虎杖苷的保肝作用研究進展

鄧 艷劉 洪吳新玉成 蕾賀 梅王婷婷葉林虎

(畢節市第一人民醫院，貴州 畢節 551700)

肝是人體最大的腺體和實質性器官，承擔著代謝、解毒、生物轉化、造血和免疫等多種生理功能；同時肝也容易受到毒物、藥物及有毒代謝產物等各種內外源性物質的損傷。肝損傷是多種肝疾病共有的一種病理狀態。肝疾病是臨床常見病、多發病，特別是在我國病毒性肝炎、肝硬化及肝癌的發病率較高，嚴重危害人民群眾身體健康，因此肝損傷的防治尤為重要。目前臨床用于肝損傷治療的藥物主要有還原型谷胱甘肽、復方甘草酸苷、甘草酸二銨、雙環醇、聯苯雙酯以及多烯磷脂酰膽堿、水飛薊素、硫普羅寧等，其中水飛薊素、多烯磷脂酰膽堿是從植物中提取得到的，由此可見從植物中尋找用于治療肝損傷的藥物是可行的。

虎杖Polygonum cuspidatumSieb.et Zucc.為蓼科虎杖屬植物，是一種傳統中藥，長期以來一直在臨床實踐中用作止痛、退熱、利尿和祛痰藥。虎杖苷(polydatin，PD)，也稱白藜蘆醇苷，是從虎杖中分離得到的一種多酚類單體化合物，其化學名為3，4’，5-三羥基二苯乙烯-3-β-D-葡萄糖苷，廣泛存在于植物及許多日常飲食中[1]。現代藥理學研究表明，PD具有多種藥理活性，包括保護血管、防治腦缺血、抗血栓、抗動脈硬化、改善心肌損傷、抗休克以及調節糖脂代謝等[2－3]。近年來研究發現虎杖苷具有保護肝細胞、抗肝纖維化、改善肝細胞脂肪變性及抗肝癌等作用。本文綜述了其在肝疾病方面的藥理作用及機制，以期為其后續的深入研究及開發利用提供參考。

1 結構與藥動學特點

PD為白藜蘆醇與葡萄糖結合的產物，是一種非黃酮類天然多酚化合物，化學名為3，4’，5-三羥基二苯乙烯-3-β-D-葡萄糖苷(圖1)，分子式為C20H22O8，相對分子量為390.40。研究報道PD在大鼠體內的藥動學過程符合二室模型，口服吸收較快，tmax為20.80 min，Cmax為1.44μg/mL，t1/2β為89.84 min，可快速分布到各組織，給藥后10~30 min各組織中PD濃度即達峰值，其中脾、心、肺、胃分布較高，肝、腦、腎次之，小腸、睪丸組織中分布再次之，消除快，清除率為0.42 L/(kg·min)，不易蓄積中毒[4－5]。

圖1 虎杖苷的化學結構Figure 1 Chemical structure of polydatin.

PD可通過兩種途徑去糖基化生成反式白藜蘆醇:第一種是通過鈉依賴性葡萄糖轉運體(SGLT1)通過刷狀緣后，被β-葡糖苷酶水解；第二種是通過膜結合酶根皮苷水解酶在上皮腔側進行去糖基化，然后釋放的白藜蘆醇苷元通過被動擴散進入細胞，再被代謝成葡糖醛酸結合物[6]。與白藜蘆醇相比，PD具有更強的水溶性及抗氧化作用，可通過兩種不同的轉運方式被吸收，即被動擴散和主動轉運(通過主要存在于胃和腸中的SGLT1進行主動轉運)[7－8]；具有更高的生物利用度，在胃腸道生理條件下，PD具有較好的溶解度，更容易被吸收[9]。

