·药学专题·

梓醇防治炎性疾病的研究进展*

万果然1,姜汝红2 综述,祝慧凤3△ 审校

(1.重庆医科大学临床医学系,重庆 400016;2.重庆医科大学精神医学系,重庆 400016; 3.西南大学药学院暨中医药学院,重庆 400716)

[关键词] 梓醇/药理学; 消炎药/药理学; 炎症; 综述

梓醇是玄参科药用植物的有效成分之一,具有多效性的药理性质,如抗炎、治疗糖尿病等代谢性疾病、防治脑血管疾病及阿尔茨海默病等老年性疾病。本文主要阐述了梓醇的抗炎作用及其机制,为后续研究奠定基础。

1 梓醇的来源和多效性

目前,几乎所有研究均声称所用梓醇来源于地黄。这可能由于地黄的基础研究较多,梓醇主要提取于地黄所致,其次可能还与地黄功效有关。地黄分为生地黄和熟地黄,二者功效显著不同。生地黄又名干地黄,性味甘、苦、寒,具有清热凉血、养阴生津之功效,为清热凉血药;而熟地黄滋阴补血,益精填髓。有研究表明,生地黄经过炮制后,梓醇含量显著降低。这表明生地黄和熟地黄传统功效差异是有其物质基础的。

目前,关于梓醇的中英文研究文献已达到200余篇,其药理效应涉及神经系统疾病、心脑血管疾病、代谢性疾病及皮肤科疾病,其中单纯关于抗炎研究的论著已有近20篇。

2 梓醇与炎症

炎症是极为常见和重要的病理过程,是机体对各种炎性因子所发生的以局部乃至全身组织变化为主的防御反应。炎症程度直接影响预后,实时控制炎症有助于疾病的治疗和恢复。

2.1 脂多糖(LPS)所致的认知障碍 梓醇可以改善动物模型认知功能障碍,防止LPS诱导的炎症模型中脑神经元死亡。对于单剂量LPS一次性诱导(100毫克/只,腹腔注射)的模拟外周感染导致小鼠系统性炎症,给予腹腔注射梓醇10 mg/(kg·d),连续治疗10 d后,水迷宫实验结果显示,梓醇逆转了LPS所致的认知障碍,保护了脑线粒体脑功能。梓醇减轻系统性炎症所致的线粒体脑功能障碍的主要机制是抑制炎症信号通路关键蛋白核因子-KB(NF-κB)的激活[1]

梓醇可以激活中脑神经元-小胶质细胞培养物,显著保护多巴胺能神经元免受LPS诱导的损害,显著减少LPS诱导的小胶质细胞激活释放活性氧簇(ROS)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和一氧化氮(NO),减轻LPS诱导的诱导型一氧化氮合酶(iNOS)表达[2]

在离体原代培养星形胶质细胞的实验中,采用LPS联合γ干扰素(IFN-γ)诱导炎症模型。结果发现,在LPS诱导前预给予梓醇(0.1、0.5 mmol/L),同时予以IFN-γ刺激,可抑制星形胶质细胞产生NO和ROS,降低iNOS活力,并降低炎性基因如iNOS、环氧化酶-2和Toll样受体4 mRNA的表达[3]。这表明梓醇可抑制星形胶质细胞炎性反应,使NF-κB失活。

2.2 衰老与神经退行性疾病 炎症在衰老或退行性疾病如帕金森(PD)、阿尔茨海默病的病理中扮演重要角色。小胶质细胞作为中枢神经系统中的免疫细胞过度激活,会产生大量促炎性因子,加剧脑损害。激活的小胶质细胞使iNOS水平升高,释放大量NO和TNF-α,损害多巴胺能神经元。D-半乳糖、β-淀粉样蛋白1-42(Aβ1-42)和LPS都是导致神经系统炎症的模型药物,其导致的动物或离体模型能够模拟衰老或退行性疾病的发生发展。梓醇可改善上述模型导致的病理损害,具有良好的治疗这类疾病的潜力。

研究发现,在5 mmol/L Aβ1-42诱发的神经毒性损伤前30 min给予500 mmol/L梓醇进行干预,其不仅减轻了Aβ1-42诱发的神经毒性,而且在一定程度上抑制了小胶质细胞的激活,显著降低并小胶质细胞中TNF-α、ROS、NO和iNOS水平。提示梓醇可以作为抗炎药物防止神经退行性疾病相关炎症[4]

