野黃芩苷藥理作用及機制研究進展

姜 蔚

(陜西中醫藥大學醫學科研實驗中心，陜西 咸陽 712046)

野黃芩苷又名燈盞花乙素、燈盞乙素，淡黃色至黃色粉末，有一定吸濕性、無臭、無味或味微咸。化學名為4，5，6-三羥基黃酮-7-葡糖苷酸，分子式C21H18O12，相對分子質量462.35，結構式見Fig 1。野黃芩苷水溶性差，在水中溶解度僅0.16 g·L-1，在酸性溶液中溶解度較小，水溶液的穩定性隨溫度、pH升高而迅速下降。野黃芩苷是中藥黃芩、燈盞花和半枝蓮的有效活性成分，本文對野黃芩苷藥理作用及分子機制方面的研究進展進行綜述。

Fig 1 Chemical formula of scutellarin

1 抗腫瘤作用及機制

野黃芩苷是抗腫瘤中藥半枝蓮的重要活性成分，多項研究表明，野黃芩苷對舌鱗狀細胞癌、結腸癌、肝癌、乳腺癌等多種腫瘤細胞有毒性作用[1-4]，其抗腫瘤機制主要有誘導細胞凋亡、阻遏細胞周期、增強黏附力、抗侵襲等。

1.1阻遏細胞周期、抑制細胞增殖Feng[5]等研究顯示，當野黃芩苷(<10 μmol·L-1)作用于淋巴瘤Namalwa細胞時，可明顯抑制細胞增殖，下調細胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinases 4，CDK4)及細胞周期蛋白cyclin D1表達，并將Namalwa細胞周期阻滯于G0及G1期。李俊玫等[1]經流式細胞術檢測野黃芩苷(80～160 mg·L-1)處理的人舌鱗狀細胞癌Tca8113細胞，發現野黃芩苷可能通過阻止細胞從G1期進入S期，使腫瘤細胞停滯于G1期，從而抑制腫瘤細胞增殖。

1.2誘導腫瘤細胞凋亡細胞凋亡是單個細胞程序性細胞死亡(programmed cell death，PCD)的表現形式，是活體內局部組織因體內外因素啟動細胞內的死亡基因，導致的細胞主動性死亡方式。誘導腫瘤細胞凋亡已經成為一種潛在的癌癥治療方法。B淋巴細胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)是一種癌基因，在調節線粒體介導的細胞凋亡中起重要作用。大量研究證明，野黃芩苷通過調節Bcl-2家族的表達水平，實現其誘導腫瘤細胞凋亡的作用。Xu等[3]研究發現，經野黃芩苷處理過的肝癌HepG2細胞凋亡增加，STAT3表達明顯下降，且STAT3下游靶蛋白—抗凋亡蛋白Bcl-xL和Mcl-1在肝癌細胞中的表達也下降，同時野黃芩苷處理能抑制肝癌細胞中活性氧產生。這些結果表明，野黃芩苷或可通過抑制STAT3-Bcl-xL通路的活性，調節線粒體介導的細胞凋亡。TUNEL染色實驗表明[2]，野黃芩苷(10、30、100 μmol·L-1)能誘導體外培養的HCT-16結腸癌細胞凋亡，可能通過調節Bcl-2/Bax蛋白表達，增加p53的磷酸化，進而促進細胞凋亡，故認為野黃芩苷可能用于治療結腸癌。郭曉菲等[4]實驗研究表明，野黃芩苷(20～160 mg·L-1)對人乳腺癌MCF-7細胞增殖有明顯抑制作用，且在80 mg·L-1作用最強。野黃芩苷處理后，miR-16和miR-15a在MCF-7細胞內的含量明顯增高，推測野黃芩苷可能通過上調miR-15a和miR-16，靶向抑制Bcl-2 基因，從而誘導人乳腺癌MCF-7細胞凋亡。

1.3增強黏附力及抗侵襲腫瘤的侵襲和轉移是指腫瘤細胞離開原發病灶，經過淋巴道、血管、組織等，入侵鄰近的免疫功能相對較弱的正常組織，經多次分裂增殖后，遷移入侵更遠處的組織，形成繼發瘤的過程。轉移過程涉及細胞活力、細胞侵襲、表面黏附性能、細胞外基質(extracellular matrix，ECM)的降解等。Ke等[6]研究發現，野黃芩苷(5～100 μmol·L-1)可明顯降低體外培養的肝癌HepG2細胞活力，半數抑制率IC50為31.8 μmol·L-1，并抑制細胞遷移和侵襲；連續35 d腹腔注射50 mg-1·kg-1的野黃芩苷可明顯降低小鼠體內肝癌細胞的轉移率，進一步研究發現，其可能通過抑制STAT3/Girdin/Akt信號，下調STAT3和Akt磷酸化，影響肝癌細胞的遷移和侵襲。Li等[7]發現，低強度超聲波聯合低濃度野黃芩苷(15 nmol·L-1)處理的人舌鱗狀細胞癌SAS細胞的侵襲及轉移能力下降，減緩荷瘤小鼠腫瘤生長速度，顯著下調基質金屬蛋白酶MMP-2和MMP-9的表達，表明野黃芩苷可能通過降低MMP-2和MMP-9表達，從而抑制腫瘤細胞侵襲及轉移。進一步研究顯示[8]，野黃芩苷(5、10、20 mg-1·kg-1)可劑量依賴地減緩荷瘤小鼠腫瘤生長速度，增高移植瘤中膠原蛋白的含量，降低轉移概率，同時下調人舌鱗狀細胞癌SAS細胞中MMP-2、MMP-9、c-Jun及整合素αvβ6表達水平，其機制可能通過調控轉錄因子AP-1 表達實現的。

