用

葛根素可降低食物過敏（FA）小鼠近端結(jié)腸IL?4 和肥大細(xì)胞蛋白酶I（肥大細(xì)胞蛋白酶I，mMCP?1）表達(dá)，該成分誘導(dǎo)CECs 中RA 產(chǎn)生來增強(qiáng)調(diào)節(jié)T細(xì)胞（Tregs），進(jìn)而抑制FA 發(fā)展［52］，作為一種天然的促進(jìn)RA 生成劑具有治療食物過敏及由Treg 缺乏引起的免疫疾病的潛力。Ding等［53］發(fā)現(xiàn)，葛根素治療人類黑色素細(xì)胞時(shí)黑色素、蛋白質(zhì)、MITF RNA 表達(dá)升高，可抑制胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1 和2（ERK1／2）的磷酸化和激活，并且不影響p38 和c?Jun N 端激酶的磷酸化，可能通過抑制ERK1／2 信號(hào)通路來刺激人黑色素細(xì)胞的黑色素生成，使白癜風(fēng)小鼠病變明顯減輕，有望在未來成為治療白癜風(fēng)的一種新型藥物。老年大鼠服用葛根素后，可顯著降低血清和肝臟組織中MDA 水平，提高血清和肝臟組織中T?AOC、SOD、GSH?Px 活性及腦中總抗氧化能力T?AOC 活性，具有很好的抗氧化作用［54］，從而延緩衰老。楊巍等［55］采用葛根素注射液治療突發(fā)性耳聾，發(fā)現(xiàn)血清LPO、TXB2 水平降低，血清SOD、6?Keto?PGF1a 水平升高，表明該成分臨床療效顯著，并且安全性高。

9 小結(jié)與展望

葛根素是從葛根中提取的異黃酮類成分，其來源豐富，提取技術(shù)較成熟，藥理作用廣泛，臨床應(yīng)用較多，目前關(guān)于該成分在心腦血管、機(jī)體保護(hù)、糖尿病及其并發(fā)癥、高血壓、腫瘤、炎癥等方面的研究愈加深入細(xì)致。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及專業(yè)領(lǐng)域的日漸先進(jìn)，加強(qiáng)葛根素臨床研究時(shí)可能會(huì)研制出真正適合患者的藥物，從而解決臨床實(shí)際問題，但關(guān)于該成分在抗氧化衰老、調(diào)控骨代謝、防治突發(fā)性耳老年癡呆癥及帕金森病方面的研究相對(duì)較少，今后可進(jìn)一步深化。另外，由于葛根素微溶于水，故應(yīng)繼續(xù)研究該成分體內(nèi)吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、排泄過程，以期提高其生物利用度，更快控制疾病。

近年來，葛根素相關(guān)劑型除了膠囊、顆粒、軟膠囊、注射液等常規(guī)種類外，在乳劑、微丸、環(huán)糊精包合物、固體分散體、分散片、脂質(zhì)體、納米粒等新制劑方面的基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用越來越多。由于葛根素微溶于水，故今后可從該成分藥理作用的特定機(jī)理出發(fā)，研究其他通路、信號(hào)、靶點(diǎn)對(duì)應(yīng)的靶向治療方式，由此開發(fā)相應(yīng)靶向制劑，從而更全面、快速有效的用于臨床治療。此外，還可繼續(xù)研究葛根素其他藥理活性，以期為該成分合理開發(fā)、臨床應(yīng)用提供參考依據(jù)。