黄芩黄酮成分药理研究新进展

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黄芩黄酮成分药理研究新进展 马爱团  钟秀会 河北农业大学动物科技学院保定071001

摘要：黄芩作为清热类中药广泛应用于临床，近年来国内外研究表明，黄芩中黄酮成分具有广谱的生物活性，可用于心血管疾病、艾滋病、肝炎、癌症等影响人类健康的重大疾病，具有重要的开发价值。 关键词：黄芩；黄芩苷；黄芩素；汉黄芩素；自由基； 黄芩为唇形科植物黄芩（scutellaria baicalensis Cecrsi）的干燥根。性寒、味苦，具有清热燥湿、泻火解毒、止血、安胎等功效，在临床上属常用中药。用于治疗上呼吸道感染、泌尿系统感染、菌痢、肝炎、高血压等。黄芩的有效成分是黄酮类化合物，主要有黄芩苷(baicalin)、黄芩素(baicalein)、汉黄芩素(wogomin)、汉黄芩苷(wogoncside)、黄芩新素I(skullcap flavone I)和黄芩新素II(skullcap flavone II)等。近年大量研究表明黄芩黄酮具有广泛的生物学效应。 1．抗氧化及清除自由基的作用及机理 药用植物中所含的黄酮类化合物具有广谱的生物活性和药理活性，其中许多黄酮类化合物具有强烈的抗氧化活性，如清除超氧阴离子、羟基自由基和过氧自由基等。目前，已证实黄芩成分的抗氧化作用[1]及清除自由基的作用[2]，如黄芩素可预防氢过氧化物酶、超氧化物阴离子等氧自由基引起的成纤维细胞的损伤，通过形成铁螯合物抑制抗坏血酸诱导的大鼠肝微粒体脂质过氧化物酶，其中10mmol·L-1的黄芩素可有效抑制Fe2+、VitC、NAPH或NADPH诱导的大鼠脑皮质线粒体脂质过氧化，使细胞免受H2O2诱导的损伤[3]。在4种黄芩的黄酮类成分中，黄芩素是最有效的抗氧化剂[2]。高中洪通过黄芩四种黄酮成分对脑线粒体氧化损伤的保护作用表明[4]，四种黄酮在10mmol·Ｌ-1下对NADPH诱导的脂质过氧化都具有保护作用，而只有黄芩素和黄芩苷在前二体系中效果显著。四种黄酮对抗坏血酸Fe2+体系诱发的线粒体肿胀和膜的流动性降低都有一定的保护作用。认为黄芩黄酮能抑制不同体系诱导的线粒体氧化损伤，其中黄芩素在各项测定中效果最好。付守廷为探讨黄芩苷对心肌缺血有无治疗作用，用小白鼠制备模型进行了耐缺氧研究[5]。结果提示因黄芩苷可拮抗儿茶酚胺类化合物，所以对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显著的改善作用(Ｐ<0.01)；而对脑缺氧及亚硝酸钠引起的组织中毒性缺氧无显著的改善作用(Ｐ>0 05)。 在缺血再灌注模型中，黄芩素可使细胞避免致死量氧化剂的损伤[6]。黄嘌呤氧化酶抑制剂是治疗肝炎和脑瘤的有效药物，而黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素对黄嘌呤氧化酶具有很强的抑制效果，以黄芩素最强，汉黄芩素次之，黄芩苷最弱，它们发挥作用的机理不同，黄芩苷是通过清除氧自由基，而黄芩素是很好的黄嘌呤抑制剂。对细胞色素C的抑制效果为黄芩苷最强，汉黄芩素次之，黄芩素最差。刘桦的实验也表明[7]黄芩苷能改善心肌梗死后大鼠的心功能、减少心肌梗死面积(9%～30%)，并能减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）、乳酸脱氢酶（LDH）的活性。以剂量依赖性影响NO分泌。 另外黄芩素和黄芩苷显示了很强的清除氧自由基的作用[8]。黄芩苷对于H2O2引起的DNA链的损伤的研究表明，当黄芩苷与细胞共同培养时，黄芩苷不能减轻H2O2引起的DNA的损伤，但却能加速损伤的修复[9]。刘玉萍等分析了四种黄芩黄酮成分清除DPPH自由基活性作用的强弱，结果黄芩苷的作用最强，而汉黄芩苷和汉黄芩素未见活性。虽然黄芩素也有清除二苯基苦味肼(DPPH)自由基活性，但其含量与黄芩苷相比几乎可以忽略，认为黄芩清除自由基活性与黄芩苷含量的直接相关，因此可将测定清除DPPH自由基活性作为控制黄芩品质的手段之一[10]。 