熊庭旺，石京山

(遵義醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)藥理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室暨特色民族藥教育部國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，貴州 遵義 563099)

磷酸二酯酶(phosphodiesterases，PDEs)是環(huán)核苷酸信號(hào)傳導(dǎo)通路的重要組成部分，是一個(gè)龐大的酶家族，包括11種亞型，在組織細(xì)胞中廣泛分布，其活性主要隨著腺苷酸環(huán)化酶、鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶活性變化而變化，從而調(diào)節(jié)環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine 3’, 5’-monnophosphate，cAMP)和環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷(cyclic guanosine 3’, 5’-monophosphate，cGMP)水平，參與學(xué)習(xí)記憶、抗炎、勃起等多種生理病理過(guò)程。不同病理狀態(tài)下，組織中PDEs某些亞型的活性及表達(dá)會(huì)發(fā)生不同的改變，在充血性心力衰竭中PDE3的mRNA表達(dá)及活性升高，高血壓時(shí)PDE1、PDE5蛋白表達(dá)及活性均顯著增強(qiáng)，中樞神經(jīng)退行性疾病中PDE1活性增強(qiáng)，PDE6突變能夠?qū)е乱暰W(wǎng)膜色素變性[1-4]。由于PDEs亞型眾多，且在組織器官中分布不均，各亞型對(duì)cAMP和cGMP水解各具特點(diǎn)，因此，抑制不同亞型是不同疾病的治療靶點(diǎn)。目前，PDE3抑制劑西洛他唑用于治療心衰，PDE4抑制劑羅氟司特治療慢性阻塞性肺病，PDE5抑制劑西地那非治療勃起功能障礙，PDE7抑制劑YM-393059治療慢性炎性疾病等[5-6]。然而，這些常用的PDEs抑制劑存在著選擇性差、不良反應(yīng)較多等不足。因此，利用我國(guó)中草藥資源豐富的優(yōu)勢(shì)，從中藥中發(fā)掘出亞型選擇性更好的PDEs抑制劑，無(wú)疑具有重要的科學(xué)意義。本文就目前研究發(fā)現(xiàn)的對(duì)影響PDEs mRNA和蛋白表達(dá)以及酶活性的一些重要中藥或其主要活性成分進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

1 抑制PDEs發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的中藥及其活性成分

PDE5是cGMP特異性水解酶之一，抑制PDE5活性能夠增加cGMP水平進(jìn)而減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)突觸可塑性，提高學(xué)習(xí)記憶[7]。淫羊藿苷(icarrin，ICA)、淫羊藿總黃酮、淫羊藿多糖等是淫羊藿(EpimediumbrevicornuMaxim)中的主要活性成分[8]。研究表明ICA對(duì)人酶源PDE5A1具有一定的抑制作用，對(duì)ICA進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾后其對(duì)PDE5A1的抑制作用將提高約80倍，接近西地那非。另外，ICA對(duì)PDE6的選擇性和cAMP-PDE活性的抑制作用高于西地那非，Jin F等報(bào)道ICA通過(guò)PDE5作用于一氧化氮(NO)/cGMP信號(hào)通路進(jìn)而改善APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠學(xué)習(xí)記憶[9-10]。淫羊藿次苷II(icariside II，ICS II)是ICA的代謝產(chǎn)物，尹彩霞等報(bào)道ICS II是通過(guò)PDE5發(fā)揮抗阿爾茨海默癥作用的，是一個(gè)有效的 PDE5抑制劑[11-12]。此外，中藥蛇床子(Cnidiummonnieri(L.)Cusson)、銀杏葉以及中藥活性成分白藜蘆醇(resveratrol，Res)、蛇床子素(osthole，Ost)、芍藥苷等都具有通過(guò)抑制PDEs發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)的作用(見(jiàn)表1)。

