理化性质【1】【2】
穗花杉双黄为淡黄色结晶,分子量为分子式为。难溶于水,易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙醋、氯仿等有机溶剂。在紫外光下有焚光。
国内外的研究现状【1】
目前国内外对穗花杉双黄的抗炎、抗氧化、抗病毒、抗胖瘤、降血糖和扩张血管等多种生物活性均有研究。据报道,穗花杉双黄酮是一种环氧化酶和黄標呤氧化酶抑制刻,黄噪呤氧化酶的半数抑制浓度(IC50)32.0mg/L;同时,它也是一种碟酸醋酶抑制剂,半数抑制浓度IC50是29μmol/L它对呼吸道合胞体病毒的IC50是5.5μmol/L。
其体外对柯萨奇病毒和泡渗病毒型具有良好抑制效果。它还可以在mRNA水平上抑制COX-2的表达,降低PEG2的含量,从而达到抗胖瘤的目的。它有很强抑制蛋白酪氣酸填酸酶IB的活性,从而治疗Ⅱ型糖尿病与肥胖症,而且能拮抗去氧肾上腺素引起的动脉收缩,具有扩张业管的作用。
抗炎作用【3】
研究显示,AF 能够通过抑制众多炎性因子发挥抗炎作用,这有助于新型抗炎药物的研发。核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)是参与哺乳动物体内固有免疫反应和慢性炎症反应最主要的转录因子之一。NF-κB 参与调控包括 TNF-α、白介素(IL)-1β、IL-2、IL-6、iNOS、COX-2、趋化因子、黏附分子和集落刺激因子等在内的多种分子的免疫反应和炎症反应,活化的 NF-κB 上调这些因子而引发炎症反应。
研究显示,AF 浓度依赖性抑制脂多糖(lipopolysac-charide,LPS)所致鼠性 RAW 264. 7 细胞诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)的表达,从而抑制一氧化氮生成 。其机制是 AF通过阻止Ⅰ-κB 的磷酸化和蛋白酶水解实现对NF-κB 活化的抑制作用,这可能是 AF 发挥抗炎作用的基础。
另外,在炎症的发展过程中,前列腺素 E2(pros-taglandin E2,PGE 2 )是介导疼痛、炎症和肿胀的重要介质。炎症发生时,花生四烯酸在环氧合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)的作用下衍生为 PGE 2 。众多研究表明,AF 在动物实验中能够显著下调COX-2 蛋白表达水平,抑制 PGE 2 的合成。
抗微生物作用【3】
AF 对甲型流感病毒、乙型流感病毒、单纯疱疹病毒的增殖均具有显著的抑制作用,还可以通过对脂肪酸合酶的抑制减少柯萨基 B3 病毒的复制。而且 AF 还能够在较低浓度范围内有效抑制白色念珠菌、啤酒酵母菌和白吉利毛孢子菌 。
Hwang 等证实 AF 在线粒体介导的细胞凋亡进程中发挥重要作用。AF 能够通过诱导线粒体功能障碍和羟基自由基来调节细胞凋亡,双黄酮处理后的白色念珠菌普遍被标记为程序性死亡的细胞,破坏线粒体的完整性并诱导细胞,最终触发程序性细胞死亡。
此外,AF 对诱发宫颈癌的人乳头瘤病毒也有显著抑制作用,AF 可以增强细胞周期素依赖性蛋白激酶抑制剂和抑癌基因 p53 的活性,通过下调细胞周期素等途径,激活细胞凋亡蛋白酶 caspase-3 和caspase-9,从而抑制人乳头瘤蛋白 E7 的表达,将细胞周期阻滞在 G 1 期,通过线粒体固有途径诱导细胞凋亡,提示 AF 有可能开发为抗宫颈癌的药物。
抗肿瘤作用【3】
AF 是组织蛋白酶 B 抑制剂,组织蛋白酶 B 是木瓜蛋白酶类半胱氨酸蛋白酶家族的重要成员,它在恶性肿瘤的侵袭转移过程中起到重要作用。在 B16F-10 黑色素细胞瘤诱导的实验性肺转移小鼠中,AF 表现出很好的抑癌和抗转移能力。AF 治疗能够显著降低肺胶原蛋白羟脯氨酸、氨基己糖、糖醛酸、血清唾液酸和 γ-谷氨酰转肽酶的生化水平,上调肺组织抑制剂金属蛋白酶-1 和金属蛋白酶-2 的表达,从而降低肿瘤结节的形成和肺肿瘤后肺纤维化的发生率。
同时,血清中的各种促炎细胞因子和生长因子,如 IL-1β,IL-2,TNF-αF 和 GM-CS 的含量也发生相应变化,使得 NK 细胞抗体依赖性细胞的细胞毒性增强,肿瘤的淋巴循环免疫机制得以加强,减弱它们对肿瘤细胞正增长的刺激,抑制了肿瘤发生和转移。此外,新生毛细血管形成是肿瘤生长和转移的关键,而 VEGFs(血管内皮生长因子家族)及相关受体(VEGFR)在病理性血管形成过程中发挥着核心作用。
AF 可以与 VEGFs 结合形成复合体,抑制VEGFR 1 和 VEGFR 2 的磷酸化,从而抑制 VEGFA 或胎盘生长因子-1(PLGF 1 )介导的内皮细胞迁移和毛细血管样通道形成,减少肿瘤细胞的血流和营养供给,抑制瘤细胞的生长和转移。脂肪酸合成酶在乳腺癌中高度表达,为肿瘤生长和增殖提供营养,人类表皮生长因子受体 2(hu-man epidermalgrowth factor receptor-2,HER2)基因过度表达可导致细胞过度增殖和表型恶性转化。
