染料木素磺酸鈉的藥理作用研究進展

羅 莉，韓 尊，曹性玲，黃志華

（1. 贛南醫學院第一臨床醫學院；2. 贛南醫學院基礎醫學院機能實驗室，江西 贛州 341000）

植物雌激素發揮弱雌激素作用的同時具有較雌激素更少的不良反應，具有廣闊的應用前景。染料木素（又稱金雀異黃素、染料木黃酮）主要是從葛根和染料木等豆科植物中提取出來的活性成分，是一種植物雌激素，其結構與雌二醇類似，能與雌激素的胞膜及胞內受體結合并發揮神經保護作用、心血管保護作用、抗腫瘤作用、調節骨代謝與脂代謝及抗氧化等多種藥理作用[1］。但由于染料木素的水溶性和脂溶性較差，生物利用度低，限制了其藥物開發與臨床應用。因此，有學者[2］對染料木素分子進行磺化，合成了一種強水溶性化合物——染料木素磺酸鈉（Genistein-3′-sodium sulfonate， GSS），顯著提高了其生物利用度及藥理作用，分子式為C15H10O8SNa，呈白色晶狀粉末。本文綜述近年來GSS 在腦保護作用、急性肺損傷保護作用、抗肝纖維化、抗脂代謝紊亂、抗骨質疏松和對心肌缺血保護作用等藥理作用及相關機制的研究進展。

1 對腦缺血再灌注損傷的保護作用及機制

缺血性腦卒中是指一系列腦血管病變所致的腦部血液供應障礙，導致局部腦組織缺血、缺氧性壞死，繼發相應神經功能損傷的一類臨床綜合征，其發病率高、死亡率高、致殘率高、治愈率低，是威脅人類健康的常見疾病[3］。目前，治療腦缺血的有效手段是血管再通，即通過溶栓或介入治療實現腦缺血組織再灌注。但腦血管血液流通恢復后，其缺血損傷并未減輕，反而出現了更為嚴重的神經功能障礙，這一現象被稱為腦缺血再灌注損傷[4］。腦缺血再灌注損傷涉及多種病理過程，包括能量代謝障礙、自由基損傷、炎癥細胞因子損害、興奮性毒性損傷、凋亡基因激活和細胞自噬等，這些過程相互關聯，相互觸發，形成惡性循環，最終導致神經細胞、神經膠質細胞和內皮細胞凋亡或壞死[5］。GSS 可參與腦缺血再灌注損傷后多種病理過程，從而發揮對缺血性腦損傷的保護作用。

1.1 改善能量代謝障礙和降低脂質過氧化損傷線粒體作為胞內主要的產能場所，對缺血缺氧極為敏感。在缺血缺氧時，腦細胞內ATP 逐漸耗竭，Na+-K+-ATPase 和Ca2+-Mg2+-ATPase 等ATP 依 賴性離子泵的功能受到抑制，導致胞內鈉、鈣超載，繼而誘發一系列病理反應，加劇腦水腫和繼發性腦損傷。研究發現，GSS 治療腦缺血后，Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase 活性均升高，提示GSS 能改善缺血腦組織能量代謝障礙進而減輕腦水腫和腦損傷[6］。

線粒體也是腦缺血再灌注損傷產生氧自由基的初始來源。腦缺血再灌注后，發生一系列復雜的病理生理反應，造成內穩態失衡和線粒體功能障礙。線粒體損傷后產生的氧自由基可造成蛋白質、脂質和DNA 過氧化，導致生物膜破壞、神經元損傷。脂質過氧化產物丙二醛（Malondialdehyde， MDA）的含量可反映組織中脂質過氧化損傷程度?？寡趸溉绻入赘孰倪^氧化物酶（Glutathione peroxidase，GSH-Px）和超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）可調動或激活機體內源性抗氧化系統，有利于預防或減輕自由基損傷[7］。GSS 可降低缺血再灌注腦組織的MDA 含量，提高GSH-Px 和SOD 活性及總抗氧化能力，說明GSS 對腦缺血再灌注損傷的保護機制與提高腦組織抗氧化能力、減輕氧自由基介導的脂質過氧化反應有關[8］。

