黃芩黃酮成分藥理研究新進展

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黃芩黃酮成分藥理研究新進展 馬愛團  鐘秀會 河北農業(yè)大學動物科技學院保定071001

摘要：黃芩作為清熱類中藥廣泛應用于臨床，近年來國內外研究表明，黃芩中黃酮成分具有廣譜的生物活性，可用于心血管疾病、艾滋病、肝炎、癌癥等影響人類健康的重大疾病，具有重要的開發(fā)價值。 關鍵詞：黃芩；黃芩苷；黃芩素；漢黃芩素；自由基； 黃芩為唇形科植物黃芩（scutellaria baicalensis Cecrsi）的干燥根。性寒、味苦，具有清熱燥濕、瀉火解毒、止血、安胎等功效，在臨床上屬常用中藥。用于治療上呼吸道感染、泌尿系統(tǒng)感染、菌痢、肝炎、高血壓等。黃芩的有效成分是黃酮類化合物，主要有黃芩苷(baicalin)、黃芩素(baicalein)、漢黃芩素(wogomin)、漢黃芩苷(wogoncside)、黃芩新素I(skullcap flavone I)和黃芩新素II(skullcap flavone II)等。近年大量研究表明黃芩黃酮具有廣泛的生物學效應。 1．抗氧化及清除自由基的作用及機理 藥用植物中所含的黃酮類化合物具有廣譜的生物活性和藥理活性，其中許多黃酮類化合物具有強烈的抗氧化活性，如清除超氧陰離子、羥基自由基和過氧自由基等。目前，已證實黃芩成分的抗氧化作用[1]及清除自由基的作用[2]，如黃芩素可預防氫過氧化物酶、超氧化物陰離子等氧自由基引起的成纖維細胞的損傷，通過形成鐵螯合物抑制抗壞血酸誘導的大鼠肝微粒體脂質過氧化物酶，其中10mmol·L-1的黃芩素可有效抑制Fe2+、VitC、NAPH或NADPH誘導的大鼠腦皮質線粒體脂質過氧化，使細胞免受H2O2誘導的損傷[3]。在4種黃芩的黃酮類成分中，黃芩素是最有效的抗氧化劑[2]。高中洪通過黃芩四種黃酮成分對腦線粒體氧化損傷的保護作用表明[4]，四種黃酮在10mmol·Ｌ-1下對NADPH誘導的脂質過氧化都具有保護作用，而只有黃芩素和黃芩苷在前二體系中效果顯著。四種黃酮對抗壞血酸Fe2+體系誘發(fā)的線粒體腫脹和膜的流動性降低都有一定的保護作用。認為黃芩黃酮能抑制不同體系誘導的線粒體氧化損傷，其中黃芩素在各項測定中效果最好。付守廷為探討黃芩苷對心肌缺血有無治療作用，用小白鼠制備模型進行了耐缺氧研究[5]。結果提示因黃芩苷可拮抗兒茶酚胺類化合物，所以對心肌氧供不足及因心肌耗氧增加引起的心肌缺氧均有非常顯著的改善作用(Ｐ<0.01)；而對腦缺氧及亞硝酸鈉引起的組織中毒性缺氧無顯著的改善作用(Ｐ>0 05)。 在缺血再灌注模型中，黃芩素可使細胞避免致死量氧化劑的損傷[6]。黃嘌呤氧化酶抑制劑是治療肝炎和腦瘤的有效藥物，而黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素對黃嘌呤氧化酶具有很強的抑制效果，以黃芩素最強，漢黃芩素次之，黃芩苷最弱，它們發(fā)揮作用的機理不同，黃芩苷是通過清除氧自由基，而黃芩素是很好的黃嘌呤抑制劑。對細胞色素C的抑制效果為黃芩苷最強，漢黃芩素次之，黃芩素最差。劉樺的實驗也表明[7]黃芩苷能改善心肌梗死后大鼠的心功能、減少心肌梗死面積(9%～30%)，并能減少梗死后心肌丙二醛（MDA）含量、提高梗死后心肌超氧化物歧化酶（SOD）、乳酸脫氫酶（LDH）的活性。以劑量依賴性影響NO分泌。 另外黃芩素和黃芩苷顯示了很強的清除氧自由基的作用[8]。黃芩苷對于H2O2引起的DNA鏈的損傷的研究表明，當黃芩苷與細胞共同培養(yǎng)時，黃芩苷不能減輕H2O2引起的DNA的損傷，但卻能加速損傷的修復[9]。劉玉萍等分析了四種黃芩黃酮成分清除DPPH自由基活性作用的強弱，結果黃芩苷的作用最強，而漢黃芩苷和漢黃芩素未見活性。雖然黃芩素也有清除二苯基苦味肼(DPPH)自由基活性，但其含量與黃芩苷相比幾乎可以忽略，認為黃芩清除自由基活性與黃芩苷含量的直接相關，因此可將測定清除DPPH自由基活性作為控制黃芩品質的手段之一[10]。 