徐蘭蘭,車仙花,2,李 寧,李雪征,2*
(1. 延邊大學 藥學院,吉林 延吉 133000;2. 延邊大學附屬醫(yī)院,吉林 延吉 133000;3. 沈陽藥科大學 中藥學院,遼寧 沈陽 110016)
當歸、川芎藥用歷史悠久,是我國常用的傳統(tǒng)中藥材,洋川芎內酯(Senkyunolide)是從中提取的主要代謝成分及活性物質[1-2]。洋川芎內酯屬于苯酞類化合物,但由于其結構母核是γ 內酯環(huán)和苯環(huán)雙環(huán)結合而成,因此也稱內酯類化合物。苯酞類化合物母核結構簡單,但其苯環(huán)和側鏈各個位置均易發(fā)生取代或轉化,導致此類化合物種類繁多[3]。洋川芎內酯類化合物按其結構類型可以分為兩大類:一類是僅含一個苯酞母核的單苯酞類,另一類是含兩個苯酞母核的二聚體苯酞類,化合物結構見圖1。
圖1 洋川芎內酯類化合物結構Fig. 1 Structure of senkyunolide
有研究稱藁本內酯的體內代謝產(chǎn)物為SEI、SEH及丁烯基苯酞,但由于肝臟及胃腸道的首過效應,藁本內酯口服生物利用度極低,所以很可能是其代謝產(chǎn)物洋川芎內酯類化合物發(fā)揮藥理作用[4-5]?,F(xiàn)代藥理學研究表明,洋川芎內酯類化合物藥理作用涉及抗炎、抗氧化、抗凝血、抗動脈粥樣硬化等方面,具有廣闊的開發(fā)前景。目前關于洋川芎內酯類化合物的研究較多,但缺乏系統(tǒng)歸納,通過全面查閱并梳理文獻資料,對洋川芎內酯類化合物的藥理作用及藥代動力學特征進行綜述,同時對其作用機制進行探討,以期為洋川芎內酯類化合物的深度開發(fā)與臨床應用提供理論依據(jù)。
氧化損傷是指機體氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)的失衡,體內大量的氧化物若不及時清除會導致機體組織受損。王敏等[6]建立了人神經(jīng)母細胞瘤細胞系(SHSY5Y)氧糖剝奪-復氧復糖(OGD-R)細胞模型,并應用該模型檢測了川芎的有效成分SEH、SEI、SEA 及LIG 對細胞存活率的影響。結果顯示SEI 濃度為50 μm/L 預處理后模型組細胞活性明顯提高,乳酸脫氫酶(LDH)釋放量及細胞內活性氧(ROS)含量有所下降,其中SEI 對LDH 抑制作用最顯著且呈劑量依賴性。LUO Y Y 等[7]首次探討了SEH 對1-甲基-4-苯丙胺(MPP+)誘導的PC12 細胞的神經(jīng)損傷作用及可能機制,發(fā)現(xiàn)SEH 預處理通過影響凋亡相關因子Bax 和Bcl-2 表達,減少ROS 生成,增加抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-Px)活性,發(fā)揮神經(jīng)保護作用,SEH 這一神經(jīng)保護作用被臨床用于治療帕金森綜合征。也有文獻報道[8],SEI 對肝I/R 損傷小鼠模型具有保護作用,可以減輕小鼠血清組織中TNF-α、IL-1β 和IL-6 表達,抑制NF-κB 和MAPK激酶(p38、ERK、JNK)的磷酸化;減少ROS 和MDA 的含量,增強SOD 和GSH-Px 活性;抑制Bax同時上調Bcl-2 表達??傊琒EI 通過抗炎、抗氧化、抗凋亡途徑減輕小鼠肝I/R 損傷。這與ZHU Y L 等[9]的研究結果基本一致。洋川芎內酯類化合物中SEI、SEH、SEA 是主要的抗氧化損傷活性成分,其作用的發(fā)揮主要通過抑制ROS 的生成及細胞凋亡實現(xiàn)。