研究发现 HER2 基因在 30% 的乳腺癌患者中过度表达,这类患者肿瘤恶性程度高、复发和转移发生早、预后差,对某些化疗药物有抵抗。Lee 等发现 AF可通过 HER2 通路抑制脂肪酸合成酶的活性,降低人乳腺癌细胞中乙酰辅酶 A 与脂肪的结合,减少脂肪酸合成,降低肿瘤细胞活性,诱导细胞死亡,进而提高 HER2 阳性乳腺癌对药物预防和化疗敏感性,达到抑制肿瘤生长的效果。
抗氧化、抗辐射和自由基清除作用【3】
AF 作为一种抗氧化剂能够有效地淬灭 1 O 2 (单线态氧);保护 1 O 2 或芬顿反应(Fenton reaction)引起的质粒 DNA 单链断裂;抑制磷脂脂质体中因芬顿反应或紫外线辐射引起的脂质过氧化。AF 能够抑制紫外线(ultraviolet radiation b,UV-B)诱导正常人成纤维细胞中基质金属蛋白酶-1(matrix metalloproteinase-1,MMP-1)的表达。
MMP-1 是基质金属蛋白酶家族(matrix metalloproteinases,MMPs)的重要成员,它广泛存在于细胞外基质中,并且能够启动几乎所有细胞外基质成分的降解,最主要的后果是造成皮肤皱纹,加速皮肤老化。自然环境中的紫外线辐射能够激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路中的ERK 信号转导通路,再通过激活活化蛋白 1 诱导MMP-1 活性增加,最后导致细胞外基质降解。
研究表明,AF 能够通过抑制细胞内的细胞信号转导ERK 途径,阻止 MMP-1 在正常人成纤维细胞中的表达。因此,AF 有可能开发成为一种良好的预防和治疗皮肤光老化药物。自由基反应在机体新陈代谢中处于动态平衡,当躯体受到损害时,自由基的生成与清除失去平衡,产生氧化应激损伤。过量的自由基可导致宿主细胞损伤,从而导致疾病的发生和发展。在一项自由基清除和人中性粒细胞弹性蛋白酶(human neutrophilelastase,HNE) 抑制实验中,AF 表现出较强的DPPH,ABTS 自由基清除活性和 HNE 抑制能力,提示其清除自由基的特性有助于天然抗氧化剂的研发。
神经保护作用【3】
阿尔茨海默病 阿尔茨海默病是中枢神经系统慢性退行性疾病,Aβ(β-淀粉样蛋白)是脑内老年斑的主要成分,BACE-1(β 分泌酶)作用于 APP(β-淀粉样蛋白前体)从而产生 Aβ,Aβ 聚合形成可溶性的低聚物或不溶性的原纤维是诱发阿尔茨海默病发生发展的关键步骤。研究发现AF 能显著抑制 BACE-1 活性,有效抑制 Aβ 毒性和原纤维的形成,同时对活性氧、活性氮、Aβ 及 DNA 损伤诱导的神经毒性具有保护作用。
缺氧缺血性脑损伤和神经炎症 在产后 7 d大鼠单侧颈动脉结扎和缺氧诱导缺氧缺血性脑损伤模型及体外细胞培养的研究显示,AF 通过干扰多种细胞和分子途径保护大脑免受缺氧缺血损伤导致的神经细胞凋亡和坏死,而且发病后的治疗时间窗长达 6 h 之久。
其已明确的机制为:AF 能够干扰caspase 活化来阻断细胞凋亡;阻断非 caspase 依赖的兴奋毒性和细胞坏死;显著降低 LPS 诱导的 NO的产生、iNOS 和 COX-2 的表达,从而减少损伤后小胶质细胞的炎症活动。另外一项研究显示,AF能够显著提高实验小鼠的痛觉阈值,抑制 LPS 诱导的 NO、活性氧(reactive oxygen species,ROS)、羟自由基的释放和 TNF-α 的表达,上调还原型谷胱甘肽水平,减少氧化应激刺激引起的神经炎症。
抗抑郁和抗焦虑 最新研究证实,AF 在小鼠动物模型中表现出显著的抗抑郁和抗焦虑作用,其作用强度均高于传统药物丙咪嗪和地西泮,且药物安全谱宽,没有不良影响。其抗焦虑作用与 GABA 能系统有关,而其抗抑郁作用依赖于5-羟色胺与去甲肾上腺素能的相互作用。
这些为 AF 能否成为一种新型的神经精神类药物提供了强有力的依据。综上,AF 能够抵抗 BACE-1 损伤诱导的神经毒性,抑制 NO,ROS、羟自由基的释放和 TNF-α 的表达从而阻止神经炎症,并且能通过干预 GABA 能和去甲肾上腺素能系统产生抗抑郁和抗焦虑作用,这些证据提示,AF 能够通过多种方式发挥神经保护作用。
参考文献
[1]龚雯. 江南卷柏提取物中穗花杉双黄酮的药动学研究[D].湖北中医药大学,2012.
[2]王彦志,张萌,刘阳,赵会丽,郑晓珂.穗花杉双黄酮在大鼠体内的药动学研究[J].中成药,2015,37(11):2397-2401.
[3]张震,王峰.穗花杉双黄酮的生物活性研究进展[J].中国新药杂志,2013,22(23):2775-2778.