胆碱能系统和炎性因子参与了衰老或退行性疾病的发生发展,而梓醇可以显著改善D-半乳糖所致的脑部炎症,显著减少基底节前脑乙酰胆碱酯酶活性,增加乙酰转移酶阳性神经元数目、M1型胆碱能受体表达,降低TNF-α、白细胞介素(IL)-1β和晚期糖基化终末产物(AGEs)水平[5]

2.3 肾脏及脑缺血再灌注炎性损伤(IRI) 肾脏IRI是临床导致急性肾衰竭的常见原因。有研究发现,梓醇对肾脏IRI小鼠有保护作用,能降低血尿素氮、肌酐及肾损伤分子-1水平,其主要是通过抑制磷脂酰肌醇-3激酶-蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶-内皮型一氧化氮合酶信号通路和对抗炎症实现[4]。而且该研究也发现,梓醇对TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-10都有调控,即梓醇(25、50、100 mg/kg)治疗12 h时能够显著抑制肾组织中上述因子的表达[4]

葛根素与梓醇联合使用能够保护线栓法所致的脑损伤,与二者降低丙二醛(MDA)、NO、NF-κB/p65、TNF-α、IL-1β和IL-6水平,升高促红细胞素生成素(EPO)受体和生长相关蛋白-43(GAP-43)水平有关。有研究采用共培养神经元-星胶-脑血管内皮细胞模拟神经血管单元,结果发现,葛根素与梓醇联合使用可减少荧光素钠的渗漏和γ-谷氨酰转肽酶活性,降低MDA、NO和乳酸脱氢酶水平,抑制NF-κB/p65、TNF-α、IL-1β和IL-6表达,上调EPO及其受体、血管内皮生长因子和GAP-43表达,且低剂量时能够增加跨内皮细胞电阻(TEER)和屏障紧密连接蛋白-5的表达[6]。遗憾的是,该研究无法判定上述作用是联合作用效果还是单独作用效果,且二者所起作用的比例关系也尚未明晰。

2.4 糖尿病相关炎性损伤 梓醇具有降低2型糖尿病动物模型血糖的作用,能够改善糖尿病及其代谢产物所致的炎性损伤。

2.4.1 糖尿病AGEs所致炎症 AGEs在炎症诱导的糖尿病并发症中占有重要地位,梓醇能够抑制人单核巨噬细胞株THP-1细胞AGEs介导的炎性反应。梓醇抑制AGEs诱导的细胞内ROS水平升高,抑制烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶活性和高活性NF-κB,减少促炎性因子的表达,如单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、TNF-α、iNOS、AGEs受体。采用凝胶电泳迁移率改变分析法发现,梓醇可抑制NF-κB激活、AGEs诱导的丝裂原活化的蛋白激酶磷酸化、抑制性卡巴蛋白-α降解和NF-κB核转位[7]

2.4.2 高脂饮食(HFD)诱导胰岛素抵抗和脂肪组织炎症 HFD可导致全身胰岛素抵抗和脂肪组织炎症。口服梓醇(100 mg/kg)4周对HFD诱导的肥胖大鼠体重没有明显影响,但大大改善了肥胖大鼠空腹血糖和胰岛素水平,以及葡萄糖耐量和胰岛素耐受性。此外,巨噬细胞浸润到脂肪组织的现象可以被梓醇抑制。有趣的是,梓醇可显著降低M1型巨噬细胞促炎性细胞因子mRNA的表达,但却增加脂肪组织M2型巨噬细胞抗炎基因表达。同时,梓醇显著抑制脂肪组织c-Jun氨基末端激酶(物)和NF-κB信号通路的激活。这些结果表明,梓醇可改善HFD诱导的小鼠胰岛素抵抗,其抗糖尿病作用的潜在机制可能是通过抑制脂肪组织炎症和NF-κB通路[8]

2.4.3 糖尿病脑损害所致的炎症 一次性注射单剂量链脲霉素(65 mg/kg)可以诱导成功糖尿病模型,并造成脑损害。第3天开始口服梓醇(10、50、100 mg/kg),治疗6周后,可显著改善神经元损伤,减少神经元死亡和凋亡,增加海马区神经生长因子的分泌,减轻认知功能障碍,减少氧化应激产物MDA,增加抗氧化酶如谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶、肉碱乙酰转移酶对抗糖尿病所致的脑炎性损伤[9]

