孟杰,王國霖,陸宜斌,郝夢玥,吳云飛

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院,山東 青島 266109)

銀杏(GinkgobilobaL.)是銀杏綱(Ginkgopsida)銀杏科(Ginkgoaceae)植物譜系中唯一存活下來的孑遺物種,被稱為“活化石”[1]。銀杏葉是其發(fā)揮最大藥用價值的部位,是近代國際上天然藥物研發(fā)的熱點之一?！吨袊幍洹?020年版記載銀杏葉功效為“活血化瘀,通絡(luò)止痛,斂肺平喘,化濁降脂。用于瘀血阻絡(luò),胸痹心痛,中風(fēng)偏癱,肺虛咳喘,高脂血癥”[2]。銀杏葉提取物主要臨床用于心腦血管疾病、阿爾茲海默癥、動脈粥樣硬化、哮喘、糖尿病并發(fā)癥等疾病的治療[3-5]。相對于藥效成分單一的西藥,銀杏提取物制劑發(fā)揮藥效是銀杏黃酮類、萜內(nèi)酯類、酚類及其他微量元素等協(xié)同作用的結(jié)果,具有多成分作用于機(jī)體多靶點的特征,因此具有較好的臨床應(yīng)用價值和前景[6]。雖然已將銀杏葉提取物藥理活性基本總結(jié)清楚,但還缺乏關(guān)于這些藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)以及作用靶點和分子機(jī)制的總結(jié)。本文首先分類匯總銀杏葉中化學(xué)成分,然后根據(jù)藥用活性,對它們發(fā)揮藥效的分子機(jī)制進(jìn)行綜述,為新藥開發(fā)或臨床聯(lián)合用藥提供指導(dǎo)。

1 銀杏葉中主要化學(xué)成分種類

銀杏葉中已報道的主要成分根據(jù)結(jié)構(gòu)特點分為黃酮類、萜類、苯丙素及多酚類、烷基酚(酸)類、其他的微量成分如有機(jī)酸、苯酚糖苷、生物堿和甾體等。

1.1 黃酮類黃酮類是銀杏中含量最豐富的成分[7],其結(jié)構(gòu)類型包括(Ⅰ)二氫黃酮類[7-8];(Ⅱ)黃酮類[8-10];(Ⅲ)異黃酮類[8,11];(Ⅳ)二氫黃酮醇類[8];(Ⅴ)黃酮醇類[12-13];(Ⅵ)黃烷醇類[7,14];(Ⅶ)雙黃酮類(1～7)[8,13];(Ⅷ)糖基化及苯丙酰基化黃酮類[15],部分化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1。

圖1 銀杏中雙黃酮及萜內(nèi)酯類化合物結(jié)構(gòu)式

1.2 萜類萜內(nèi)酯由Nakanishi等[16]于1965年首次對銀杏內(nèi)酯A、B、C、M,(簡稱GA,以此類推,下同,9～12)的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了報道,接下來陸續(xù)分離鑒定出了白果內(nèi)酯(BB,8)和銀杏內(nèi)酯J、P、Q、L、K、N(13～18)[17-19]。Lee等[20]在銀杏葉中分離到一種新的白果內(nèi)酯異構(gòu)體(19)。除此之外,銀杏中還含有其他無內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的常見萜類物質(zhì)如倍半萜類[20-21]、三萜類和聚戊烯醇類[22],部分化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1。

1.3 苯丙素類及多酚聚合物類目前,分離鑒定到的化合物有:(Ⅰ)苯丙烯酸(醇)類[8,23];(Ⅱ)苯甲酸類[8,23];(Ⅲ)香豆素類[8];(Ⅳ)木脂素類[21,24-25],根據(jù)結(jié)構(gòu)分為駢雙四氫呋喃類(furofurans);苯駢呋喃新木脂素類(benzofurans neolignans);苯駢環(huán)己烷新木脂素類(benzo-cyclohexane neolignans);8-O-4′ 新木脂素(8-O-4′ neolignans);(Ⅴ)苯丙素衍生物[9,12,21,24],包括苯丙醇(酸)類、6-羥基喹啉酸、scrophenoside G等;(Ⅵ)原花青素類[14]。