表1通過(guò)抑制PDEs發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的中藥及其活性成分

活性成分中藥來(lái)源模型作用機(jī)制參考文獻(xiàn) ICA淫羊藿APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠↓PDE蛋白表達(dá),刺激NO/cGMP通路,誘導(dǎo)NOS亞型[9]ICSⅡ淫羊藿腦缺血再灌注大鼠↓PDE5蛋白表達(dá),↓促炎因子釋放,改善學(xué)習(xí)記憶[13]側(cè)腦室注射鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的大鼠學(xué)習(xí)記憶減退↓PDE5含量,↓炎癥因子產(chǎn)生,↓APP、BACE1蛋白表達(dá),↑NEP蛋白表達(dá),↓Aβ產(chǎn)生,↑其代謝,↓IkB-α和NF-kB-p65的磷酸化[14]Aβ25-35誘導(dǎo)的大鼠學(xué)習(xí)記憶減退模型↓PDE5水平,↑c(diǎn)GMP水平,↓炎癥因子水平,↓凋亡相關(guān)蛋白Bax、 active-caspses3的表達(dá),↑BDNF、TrkB蛋白表達(dá),調(diào)控CREB磷酸化水平[15,16]APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠↓Aβ產(chǎn)生,↓PDE5含量[17]雙側(cè)頸總動(dòng)脈永久結(jié)扎誘導(dǎo)的慢性腦低灌注大鼠↓PDE4、PDE5蛋白表達(dá),阻斷TGF-β1/Smad2信號(hào)傳導(dǎo),改善學(xué)習(xí)記憶減退[18]Res虎杖、白蘞、蘆薈、百合、土茯苓、決明子、何首烏、厚樸、紫菀、射干等大腦中動(dòng)脈阻塞模型↓cAMP、PDE含量,抑制PDEs調(diào)節(jié)cAMP/AMPK/ Stirt1通路,↓腦組織缺血時(shí)對(duì)ATP的消耗[19]芍藥苷白芍血虛肝郁證大鼠模型↓海馬PDE5A、PDE2A、PDE9A mRNA表達(dá),具有神經(jīng)保護(hù)作用[21]Ost蛇床子Aβ25-35誘導(dǎo)的學(xué)習(xí)記憶減退↓PDEs、PDE4和PDE5含量,改善神經(jīng)元損傷[22]提取物銀杏葉急性腦梗死患者↓血小板PDEs活性,↑c(diǎn)AMP、↓胞漿游離Ca2+濃度[23]3,5,6,7,8,3',4'-七甲氧基黃酮陳皮大鼠膠質(zhì)瘤細(xì)胞↑ERK和cAMP-CREB,↓PDE4B、PDE4D活性,↑星形膠質(zhì)細(xì)胞中BDNF的表達(dá)而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[24]提取物柴胡-芍藥慢性溫和不可預(yù)知應(yīng)激誘導(dǎo)的抑郁大鼠模型↓海馬PDE4水平,調(diào)節(jié) cAMP-CREB- BDNF 通路而抗抑郁[25]

↑增加或升高或激活，↓降低或減少或抑制；一氧化氮(NO)；一氧化氮合酶(NOS)；腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子/受體酪氨酸激酶B/環(huán)磷酸腺苷元件結(jié)合蛋白(BDNF/TrkB/CREB)；cAMP/單磷酸腺苷活化蛋白激酶/沉默信息調(diào)節(jié)因子(cAMP/AMPK/Sirt1)信號(hào)通路；抑制蛋白kB(IkB-α)；核因子-Kb(NF-kB-p65)；β-淀粉樣蛋白(Aβ)；淀粉樣前體蛋白(APP)；β-分泌酶(BACE1)；轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β)。

2 抑制PDEs發(fā)揮抗炎作用的中藥及其活性成分

炎性疾病多與中性粒細(xì)胞的炎性反應(yīng)密切相關(guān)，抑制中性粒細(xì)胞cAMP-PDE活性是中藥及其活性成抗炎的機(jī)制之一。PDEs是炎癥細(xì)胞內(nèi)降解cAMP的關(guān)鍵水解酶，cAMP含量升高能抑制PDEs活化，進(jìn)而抑制炎癥反應(yīng)。反之，抑制炎癥細(xì)胞PDEs活性，促使細(xì)胞內(nèi)cAMP含量增加亦能起到抗炎作用。目前，PDEs被認(rèn)為是抗炎作用的新靶點(diǎn)[26]。候亞楠等研究表明連翹(Forsythiasuspensa)中連翹酯苷和連翹酯苷C、連翹酯苷A、五?；ㄜ账嵩隗w外實(shí)驗(yàn)中對(duì)PDEs活性均有抑制作用，其中連翹酯苷A對(duì)PDEs的抑制作用明顯高于PDE4抑制劑咯利普蘭，推測(cè)連翹是一種作用于PDE4靶點(diǎn)的潛在抗炎藥[27]。此外，白芍(PaeonialactifloraPall)、桂枝、防己等均能通過(guò)PDE途徑發(fā)揮抗炎作用(見(jiàn)表2)。