1.2 抑制炎性級聯反應缺血性腦卒中在急性期激活炎性級聯反應，導致促炎細胞因子和趨化因子產生增加，炎癥細胞聚集和粘連，血腦屏障受損，隨后加劇腦損傷[9］。

基 質 金 屬 蛋 白 酶（Matrix metalloproteinases，MMPs）是一組鋅依賴的蛋白水解酶，其中MMP-3 和MMP-9 與血腦屏障通透性及腦組織水腫密切相關[10］。研究表明，腦缺血再灌注損傷引發腦內炎癥級聯反應，促進MMP-3、MMP-9基因轉錄，導致相應蛋白合成增加。GSS能夠抑制炎癥反應，降低MMP-3、MMP-9 表達，改善血腦屏障，從而減輕腦組織水腫[11］。

膽堿能抗炎通路（Cholinergic anti-inflammatory pathway， CAP）是指神經系統通過迷走神經及其遞質乙酰膽堿（Acetylcholine， Ach）顯著、快速地抑制炎性反應細胞釋放細胞因子，減輕全身性炎性反應的生理過程。α7 煙堿型乙酰膽堿受體（α7 nicotinic acetylcholine receptor，α7nAChR）是CAP 途徑中的關鍵分子[12］。LIU C M 等[13］研究發現，GSS能上調短暫性大腦中動脈阻塞再灌注（Transient middle cerebral artery occlusion， tMCAO）大鼠α7nAChR 表達水平，抑制核轉錄因子-κB（Nuclear transcription factor，NF-κB）信號的激活和促炎性M1 型小膠質細胞極化，從而減輕神經炎癥反應，發揮對腦缺血大鼠的神經保護作用。蛋白酪氨酸激酶2/信號轉導和轉錄激活因子3（JAK2/STAT3）信號也是CAP途徑中的一個關鍵下游信號，參與了腦缺血時的炎癥反應，抑制這一信號通路的激活可減輕腦缺血誘導的神經炎癥。研究發現，GSS 可通過α7nAChR-JAK2/STAT3信號通路阻斷神經炎癥，減輕大鼠腦缺血損傷[14］。

1.3 抑制興奮性毒性損傷興奮性毒性是中樞神經系統損傷、中風和神經退行性疾病的病理過程。離子型谷氨酸受體如N-甲基-D-天冬氨酸受體（N-methyl-D-aspartate receptors， NMDARs）介導的興奮性毒性已被認為是腦缺血損傷的關鍵啟動事件。突觸后密度蛋白95（Postsynaptic density protein-95，PSD-95）與NMDARs 相互作用可介導興奮性毒性損傷。而轉錄抑制復合體（Downstream regulatory element antagonist modulator， DREAM）、NR1 亞基或PSD-95 相互作用均能負向調控NMDARs 功能。有研究[15］發現，GSS 可能通過促進DREAM 蛋白表達、降低PSD-95 與NMDARs 相互作用，減輕NMDARs介導的興奮性毒性損傷，從而發揮對腦缺血再灌注大鼠的神經保護作用，但其具體機制仍需深入研究。另外，GSS 對大鼠腦缺血再灌注損傷的保護作用機制可能與上調DREAM 的水平及其轉錄抑制調控 腫瘤 壞 死因 子-α（Tumor necrosis factor alpha，TNF-α）有關[16］。

1.4 抑制細胞凋亡細胞凋亡是一種多基因調控的細胞程序性死亡方式，在缺血性腦卒中引起的細胞損傷中發揮重要作用。B 淋巴細胞瘤-2（Bcl-2）基因家族是目前較為公認的與凋亡密切相關的基因，包括促凋亡因子Bcl-2相關X蛋白（Bax）和抗凋亡因子Bcl-2。半胱氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）是執行細胞凋亡的關鍵蛋白分子[17］。GSS可通過對凋亡相關基因表達的調控抑制細胞凋亡，在減輕腦缺血誘導的細胞損傷中發揮作用[18］。