1.4 烷基酚(酸)類烷基酚(酸)類是指含有烷基長側(cè)鏈的酚類代謝物,主要包括:(Ⅰ)銀杏酸(ginkgolic acid)[9,26];(Ⅱ)烷基間苯二酚酸(resorcylic acid)[27];(Ⅲ)腰果酚(cardanols)[28];(Ⅳ)強心酚(cardols)[28];(Ⅴ)漆酚(urushiols)[29];(Ⅵ)烷基香豆素類[30]。

1.5 其他目前,還有一些含量不高且不是銀杏獨有的化合物成分也被鑒定到。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點分為以下幾種:(Ⅰ)非芳香有機(jī)酸類[8,23];(Ⅱ)苯酚糖苷類:包括苯乙醇糖苷[31]、苯甲醇[25,31]、鄰苯二酚類[25,31]、二聚體[20];(Ⅲ)硝基苯苷類[32];(Ⅳ)生物堿類[33]:包括吡哆醛、4′-O-甲基吡哆醇(MPN)、MPN-5′-磷酸、MPN-5′-葡糖苷;(Ⅴ)甾體類[34]:包括β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、胡蘿卜苷、豆甾醇-3,6-二酮、豆甾醇-4-烯-3,6-二酮等。

2 銀杏葉化學(xué)成分的藥理活性

2.1 改善心腦血液循環(huán)血小板活化因子(platelet-activating factor,PAF)是血液中重要的凝血因子[35],銀杏萜內(nèi)酯作為PAF的競爭性拮抗劑,能有效結(jié)合血小板活化因子受體(platelet-activating factor receptor,PAFR),抑制PAF誘導(dǎo)的血小板凝集,從而防止血栓形成,改善心腦及外周血液循環(huán)[36]。研究發(fā)現(xiàn)萜內(nèi)酯成分中PAF抑制活性由強到弱順序一般為GB(10),GK(17)>GA(9)>GQ(15)>GC(11)>GP(14)>GJ(13)>GM(12)[37]。

Li等[38]采用綜合系統(tǒng)藥理學(xué)方法證實銀杏葉提取物(GBE)中27個化學(xué)成分通過作用于多個靶點,參與調(diào)節(jié)促生存、抗凋亡和抗炎過程的多個通路,表現(xiàn)出協(xié)同治療作用。體外實驗證明GA(9)、GB(10)和異鼠李素通過磷酸肌苷-3-激酶/蛋白激酶b通路(PI3K-Akt)和NF-κB信號途徑發(fā)揮協(xié)同作用治療心肌病;另一方面,Cui等[39]利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法證實了疏血寧注射液通過抑制炎癥反應(yīng)、調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激水平,減少腦組織神經(jīng)元細(xì)胞凋亡,對大鼠腦組織起到保護(hù)作用,揭示了其治療缺血性中風(fēng)的內(nèi)在機(jī)制。Chen等[40]的研究表明GK(17)通過JAK2/STAT3通路促進(jìn)缺血卒中后血管生成,為未來GK(17)及其類似物在缺血卒中治療中的臨床應(yīng)用提供了新思路。除了銀杏萜內(nèi)酯,Chen等[41]發(fā)現(xiàn)銀杏雙黃酮是天然形成的人凝血酶抑制劑,可作為開發(fā)高效、安全新型凝血酶抑制劑的先導(dǎo)化合物。

