甘草酸類固醇樣藥理作用及機制研究進展

劉金城，潘旭旺，蔣小琴

（浙江省杭州市第六人民醫(yī)院藥物實驗室，浙江 杭州 310014）

甘草酸（glycyrrhizic acid）也稱甘草皂苷，是生藥甘草的主要有效成分，國內外對其生物活性進行了廣泛研究，確認其具有顯著的腎上腺皮質激素（類固醇）樣藥理作用，并具有抗病毒、抗氧化、抗腫瘤、調血脂、保肝、解毒及免疫調節(jié)等功能[1-3]，臨床主要用于抗肝損害，可使患者癥狀、肝功能及組織學明顯改善，療效確切，但也有少數(shù)患者可出現(xiàn)假醛固酮癥等不良反應而影響治療。現(xiàn)就甘草酸的類固醇樣藥理作用及其機制等研究進展綜述如下。

1 類固醇樣藥理作用及其機制

現(xiàn)代藥理學研究表明，甘草酸的先導分子甘草次酸（glycyrrhetinic acid）能抑制肝臟類固醇的代謝酶（Δ4-5β-還原酶）及腎臟11β-羥基類固醇脫氫酶（11β-HSD）的活性，阻礙相關臟器對皮質激素的還原代謝，從而出現(xiàn)類固醇激素（皮質醇、醛固酮等）作用增強的效應。該效應主要呈氫化可的松樣效應，抑制腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素 -1（IL-1）、主要組織相容性復合體（MHC）和組織間黏附分子1（ICAM-1）的生成，誘導白細胞（炎癥細胞）的凋亡[4]。因此，甘草酸具有很強的抑制免疫和抗炎癥反應作用。尤其是甘草酸保護肝細胞膜的機理亦是通過抑制磷脂酶A2的活性，發(fā)揮抗炎作用實現(xiàn)的[5]；而抑制免疫往往與增強免疫（細胞）兼顧，如能增強巨噬細胞（Mφ）吞噬功能，消除抑制性Mφ的抑制活性，可選擇性地增強輔助性T淋巴細胞的增殖能力和活性，發(fā)揮非特異性免疫調節(jié)作用。甘草酸的類固醇樣作用表現(xiàn)為降低脯氨酸羥化酶活性，促進膠原降解，發(fā)揮抗肝纖維化作用；還可顯示為抗氧化、抗肝毒性作用，以及通過調血脂對抗動脈粥樣硬化癥等。因此，甘草酸的類固醇樣作用表現(xiàn)為多方面的藥理活性。需要明確的是，該作用有與皮質激素作用相似的一面，同時也存在拮抗的一面，且更多地表現(xiàn)出協(xié)同性，故與外源性皮質激素不同。理清主體機制與衍生機制的關系，對于拓展甘草酸的應用領域具有十分深遠的意義。

2 構效關系與不良反應

2.1 構效關系

甘草酸的類固醇樣作用源于其先導分子甘草次酸結構的C環(huán)上存在C11═O，ΔC12及13共軛系統(tǒng)，使其具有某些糖皮質激素（如A環(huán)上有C3═O，ΔC4及5共軛系統(tǒng)的氫化可的松）類似的結構特征，且在競爭相關受體或酶的活性部位時比氫化可的松更有優(yōu)勢，從而阻礙相關臟器對皮質激素的還原代謝。甘草酸的類固醇作用強弱與構型有關，β-甘草酸（β-GL）作用強于α-甘草酸（α-GL）。根據(jù)C18位H的立體構型不同，天然甘草酸存在18α和18β 2種構型，且前者含量極低，臨床應用的α-GL多由β-GL C18位H結構修飾而成，原則上可保留或增強原有藥理活性，降低其假醛固酮癥不良反應。目前明確的甘草酸臨床三大作用為抗炎、抗肝損害、抑制11β-HSD，其中抑制腎臟11β-HSD活性的作用具有兩面性。腎臟11β-HSD具有11β-HSDⅠ和11β-HSDⅡ兩種亞型，前者催化可的松轉化為氫化可的松的反應，而后者則可催化氫化可的松轉化為可的松的反應。研究顯示，甘草酸抑制11β-HSDⅡ的活性被認為是引起高血壓的主要原因[6]，因此降低化合物對11β-HSDⅡ的抑制活性是降低或消除假醛固增多癥的一個重要途徑。β-甘草次酸對腎臟11β-HSD的半數(shù)抑制濃度（IC50）為0.3 μmol/L，而 α -甘草次酸的 IC50為 3.0 μmol/L[7]。因此 α - 甘草次酸對11β-HSD的抑制作用明顯較弱，具有高效、低副作用優(yōu)勢，廣泛用于抗肝損害，且與臨床驗證結果一致[8-9]。α-GL為甘草酸同分異構體的理想構型，具有極性更低、吸收更好、體內分布較合理、肝臟靶向性和抗炎作用更強、對腎臟11β-HSD的抑制能力更弱等特點[10]，具有良好的應用前景。