2 抗炎作用

野黃芩苷具有抗炎活性，可以抑制炎癥因子的上調，及其引起的一氧化氮、組織內皮損傷、血管通透性增加等病理損傷。Zhang等[9]通過小鼠皮下注射牛Ⅱ型膠原建立小鼠關節炎模型，并連續兩周灌胃給予野黃芩苷(20 mg-1·kg-1)，結果發現野黃芩苷可通過抑制TLR4/NF-κB通路，緩解炎癥反應，下調炎癥因子IL-1β、IL-6、TNF-α的表達水平。利用脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)誘發的巨噬細胞炎癥模型，劉俊等[10]發現，1 μmol·L-1的野黃芩苷能明顯抑制JNK/SAPK與p38 MAPK信號通路的磷酸化水平，降低炎癥因子TNF-α的基因表達水平，并提高抗炎細胞因子IL-10、TGF-β的基因表達水平，發揮其抗炎作用。小膠質細胞活化能產生過度的炎癥反應，導致神經元死亡，Yuan等[11]發現，野黃芩苷(100 mg-1·kg-1)能抑制LPS誘發的小鼠小膠質瘤細胞BV-的過度活化，降低活化的小膠質瘤細胞中炎性細胞因子、一氧化氮、活性氧(reactive oxygen species，ROS)的表達上調。

細胞焦亡是近年來新發現的一種不同于細胞凋亡與細胞壞死的新型細胞死亡方式，它依賴于caspase-1的活化，并伴大量促炎癥因子的釋放。景艷蕓等[12]以LPS致敏的小鼠巨噬細胞J774A.1作為炎癥細胞模型，發現野黃芩苷預處理能夠劑量依賴性地抑制ATP誘導的caspase-1活化，以及成熟IL-1β、HMGB1的釋放，并抑制細胞焦亡；進一步研究表明，野黃芩苷通過調節PKA活性，抑制NLRP3 炎癥小體的活化與細胞焦亡，從而發揮抗炎作用。

3 改善心、腦缺血的作用

野黃芩苷在臨床上常用于缺血性腦病的治療，具有保護心臟、改善心、腦缺血、減少腦組織缺血及再灌注損害的作用。通過建立永久性的中腦動脈阻塞模型，Wang等[13]發現，野黃芩苷(50、100 mg-1·kg-1)可通過抑制ACE/Ang II/AT1信號通路，增加大腦血流量和抑制炎癥，保護大鼠大腦免受急性缺血性損傷。利用大鼠進行血管內穿孔誘發蛛網膜下腔出血，并用100 mg-1·kg-1野黃芩苷進行干預，Li 等[14]發現，野黃芩苷可能通過ERK5-KLF2-eNOS通路，有效減弱大鼠血管痙攣蛛網膜下腔出血。范利斌等[15]發現，與缺血模型組相比，野黃芩苷(25～100 μmol·L-1)干預下體外培養的心肌細胞活性明顯升高，細胞凋亡率明顯下降，同時野黃芩苷組細胞色素C、Bax、caspase-3蛋白表達下降，提示野黃芩苷通過線粒體凋亡途徑，拯救心肌缺血的損傷。

4 抗氧化作用

ROS產生過多并超過內源性抗氧化防御系統對其消除能力時，會形成氧化生物大分子，誘發基因突變、蛋白質變性和脂質過氧化，損傷溶酶體、線粒體等，最終導致細胞損傷。野黃芩苷是一種黃酮苷類化合物，其酚羥基可通過提供氫原子，與ROS發生氧化還原反應，發揮清除ROS 的作用。Wang等[16]研究發現，10 μmol·L-1野黃芩苷能明顯抑制高糖誘導及缺氧條件下人視網膜內皮細胞增殖，改善氧化應激，促進低氧誘導因子1α (hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α)降解，并進一步下調血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表達。Wang 等[17]研究發現，野黃芩苷 (25、50、100 μmol·L-1)可以劑量依賴性地抑制心肌缺血/再灌注損傷誘導的促炎細胞因子和肌酸激酶(creatine kinase，CK)釋放，同時抑制氧化應激及線粒體膜電位損傷，并上調抗氧化劑SOD表達，促進細胞增殖。Long等[18]用野黃芩苷對糖尿病大鼠模型進行干預發現，藥物可通過調控ROS/Bcl-2/Bax通路和ROS/微循環/饑餓通路，明顯抑制高血糖誘導大鼠睪丸細胞凋亡和形態學損傷。