炎癥是機體在組織損傷及異物入侵時防御系統(tǒng)產(chǎn)生的應激反應,該反應涉及多個系統(tǒng),且過程復雜[10]。核因子-κB(NF-κB)被認為是介導炎癥反應的主要介質,在機體大多數(shù)炎癥性疾病中高表達[11]。YANG D S 等[12]前期研究發(fā)現(xiàn)SEH 對去卵巢小鼠具有抑制破骨細胞形成的治療作用,為了進一步闡明其作用機制,進行了體外驗證實驗。發(fā)現(xiàn)SEH 通過介導NFκB、JNK 和ERK 通路減弱破骨細胞的分化,但不影響p38 MAPK 信號通路。HU Y Y 等[13]采用OGD/R模型模擬腦卒中,探究SEI 對微膠質細胞(BV-2)炎癥反應的作用,OGD 3 h 后加氧12 h,發(fā)現(xiàn)BV-2細胞中炎性因子的表達明顯增強,而SEI 預處理濃度依賴性地減弱了模型組TLR4 的上調、IKKα/β 和p65 的磷酸化以及IκBα 的降解,進而誘導Hsp70 的表達。提示SEI 對腦卒中導致的神經(jīng)炎癥較好的抑制作用是通過依賴HSF-1 上調Hsp70,抑制TLR4/NF-κB 通路實現(xiàn)的,但MAPK 通路并不參與此反應。閆孟琳等[14]采用UPLC/Q-TOF 技術結合NF-κB 雙熒光素酶報告基因譜效篩選方法,對當歸藥材中具有NF-κB 抑制作用的成分進行了篩選、鑒定與評價,確認綠原酸、SEI、Z-LIG 為當歸發(fā)揮抗炎作用的關鍵活性成分。馬寧寧等[15]研究了川芎不同提取物與抗炎藥效之間的譜效關系,發(fā)現(xiàn)川芎95%的乙醇提取物抗炎效果最為顯著,發(fā)揮抗炎功效的有效成分為其所含有的SEA 及LIG 等,這些有效成分通過EKR2、COX-2、JAK2、IKKβ、PKC、TNF-α 有效抑制炎性信號的傳遞,進而干預其下游蛋白的表達,發(fā)揮抗炎的功效。洋川芎內酯類化合物通過抑制NF-κB 通路發(fā)揮抗炎活性,是臨床治療骨質疏松及慢性盆腔炎的有效活性成分[16]。
偏頭痛是臨床常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病,發(fā)病機制主要涉及三叉神經(jīng)血管反射學說、皮質擴布性抑制學說和血管源學說[17]。陳玲等[18]結合川芎各提取部位藥效學實驗研究發(fā)現(xiàn)川芎各提取層不同程度上對硝酸甘油所致偏頭痛有所緩解,其中,乙酸乙酯層效果最佳,乙酸乙酯層HPLC 指紋圖譜發(fā)現(xiàn)SEI、SEH、SEA 是其緩解偏頭痛的主要成分。王敏等[19]對芎附滴丸(XFDP)中的抗偏頭痛成分進行藥效學分析,結果發(fā)現(xiàn)XFDP 的主要成分SEI、SEH、SEA 通過降低偏頭痛大鼠腦內5-羥色胺(5-HT)、β-內啡肽(β-EP)含量,升高降鈣素基因相關肽(CGRP)、內皮素-1(ET-1)、基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)、核因子κB((NF-κB))、一氧化氮合酶(NOS)含量,降低Calca、c-fos mRNA 的表達,從而發(fā)揮治療偏頭痛的作用。SHA W 等[20]研究了川芎、香附治療偏頭痛大鼠的作用及機制。采用UPLC-MS/MS 法同時測定了川芎、香附主要成分在硝酸甘油所致偏頭痛模型大鼠腦組織的表達情況。結果顯示其藥效的發(fā)揮主要通過增加腦血流量、降低CGRP、c-Fos mRNA 表達、調節(jié)血清和腦干中ET-1、GABA、NOS、5-HT、5-HIAA、CGRP 和 β-EP 實現(xiàn)的。這與常露露等[21]的調查結果基本一致??傊?,SEA、SEH、SEI 的抗偏頭痛作用是通過調節(jié)偏頭痛大鼠血漿和腦組織中單胺類神經(jīng)遞質及NO 作用實現(xiàn)的。
炎性細胞因子和趨化因子是引起腦缺血再灌注損傷的重要因子,也是評價腦缺血嚴重程度的標志物[22]。HU Y Y 等[23]采用SEI 靜脈注射15 min 后,對大鼠腦中動脈閉塞2 h,然后再灌注,24 h 后發(fā)現(xiàn)SEI 顯著改善了大鼠腦神經(jīng)缺陷,減少了腦梗死體積和腦水腫指數(shù)。同時證明SEI 發(fā)揮抗腦缺血再灌注損傷的作用是通過上調核因子E2 相關因子2/血紅素加氧 酶-1(Nrf2/HO-1)、p-Erk1/2 和 抑 制Caspase-3實現(xiàn)的。