2 藥理作用

2.1 保護肝細胞

PD具有保護肝細胞的作用。研究報道，PD在1×10－7~1×10－4mol/L濃度范圍內可不同程度地減少CCl4誘導的原代培養大鼠肝細胞ALT及丙二醛(MDA)生成，增加還原型谷胱甘肽(GSH)活性，提高細胞存活率[10]。在大鼠失血性休克模型中發現PD可抑制大鼠肝細胞線粒體膜電位改變和線粒體通透性轉換孔(mPTP)開放、維持肝細胞溶酶體穩定、抑制休克誘導的氧化應激，減輕肝細胞線粒體損傷，從而保護肝細胞[11]。

2.2 抗肝纖維化

肝纖維化是各種慢性肝病向肝硬化發展以及原發性肝癌進一步發展、惡化的關鍵步驟，表現為肝內纖維組織異常增生、細胞外基質彌漫性大量產生和沉積、合成和降解失衡、繼發肝自我修復的動態可逆性病理過程[12]。肝星狀細胞被激活后轉化為肌成纖維細胞被認為是肝纖維化形成的關鍵環節[13]。體外培養大鼠肝星狀細胞HSC-T6，給予PD(125、250、500μmol/L)處理，發現PD可降低肝星狀細胞活力、減少α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)和CollagenⅠ蛋白表達，且濃度增加，抑制作用增強，呈一定的劑量依賴性[14]；在轉化生長因子-β1(TGFβ1)刺激人肝星狀細胞株(LX-2)誘導肝纖維化細胞模型中發現，PD能顯著抑制α-SMA表達，抑制肝星狀細胞活化，減少肝纖維化[15]。體內研究發現腹腔注射PD(5 mg/kg)4周可減少甲硫氨酸-膽堿缺乏(MCD)飲食誘導的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)和肝纖維化小鼠血清AST和ALT生成、改善NASH和肝纖維化[16]。此外PD可減少CCl4誘導的α-SMA及TGF-β1表達、膠原蛋白沉積、巨噬細胞浸潤，改善肝纖維化和炎癥[13，17]。這些研究表明PD可通過減少NASH和肝纖維化來改善肝功能。

2.3 改善肝細胞脂肪變性

脂肪肝又稱脂肪性肝病或肝內脂肪變性，是指各種原因引起的以肝細胞脂肪變性為主的臨床病理綜合征[18]。肝細胞脂肪變性發展為脂肪性肝炎是單純性肝脂肪變向肝硬化甚至肝癌進展的重要階段。研究報道，PD可減輕高脂飲食誘導的非酒精性脂肪肝模型動物肝細胞脂肪變性，降低血清AST、ALT、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)和甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)以及游離脂肪酸(FFA)等的濃度[19－21]。此外在斑馬魚幼魚急性酒精性脂肪肝模型中發現，模型組斑馬魚幼魚肝脂肪發生沉積、變性，而PD可明顯減少肝脂肪沉積，改善肝組織病理改變，起到保護肝的作用[22]。

2.4 抗肝癌

肝細胞癌是常見的肝原發性惡性腫瘤，主要發生在慢性肝病和肝硬化患者中，是全球第三大與癌癥相關的死亡原因。研究報道，在體外用PD處理正常肝細胞系HL-7702以及肝癌細胞系HepG2和SMMC-7721后發現，PD可濃度依賴性和時間依賴性地抑制肝癌細胞增殖；還可濃度依賴性地誘導肝癌細胞凋亡(可能是通過增加Caspase-3活性，上調Caspase-3、Caspase-9、Bax的蛋白表達以及下調Bcl-2的蛋白表達來實現的)；此外，PD還可抑制肝癌細胞的增殖、侵襲以及遷移。體內研究發現，將HepG2細胞接種于裸鼠，PD處理能顯著抑制裸鼠種植瘤的生長，并增加了Caspase-3的表達和肝癌細胞凋亡[23]。