通過電子自旋共振(ESR)法和自旋捕獲技術研究中藥黃芩中四種主要黃酮(黃芩素、黃芩苷、漢黃芩素和漢黃芩苷)的自由基清除作用及可能的作用機理表明[11]，黃芩素和黃芩苷對羥自由基、超氧陰離子自由基、烷過氧自由基及DPPH自由基有較強的清除作用，而漢黃芩素和漢黃芩苷在測定濃度范圍內對上述自由基作用較弱或無明顯的清除作用。黃芩素和黃芩苷的自由基清除活性大大高于漢黃芩素和漢黃芩苷的原因是其結構中含有鄰二酚結構。 2．抗炎抗病毒的作用及機理 黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素具有廣泛的抗炎、抗病毒作用。實驗證明口服或靜注黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素后、對E2、PGE2、或LPS誘導的葡萄膜炎有抑制效果[12]。對百日咳桿菌引起的神經細胞損害，預先給予黃芩苷可起到保護作用，機理可能是通過降低谷氨酸及過氧化氫而起到保護效果[13]。葡萄球菌外毒素(staphylococcal exotoxins SE)過多釋放前炎性細胞因子引進毒性效應，而黃芩苷抑制SE誘導的T細胞增殖及抑制外周血單核細胞產生IL-1β、IL-6、TNF、IFN-γ、單核細胞趨化蛋白1（ monocyte chemotactic protein 1）、巨噬細胞炎癥蛋白-1α（macrophage inflammatory protein (MIP)-1α）及MIP-1β，表明黃芩苷可能通過抑制超級抗原激活的信號途徑起到抗菌效果[14]。近年來廣泛研究了黃芩苷和黃芩素的抗艾滋病病毒作用表明[15]黃芩素是一種強的鼠白血病病毒(MLV)和人免疫缺失病毒(HIV)逆轉錄酶活性的抑制劑。在抑制MLV和HIV逆轉錄酶活性的反應條件下，2mg·ml-1的黃芩素對兩種酶的活性的抑制率在90%以上。Wu等發(fā)現，黃芩苷在20mg·ml-1的濃度下對CEM，一種培養(yǎng)的Ｔ細胞株無細胞毒作用，而當它與HIV感染CEM細胞顯示出細胞毒性[16]. Shen等研究了黃芩苷、黃芩素的抗炎機制，認為黃芩苷能介導活性氧的清除，黃芩素對抗配體介導的Ca2+的流入，抑制Mac-1依賴的白細胞的黏附[17]。關于黃芩苷與感染相關的細胞因子及其受體之間的關系，認為黃芩苷通過抑制細胞因子與人類白細胞的結合或誘導一些細胞因子的表達而發(fā)揮作用，將黃芩苷和IL-8同時注入小鼠體內，明顯抑制了IL-8誘導的嗜中性粒細胞的浸潤，這是通過結合細胞因子配體發(fā)揮的作用[18]。侯艷寧認為黃芩苷抗炎作用機理是抑制白細胞內白三烯（LTS）Ｂ4、白三烯Ｃ4的生物合成，抑制fMLP激發(fā)的白細胞內Ca2+升高，并促進細胞內cAMP水平提高，而cAMP升高可抑制腹腔巨噬細胞AA代謝的更新[19]?？傊S芩苷可在多個環(huán)節(jié)影響白細胞的功能，這可能與其抗炎作用機理密切相關，但有關LTS合成、細胞內Ca2＋和cAMP水平之間的因果關系有待進一步闡明。 細胞色素Ｐ450是一族相對非特異性酶，廣泛存在于機體內，但主要存在于肝細胞內質網上(微粒體即自內質網而來)，負責外來物及某些體內代謝物質的生物轉化。黃芩苷對由各種原因造成的動物肝損傷具有明顯保護作用，并能抑制大鼠腹腔白三烯Ｂ4(LTB4)及白三烯Ｃ4(LTC4)的生物合成。LTB4及LTC4與抗炎、免疫密切相關，特別是與肝損傷有關。黃芩苷可明顯地誘導小鼠肝微粒體細胞色素Ｐ450的含量及活性，但對細胞色素ｂ5無影響。表明黃芩苷對細胞色素Ｐ450同功酶的誘導具有選擇性[20]。盧春鳳研究了黃芩素和黃芩苷降轉氨酶活性，以其評價二者的肝保護作用。結果黃芩素和黃芩苷均對CCl4所致肝損傷具有一定的保護作用，二者作用效果無顯著差異[21]。 3．對免疫系統(tǒng)的調節(jié)及機理 細胞因子是參與炎癥反應的重要炎癥介質。細胞因子種類很多、其中IL-1β、TNF-α因能使巨噬細胞和其它細胞分泌IL-6、IL-8、粘附分子等其它細胞因子，而顯得尤為重要。有人發(fā)現黃芩及IFN-α抑制肺纖維原細胞的增殖，增加IL-6的產量。