2.2 不良反應

甘草酸最常見的不良反應是假醛固酮癥，主要由于甘草次酸抑制腎臟11β-HSD的活性所致。已證明，甘草酸為重要的腸-肝循環(huán)藥物，無論是靜脈注射或口服給藥，其在體內代謝成甘草次酸而發(fā)揮作用，而這一轉化過程依賴腸道正常菌群的分解，且進行緩慢。肝臟是甘草酸及其衍生物的主要代謝場所，清除速率與肝功能正常與否成正相關。比較口服甘草酸及甘草次酸和靜脈注射甘草酸的體內代謝，發(fā)現(xiàn)口服甘草酸后血中未能測到甘草酸，但可測到高濃度的甘草次酸，其平均駐留時間（MRT）達（19.9±1.3）h，而靜脈給藥后血漿甘草酸水平迅速下降（2 h后即測不到）。而靜脈給藥后血漿甘草次酸的濃度顯示雙峰，即30 min時出現(xiàn)小峰，11.4 h出現(xiàn)大峰，MRT為（18.8±1.0）h，大峰的血漿濃度曲線形狀和口服甘草次酸后的圖形相同，呈緩慢上升和下降過程。因此，口服甘草次酸的效率可能與靜脈給予甘草酸相似。由于口服甘草酸代謝為甘草次酸的幾率高于靜脈注射，短時間內血藥濃度即可達較高值，且消除緩慢，因此對內源甾體的活性影響較大。由于甘草次酸在體外的活性較甘草酸強3～6倍，在體內則強10～50倍[11]，當較長期和大劑量用藥時，可引起藥源性高血壓和水腫等[12]，因此臨床多有靜脈注射高效、口服低效的評價。不過由于立體異構體的藥動學、藥效學情況存在明顯差異，α-GL具有低副作用優(yōu)勢，對血鈉、血鉀及血糖的影響較小，出現(xiàn)高血壓、低血鉀、高血糖的幾率小于0.1%，且程度較輕、易糾正[13-14]。從理論上看，β-GL對內源甾體活性的影響也不會導致假醛固酮癥的發(fā)生，因其對下丘腦垂體腎上腺軸無明顯影響，且本身具有促腎上腺皮質激素（ACTH）樣活性，能調控腎上腺皮質，在體內可通過副反饋機制確保皮質醇含量的動態(tài)平衡，但抑制腎臟11β-HSD引起的內源性皮質醇過剩效應替代了醛固酮與腎臟Ⅰ型受體結合，導致不受調控的鹽皮質激素過量。這是甘草酸對機體內源甾體活性影響具有兩面性的深層次原因。事實上，假醛固酮癥的出現(xiàn)也只限于較長時期大劑量使用甘草酸的患者（約20%，其中80%由口服給藥引起），且與個體差異有關，一般高齡和貧血患者發(fā)生率稍高。