細胞外信號調節激酶（Extracellular signal-regulated kinases，ERK）信號通路介導細胞凋亡等多種生理過程。有文獻[19］報道，GSS 可能通過激活ERK信號通路，下調促凋亡相關基因Caspase-3和Bax的表達，促進抗凋亡相關蛋白Bcl-2 的表達，進而抑制缺血性腦卒中導致的細胞凋亡，從而減輕神經元損傷。Notch 信號通路也與細胞凋亡有關，程連臣等[20］認為，腦缺血再灌注損傷后抑制Notch1 活性可促進神經細胞凋亡，其機制可能與促進Bcl-xl/Bcl-2相關死亡啟動子（Bad）失活、增強蛋白激酶B（Akt）磷酸化水平有關。有研究[21］發現，GSS 可能通過激活Notch1 活性發揮腦保護作用，但其確切機制仍需進一步研究。

1.5 調控細胞自噬自噬是真核細胞通過溶酶體對其自身結構進行降解的關鍵生物學過程。有研究[22］發現，腦缺血再灌注造成的腦細胞損傷是一個快速級聯反應，包括代謝障礙、自由基損傷、炎性因子損害、興奮性毒性損傷及凋亡相關基因激活等多個環節，這些病理生理過程都可能引發自噬。自噬相關蛋白Beclin1和微管相關蛋白輕鏈3-Ⅱ（LC3-Ⅱ）蛋白是參與自噬過程的主要蛋白質，常被認為是自噬形成的標志性蛋白。劉松等[23］從自噬角度探討了GSS 對缺血再灌注損傷模型大鼠的腦保護作用，研究發現，GSS 通過抑制Beclin1 磷酸化和LC3-Ⅱ蛋白表達，調控自噬的起始和終止過程，從而減輕腦缺血再灌注損傷急性期因過度自噬導致神經元損傷，達到改善神經功能的作用，至于GSS是通過影響哪種或幾種信號途徑調控自噬有待進一步研究。

綜上所述，GSS 可通過干預腦缺血再灌注損傷后多種病理過程，如改善能量代謝障礙和降低脂質過氧化損傷、抑制炎性級聯反應、抑制興奮性毒性損傷、抑制細胞凋亡和調控細胞自噬等，對缺血性腦損傷發揮保護作用。

2 對急性肺損傷的保護作用及機制

急性肺損傷是一種以彌漫性肺水腫為特征的嚴重臨床綜合征，是膿毒癥的常見并發癥。炎癥發生后，細菌將脂多糖（Lipopolysaccharide， LPS）釋放到血液中，LPS 迅速識別并結合肺內皮細胞上的受體，誘發炎性因子釋放，導致內皮功能障礙[24］。有文獻表明，GSS 可抑制LPS 誘導的內皮細胞髓樣分化因子88（Myeloid differentiation factor 88，MyD88）/NF-κB信號通路的激活，抑制TNF-α和白細胞介素6（Interleukin-6， IL-6）的過度表達[25］，并逆轉Bcl-2 的表達和Caspase-3 的激活，從而對LPS 誘導的肺血管內皮細胞凋亡起到保護作用[26］。綜上所述，GSS 可能通過調節肺內皮細胞MyD88/NF-κB/Bcl-2 信號通路而成為治療膿毒癥所致急性肺損傷的候選藥物。