劉珊珊等[24]采用OGD/R 誘導MDCKMDR1 細胞建立體外腦缺血再灌注損傷模型,探討苯酞類成分SEI、SEA 對損傷的作用及機制。發(fā)現(xiàn)SEA 及SEI 預處理能明顯提高細胞的存活率、抑制LDH 的釋放量,同時SEH、SEI 都能提高緊密連接蛋白ZO-1 及occiudin 蛋白表達,從而對OGD/R 誘導的細胞損傷發(fā)揮保護作用。張潔[25]采用網(wǎng)絡藥理學的方法對SEH 治療缺血性腦卒中的關鍵靶點進行富集。結果顯示,SEH 治療缺血性腦卒中的機制主要涉及PI3K/AKT 信號通路、ErbB 信號通路、FOXO信號通路和神經(jīng)營養(yǎng)信號通路。這與JIANG Y Y 等[26]的研究結果基本一致。有研究發(fā)現(xiàn)SEA、SEI 及LIG可通過減少血腦屏障上P-糖蛋白(P-gp)的表達及松散血腦屏障緊密連接蛋白而明顯增強藥物在大腦吸收,廣泛用于腦部疾病治療[27]。
基于川芎“活血化瘀”的功效[28]。姚藝新[29]以抗血小板聚集為指標,建立定量測定川芎抗血小板聚集活性的方法,結果表明,川芎水提物中化學成分(FA、SEI、SEH、SEA 等)與抗血小板聚集活性的相關性相近,且藥效的發(fā)揮是多成分共同作用的結果。張倩[30]基于凝血酶在凝血過程中的關鍵作用,采用超濾離心結合液—質分析法篩選了川芎提取物中的凝血酶抑制劑,結果發(fā)現(xiàn)SEI 及與其結構相似的SEJ 和SEN 具有較好的凝血酶抑制活性。LI J 等[31]研究發(fā)現(xiàn)冠心寧片中隱丹參酮與SEI 對斑馬魚內源性血栓形成有協(xié)同作用,其作用可能是通過抑制氧化應激、血小板活化和凝血級聯(lián)等多種信號通路實現(xiàn)的。
血管平滑肌細胞(SMZ)的異常增殖是導致動脈粥樣硬化斑塊形成的重要原因。他汀類藥物是臨床最常使用的抗動脈粥樣硬化藥物,同時中藥速效救心丸也被廣泛用于治療心血管疾病。LEI W 等[32]結合藥理學與RNA-Seq 轉錄組學,探討了速效救心丸在小鼠中優(yōu)于阿托伐他汀的藥效學優(yōu)勢,結果發(fā)現(xiàn)速效救心丸中的關鍵免疫調節(jié)成分SEA 和LIG 通過抑制AP-1、NF-κB 信號通路及免疫刺激因子CD137 改善動脈粥樣硬化。
鄭雷等[33]采用單側輸尿管梗阻(UUO)建立大鼠腎間質纖維化(RIF)模型,并用SEA 進行干預治療,通過檢測大鼠血清腎標志物血清尿素氮(BUN)、肌酐(Scr)及腎皮質Wnt4、β-catenin、p-GSK-3β、E-cadherin 的表達水平,發(fā)現(xiàn)SEA 改善了RIF 大鼠腎損傷及腎間質纖維化程度,有效延緩疾病的進程。而SEA 對腎臟的具體保護機制可能是通過下調Wnt4/β-catenin 信號通路,抑制腎組織細胞外基質沉積并改善腎功能。
鄭述銘等[34]采用盲腸結扎穿孔(CLP)法制備膿毒癥大鼠模型,探究SEI 對膿毒性腦病(SE)大鼠的保護作用。結果發(fā)現(xiàn)與模型組比較,SEI 組能顯著上調 SE 大鼠腦組織的腦紅蛋白(Ngb)及p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)蛋白表達水平。SEI 干預并發(fā)揮 SE 腦保護作用的機制可能與上調Ngb 高表達以正性調控 p38 MAPK 信號通路,從而促進神經(jīng)元突起生長有關。
有研究表明,當歸、川芎的有效成分在治療功能性消化不良、抑郁癥和基于抑郁癥狀態(tài)下的消化不良有較好的作用[35]。宮文霞[36]采用皮質酮、谷氨酸和H2O2誘導的PC12 細胞模型對當歸中的抗抑郁化學成分進行了活性篩選。結果發(fā)現(xiàn),各成分在不同體外抗抑郁模型中表現(xiàn)出不同的活性,且抗抑郁機制也不相同。其中,SEA、SEI 和正丁基苯酞對H2O2誘導的PC12 細胞具有明顯的保護作用,其作用的發(fā)揮可能是通過抗氧化應激實現(xiàn)。唐飛等[37]研究川芎莖葉醇提物中具有舒血管活性的苯酞類成分,結果發(fā)現(xiàn)川芎中苯酞二聚體舒血管活性優(yōu)于單苯酞。