通过电子自旋共振(ESR)法和自旋捕获技术研究中药黄芩中四种主要黄酮(黄芩素、黄芩苷、汉黄芩素和汉黄芩苷)的自由基清除作用及可能的作用机理表明[11]，黄芩素和黄芩苷对羟自由基、超氧阴离子自由基、烷过氧自由基及DPPH自由基有较强的清除作用，而汉黄芩素和汉黄芩苷在测定浓度范围内对上述自由基作用较弱或无明显的清除作用。黄芩素和黄芩苷的自由基清除活性大大高于汉黄芩素和汉黄芩苷的原因是其结构中含有邻二酚结构。 2．抗炎抗病毒的作用及机理 黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素具有广泛的抗炎、抗病毒作用。实验证明口服或静注黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素后、对E2、PGE2、或LPS诱导的葡萄膜炎有抑制效果[12]。对百日咳杆菌引起的神经细胞损害，预先给予黄芩苷可起到保护作用，机理可能是通过降低谷氨酸及过氧化氢而起到保护效果[13]。葡萄球菌外毒素(staphylococcal exotoxins SE)过多释放前炎性细胞因子引进毒性效应，而黄芩苷抑制SE诱导的T细胞增殖及抑制外周血单核细胞产生IL-1β、IL-6、TNF、IFN-γ、单核细胞趋化蛋白1（ monocyte chemotactic protein 1）、巨噬细胞炎症蛋白-1α（macrophage inflammatory protein (MIP)-1α）及MIP-1β，表明黄芩苷可能通过抑制超级抗原激活的信号途径起到抗菌效果[14]。近年来广泛研究了黄芩苷和黄芩素的抗艾滋病病毒作用表明[15]黄芩素是一种强的鼠白血病病毒(MLV)和人免疫缺失病毒(HIV)逆转录酶活性的抑制剂。在抑制MLV和HIV逆转录酶活性的反应条件下，2mg·ml-1的黄芩素对两种酶的活性的抑制率在90%以上。Wu等发现，黄芩苷在20mg·ml-1的浓度下对CEM，一种培养的Ｔ细胞株无细胞毒作用，而当它与HIV感染CEM细胞显示出细胞毒性[16]. Shen等研究了黄芩苷、黄芩素的抗炎机制，认为黄芩苷能介导活性氧的清除，黄芩素对抗配体介导的Ca2+的流入，抑制Mac-1依赖的白细胞的黏附[17]。关于黄芩苷与感染相关的细胞因子及其受体之间的关系，认为黄芩苷通过抑制细胞因子与人类白细胞的结合或诱导一些细胞因子的表达而发挥作用，将黄芩苷和IL-8同时注入小鼠体内，明显抑制了IL-8诱导的嗜中性粒细胞的浸润，这是通过结合细胞因子配体发挥的作用[18]。侯艳宁认为黄芩苷抗炎作用机理是抑制白细胞内白三烯（LTS）Ｂ4、白三烯Ｃ4的生物合成，抑制fMLP激发的白细胞内Ca2+升高，并促进细胞内cAMP水平提高，而cAMP升高可抑制腹腔巨噬细胞AA代谢的更新[19]。总之黄芩苷可在多个环节影响白细胞的功能，这可能与其抗炎作用机理密切相关，但有关LTS合成、细胞内Ca2＋和cAMP水平之间的因果关系有待进一步阐明。 细胞色素Ｐ450是一族相对非特异性酶，广泛存在于机体内，但主要存在于肝细胞内质网上(微粒体即自内质网而来)，负责外来物及某些体内代谢物质的生物转化。黄芩苷对由各种原因造成的动物肝损伤具有明显保护作用，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与抗炎、免疫密切相关，特别是与肝损伤有关。黄芩苷可明显地诱导小鼠肝微粒体细胞色素Ｐ450的含量及活性，但对细胞色素ｂ5无影响。表明黄芩苷对细胞色素Ｐ450同功酶的诱导具有选择性[20]。卢春凤研究了黄芩素和黄芩苷降转氨酶活性，以其评价二者的肝保护作用。结果黄芩素和黄芩苷均对CCl4所致肝损伤具有一定的保护作用，二者作用效果无显著差异[21]。 3．对免疫系统的调节及机理 细胞因子是参与炎症反应的重要炎症介质。细胞因子种类很多、其中IL-1β、TNF-α因能使巨噬细胞和其它细胞分泌IL-6、IL-8、粘附分子等其它细胞因子，而显得尤为重要。