3 藥理作用研究進展

3.1 抗病毒

這是甘草酸主要的藥理作用之一。甘草酸通過抗炎、抗脂質過氧化、調節(jié)免疫及穩(wěn)定溶酶體等作用，可以有效防治實驗性和臨床各種肝損害。甘草酸可明顯減輕肝細胞脂肪變性和壞死，減輕肝細胞間質炎癥反應，抑制肝細胞纖維增生以及促肝細胞再生等，因此是治療乙型病毒性肝炎值得重視和推廣的藥物。相關研究考察了甘草酸在體外對乙型肝炎病毒（HBV）表面抗原（HBsAg）向細胞外分泌的影響，發(fā)現(xiàn)甘草酸可抑制HBV感染細胞HBsAg的分泌，可能抑制肝細胞的破壞，從而改善慢性乙型病毒性肝炎患者肝功能障礙，最終改善了機體對HBV的免疫狀況，因此認為甘草酸有直接的抗HBV及改善肝功能障礙的作用[15]。甘草酸的抗病毒作用機制大致可分為兩種類型：一是抑制病毒DNA復制而產生抗病毒作用。甘草酸可劑量依賴性地有效對抗二重感染拉吉細胞中EB病毒的復制，病毒抑制和細胞生長抑制的 IC50分別是0.04 mmol/L和4.8 mmol/L，選擇性指數(shù)高達120，且在抗病毒的同時對正常細胞的毒性很低；甘草酸不影響EB病毒對細胞表面的吸附，也不使其微粒物鈍化，只是干擾EB病毒向細胞內的穿透，阻斷進一步的復制循環(huán)，因此甘草酸代表了一種抗EB病毒新的作用方式，不同于核苷類似物抑制病毒DNA多聚酶的方式[16]。二是可抑制黃曲霉素 -B1（aflatoxin B1，AFB1）在細胞內的活性，從而降低其在肝細胞、瘤細胞中的毒性[17]。AFB1有強烈的腐蝕氧化應激性，能強烈誘導受體細胞發(fā)生癌變。研究表明，在人體的肝癌細胞系（HepG2）中，甘草酸能降低AFB1的細胞毒性，增加在細胞后處理中谷胱甘肽s-轉移酶活性，表現(xiàn)出對抗性的保護作用，且這種保護效應能抑制肝毒素代謝活化，對于化學誘導的細胞癌變性具有顯著的保護作用。

3.2 抗腫瘤

甘草酸用于抗腫瘤，作用多樣，機制復雜。其抗腫瘤作用有以下幾方面：減滅細胞癌變刺激物的活性；化學性防癌；抗脂質過氧化和抗細胞毒活性；抑制腫瘤細胞生成；直接作用于肝細胞，拮抗肝糖元的蓄積，加快毒物及致癌物的排泄等。其中化學性防癌和抑制腫瘤細胞生成的機制較明確，前者可對抗四氯化碳、二乙基亞硝酸（NDEA）、半乳糖胺及丙烯基甲酸鹽等化學物質所致肝細胞癌變損傷，后者可明顯抑制肝腫瘤細胞生成而達到抗腫瘤目的[18-19]，且都取得了一定成效。體內外抗腫瘤藥理研究模型均顯示出甘草酸對不同腫瘤細胞株有較強的細胞毒作用，通過致細胞變異及誘導細胞凋亡等多種機制，抑制腫瘤細胞增殖，發(fā)揮抗腫瘤作用。因此，甘草酸具有抗腫瘤作用是明確的，相關機制可能會因不同腫瘤細胞株而有所不同，需要深入研究。甘草酸可通過刺激黑色素瘤細胞B16生成黑色素，加速腫瘤細胞的“老化”，且呈劑量依賴性地增加酪氨酸酶的表達信使RNA（mRNA）在細胞間質中的水平，進而提高蛋白質含量、酶活性及黑色素含量。研究還發(fā)現(xiàn)，甘草酸能增加酪氨酸依賴性蛋白質-2（TRP-2）的mRNA表達，而對TRP-1無顯著影響，說明其在有效濃度范圍內無細胞毒性，在無毒性濃度內等量使用對正常黑色素生成無影響，因此甘草酸可通過轉錄激活機制進而誘導刺激黑色素產生、發(fā)揮抗黑色素瘤的作用[20]。此外，甘草酸抗結腸腫瘤的藥理活性研究也取得了進展。甘草酸能抑制人體結腸腫瘤細胞中N-乙酰基轉移酶活性和DNA-2-氨基芴的內斂，可產生抗該腫瘤株增殖的藥理作用，顯著降低一線轉移酶在人體結腸腫瘤細胞清除系統(tǒng)的 Km和 Vmax有效值；在亞細胞性毒性濃度時，可顯著性抑制芳香胺N-乙酰基轉移酶在人體結腸腫瘤細胞瘤株（colo205）的活性，且呈劑量依賴性，同時DNA-2-氨基芴內斂結構也受到有效抑制[21]。上述研究首次闡明了甘草酸可通過抑制乙酰轉移酶活性和DNA加合物生成來抑制腫瘤的惡化，對于深入研究甘草酸的抗腫瘤藥理作用機制具有現(xiàn)實意義。

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