目前該類化合物活性成分的研究主要集中于單體成分在細胞及動物中的研究,而藥物制劑的研究較少,因此深入研究洋川芎內酯類化合物在機體的藥動學特征有助于新制劑的研發(fā),為此類化合物的臨床應用提供依據(jù)。
鐘應淮等[38]取大鼠的十二指腸、空腸、回腸和結腸段作為受試腸段建立外翻腸囊模型,利用HPLC測定川芎苯酞類有效成分在小腸中的含量,計算各腸段中各成分的累積吸收量、吸收速率常數(shù)Ka和表觀滲透系數(shù)Papp 值。發(fā)現(xiàn)同一腸段的4種成分比較,SEA 吸收最強,Z-LIG 次之,新蛇床內酯和正丁基苯酞的吸收最少,同時發(fā)現(xiàn)各成分在十二指腸、空腸、回腸和結腸段都有較強吸收。也有研究表明SEG、 SEF、SEI、SEJ 等成分能夠由血液吸收,并在序貫代謝的各個階段停止代謝,因此可在中藥生物藥劑系統(tǒng)合理的評價腸滲透性質,而SEA、SEQ 不存在于肝門靜脈中,不可評價腸滲透性[39-40]。
LI J Q 等[41]建立了一種簡便快速測定SEI 在犬體內的藥代動力學特征的方法,發(fā)現(xiàn)SEI 具有較短的半衰期,其口服生物利用度大于40%,并且在1 ~ 50 mg/kg 范圍內沒有明顯的藥代動力學特征。馬聰?shù)萚42]采用HPLC 測定SEI 經(jīng)過灌胃和尾靜脈注射給藥后,在尿液和膽汁中排泄動力學,發(fā)現(xiàn)SEI 經(jīng)尿液和膽汁排泄量很少,累計排泄量小于4%。藥物從體內排泄速度較快,尤其在膽汁中給藥后2 h 就達到總排泄量的87%,這進一步證明了該藥在體內消除較快。
李恩華等[43]采用快速平衡透析裝置結合液相質譜聯(lián)用分析方法測定SEI 與大鼠和人血漿蛋白結合率。結果表明,SEI 與血漿蛋白結合率大于80%,屬于高蛋白結合型藥物,提示在臨床用藥過程中應注意藥物間的相互作用,避免發(fā)生毒性反應。
洋川芎內酯類化合物在體內的代謝研究表明該類藥物的代謝途徑廣,代謝產(chǎn)物較多,葡萄糖醛酸結合和谷胱甘肽結合是兩種主要的代謝途徑。ZHANG H 等[44]用10 μm 的SEA 孵育不同物種的肝細胞,采用UHPLC/DAD/HRMS 技術對SEA 的代謝譜及其在肝細胞中的代謝產(chǎn)物進行鑒定,結果共鑒定出14種代謝產(chǎn)物。計算出SEA 在小鼠、大鼠、狗、猴和人體外t1/2分別為136.2 min、60.6 min、33.65 min、55.96 min、138 min,同時分析得出SEA 的代謝途徑主要包括:(1)羥基化形成10-和11-羥基SEA,然后環(huán)氧化并且與GSH 偶聯(lián);(2)先環(huán)氧化,再環(huán)氧化水解或與GSH 偶聯(lián);(3)芳構化形成3-butylphthalide,其次是羥基化。
趙睜睜等[45]探究了芎?湯超臨界提取物中LIG、SEA 及正丁基苯酞在大鼠體內的排泄動力學,芎?湯超臨界提取物灌胃給藥后分別計算各成分的排泄率,LIG 排泄量占給藥劑量的0.49%,SEA 排泄量占給藥劑量的1.71%,正丁基苯酞排泄量占給藥劑量的2.68%,說明這3 種藥物大部分在體內轉化為其它形式排泄。
隨著分離提取及含量測定方法的不斷完善,洋川芎內酯類化合物的研究不斷深入。其中,SEH、SEI、SEA 成為學者們關注的重點成分,而其它洋川芎內酯類成分的研究較少,這可能是由于洋川芎內酯類化合物化學結構不穩(wěn)定導致的。結合眾多的研究成果發(fā)現(xiàn)洋川芎內酯類化合物在抗氧化損傷、抗炎、抗凝血、抗動脈粥樣硬化、抗腦缺血再灌注損傷等方面有較好的應用前景。但目前洋川芎內酯類化合物的研究僅局限于細胞和動物體內,臨床上沒有被廣泛應用。因此,探究洋川芎內酯類化合物的藥理活性及在機體的藥代動力學特征對疾病的預防、治療及新制劑的開發(fā)具有重要的臨床應用價值和理論意義。