表2通過(guò)抑制PDEs發(fā)揮心血管保護(hù)作用的中藥及其活性成分

活性成分中藥來(lái)源模型作用機(jī)制參考文獻(xiàn)水提物連翹上皮細(xì)胞炎癥模型↓PDEs活性,↓炎癥因子釋放[28]水提取桂枝角叉菜膠致胸膜炎大鼠模型↓血漿中性粒細(xì)胞cAMP-PDE活性[29]水提物白芍角叉菜致足腫脹和佐劑性關(guān)節(jié)炎模型↓中性粒細(xì)胞cAMP-PDE活性,↑c(diǎn)AMP水平[30, 31]各水提物蘆根、胡黃連、香薷、女貞子、貝母、黃芩、甘草、牛蒡子、辛夷、麻黃溫?zé)峄既行粤＜?xì)胞cAMP-PDE活性,抗炎抗病毒[32]混合水提物蘆根、黃芪、甘草、白芍豬呼吸道疾病綜合征↓中性粒細(xì)胞cAMP-PDE活性, ↓IL-6、TNF-α水平[33]粉防己堿防己炎癥白細(xì)胞模型↓PDE活性,↓cAMP降解[34]混合水提物白芍、桂枝角叉菜膠大鼠胸膜炎模型↓cAMP-PDE活性[29]血乙醇提取物飛龍掌血白色念珠菌抑制或干擾毒力因子 SNF2 和 PDE2 轉(zhuǎn)錄過(guò)程的表達(dá)[35]

↑增加或升高或激活，↓降低或減少或抑制；白介素-6(IL-6)，腫瘤壞死因子-α(TNF-α)。

3 抑制PDEs發(fā)揮心血管保護(hù)作用的中藥及其活性成分

研究發(fā)現(xiàn)PDE家族中有7種酶在心臟組織中表達(dá)， PDE酶在心血管系統(tǒng)生理病理過(guò)程中具有重要作用。PDEs作為新的心血管疾病的治療靶點(diǎn)，已成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)[36]?，F(xiàn)代藥理研究表明Res具有調(diào)血脂、抗血小板聚集、抗炎、抗過(guò)敏等作用，是一種重要的植物抗毒素和抑制PDEs活性的心臟保護(hù)劑[37-38]。Rauf A等發(fā)現(xiàn)綠原酸、蘆丁、沒(méi)食子酸及Res均對(duì)體外PDE活性有較高的抑制作用，并推測(cè)上述4種活性成分是較有前景的PDE1抑制劑[39]。此外，姜黃、銀杏葉等中藥也能通過(guò)抑制PDEs進(jìn)而發(fā)揮其保護(hù)作用，通過(guò)PDE途徑改善心血管疾病的中藥及活性成分(見(jiàn)表3)。

表3通過(guò)抑制PDEs發(fā)揮抗炎作用的中藥及其活性成分

活性成分中藥來(lái)源模型作用機(jī)制參考文獻(xiàn)Res虎杖、白蘞、蘆薈、百合、土茯苓、決明子、何首烏、牡丹、厚樸等離體心臟缺血/再灌注損傷大鼠↓PDE5活性,↑c(diǎn)GMP含量,激活cGMP/PKG信號(hào)通路[40]姜黃素姜黃Ⅱ型糖尿病↓PDE3B、PDE8A、PDE10A等PDE同工酶mRNA的表達(dá),改善胰島功能[41]銀杏葉黃素銀杏葉急性腦梗死患者↓血小板PDE3活性,↑c(diǎn)AMP水平,↓胞漿游Ga2+水平,改善腦梗死患者血流變化及神經(jīng)功能缺損[42]

(續(xù)表3)

活性成分中藥來(lái)源模型作用機(jī)制參考文獻(xiàn)槲皮素銀杏葉及其它植物藥來(lái)源的槲皮素健康患者血小板明顯抑制血小板聚集,↓小板PDE3活性,對(duì)PDE3的抑制作用低于西洛他唑,推測(cè)槲皮素是一種PDEs抑制劑[23,43]綠原酸、異綠原酸B、毛冬青甲素毛冬青體外PDE酶活性抑制實(shí)驗(yàn)毛冬青在心血管疾病尤其在心衰方面有良好藥理作用;毛冬青皂苷成分對(duì)PDE1、PDE5A具有抑制作用,綠原酸類對(duì)PDE9A的抑制作用較強(qiáng),對(duì)PDE5A抑制活性最強(qiáng)[44]川芎嗪川芎小腦注射自體血液建立兔蛛網(wǎng)膜下腔出血模型↑eNOS和NO蛋白表達(dá),↓PDE5蛋白表達(dá),劑量依賴性的增加內(nèi)皮Ca2+濃度,改善腦血管痙攣[45]

