补骨脂素药理作用及肝毒性机制的研究进展.docx
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1、摘要:补骨脂素是源于补骨脂PSoraleaCOryIifolia的香豆素成分,具有抗骨质疏松、神经保护、抗肿瘤、雌激素样、抗炎等多重药理作用,有着良好的临床应用潜力。随着对补骨脂用药安全问题的不断关注,近年来关于补骨脂素的肝脏毒性研究也逐渐增多。通过查阅近20年国内外相关文献,对补骨脂素的药理作用和肝毒性研究概况进行整理和总结,为补骨脂素的进一步研究和临床应用提供参考。补骨脂是豆科植物补骨脂PSOraIeaeorylifolia1.的干燥成熟果实,具有补肾助阳、纳气平喘、温脾止泻等功效,是青娥丸、壮骨关节丸等经典方剂的重要组成药物1。补骨脂素是源于补骨脂中的吠喃香豆素类化合物,也广泛存在于北沙
2、参、防风和独活等中药中2-4,具有抗肿瘤、神经保护、抗炎、抗氧化等药理活性,可用于治疗类风湿性关节炎、白血病、阿尔茨海默病等疾病。补骨脂和含补骨脂的成方制剂用药过程中产生的肝毒性引发了学者对于补骨脂中毒性成分的关注。补骨脂素含量是补骨脂药材质量控制的限定标准,也是补骨脂水煎液体内吸收的主要活性成分,目前已被证实补骨脂素在长期、大剂量给药情况下可引起大鼠、斑马鱼等动物严重肝损伤。本文对近20年来补骨脂素的药理作用和肝毒性探究进行系统综述,以期为补骨脂素后续研究和临床用药安全提供参考。1补骨脂素的药理作用及机制1.1抗骨质疏松骨髓间充质干细胞(bonemesenchymalstemcells,BM
3、SCs)是具有增殖和多向分化能力的多潜能干细胞,受相关细胞激素、生长因子和细胞因子调控,可诱导分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞和其他组织细胞5。当BMSCS成脂分化能力大于成骨分化时,体内骨形成量降低,形成骨吸收大于骨形成的代谢失衡状态,进一步诱发骨质疏松6。补骨脂素能够通过影响骨代谢相关通路,在促进成骨细胞增殖、分化和抑制破骨细胞增殖方面进行骨稳态调控。其中,作用于骨形成相关信号途径有BMP-Smads、Wnt-catenin、核因子B(nuclearfactorkappa-B,NF-B)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-actiVatedproteinkinase,MAPK)Hedg
4、ehog和雌激素信号通路;抑制骨吸收相关信号通路包括丝苏氨酸蛋白激酶(serine-threonineproteinkinase,AKT)激活蛋白-1(activatorprotein-1,AP-1)、OPG/RANK1./RANK和雌激素通路。除直接作用外,补骨脂素还可通过作用于白细胞介素(interleukin-l,I1.-l)信号通路来抑制炎症反应引起的骨病变,见表1。*1朴育脂索抗骨质疏松的作用及机制Table1AndssteoporosiseffectandmechanismofpsoralenftMCSF+RANK1.诔导的BMSG神制破鞠的形成破骨分化他MlA诱导的大网关节炎附埴
5、强软件基质的合庶抗炎I1.IB送号的大RM间盘退支机炎、地辱椎向效退变5Pg-1.PS诱导的小鼠牙周炎模3!我少横5!小鼠牙槽骨去失、抗炎促i三CWT细电中CM*CD25TrepThl7?雳向CDrCD257喀发展、投联CWT细庖的ROat、11J7和TNFp的表达作用FAKT和AFl途存、抑制MSSF联合RANK1.携号的TRACPil活性、砌酸化Cgn的表达和核移位抵制滑Ift细胞分泌的MMPs和I1.s的表达、下调tttECM的产生通过I1.lB信号通路上调CoeaI和牧骨细息聚集Si日婢久血的表达,下调炎症因子ADAMTS5和C0X2的强白表达剂量相关性降低THIM细胞炎S:因子1.8