2.5 动脉粥样硬化血管损伤 有研究分析了梓醇对高胆固醇血症兔动脉粥样硬化病变的改善作用,结果显示,梓醇[5 mg/(kg·d),灌胃口服给药12周]可显著减轻动脉粥样硬化所致的血管损伤,并可降低血清总胆固醇、三酰甘油和低密度脂蛋白水平,升高高密度脂蛋白水平,降低血清TNF-α、IL-6、MCP-1、可溶性血管细胞黏附分子-1和可溶性细胞内黏附分子-1水平,同时降低主动脉弓的上述炎性因子及iNOS、基质金属蛋白酶-9和NF-κB/p65蛋白水平[10]。另外,在离体实验中,梓醇可抑制过氧化低密度脂蛋白诱导的EA.hy926细胞产生脂质过氧化物,同时促进其产生抗氧化酶。

2.6 嗜酸性粒细胞浸润 哮喘以气道高反应性为特征,常伴有炎性细胞尤其是嗜酸性粒细胞浸润。采用卵清蛋白(OVA)雾化吸入诱导建立小鼠哮喘模型,并从第15~28天连续腹腔注射梓醇(5 mg/kg或10 mg/kg),结果显示,梓醇可显著抑制OVA诱导的2型炎性反应、肺部炎性反应和免疫球蛋白E分泌,降低IL-4和IL-5水平,抑制嗜酸性粒细胞浸润、OVA诱导的嗜酸性粒细胞趋化因子及其C-C趋化因子受体3表达,同时显著降低骨髓源性IL-5α表达[11]

2.7 小肠炎症 梓醇显著抑制过氧化物酶增殖物激活受体γ(PPAR-γ)激活的人结肠腺癌细胞系细胞IL-1β mRNA合成,抑制促炎性因子IL-6、IL-8和MCP-1蛋白的合成,其效应类似于PPAR-γ拮抗剂[12]。提示梓醇对小肠炎症的可能作用。

3 梓醇对正常血管内皮屏障的影响及其他

离体培养单层脐静脉血管内皮细胞,以梓醇(0.01、0.10、1.00 mmol/L)剂量依赖性地降低TEER,增加血管内皮通透性。结果显示,梓醇并不抑制紧密连接的主要成分闭锁蛋白的表达,而是抑制血管内皮钙黏素阳性调节因子ETS相关基因(ERG),从而抑制内皮黏附连接关键蛋白血管内皮钙黏素表达,因为敲除ERG后,梓醇的TEER下降效应得到显著缓解[13]。值得注意的是,该研究选取的是正常脐静脉血管内皮细胞,这说明梓醇有促炎作用,也有毒性,具有多面性。同时,提醒人们,中药即便是单体也要辨证施治,要注意其适应证,否则不治病而反致病。

梓醇衍生物——6-O梓醇具有抗炎与抑制蛋白激酶C活性的作用,其可能与人单核/巨噬细胞下游炎性信号通路中细胞外信号调节激酶和NF-κB失活有关[14]

4 小 结

梓醇具有抗氧化、抗炎症、抗凋亡和保护神经、血管的作用[15]。多数研究均把LPS当作神经退行性疾病的模型药物,然而该疾病病因多样且具有自身个性特征。目前,使用LPS能否再现该疾病的发生发展,或该疾病的共性和个性特征左右疾病发展所占的比例尚未研究清楚。因此,梓醇作用于神经退行性疾病的机制值得探究,其研究结果或许更能表明梓醇对抗脓毒症损伤的价值。其次,大多数关于梓醇抗炎机制的研究仅停留在现象层面,还不够深入,有待继续深入探索。

参考文献

[1] ZHANG A,HAO S,BI J,et al.Effects of catalpol on mitochondrial function and working memory in mice after lipopolysaccharide-induced acute systemic inflammation[J].Exp Toxicol Pathol,2009,61(5):461-469.

[2] TIAN YY,AN LJ,JIANG L,et al.Catalpol protects dopaminergic neurons from LPS-induced neurotoxicity in mesencephalic neuron-glia cultures[J].Life Sci,2006,80(3):193-199.

[3] BI J,JIANG B,ZORN A,et al.Catalpol inhibits LPS plus IFN-γ-induced inflammatory response in astrocytes primary cultures[J].Toxicol In Vitro,2013,27(2):543-550.