2.2 治療神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病

2.2.1 神經(jīng)系統(tǒng)保護(hù)作用銀杏葉提取物能結(jié)合神經(jīng)遞質(zhì)受體治療神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病[42]。銀杏萜內(nèi)酯通過與中樞神經(jīng)系統(tǒng)甘氨酸受體(GlyR)離子通道的中心孔結(jié)合發(fā)揮GlyR拮抗劑作用[43]。Jensen等[44]證明天然銀杏萜內(nèi)酯分子的緊湊籠型結(jié)構(gòu)對GlyR拮抗活性至關(guān)重要,并發(fā)現(xiàn)通過與陰離子半胱氨酸環(huán)狀通道(Cys-loop)特異結(jié)合發(fā)揮GlyR拮抗作用[45]。這與PAFR抑制活性的構(gòu)效關(guān)系明顯不同,說明銀杏萜內(nèi)酯針對不同靶點有完全不同的作用機(jī)制[46]。Mateey等[47]發(fā)現(xiàn)銀杏酸也是一種新型α1GlyR增強劑。銀杏提取物中的萜內(nèi)酯和雙黃酮還可以通過對GABAA受體的拮抗作用調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)平衡[48]。Svenningsen等[49]證明穗花杉雙黃酮(1)結(jié)合在GABAA受體上的苯二氮平類藥物結(jié)合位點,發(fā)揮焦慮抑制活性。

2.2.2 改善認(rèn)知和記憶改善認(rèn)知和記憶是銀杏葉成分治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的主要臨床應(yīng)用。阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease,AD)是一種起病隱匿,進(jìn)行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。Fan等[50]通過對迄今為止AD相關(guān)治療文獻(xiàn)的綜述發(fā)現(xiàn)銀杏葉提取物是AD患者的最佳認(rèn)知和日常生活藥物。Wang等[51]利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)探討了GB(10)對AD病理環(huán)境中星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷的保護(hù)作用機(jī)制,發(fā)現(xiàn)GB(10)可能通過調(diào)節(jié)Hippo和Wnt通路促進(jìn)谷氨酸轉(zhuǎn)運體表達(dá),在谷氨酸誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷中發(fā)揮保護(hù)作用。Yu等[52]發(fā)現(xiàn)GK(17)可以抑制趨化分子CCL-2/3/5的表達(dá),限制了炎癥細(xì)胞向脊髓遷移,有效改善自身免疫性腦脊髓炎的嚴(yán)重程度,首次揭示了GK(17)用于多發(fā)性硬化癥治療的可能性。另外,GA(9)靶向N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDA受體),可以阻止淀粉樣蛋白誘導(dǎo)的皮層神經(jīng)元去極化,說明在治療AD方面具有很大的臨床潛力[53]。

2.3 調(diào)節(jié)代謝銀杏葉提取物中的雙黃酮成分已廣泛用于治療代謝性疾病[54]。Dell′Agli等[55]發(fā)現(xiàn)銀杏提取物中的雙黃酮作為磷酸二酯酶-5(PDE5)抑制劑參與調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和吸收。Chou等[56]發(fā)現(xiàn)銀杏素(3)通過調(diào)節(jié)STAT5介導(dǎo)的PPARγ和C/EBPα抑制脂肪形成。胰脂酶(pancreatic lipase,PL)是促進(jìn)脂質(zhì)吸收的關(guān)鍵酶,能催化胃腸道內(nèi)甘油三酯的水解,因此可以通過抑制PL來治療肥胖[57]。Liu等[54]發(fā)現(xiàn)白果素(2)、銀杏素(3)、異銀杏素(4)、金松雙黃酮(5)通過氫鍵與PL催化三聯(lián)體形成強烈的相互作用,發(fā)揮顯著的抑制效果(2.90 μmol·L-1

2.4 抗炎、抗氧化活性

2.4.1 抗炎活性PAFR可參與炎癥激活導(dǎo)致的多種疾病,銀杏萜內(nèi)酯的抗炎作用主要與它的PAFR抑制活性有關(guān):Xiang等[59]揭示了GB(10)可能通過拮抗PAFR通路降低TRIM37的表達(dá),從而抑制NF-κB的激活,減輕肺泡上皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng),首次證明GB(10)在急性腦卒中并發(fā)肺部炎癥的臨床應(yīng)用中可能有效;Liu等[60]發(fā)現(xiàn)BB(18)通過TLR-4/MyD88/NF-κB通路減輕盲腸結(jié)扎穿刺所致的急性肺損傷,首次指出BB(18)可能是一種治療膿毒癥所致急性肺損傷的潛在藥物。