6、、1.-l的爵旗增强牙周膜细胞hPD1.Cs细胞的A1.P活性、上调RUNX2、D1.X5和OPN的表达17受试对象药理作用作用机制人胎皮骨细胞hF0BU9促IS或甘生到8箱通过ERK小(ApK、JNKMAPK、P讼MAPKWNFdccetate1.PS-hpopolS3cchandeBIP2-reccmbuuuhumanbooemocphogenetcprotein-2A1.P-alkalme曲闻IauSeBcl-2-B-ceilh11homa-2Shh-SoaCbedgdgGiiIoDBWSoC询edOoCOgeQehomokglPPAR-piscmcprohfentcr-activatc
7、d11cpcrERtcrTRACP-tartancadPIXKPlUrtaSeMMPS-OHtnXmealkproteinasesEGtemxeDularmimxCi2aloUamtpe11Ajha1CCK2-cydoc,Bena9e-2IKJC5-dtslshomeobx5OPN-oeopcnn1.2 神经保护阿尔茨海默病是一种神经退行性疾病,发病机制暂不明确,主要病理表现为B淀粉样蛋白(p-amyloidprotein,A)沉积引发老年斑、TaU蛋白过度磷酸化引发神经纤维缠结。补骨脂素对阿尔茨海默病引发的神经损伤有很好的保护作用,可从抑制A的形成、抗炎、抑制神经细胞凋亡和抗氧化应激等方面发
8、挥治疗作用。补骨脂素能够通过ER介导磷酸化的细胞外调节蛋白激酶(p-ERK)信号通路下调淀粉样前体蛋白、分泌酶的蛋白表达,减少A的形成和异常沉积122;以竞争的方式剂量相关性抑制乙酰胆碱酶活性,破坏酶与A肽的相互作用,抑制阿尔茨海默病形成23;抑制炎症因子I1.-6、病-邛、TNF-和COX-2的mRNA表达,减缓Al-42诱导的神经炎症损伤;通过MAPK信号通路调控凋亡调节因子Bcl-2/Bax的表达,抑制线粒体中CytochromeC的转出,降低CaSPaS6-3、CaSPaSe-9表达水平,抑制神经细胞凋亡24;提高去卵巢痴呆大鼠脑组覆海马区超氧化物歧化酶(superoxidedismu
9、tase,SOD)氧化酶活性,降低丙二醛(malonaldeehyde,MDA)含量,减少氧化应激引起的神经元损伤,提高认知能力25。1.3 抗肿瘤补骨脂素具有良好的抗肿瘤作用,能够体外抑制乳腺癌、前列腺癌、肺癌、胃癌、肝癌、白血病等肿瘤细胞,作用机制与抑制肿瘤细胞增殖、抑制肿瘤细胞转移、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤血管内皮生成、逆转多药耐药多个环节密切相关。近年来,脂质-聚合物杂化纳米颗粒作为药物载体与补骨脂素的结合应用,也从靶向给药治疗和逆转多药耐药方面提高了补骨脂素的抗肿瘤效果26-28。补骨脂素的抗肿瘤作用及机制见表2。*2补骨质素的抗肿病作用及机制Table2Anrbmmoreffec
10、tand11Rhanisnofpsoralen作用机制作用途传二献抑制肿瘤细胞堰殖透仔细胞增殖周期因滞于G,G、SM期.抑制DNA与正门质的合成29-32剂量时间相关性下峭增殖细胞核抗原3E臼表达.抑制雄激素受体/WmRNA和蛋白水平33提高Sl酸化atenin的水平,抑制总BYatenln及其下希犯向Fral的表达,因控WntBcamm34通路逆转多药耐药提高细胞内布扑异构WHiamRNA和蛋白表达,增加化疗药物对其作用死点35下谡谷胱甘肽转移efX基因和蛋白表达,抑制M-kB活性36通过PPARWP53通路减少细胞外泌体的形成和分泌,抑制转移耐药相关基因Mdr-I和外排蛋37-39白P-g
