白藜蘆醇的生物學特性和效應*

趙克森

(南方醫科大學廣東省醫學休克微循環重點實驗室，廣東廣州510515)

1 白藜蘆醇的生物學特性［1－3］

1.1 分子結構 白藜蘆醇為多酚類物質，1940年從毛葉藜蘆中被分離出，其化學結構為3，5，4’－三羥基－二苯乙烯，或5－［2－(4－羥苯基)－乙烯基］－1，3－苯二酚，化學分子式為C14H12O3，分子量為228.25，見圖1A。白藜蘆醇與葡萄糖形成白藜蘆醇苷，又稱虎杖苷(polydatin)，見圖1B。

Figure 1.Structral formulas of trans－resveratrol(A)and polydatin(B).圖1 白藜蘆醇和虎杖苷的化學結構式

1.2 來源

1.2.1 天然植物提取 70多種植物中含白藜蘆醇及其甙，包括藜蘆、決明、虎杖、葡萄、桑子、花生、鳳梨等。葡萄皮中含量最高50～100 μg/g，紅葡萄酒中 1.5 ～12 mg/L。

1.2.2 化學合成 目前有基于3種不同反應(Witting反應、Perkin反應和Hech反應)的合成路線。

1.2.3 生物合成 將二苯乙烯合酶(stibene synthase，STS)或白藜蘆醇合成酶(resveratrol synthase，RS)的基因轉入花生、馬鈴薯、生菜、獼猴桃等植物，提高白藜蘆醇含量，再用植物細胞生物反應器制備白藜蘆醇是一個新的方向。然而目前主要是從天然植物中提取，用化學合成和生物技術獲得白藜蘆醇尚在實驗階段。

1.3 吸收代謝 口服在腸道以葡萄糖醛酸酯形式易于吸收，半吸收時間0.46 h。人口服白藜蘆醇1.5 mg/kg，30 min血中達高峰，120 min恢復。大鼠服紅葡萄酒2～4 mL，60 min高峰，240 min消失。吸收后按一室或二室分布型分布于肝等組織，主要由尿排出。我校測定的虎杖苷在SD大鼠代謝動力學的結果顯示，靜脈注射 10 mg/kg、20 mg/kg、30 mg/kg后，半衰期分別為 71.4 min、90.3min 和 94.9 min。該藥在體內由中央室向外周室分布甚快，消除亦頗為迅速，在體內不易蓄積。

1.4 安全性 有效劑量:由于實驗對象、防治目的不同，報告不一;美國推薦成人4 mg/d白藜蘆醇(口服);防治大鼠休克10 mg/kg虎杖苷(iv)。最大耐受量(maximum tolerated dose，MTD):大鼠的 MTD達300 mg/kg，大鼠口服20 mg/d，28 d 后，組織學、血象和生化指標均無變化。我校測定的虎杖苷對小鼠的半數致死量(lethal dose at 50%，LD50)為(1 629±104)mg/kg(ip)(504±24)mg/kg(iv)，文獻報道小鼠虎杖苷LD50為1 000 mg/kg(po)。我校大鼠虎杖苷抗休克的有效劑量為10 mg/kg，而靜脈注射LD50為600 mg/kg，因此有較大的安全幅度。

2 白藜蘆醇的生物學效應

2.1 拮抗腫瘤作用［1，3，13］對白藜蘆醇敏感的腫瘤種類有肺癌、肝癌、腸癌、胃癌、乳癌、白血病、淋巴瘤、胰腺癌、前列腺癌、肺癌、黑色素瘤等，多為實驗研究。對生長抑制的效應來自于白藜蘆醇上調p21、p53和 Bax，下調 survivin、cyclin D1、cyclin E、Bcl－2 和 Bcl－XL。在整體實驗，白藜蘆醇對癌癥發生三階段(起始、促進和演進)均有抑制作用。首先，抑制起始作用(initiation):它減少自由基形成;誘導Ⅱ期藥代酶增多;抑制突變;拮抗二噁英作用。其次，抑制促進作用(promotion):抑制環氧合酶(cyclooxygenase，COX－1和COX－2);抑制過氧化氫酶。第三，抑制演進作用(progress):抑制癌細胞增殖，如白血病、肺癌、胃腺癌、口腔鱗癌;誘導癌細胞分化，如人早幼粒白血病;誘導癌細胞凋亡，如人白血病HL60、乳癌T47D、腹水肝細胞癌Yoshida AH－150。然而白藜蘆醇用于人類抗腫瘤的報道很有限，由于它對癌癥發生三個階段均起抑制作用，提示它可能有預防腫瘤的效應。