2.4.2 抗氧化活性抗氧化活性與細(xì)胞凋亡、增殖、脂質(zhì)代謝、細(xì)胞分化和免疫反應(yīng)有關(guān)。Zhang等[61]采用分子對接和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法構(gòu)建復(fù)合靶標(biāo)的分子作用機(jī)制網(wǎng)絡(luò),發(fā)現(xiàn)它們的抗氧化活性主要集中在8個生物功能和6個信號通路上,指出銀杏黃酮類、銀杏內(nèi)酯、原花青素和有機(jī)酸4類成分存在協(xié)同作用。Wang等[62]利用液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS)篩選銀杏葉中超氧陰離子自由基清除劑和黃嘌呤氧化酶抑制劑,鑒定出4種黃嘌呤氧化酶抑制劑:槲皮素、芹菜素、山萘酚和異鼠李素,4種超氧陰離子自由基清除劑:蘆丁、槲皮素、山萘酚和異鼠李素。

2.5 抗腫瘤活性腫瘤發(fā)生原因復(fù)雜,靶點多樣,呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和協(xié)同性。目前關(guān)于銀杏提取物抗腫瘤方面的研究主要針對以下幾種成分:①雙黃酮。Zhuang等[63]證明銀杏素通過調(diào)節(jié)JAK2/STAT3信號通路阻滯黑色素瘤細(xì)胞G1/G0期轉(zhuǎn)換;Pan等[64]證明銀杏素通過抑制JAK1/STAT3和PI3K/Akt的激活因子抑制子宮內(nèi)膜癌的生長和侵襲;②萜內(nèi)酯。Kawasaki 等[65]首先證明PAFR是調(diào)節(jié)口腔鱗狀癌細(xì)胞(OSCC)中順鉑(CDDP)敏感性的治療靶點,并發(fā)現(xiàn)PAFR特異性抑制劑GB(10)可增強CDDP的藥敏性和其誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡;③銀杏酸。Fukuda等[66]發(fā)現(xiàn)銀杏酸是第一個能抑制E1酶泛素化活性的天然分子,Brackett等[67]通過合成不同烷基側(cè)鏈的銀杏酸衍生物揭示了銀杏酸結(jié)構(gòu)與E1泛素化抑制活性的構(gòu)效關(guān)系。Liu等[68]發(fā)現(xiàn)銀杏酸抑制胰島素樣生長因子1受體(IGF-1R)與小泛素樣修飾劑-1(SUMO1)結(jié)合,降低IGF-1R的表達(dá),阻礙了胃癌的發(fā)生。

3 總結(jié)與展望

銀杏提取物發(fā)揮不同藥理作用的主要成分可以總結(jié)如下:①銀杏萜內(nèi)酯具有拮抗PAFR、GlyR和GABAA受體的功能,是發(fā)揮改善心腦和外周血液循環(huán)以及神經(jīng)保護(hù)作用的關(guān)鍵物質(zhì),另外通過PAFR抑制功能發(fā)揮抗炎抗腫瘤活性;②雙黃酮在調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)和代謝性疾病中具有重要作用;③銀杏黃酮類和有機(jī)酸等成分主要具有抗氧化、抗炎功效;④銀杏酸類有抑制類泛素蛋白分子修飾活性可為抗癌藥提供新思路。所以說一方面,銀杏提取物中的某類成分因其顯著的藥理活性可以用作治療癌癥、糖尿病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等的先導(dǎo)化合物或輔助藥物;另一方面,銀杏葉提取物中的多成分協(xié)同作用可以達(dá)到只服用一種銀杏藥物起到同時治療多種疾病的作用,提高患者的順應(yīng)性。因此,隨著各種新技術(shù)和方法的發(fā)展與應(yīng)用,例如提高生物利用度的新型藥物遞送系統(tǒng),對銀杏藥物的各種藥理作用機(jī)制的認(rèn)識將會更深入,更利于銀杏提取物用于新藥研發(fā)。