11、p的表达,逆转药物耐药上调mR-l%a5p表达、卜IflHOXB7-HER2信号轴.连然顺便耐药40请马肿痛细胞招亡剂量相关性上调CaSPaSe*3和抑癌基因253活性:F弱抑闷亡基因Bcl2蛋白表达30、41耨续诱发内质网应,反应,引起内质网扩张和功能紊乱42引起细胞骨架般白F-actin解聚,进而携导细胞凋亡43抑制肿病细胞转移降低波%蛋白和5J4mRNA表达,抑MNF-KB介导的上皮-间质转化抑制细胞迁移44抗肿jil管生成剂量相关性地加内皮muscleactm1.4 抗炎补骨脂素具有抗炎作用,在类风湿性关节炎、牙周炎、气道炎症和神经炎症模型中均得到验证,抗炎作用与抑制炎症因子的合成、分
12、泌密切相关。张引红等46利用类风湿性关节炎小鼠模型探究发现,补骨脂素可显著减少病变处炎性细胞的浸润,减轻足踝的肿胀程度,抑制CD4+细胞向ThI细胞分化,减少I1.-6、I1.-l,TNF-(X等炎症因子释放。DU等47也证实了补骨脂素可通过降低肺部前白细胞介素-l(pro-interleukin-l,pro-I1.-1)和转化生长因子l(transforminggrowthfactor-1,TGF-l)的表达,抑制博莱霉素(bleomycin,B1.M)刺激引起的小鼠肺实质性炎症,降低炎症性级联反应或呼吸功能障碍。体外细胞实验发现48,补骨脂素可显著抑制Th2细胞分化关键转录因子GATA结合
13、蛋白3的表达,降低Th2型炎症因子I1.-4、I1.-5和I1.-13的mRNA水平,改善肺组织的炎性浸润和黏液分泌,缓解哮喘大鼠的高反应性和气道炎症。此外,补骨脂素对人牙周膜细胞49、RAW264.7细胞50、THP-I细胞21中炎症因子分泌也有很好的抑制作用。1.5 雌激素样作用植物雌激素是存在于植物体中的杂环多酚类化合物,同内源性雌激素一样具有双向调节作用,可根据体内内源性雌激素水平、ER类型和数量发挥协同或拮抗作用51。补骨脂素可通过介导ERa或ER,作用于拥有雌激素受体的靶器官,如骨骼、生殖系统等,从而发挥雌激素样作用。赵丕文等52在培养基中雌激素耗竭的情况下观察到,补骨脂素能够促进
14、ER阳性细胞Ishikawa和T47D细胞增殖,上调T47D细胞中ERa和ERP的表达,且其诱导效应可被雌激素受体拮抗剂阻断,表明补骨脂素具有类雌激素样作用。此外,补骨脂素还能够提高去卵巢大鼠体内雌激素E2和ER水平,从而发挥抗绝经后骨质疏松的治疗作用15。1.6 抗色素沉着酪氨酸酶是黑色素合成过程中的关键限速酶,可催化底物酪氨酸羟基化形成多巴,多巴进一步氧化后形成黑色素。补骨脂素主要通过抑制酪氨酸酶的活性影响黑色素合成。文献报道,补骨脂素能够作用于p38/MAPK、JNK/MAPK和ERK/MAPK信号通路下调小眼畸形相关转录因子的蛋白表达,抑制酪氨酸酶启动子活性;下调酪氨酸酶、酪氨酸酶相关
15、蛋白-1、酪氨酸酶相关蛋白-2的水平,影响黑色素合成,减缓色素沉着53-55。1.7 抗皮肤光老化皮肤是人体抵抗紫外线损伤的第1道屏障,长期紫外线照射会引起皮肤角质形成HaCaT细胞、皮肤成纤维ESF-I细胞等的损伤及系列病理变化,造成皮肤光老化。补骨脂素可在抑制HaCaT细胞凋亡、抗氧化、抗炎症反应、促进胶原蛋白形成和抑制胶原蛋白异常降解等方面抵抗皮肤光老化形成,作用机制涉及下调细胞凋亡因子P53、Bcl-2及caspase-3的蛋白表达,降低细胞内活性氧(Feactiveoxygenspecies,ROS)水平,抑制中波紫外线诱导的HaCaT细胞凋亡156;上调抗氧化酶Se)D、谷胱甘肽过
