李澎瀛,李 京，何金環(huán)，武文一

(河南牧業(yè)經(jīng)濟學院 食品與生物工程學院，河南 鄭州 450046)

秦皮素又名秦皮亭、白蠟素、白蠟樹內酯，是傳統(tǒng)中藥秦皮的主要成分之一，主要來源于大葉白蠟樹(Fraxinusrhynchophylla)、小葉白蠟樹(Fraxinusbungeana)的樹皮和葉等。自我國學者梅斌夫等[1]1962年從遼寧產秦皮中分離獲得兩種具有抑菌作用的活性物質后，秦皮素已被基礎研究及臨床實驗證實可發(fā)揮抗癌、抗炎、抗菌、防治骨質疏松及神經(jīng)保護等多種功效，具有重要的研究價值和潛在的應用前景。

1 秦皮素的理化性質

秦皮素的化學名為7，8-二羥基-6-甲氧基香豆素，是一種以苯駢-α-吡喃酮為母核的天然簡單香豆素類化合物，分子式為C10H8O5，相對分子質量為208.16 kDa，其分子結構式如圖1所示。在自然狀態(tài)下，秦皮素呈結晶片狀，150 ℃時變?yōu)辄S色，接近熔點228 ℃時變?yōu)樽厣?，微溶于沸水，易溶于乙醇及鹽酸水溶液，難溶于乙醚。

2 秦皮素的生物活性

2.1 抗癌活性

傳統(tǒng)中藥在惡性腫瘤防治中有巨大的應用價值。在體外研究中，秦皮素已被證實可有效抑制乳腺癌、非小細胞肺癌、結腸癌、子宮內膜癌、胰腺導管腺癌、腦膠質瘤及肝癌等相關細胞株增殖并誘導其凋亡[2-9]，還可增強癌細胞對索拉菲尼及吉西他濱等抗癌藥物的敏感性[5,8]。其中，秦皮素對胰腺導管腺癌及腦膠質瘤增殖的抑制作用已在裸鼠移植瘤實驗中證實[7,8]。此外，秦皮素還可通過抑制血管生成，阻斷腫瘤養(yǎng)分供應，實現(xiàn)對實體腫瘤生長增殖的抑制作用[8,10]。

2.2 抗炎活性

目前研究發(fā)現(xiàn)秦皮素可緩解骨關節(jié)炎性及骨質疏松[11-13]，可能在胃炎及胃潰瘍[14]等炎癥疾病中發(fā)揮作用。此外，針對秦皮素水溶性差、體外釋放及生物利用度低等問題，相關學者構建了一種秦皮素長循環(huán)脂質體，并證實其可有效抑制大鼠血清和結腸炎癥因子水平，修復炎性結腸組織形態(tài)[15]。

2.3 抗菌活性

秦皮在中醫(yī)上主要用于熱痢、泄瀉等疾病，是我國常用治痢復方白頭翁湯組成成分之一，秦皮素已被臨床證實對數(shù)種痢疾桿菌[16]、大腸桿菌(Escherichiacoli)[17]、金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)[18]、霍亂弧菌(Vibriocholerae)[19]等多種病原菌具有明顯地抑制作用。劉偉等[20]發(fā)現(xiàn)秦皮素還可抑制真菌，對克柔念珠菌(Vibriocholerae)、光滑念珠菌(Candidaglabrata)和新生隱球菌(Cryptococcusneoformans)的最低抑菌濃度分別為32 μg/ml、8 μg/mL和8 μg/mL，并可對抗真菌藥物——氟康唑起到增效作用。此外，秦皮素還可治療感染無乳鏈球菌(Streptococcusagalactiae)的水產動物羅非魚[21]，對嗜水氣單胞菌(Aeromonashydrophila)也有一定抑制作用[22]，可作為藥物制劑和飼料添加劑用于水產動物病原侵染的預防和治療。

2.4 其它生物活性

一些體外研究發(fā)現(xiàn)秦皮素可有效降低魚藤酮誘導的神經(jīng)母細胞凋亡，提示其對中樞神經(jīng)系統(tǒng)可能存在一定的保護作用[23-26]。陳美華等[27]通過動物實驗，更進一步證實秦皮素可保護缺血再灌注損傷小鼠腦組織。施用秦皮素的糖尿病大鼠血糖水平顯著降低，血漿胰島素水平升高，糖代謝關鍵酶活性恢復至正常水平[28]，提示秦皮素具有治療糖尿病的潛在功效。