2.2 心血管的保護作用［5－7，11－12，14－15］法國人食入多量飽和脂肪(與英美相似)，但冠心病死亡率較低，只有美國1/3，稱為法蘭西怪事(French paradox)，它與飲葡萄酒有關。其機制包括白藜蘆醇有抗氧化作用，增加低密度脂蛋白(low－density lipoprotein，LDL)的抗氧化活性，減少氧化低密度脂蛋白(oxidized low－density lipoprotein，oxLDL)生成。此外，白藜蘆醇抑制血小板聚集，減少血小板生成血栓素(thromboxane A2，TXA2)，抑制ADP和凝血酶誘導的聚集;第三，降血脂作用，正常大鼠灌胃(200 mg·kg－1·d－1)7 d后明顯降低血清膽固醇含量，對高膽固醇飲食大鼠給予白藜蘆醇后減少血中甘油三酯和LDL膽固醇含量，抑制膽固醇在肝臟沉積，降低動脈硬化指數(總膽固醇/HDL膽固醇);第四，引起血管舒張，增加NO和腺苷釋放，對慢性缺血心肌起保護作用;第五，減輕梗死面積，用protykin(虎杖根提取物)可減少大鼠心肌梗死面積(TTC染色確定)，改善心室功能(maxium rate of change in left ventricular pressure，dp/dtmax)。目前已知白藜蘆醇通過沉默信息調節因子1和叉頭框蛋白O(silent information regulator 1/forkhead box O protein，SIRT1/FOXO)信號系統，抑制細胞凋亡。白藜蘆醇誘導SIRT1的表達和活性，被認為是SIRT1的激活劑。SIRT1是組蛋白去乙酰化酶，使FOXO發生去乙酰化，抑制其轉錄調控活力，起到促存活、抗凋亡的作用，見圖2。

Figure 2.SIRT1－FOXO pathway in resveratrol action.圖2 白藜蘆醇作用的SIRT1－FOXO途徑

2.3 抗炎作用［3，13］抑制 LPS作用后 NF－ κB激活，減少細胞因子形成，已知白藜蘆醇激活SIRT1，后者與NF－κB的亞單位p65相互作用，使p65去乙酰化從而抑制NF－κB轉錄效應。白藜蘆醇抑制前列腺合成的環氧化酶COX，減少白三烯(leukotriene，LT)、血栓素等(thromboxane B2，TXB2)生成;抑制LPS和TNF－α刺激后內皮黏附蛋白(intercellular adhesion molecule，ICAM －1;vascular cell adhesion molecule，VCAM－1)表達;增加嗜中性白細胞中cAMP水平和抗炎功能;抑制細菌和真菌生長(金黃色葡萄球菌、肺炎雙球菌、發癬菌等)。總之它抑制了炎癥的外因，又增加了機體抗炎和免疫反應。

2.4 神經保護作用［4，10］首先，白藜蘆醇減少腦細胞氧化應激，已知對成神經細胞瘤SH－SY5Y株，通過ERK1和ERK2磷酸化作用，減少氧化應激反應;其次，減少腦缺血時自由基損傷，減少自由基和脂質過氧化，增加超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶活性;第三，減輕抑郁癥，抑制腦中單胺氧化酶活性，減少去甲腎上素、腎上腺素、五羥色胺氧化;第四，延遲老年癡呆發生，流行病學查明，每日飲2～4杯紅葡萄酒有一定作用。