16、氧化物酶(glutathioneperoxidase,GSH-Px)和过氧化氢酶活性,下调I1.-SmRNA水平,减少由活性氧自由基和炎症因子引发的HaCaT细胞损伤57;上调ESF-I细胞中I型胶原蛋白、In型胶原蛋白的mRNA水平,促进胶原蛋白合成;上调基质金属蛋白酶抑制剂-1、2的mRNA表达,下调基质金属蛋白酶1的mRNA表达来抑制细胞外基质中胶原蛋白的异常降解,延缓皮肤衰老58。1.8 抗氧化补骨脂素具有抗氧化能力,可通过增强抗氧化酶SOD、GSH的活性,减少氧自由基含量,降低MDA等过氧化物引起的细胞损伤,减缓氧化应激反应参与的阿尔茨海默病、皮肤光老化、抑郁症等疾病进程。SeO等5
17、9在H2O2诱导的细胞凋亡模型中发现,补骨脂素能够上调抗氧化酶血红素氧合酶1的mRNA表达,增强GSH-PX和SoD活性,降低细胞内ROS含量,减少氧化应激反应引发的胰腺细胞凋亡。1.9 抗纤维化纤维化是由多种因素引起的ECM代谢异常、成纤维细胞过度增殖分化,致使纤维结缔组织在炎症或受损组织中过度积聚,从而引发器官形态结构改变和功能障碍的一种病理变化60。补骨脂素可从抑制炎症进程和纤维化改变方面在肺、肾组织中发挥抗纤维化作用。在B1.M诱发的小鼠肺纤维化模型中,补骨脂素能够通过降低B1.M诱导的I型和m型胶原蛋白表达,减少小鼠肺内胶原合成和异常沉积;降低平滑肌肌动蛋白-SMA的mRNA表达,抑
18、制成纤维细胞增殖;下调TGF-P1、I1.-l和TNF-a的mRNA水平,减少间质组织内炎性细胞浸润47。Seo等61研究发现,补骨脂素可下调高糖处理的小鼠肾小球系膜MES-13细胞中纤维结合蛋白和凋亡标志基因内皮细胞型纤溶酶原激活物抑制因子(plasminogenactivatorinhibitor-1,PAI-I)的mRNA表达水平,保护高糖诱导的系膜细胞损伤。1.n)其他研究表明,补骨脂素可体外诱导大鼠胸主动脉血管舒张62。瞿晶田等63研究发现,补骨脂素能够上调内皮细胞中一氧化氮合酶的蛋白表达,通过作用于内皮细胞依赖的NO途径发挥舒张血管的药理作用;抑制TNF-诱导的人脐静脉内皮细胞中内
19、皮因子的释放,减缓因内皮因子聚集引起的凝血状态的产生,降低血栓的形成64。此外,补骨脂素还具有减缓肝细胞炎症损伤和抗抑郁的药理作用。补骨脂素对乙酰胆碱酶抑制剂诱导的肝Hep-G2细胞损伤具有保护作用65。文献报道,补骨脂素可通过抑制NF-KB活性减少I1.-6、TNF-a、I1.-8和人单核细胞趋化蛋白1等炎症因子分泌,减缓1.02细胞炎症损伤;下调TGF-Pl的mRNA表达,抑制脂肪细胞进一步变性,从而保护棕稠酸诱导的1.02细胞损伤66。补骨脂素抗抑郁作用的发挥与其抑制机体氧化应激反应相关。KOng等67于2001年首次提出补骨脂素对大鼠脑中线粒体单胺氧化酶活性具有抑制作用,提示其具有治疗
20、情感障碍的潜能。利用抑郁小鼠模型探究发现68,补骨脂素可通过改善5-羟色胺能和HPA轴系统的异常发挥抗抑郁作用。作用机制涉及逆转被迫游泳实验引起的小鼠额叶皮质和海马组织中5.羟色胺和5-羟基口引跺乙酸的mRNA水平变化;降低被迫游泳实验诱导的小鼠血清促肾上腺皮质激素释放因子和皮质酮浓度的升高,使HPA轴活动正常化。综上所述,补骨脂素作为补骨脂中的活性成分,具有多样的药理作用。现代药理研究中补骨脂素的抗骨质疏松、抗肿瘤、抗炎和雌激素样等作用与补骨脂的促进骨生长、抗肿瘤、消炎、调节激素水平等药理作用具有一致性,与中药复方中补骨脂治疗妊娠腰痛(通气散)、脚膝肿胀(补骨脂散)等的功效相似。从单味中药和
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