3 秦皮素的作用機制

3.1 抗氧化機制

生物體內活性氧的大量產生會使機體處于氧化應激狀態(tài)，過量的氧自由基會對細胞和組織造成嚴重損傷。目前認為，衰老、炎癥、癌變及其它很多疾病均與活性氧的過量產生及機體氧化還原穩(wěn)態(tài)失衡密切相關。秦皮素的結構特征決定了它是一種天然的酚類抗氧化劑。研究證實，秦皮素可顯著提升小鼠腦中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽(GSH)過氧化物酶及肝臟谷胱甘肽還原酶的活性[29]，還可抑制結腸炎大鼠體內炎性組織的脂質過氧化[30]，在體內外實驗中均可增加GSH儲備[29,31]，表現(xiàn)出良好的抗氧化功能。在魚藤酮誘導的神經(jīng)母細胞氧化應激及凋亡的模型中，秦皮素表現(xiàn)出與N-乙酰半胱氨酸幾乎等效的抗氧化能力，并通過誘導內源性GSH產生，保護神經(jīng)細胞免受氧化應激所造成的過度損傷[23-26]。然而，Thuong等[32]發(fā)現(xiàn)秦皮素對抗氧化作用具有雙面性，低濃度時可減緩低密度脂蛋白(low-density lipoprotein，LDL)的氧化，高濃度時則會促進血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)中Nrf2信號的活化及氧化應激標志物血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)的表達，激活系統(tǒng)性氧化應激損傷保護反應。Kundu等[33]的研究也證實了50 μM以上的秦皮素可顯著誘導人永生化表皮角質細胞HaCaT中活性氧(Reactive oxygen species , ROS)的產生及HO-1表達。

3.2 誘導癌細胞凋亡機制

FAS/FASL信號通路在細胞凋亡中起重要作用[34]。研究表明，秦皮素可顯著抑制人乳腺癌細胞MCF-7的增殖，并可誘導其細胞皺縮及染色質凝聚，誘導Fas和FasL基因表達水平上調，促使癌基因BCL2的減少及凋亡促進基因的BAX積累[2]，提示秦皮素激活了線粒體凋亡信號，誘導癌細胞凋亡。

在癌細胞中，PI3K/Akt信號通路被過度活化。霍洪楠[35]的研究中，秦皮素處理的MCF-7細胞中雌激素受體α、周期蛋白D1、Bcl-2表達下降，PI3K/Akt信號通路及其下游信號分子MAPK/ERK1/2也受到了抑制。Song等[5]近期在體外研究中發(fā)現(xiàn)，秦皮素可致人肝癌細胞及Hep3B線粒體功能失常，使其膜電位降低、鈣穩(wěn)態(tài)失調并產生大量ROS，同時通過JNK調控PI3K，減少增殖性細胞的抗原表達，阻滯細胞周期，誘導細胞凋亡。

JAK/STAT通路的持續(xù)激活與多種腫瘤發(fā)生及耐藥性密切相關。在四氯化碳誘導的大鼠肝纖維化模型中，秦皮素處理可能通過抑制JAK1/STAT3信號通路阻止肝星狀細胞的激活與增殖，防治慢性肝炎導致的肝纖維化[36]。在非小細胞肺癌中，秦皮素可通過STAT3誘導細胞周期阻滯，表現(xiàn)出抑制細胞生長效應[6]。Qu等[7]提出秦皮素可通過線粒體依賴途徑誘導膠質瘤細胞凋亡，還通過抑制JAK2/STAT3通路活化，阻止膠質瘤細胞的浸潤和轉移，并在裸鼠移植瘤實驗中驗證了秦皮素對膠質瘤生長的抑制作用。Ren等[3]發(fā)現(xiàn)，秦皮素通過直接靶向JAK2的Y1007、Y1008殘基，阻止其自磷酸化或轉磷酸化，導致下游STAT3的核轉位不能進行，進而抑制結腸癌細胞的增殖。在Guo等[8]對胰腺導管腺癌增殖、浸潤和轉移的研究發(fā)現(xiàn)秦皮素與STAT3分子結構域Src Homoligy 2的強烈互作，抑制其同源二聚體形成，阻止下游信號的活化。