2.5 調節糖脂代謝、改善胰島素抵抗

研究報道，胰島素抵抗、肝脂質沉積等與非酒精性脂肪肝病(NAFLD)的發病密切相關，因此，調節糖脂代謝、改善胰島素抵抗可能是治療NAFLD的重要手段[24]。在高脂飲食誘導的NAFLD大鼠模型中發現，模型組的大鼠出現脂質大量沉積、高胰島素血癥、胰島素抵抗以及TC、TG、LDL-C升高，而HDL-C降低，通過PD治療后，發現PD可降低TC、TG、LDL-C，升高HDL-C，有效改善胰島素抵抗、降低空腹胰島素及血糖水平，提高胰島素敏感指數[21，25－26]。此外，還發現PD可降低脂質合成關鍵酶固醇調控元件結合蛋白-1c(SREBP-1c)、肝X受體α(LXR-α)蛋白以及硬酯酰輔酶A去飽和酶1(SCD1)的表達，減少脂質合成；增加肝脂質代謝關鍵酶過氧化物酶體增殖劑激活受體-α(PPAR-α)合成以及脂肪酸代謝關鍵酶肉堿棕櫚酰轉移酶-1(CPT1)蛋白水平，改善脂質代謝障礙，減少脂質沉積[27－28]。以上研究說明，PD可調節糖脂代謝、改善胰島素抵抗。

3 作用機制

3.1 抗氧化應激

氧化應激是機體或細胞內氧化和抗氧化系統之間的平衡被破壞而造成的應激狀態，發生在多種疾病過程中。PD是一種天然多酚化合物，具有很好的自由基清除能力和抗氧化活性[29－30]。一項臨床研究顯示，PD可顯著降低慢性酒精中毒患者血漿AST、ALT水平及脂質過氧化水平，改善酒精中毒患者的肝損傷[31]。PD可提高重金屬鎘處理后小鼠肝組織SOD及GSH-Px活性，抑制鎘誘導的自由基對肝細胞的攻擊，降低MDA含量，減輕鎘誘導的肝組織細胞氧化應激引起的肝損傷[32]。同樣，在非酒精性脂肪肝模型中也發現PD能升高SOD及GSHPx活性，降低MDA含量，提高肝抗氧化能力[33]。在對乙酰氨基酚誘導的小鼠肝毒性模型中發現，PD通過降低氧化型谷胱甘肽(GSSG)、活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)和丙二醛(MDA)的含量，增加GSH、GSH-Px活性以及GSH/GSSG比值，減少氧化應激。同時，PD顯著抑制誘導型一氧化氮合酶(iNOS)、NADPH氧化酶2(NOX2)的水平和mRNA表達[34]。在芥子氣誘導肝損傷研究中發現，PD顯著增加了Sirt1、HO-1和NQO1的表達以及Nrf2核易位，提高小鼠存活率，而敲除Sirt1或Nrf2均取消了PD的保護作用，這說明PD對抗芥子氣中毒所致肝損傷與Sirt1/Nrf2通路有關[35]。在高脂飲食誘導的非酒精性脂肪性肝炎和纖維化小鼠模型中發現，PD可通過下調NOX4酶來降低氧化應激[16]。此外，PD還可通過增加miR-200a來調節Keap1/Nrf2信號通路防止果糖誘導的肝炎癥和脂質沉積[27]。

3.2 抗炎

研究報道，PD具有較好的抗炎作用。在LPS/D-GaIN誘導的小鼠暴發性肝衰竭模型中，PD預處理可劑量依賴性地抑制了腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的產生，抑制髓過氧化物酶(MPO)活性以及細胞間粘附分子-1(ICAM-1)、內皮細胞粘附分子-1(ECAM-1)的表達，并抑制Caspase-3激活以及轉錄因子核因子-κB(NF-κB)的活性，從而抵抗LPS/DGaIN誘導的暴發性肝衰竭[36]。在酒精性肝病模型中發現，PD預處理可通過下調Toll樣受體4(TLR4)和NF-κB-p65抑制促炎細胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6的釋放，抑制炎癥，預防乙醇誘發的肝損傷[37]。在CCl4引起的肝損傷模型中，TNF-α、IL-1β、環氧合酶2(COX-2)、誘導型一氧化氮合酶(iNOS)以及NF-κB的表達增加，而PD可逆轉它們的表達，保護小鼠免受CCl4誘導的肝損傷[38]。