對LPS誘導的NO的產生及iNOS（inducible nitric oxide synthase）和COX-2（cyclooxygenase-2）基因的表達，三種黃芩成分黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素以劑量依賴抑制LPS誘導的NO的產生，同時抑制iNOS基因的表達，而對細胞沒有明顯的毒性。另外漢黃芩素抑制LPS誘導的PGE2的產量和COX-2基因的表達[22]。通過觀察黃芩素對培養(yǎng)人臍靜脈內皮細胞IL-1β和TNF-α誘導的粘附分子表達的影響，發(fā)現黃芩素可抑制IL-1β和TNF-α誘導的白細胞粘附分子1(ELAM1)和細胞間粘附分子1(ICAM1)表達[23]。另有人研究了黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素對人類視網膜色素上皮細胞 (ARPE-19) 由IL-1β誘導的IL-6、IL-8蛋白的產生、m RNA的表達及核因子kB（nuclear factor-kappaB NF-kB）活性的影響，結果IL-1β以劑量信賴方式提高了體外培養(yǎng)的ARPE-19細胞產生IL-6、IL-8的能力，但黃芩素、漢黃芩素明顯抑制了IL-6、IL8的產生及mRNA的表達，而黃芩苷對此沒有作用。同時表明漢黃芩素可能是通過抑制NF-kB 的結合活性下調IL-6、IL-8 mRNA的表達[24]。 4．抗癌作用及機理 黃芩苷、黃芩素和漢黃芩素對癌細胞增殖都有一定的抑制作用。體內和體外實驗證實，黃芩苷和黃芩素有明顯的抗血管生成的作用，對人臍靜脈上皮細胞（human umbilical vein endothelial cells HUVECs）兩種黃酮成分在低劑量時抑制上皮細胞增殖、轉移和分化，高劑量時發(fā)揮凋亡作用，從而表現抗癌活性[25]。另有實驗證實[26]漢黃芩素具有抗氧化活性和抑制腫瘤細胞生長的功效。漢黃芩素可抑制卵巢癌A2780 細胞增殖和誘導細胞凋亡，其抗腫瘤作用機制與誘導凋亡有關，抑制端粒酶活性可能起部分作用。Matsuzaki等進一步研究了黃芩素對3種人肝細胞癌(human hepato cellular carcinoma HCC)細胞株的作用的機制。黃芩素對3種ＨＣＣ細胞的拓撲異構酶Ⅱ都強烈抑制，并抑制細胞增殖。黃芩素誘導的細胞死亡方式隨細胞不同而不同。黃芩素對其中一種細胞誘導細胞凋亡，并呈劑量效應關系，而濃度升高對另外兩種細胞產生細胞壞死[27]。 5．其他方面的作用 對于黃芩苷和黃芩素的抗焦慮效果，也得到證實[28]。有人認為是通過激活苯二氮結合位點的GABA（A）受體發(fā)揮抗焦慮作用[29]，而GABA是主要神經傳遞素的抑制劑。有人研究黃芩苷對體外培養(yǎng)大鼠肝細胞凋亡的影響。結果不同濃度的黃芩苷均對以腫瘤壞死因子(TNF-α)和放線菌素Ｄ(ActＤ)所誘導的肝細胞凋亡有抑制作用[30]。有人采用透射電鏡觀察了黃芩苷對人牙周韌帶細胞超微結構的影響[31]，結果與對照組比較，用藥組細胞的內質網、線粒體等明顯增多，認為黃芩苷能促進細胞的代謝和蛋白質的合成，與細胞增殖實驗和總蛋白測定結果一致。 經研究證實蛋白激酶C（PKC）激活在高糖導致的腎小球系膜細胞及腎小管上皮細胞過度合成細胞外基質（ECM）及轉化生長因子β（TGF-β）中起著舉足輕重的作用。體內外研究顯示抑制PKC活性能有效阻止腎小球系膜細胞、內皮細胞及近端小管細胞表達ECM及TGF-β，而黃芩素可通過抑制細胞PKC活性而阻止高糖誘導近端小管細胞過度表達ECM及TGF-β[32]。在干預糖尿病腎病過程中的作用正受到廣泛關注。 6．結語 黃芩作為傳統(tǒng)中藥，其生理活性是多方面的。上述國內外的大量研究結果表明，黃芩黃酮具有抗氧化清除自由基、抗炎抗病毒、調節(jié)免疫系統(tǒng)、抗癌等多方面的藥理作用。因此我們除利用其傳統(tǒng)的清熱解毒功能作用抗菌消炎藥外，還可利用其擴張血管、抗氧化功能作為心血管疾病的治療藥物，其抗病毒作用在治療病毒相關疾病如肝炎、艾滋病方面的前景也是廣闊的。