糖代謝異常是腫瘤細胞增殖失控的重要因素之一。Xu等[4]研究表明秦皮素抑制人子宮內膜癌細胞RL95-2增殖并促進凋亡的同時，還使線粒體膜電位降低、葡萄糖消耗和乳酸產量增加。Guo等[8]發(fā)現(xiàn)胰腺導管腺癌細胞中葡萄糖轉運蛋白1表達可被秦皮素抑制，從而改變細胞糖代謝狀態(tài)。Xia等[37]通過研究秦皮素在體內代謝的過程，發(fā)現(xiàn)其在人類肝臟中可被二磷酸尿苷葡萄糖基轉移酶轉化為兩種葡糖苷酸。這些結果都提示了秦皮素通過代謝途徑促進癌細胞凋亡。

此外，許多腫瘤中存在異常表達的miR-21-3p，這種小RNA可調節(jié)腫瘤細胞增殖、遷移、凋亡和分化等過程。最新研究發(fā)現(xiàn)，秦皮素或可通過降低miR-21-3p抑制膠質瘤細胞系的增殖并誘導其凋亡[9]，為秦皮素抗增殖、促凋亡的分子機制提供了新線索。

3.3 抗血管增生機制

研究發(fā)現(xiàn)，秦皮素可在體外減緩LDL氧化，并可誘導VSMCs細胞Nrf2信號活化，發(fā)揮抗動脈粥樣硬化及血管生成的作用[32]。新生血管的形成是腫瘤快速生長和轉移的必要條件，如何阻斷腫瘤血管形成及養(yǎng)分供應是腫瘤防治的研究熱點之一。花慧等[10]通過采用內皮細胞高通量篩選模型和雞胚尿囊膜(Chorio allantioc membrane，CAM)實驗篩選技術，發(fā)現(xiàn)秦皮素對內皮細胞株Eahy926的生長抑制率可達89%，且顯著抑制CAM血管的形成，具備抗腫瘤血管生成的藥物功效。進一步研究發(fā)現(xiàn)，秦皮素可能通過降低缺氧誘導因子-1α和血管內皮生長因子A表達，阻止了腫瘤內部缺氧誘導的血管生成[8]。

3.4 抗炎及抗骨質疏松機制

在脂多糖誘導的大鼠腎上腺髓質嗜鉻細胞瘤細胞PC12損傷模型中，秦皮素可顯著降低NF-κB及COX-2等炎性因子表達，被認為可能通過NF-κB/COX-2通路降低炎癥反應[38]。秦皮素對關節(jié)炎癥及骨質疏松的緩解主要體現(xiàn)在控制炎性因子的釋放、減少骨細胞凋亡及增強成骨細胞分化。Kuo等[11,12]研究發(fā)現(xiàn)，秦皮素可通過人類骨細胞樣細胞MG-63的骨形態(tài)發(fā)生蛋白誘導不同階段的骨細胞分化，并通過抑制腫瘤壞死因子-α和白細胞介素-1β(Interleukin-1β，IL-1β)降低FASL活化，減少骨細胞凋亡。秦皮素通過調節(jié)TLR4/MyD88/NF-κB通路抑制IL-1β誘導的軟骨細胞凋亡及炎性因子的釋放，還可抑制細胞外基質中膠原蛋白II的降解，保護關節(jié)軟骨免受破壞[13]。此外，秦皮素能抑制破骨細胞特異性基因及MAPK蛋白P38的表達，抑制破骨細胞分化，是防治關節(jié)置換假體周圍骨溶解的潛在藥物[39]。

3.5 抗菌機制

抗菌藥物的一般機制包括破壞細胞壁和細胞膜的完整性，或者抑制病原菌蛋白質和核酸的合成[40]。Wang等[18]研究發(fā)現(xiàn)，秦皮素并不會導致金黃色葡萄球菌細胞壁或細胞膜的瓦解，其作用靶點在細胞內，可能會插入DNA導致拓撲異構酶活性喪失，阻止細菌細胞的分裂。粘附和侵襲是細菌入侵宿主的第一步，董婧等[21]認為，秦皮素可通過抑制分選酶A，降低無乳鏈球菌對人纖維蛋白原和纖連蛋白的粘附。

4 總結與展望

結合目前已有的研究，秦皮素可能通過抗氧化作用、促凋亡作用、降低炎癥反應、阻止細菌分裂及侵染等多種機制，在腫瘤、炎癥、病原侵染、神經(jīng)損傷等多種病癥中發(fā)揮防治功效，是一種值得深入研究與開發(fā)的天然活性物質。然而，這些研究大部分仍處于體外實驗階段，或在動物模型中有個別報道，對于秦皮素的臨床療效及在生產實踐中的實際應用，仍亟需進一步探究。