5 抗纖維化、肝細胞損傷作用

組織纖維化的主要病理改變為器官組織內纖維結締組織增多，實質細胞減少，可致器官結構破壞和功能減退，是許多疾病致殘、致死的主要原因。轉化生長因子β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)是已知最關鍵的致纖維化細胞因子之一，野黃芩苷(10、20 mg-1·kg-1)可抑制TGF-β1引起的平滑肌激動蛋白的增加，上調Notch通路分子表達，減輕大鼠心肌內皮細胞成纖維化[19]。閆珞玓等[20]研究發現，野黃芩苷(10、100 μmol·L-1)能抑制肝星狀細胞增殖，增強細胞caspase-3/7活力，抑制Ⅰ型前膠原分泌，降低LX-2細胞Smad2和Smad3磷酸化水平，提示抑制TGF-β1/Smad信號通路可能是野黃芩苷抗肝纖維化的作用機制。Niu等[21]的研究結果表明，野黃芩苷(15 mg-1·kg-1)腹腔注射5 d，可通過減弱NF-κB介導的肝臟炎癥和改善肝臟氧化應激損傷，預防黃獨乙素誘發的肝損傷。

6 神經保護作用

利用體外大鼠大腦皮層神經細胞存活影響實驗，測定野黃芩苷及其衍生物的腦神經保護活性，發現野黃芩苷及其衍生物均具有腦神經保護作用，其中野黃芩苷乙酯透過體外血腦屏障的能力強于野黃芩苷及其苷元[22]。腦部小膠質細胞過度激活和炎癥過程可能是治療神經退行性疾病和中風進展的治療靶標，研究表明，50 μmol·L-1野黃芩苷能抑制LPS誘導的小膠質細胞中炎性介質表達上調，抑制NF-κB的核轉位和DNA結合活性，下調JNK、p38磷酸化水平，降低神經毒性[23]。Yuan等[11]發現，野黃芩苷能夠有效抑制小膠質瘤細胞的活化，并降低中腦動脈阻塞模型中大鼠的腦梗死面積，進而發揮神經保護作用。

7 促成骨分化的作用

近期研究發現，野黃芩苷具有促進成骨細胞增殖及分化的作用，有潛力成為抗骨質疏松候選化合物。骨形態發生蛋白2(bone morphogenetic protein 2，BMP-2)與多種細胞因子形成BMP-2信號通路，促進成骨細胞分化和骨細胞外基質合成與分泌。趙曉麗等[24]發現，野黃芩苷(20 μmol·L-1)可明顯上調BMP-2轉錄活性；長時間誘導后，野黃芩苷(5～10 μmol·L-1)還可增加成骨細胞鈣化結節的數目，上調BMP-2 mRNA水平。劉彬等[25]取第3～5代的成骨細胞，分為對照組和實驗組，觀察了野黃芩苷(1～50 μmol·L-1)對大鼠成骨細胞中骨保護素(osteoporogeterin，OPG) mRNA和NF-κB受體活化因子配體(receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL) mRNA表達的影響，發現在選定的藥物濃度和干預時間內，隨濃度增高和時間延長，OPG mRNA 表達依次增強，OPG/GAPDH 比值依次增大；而RANKL mRNA 的表達依次減弱，RANKL/GAPDH 比值依次減小。表明野黃芩苷在一定的濃度和時間內，有促進成骨的作用。

8 小結

野黃芩苷是中藥黃芩、燈盞花和半枝蓮中重要的黃酮類物質，具有多種藥理作用，表現出良好的應用和開發前景。野黃芩苷毒性小，藥物毒理研究相關報道較少，已應用于心腦血管疾病的臨床治療。本文在分子水平上對野黃芩苷的藥理機制進行總結，以期為以后的基礎研究和臨床應用提供有益參考。野黃芩苷在不同細胞類型中可能發揮著不同的作用，如其在一定劑量范圍內可抑制腫瘤細胞增殖，而促進心肌細胞增殖，表明藥物所發揮的藥效對其所作用的組織有選擇性，這與筆者前期研究中發現，野黃芩苷能夠誘導肝癌細胞HepG2凋亡，而不影響正常肝細胞L02的結果是一致的，這可能是野黃芩苷高效低毒的藥理機制所在。目前，野黃芩苷在體內的具體作用靶點、藥理機制尚不明確，體內過程還有待進一步研究。此外，因野黃芩苷穩定性和水溶性差，在人體內半衰期較短，口服生物利用率低，給臨床應用帶來很多困難。要解決這些難題科研工作者還有很多的路要走，還需進一步努力。