↑增加或升高或激活，↓降低或減少或抑制；蛋白激酶(PKG)；內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)。

4 抑制PDEs改善勃起功能障礙的中藥及其活性成分

NO是參與陰莖勃起的重要神經(jīng)遞質(zhì)，受到性刺激時(shí)，陰莖海綿體釋放NO并激活鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶使cGMP水平升高，進(jìn)而激活PKG使Ca2+通道關(guān)閉、K+通道開(kāi)放，增加陰莖海綿體的血竇擴(kuò)張，增加充血量從而使陰莖迅速勃起。研究表明中藥淫羊藿、蛇床子等能夠通過(guò)作用于PDEs進(jìn)而改善勃起功能障礙(見(jiàn)表4)。

表4通過(guò)抑制PDEs改善勃起功能障礙的中藥及其活性成分

活性成分中藥來(lái)源模型作用機(jī)制參考文獻(xiàn)ICA淫羊藿自然衰老大鼠↑海綿體平滑肌和NOS,↓膠原纖維含量和內(nèi)皮素-1含量[46]自發(fā)性高血壓大鼠↑陰莖海綿體eNOS、nNOS及↓PDE5蛋白的表達(dá)[47]性功能障礙模型↓陰莖海綿體PDE5蛋白表達(dá),激活NO/cGMP信號(hào)通路[48]急性脊髓損傷家兔模型↓PDE5活性,靜脈注射蛇床子素對(duì)急性脊髓損傷家兔模型具有劑量依賴性促進(jìn)陰莖勃起的作用[47, 49]Ost蛇床子正常大鼠促進(jìn)Ca2+通道活性,作用于NO-cGMP通路,↑血清睪酮,改善勃起障礙[50]川芎嗪川芎正常小鼠↓PDE5,↑雄激素,激活NO-cGMP信號(hào)通路改善小鼠性功能[51]人參皂苷人參正常大鼠對(duì)NO-cGMP信號(hào)通路的PDE5具有調(diào)節(jié)作用,對(duì)PDE5A2 mR-NA抑制最強(qiáng)[48]小檗堿黃連中老年兔非選擇性干擾PDE活性,↑組織cAMP水平[52]

↑增加或升高或激活，↓降低或減少或抑制；神經(jīng)型一氧化氮合酶(nNOS)。

5 抑制PDEs治療其它疾病的中藥及其活性成分

溫中散寒類中藥如干姜、高良姜、丁香、小茴香、吳茱萸、肉桂、花椒、胡椒、蓽茇、蓽澄茄、草豆蔻、紅豆蔻、高良姜、砂仁、益智仁等均能顯著升高胃實(shí)寒證大鼠胃組織cAMP及cAMP/cGMP值，降低 PDEs含量，改善胃的運(yùn)化功能[53-54]。此外，紫珠屬植物的提取物以及葛根、防風(fēng)、紅花、土茯苓中的多種活性成分對(duì)PDE4均有具抑制作用，其中葛根素、5-氧甲基維斯阿米醇苷、紅花色素B、羥基紅花黃色素以及落新婦苷對(duì)PDEs活性的抑制作用最顯著[55]。同時(shí)，Res通過(guò)抑制PDEs活性能夠減輕乙醇誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡，還能改善高熱量飲食小鼠的能量代謝紊亂[20,56]。川芎嗪還能夠抑制PDE10A2活性，改善甲氨蝶呤誘導(dǎo)的大鼠肝損傷[57]。紅景天苷通過(guò)降低PDE2A mRNA及蛋白的表達(dá)具有抗衰老的作用等[58]。

6 展望

隨著現(xiàn)代藥理學(xué)研究技術(shù)和方法的不斷提高，國(guó)家對(duì)中藥現(xiàn)代化及中藥有效成分藥性研究的投入不斷加大，未來(lái)在我國(guó)豐富的中草藥資源以及中藥方劑寶庫(kù)中，發(fā)現(xiàn)一些以PDEs為靶點(diǎn)，且選擇性高、作用強(qiáng)、副作用少，為臨床治療由PDEs介導(dǎo)的不同疾病提供藥物具有廣闊的前景。