[4] ZHU J,CHEN X,WANG H,et al.Catalpol protects mice against renal ischemia/reperfusion injury via suppressing PI3K/Akt-eNOS signaling and inflammation[J].Int J Clin Exp Med,2015,8(2):2038-2044.

[5] ZHANG X,JIN C,LI Y,et al.Catalpol improves cholinergic function and reduces inflammatory cytokines in the senescent mice induced by D-galactose[J].Food Chem Toxicol,2013(58):50-55.

[6] XUE Q,LIU Y,HE R,et al.Lyophilized powder of catalpol and puerarin protects neurovascular unit from stroke[J].Int J Biol Sci,2016,12(4):367-380.

[7] CHOI HJ,JANG HJ,CHUNG TW,et al.Catalpol suppresses advanced glycation end-products-induced inflammatory responses through inhibition of reactive oxygen species in human monocytic THP-1 cells[J].Fitoterapia,2013(86):19-28.

[8] ZHOU J,XU G,MA S,et al.Catalpol ameliorates high-fat diet-induced insulin resistance and adipose tissue inflammation by suppressing the JNK and NF-κB pathways[J].Biochem Biophys Res Commun,2015,467(4):853-858.

[9] WANG CF,LI DQ,XUE HY,et al.Oral supplementation of catalpol ameliorates diabetic encephalopathy in rats[J].Brain Res,2010(1307):158-165.

[10] LIU JY,ZHANG DJ.Amelioration by catalpol of atherosclerotic lesions in hypercholesterolemic rabbits[J].Planta Med,2015,81(3):175-184.

[11] CHEN YY,ZHANG YZ,XU MY,et al.Catalpol alleviates ovalbumin-induced asthma in mice: Reduced eosinophil infiltration in the lung[J].Int Immunopharmacol,2017(43): 140-146.

[12] PARK KS.Catalpol reduces the production of inflammatory mediators via PPAR-γ activation in human intestinal Caco-2 cells[J].J Nat Med,2016,70(3):620-626.

[13] ZHANG C,LIU Q,DONG F,et al.Catalpol downregulates vascular endothelial cadherin expression and induces vascular hyperpermeability[J].Mol Med Rep,2016,13(1):373-378.

[14] LE MQ,KIM MS,SONG YS,et al.6-O-Veratroyl catalpol suppresses pro-inflammatory cytokines via regulation of extracellular signal-regulated kinase and nuclear factor-κB in human monocytic cells[J].Biochimie,2015(119):52-59.

[15] JIANG B,SHEN RF,BI J,et al.Catalpol: a potential therapeutic for neurodegenerative diseases[J].Curr Med Chem,2015,22(10):1278-1291.

Progress in studies of catalpol prevention of inflamation diseases*

WAN Guoran1,JING Ruhong2,ZHU Huifeng3△

(1.Department of Clinic Medicine,Chongqing Medical University,Chongqing 400016,China; 2.Department of Psychiatry,Chongqing Medical University,Chongqing 400016,China; 3.Southwest University College of Pharmaceutical Sciences and Chinese Medicine,Chongqing 400716,China)

[Key words] Catalpol/pharmacology; Anti inflammatory drugs/pharmacology; Inflammation; Review

[专家简介] 祝慧凤,医学博士,副教授,硕士生导师。重庆市卒中学会品质管理专委会第一届专业委员会副主任委员,世界中医药联合会亚健康分会常务理事,中国民族药理学会科普分会常务理事,中华中医药学会临床药理分会全国委员,脑病分会全国委员。国家自然科学基金评审网评审专家,多省市科技项目评审专家,国内外多家杂志期刊审稿人。主持各级科研项目10余项,其中国家自然科学基金面上项目2项,重庆市科技项目2项。发表科技论文100余篇,其中SCI论文20余篇。研究方向:脑血管疾病与中风后神经血管重塑机制,中医药防治中风等疾病的物质基础与药理机制,补益药与活血化瘀药。

*基金项目国家自然科学基金资助项目(81073084,81873034);重庆市科技局基础与前沿研究计划项目(cstc2014jcyjA10083)。

通信作者,E-mail:zhfbsci@126.com。

DOI:10.3969/j.issn.1009-5519.2019.23.003

中图法分类号:R285.6

文章编号:1009-5519(2019)23-3575-03

文献标识码:A

(收稿日期:2019-03-20 修回日期:2019-08-26)