2.5 植物雌激素作用［1，3］小鼠口服或皮下注射白藜蘆醇呈現雌激素樣作用(陰道上皮角化，子宮內膜上皮增生)。因為白藜蘆醇是一種植物雌激素(phytoestrogen)，它可以結合和啟動雌激素受體。白藜蘆醇除激活雌激素受體以外，還通過SIRT1/FOXO3A通路調整骨質形成中破骨和成骨細胞基因之間的平衡(抑制破骨細胞，促進成骨細胞生成)，此外白藜蘆醇還引起骨保護素(osteoprotegerin，OPG)和其配體(osteoprotegerin ligand，OPGL)表達增加，共同帶來防治骨質疏松癥(osteoporosis)的作用。白藜蘆醇是一種植物雌激素，它防治老年女性骨質疏松癥，本身有抑制腫瘤的作用，可避免激素替代療法引起的腫瘤并發癥，受到重視。

2.6 治療休克的作用［2－6，8－9，16－18］虎杖苷(白藜蘆醇甙，polydatin)對重癥休克的兩個基本病變(治療后毛細血管無復流和頑固性低血壓)均有一定的防治作用。首先，虎杖苷增加脈壓，促進毛細胞血管開放。用雙攝象機同步錄像(觀察血壓曲線和微循環血流)見脈壓增大同時，在毛細血管開口處出現脈動血流，把停滯在毛細血管中紅、白細胞沖走，毛細血管流恢復。其次，減少休克時白細胞激活和黏附，燒傷大鼠5 h后測定，給藥大鼠白細胞激活(NBT陽性)的百分數下降一半，使燒傷后3 h白細胞黏附率降至正常(細胞液流室測定)。第三，擴張微血管和改善微循環，局部涂敷和全身靜脈注射均引起休克時縮窄的微動脈明顯擴張。第四，增強心功能和提高心輸出量，用導管測定dp/dtmax、心輸出量(cardiac output，CO)和全身外周阻力(total peripheral resistance，TPR)在家兔、大鼠均證明，該藥能增強心收縮力，離體心肌細胞亦有同樣作用。虎杖苷增強心功能和擴張微血管的作用，帶來脈壓增加和毛細血管開口處出現脈動血流。第五，保護線粒體和提高血管反應性，用電鏡、熒光探針、膜片鉗等證明重癥休克時血管平滑肌細胞(arteriolar smooth muscle cell，ASMC)線粒體損傷，ATP生成減少，KATP通道開放，帶來ASMC超極化、血管反應性下降及頑固性低血壓。虎杖苷和白藜蘆醇可減少線粒體自由基生成和線粒體通透性轉換孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)開放，提高ATP生成和防止ASMC超極化，是一種線粒體損傷的保護劑。它提高休克動物存活率，包括失血性、燒傷性、感染性休克大鼠和家兔，效果優于目前的抗休克藥物(多巴胺和654－2)。我室研制的虎杖苷注射液經中國食品藥品管理局(Sino Food and Drug Administration，SFDA)批準，已拿到 I類新藥臨床試驗批件，進入II期臨床。

總之，白藜蘆醇是從天然植物中分離出的活性單體，有一系列的衍生物，廣泛存在于種子植物之中。白藜蘆醇有多個藥理作用靶點，其中包括減少自由基和脂質過氧化，降低血脂含量，改善微循環和抑制血小板聚集，抑制細菌生長，減少炎性細胞因子生成，保護線粒體功能等。白藜蘆醇對多種疾病有一定的保護作用，其中包括腫瘤、炎癥、心腦血管疾病、休克、抑郁癥、癡呆、骨質疏松癥等。白藜蘆醇可以通過天然植物食品、食品添加劑、治療藥物等多個途徑進行研究，對挖掘中草藥寶藏有重要的意義，并有廣闊的開發前景。

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