3 對慢性肝損傷的保護作用及機制

四氯化碳（CCL4）可誘導慢性肝損傷，常用于制備慢性肝損傷模型。研究發現，慢性肝損傷模型小鼠的外周血中出現了T 淋巴細胞亞群紊亂的表現，GSS 治療后，慢性肝損傷小鼠外周血中CD3+淋巴細胞（即T 淋巴細胞）比例下降，CD8+T 淋巴細胞比例升高，CD4+/CD8+T 淋巴細胞比值降低，提示GSS 可能通過改變T 淋巴細胞亞型調節免疫功能，從而對CCL4誘導的慢性肝損傷發揮保護作用[27］。另有研究[28］發現，CCl4誘導的慢性肝損傷模型小鼠經GSS 干預后，α7nAChR 的表達較模型組明顯升高，而IL-1β 水平明顯降低，提示GSS 可激活CAP 通路，抑制炎性反應，從而對抗CCL4誘導的小鼠慢性肝損傷。轉化生長因子-β（Transforming growth factor-beta，TGF-β）/Smad 是介導肝纖維化過程的主要信號通路；Smad4 是Smad 信號轉導通路的共同分子。發生肝纖維化時，TGF-β1與細胞膜上的相應受體結合，激活Smad等信號轉導通路，誘導肝細胞凋亡并抑制其再生。研究發現，肝纖維化小鼠經GSS治療后，肝組織內TGF-β 及Smad4 蛋白表達水平均下降，提示GSS 可通過下調TGF-β/Smad 信號通路抑制肝纖維化，從而發揮護肝作用[29］。

4 對脂代謝和骨代謝的調節作用及機制

去卵巢大鼠雌激素缺乏可引起血脂異常、骨密度明顯下降。因此，可通過切除卵巢建立大鼠脂代謝與骨代謝紊亂動物模型，觀察GSS 對去卵巢大鼠脂代謝和骨代謝的影響。研究發現GSS可降低去卵巢大鼠血清膽固醇和甘油三酯水平，提示GSS 可調節血脂水平[30］。成骨細胞（Osteoblast， OB）和破骨細胞（Osteoclast， OC）是骨代謝的核心細胞，其代謝變化的結果是骨代謝的關鍵。堿性磷酸酶（Alkaline phosphatase， AKP）和抗酒石酸性磷酸酶（Tartrate-resistant acid phosphatase-5b， TrACP-5b）分 別是反映OB 活性和OC 活性的特異性指標[31］。研究發現，GSS可以提高去卵巢大鼠血清AKP活性，降低TrACP-5b 活性，側面反映其可以提高OB 活性，抑制OC活性，達到改善骨代謝的作用[32］。

5 對心肌缺血再灌注損傷的保護作用及機制

缺血性心臟病是全球最嚴重的公共健康威脅之一，及時有效的心肌再灌注是挽救缺血心肌細胞、限制心肌梗死范圍的關鍵。然而，血流再灌注往往會加重缺血心肌的結構和功能損傷，導致心肌內酶的外漏和心肌舒縮功能降低。一些胞漿酶如肌酸激酶同工酶（Creatine kinase-MB， CK-MB）和乳酸脫氫酶（Lactate dehydrogenase， LDH）被認為是心肌缺血損傷的重要指標，其血清水平反映心肌缺血損傷程度。曾雪亮等[33］研究顯示，GSS 能減少心肌CK-MB 和LDH 等酶的溢出，抑制心肌內酶的釋放，這可能與維持心肌細胞膜的穩定，加強心肌細胞對缺血缺氧的耐受能力相關；同時，GSS能減慢離體心肌缺血再灌注損傷模型大鼠的心率，升高左室收縮壓、增強心肌舒縮速度，說明GSS 能增強心肌收縮力，改善心功能。

6 小結與展望

GSS 作為植物雌激素染料木素的結構改造物，具有較其母體更好的水溶性及生物利用度，在多個方面發揮藥理作用。但除了對腦保護作用的相關機制研究較為系統外，其他藥理作用如對急性肺損傷的保護作用、抗肝纖維化、抗脂代謝紊亂、抗骨質疏松和對心肌缺血的保護作用等機制研究較為單一，未來應繼續深入研究GSS 的上述藥理作用的分子機制，以拓展其開發利用?？傊鶕礼SS發揮的各種藥理作用及相關分子機制，可為GSS 的藥物開發和臨床應用提供理論和實踐依據。