有人发现黄芩及IFN-α抑制肺纤维原细胞的增殖，增加IL-6的产量。对LPS诱导的NO的产生及iNOS（inducible nitric oxide synthase）和COX-2（cyclooxygenase-2）基因的表达，三种黄芩成分黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素以剂量依赖抑制LPS诱导的NO的产生，同时抑制iNOS基因的表达，而对细胞没有明显的毒性。另外汉黄芩素抑制LPS诱导的PGE2的产量和COX-2基因的表达[22]。通过观察黄芩素对培养人脐静脉内皮细胞IL-1β和TNF-α诱导的粘附分子表达的影响，发现黄芩素可抑制IL-1β和TNF-α诱导的白细胞粘附分子1(ELAM1)和细胞间粘附分子1(ICAM1)表达[23]。另有人研究了黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素对人类视网膜色素上皮细胞 (ARPE-19) 由IL-1β诱导的IL-6、IL-8蛋白的产生、m RNA的表达及核因子kB（nuclear factor-kappaB NF-kB）活性的影响，结果IL-1β以剂量信赖方式提高了体外培养的ARPE-19细胞产生IL-6、IL-8的能力，但黄芩素、汉黄芩素明显抑制了IL-6、IL8的产生及mRNA的表达，而黄芩苷对此没有作用。同时表明汉黄芩素可能是通过抑制NF-kB 的结合活性下调IL-6、IL-8 mRNA的表达[24]。 4．抗癌作用及机理 黄芩苷、黄芩素和汉黄芩素对癌细胞增殖都有一定的抑制作用。体内和体外实验证实，黄芩苷和黄芩素有明显的抗血管生成的作用，对人脐静脉上皮细胞（human umbilical vein endothelial cells HUVECs）两种黄酮成分在低剂量时抑制上皮细胞增殖、转移和分化，高剂量时发挥凋亡作用，从而表现抗癌活性[25]。另有实验证实[26]汉黄芩素具有抗氧化活性和抑制肿瘤细胞生长的功效。汉黄芩素可抑制卵巢癌A2780 细胞增殖和诱导细胞凋亡，其抗肿瘤作用机制与诱导凋亡有关，抑制端粒酶活性可能起部分作用。Matsuzaki等进一步研究了黄芩素对3种人肝细胞癌(human hepato cellular carcinoma HCC)细胞株的作用的机制。黄芩素对3种ＨＣＣ细胞的拓扑异构酶Ⅱ都强烈抑制，并抑制细胞增殖。黄芩素诱导的细胞死亡方式随细胞不同而不同。黄芩素对其中一种细胞诱导细胞凋亡，并呈剂量效应关系，而浓度升高对另外两种细胞产生细胞坏死[27]。 5．其他方面的作用 对于黄芩苷和黄芩素的抗焦虑效果，也得到证实[28]。有人认为是通过激活苯二氮结合位点的GABA（A）受体发挥抗焦虑作用[29]，而GABA是主要神经传递素的抑制剂。有人研究黄芩苷对体外培养大鼠肝细胞凋亡的影响。结果不同浓度的黄芩苷均对以肿瘤坏死因子(TNF-α)和放线菌素Ｄ(ActＤ)所诱导的肝细胞凋亡有抑制作用[30]。有人采用透射电镜观察了黄芩苷对人牙周韧带细胞超微结构的影响[31]，结果与对照组比较，用药组细胞的内质网、线粒体等明显增多，认为黄芩苷能促进细胞的代谢和蛋白质的合成，与细胞增殖实验和总蛋白测定结果一致。 经研究证实蛋白激酶C（PKC）激活在高糖导致的肾小球系膜细胞及肾小管上皮细胞过度合成细胞外基质（ECM）及转化生长因子β（TGF-β）中起着举足轻重的作用。体内外研究显示抑制PKC活性能有效阻止肾小球系膜细胞、内皮细胞及近端小管细胞表达ECM及TGF-β，而黄芩素可通过抑制细胞PKC活性而阻止高糖诱导近端小管细胞过度表达ECM及TGF-β[32]。在干预糖尿病肾病过程中的作用正受到广泛关注。 6．结语 黄芩作为传统中药，其生理活性是多方面的。上述国内外的大量研究结果表明，黄芩黄酮具有抗氧化清除自由基、抗炎抗病毒、调节免疫系统、抗癌等多方面的药理作用。因此我们除利用其传统的清热解毒功能作用抗菌消炎药外，还可利用其扩张血管、抗氧化功能作为心血管疾病的治疗药物，其抗病毒作用在治疗病毒相关疾病如肝炎、艾滋病方面的前景也是广阔的。