3.3 調節細胞凋亡

研究報道，PD對細胞凋亡具有雙重調節作用。在D-半乳糖誘導的肝損傷模型中，PD能夠上調凋亡抑制蛋白Bcl-2表達，下調促凋亡蛋白Bax和Caspase-3的表達，減輕肝組織病理變化[30]。在重金屬鎘處理后的小鼠中，PD可提高肝組織SOD及GSH-Px活性，下調Bax、Caspase-3蛋白表達，減少細胞凋亡[32]。在對乙酰氨基酚誘導的小鼠肝毒性模型中，PD通過降低細胞色素C、活化的Caspase-9、凋亡酶激活因子1(Apaf-1)、活化的Caspase-3以及Bax水平和表達，增加Bcl-2水平和表達，抑制細胞凋亡[34]。而在肝癌細胞中，PD濃度依賴性地增加Caspase-3活性，上調Caspase-3、Caspase-9、Bax蛋白表達，下調Bcl-2蛋白表達，誘導細胞凋亡[23]。

3.4 防止線粒體損傷

線粒體是物質代謝和能量代謝的重要場所，在細胞分化、增殖和死亡中起著重要作用。研究發現，在肝疾病的發生發展過程肝細胞表現出線粒體功能受損，能量代謝異常，其特征為線粒體通透性轉換孔(mPTP)開放、線粒體腫脹、膜電位降低和ATP水平降低[39－40]。Li等[11]研究發現，急性缺血性休克引起肝細胞線粒體功能障礙，而PD可減輕肝細胞線粒體損傷，抑制線粒體膜電位崩潰和mPTP開放，改善肝細胞線粒體功能。此外，PD可抑制嚴重休克誘導的肝細胞氧化應激，維持肝細胞溶酶體的穩定性，其作用機制與PD激活SIRT1-SOD2途徑有關。

3.5 調節自噬

自噬是細胞通過溶酶體將細胞內受損的細胞器、錯誤折疊的蛋白及多余的脂質降解來維持細胞穩態和器官完整性的重要過程。研究表明，自噬在多種肝疾病中起重要作用[41]。細胞內脂質的自噬降解障礙是NASH發展的原因之一。體內外研究表明，PD可抑制mTOR信號傳導并上調轉錄因子EB(TFEB)的表達和活性，促進溶酶體生物發生，恢復溶酶體功能和自噬通量，減少NASH模型小鼠NAFLD活動評分、降低血清TC和ALT水平，預防NASH模型小鼠肝脂質蓄積、減輕炎癥和肝細胞損傷[42]。

4 結語與展望

肝損傷是多種肝疾病共有的一種病理狀態，因此肝損傷的防治尤為重要。目前，臨床用于治療肝損傷的藥物主要通過抗氧化應激、抗炎、保護肝組織及細胞、改善肝功能等起到治療肝損傷的作用。PD是一種從虎杖中分離出來的多酚類單體化合物，其具有較好的抗氧化作用。研究報道，其在肝方面具有保護肝細胞、抗肝纖維化、改善肝細胞脂肪變性及抗肝癌等作用，其作用機制可能與其抗炎、抗氧化應激、調節自噬及細胞凋亡、防止線粒體損傷等有關。綜上所述，虎杖苷具有發展成為保肝藥物的潛在可能。然而，目前關于PD在肝方面的藥理作用機制以及作用靶蛋白仍不清楚，且缺乏相關的毒理學研究，因此，為了能更好地將PD開發利用，還需對其進行更多更深入的研究。