甘草地上部分黃酮類成分的代謝物及藥代動力學參數研究概述*

劉海帆 ，崔潔 ，王文全 ，2

（1.中國醫學科學院，北京協和醫學院，藥用植物研究所，北京 100193；2.中藥材規范化生產教育部工程研究中心，北京 100102）

黃酮類化合物，是指具有兩個芳香環并成C6-C3-C6形式聯結的一系列化合物，是自然界分布較廣泛的一類次生代謝產物[1]。它具有多方面的藥理活性，如抗氧化自由基[2]、抗腫瘤[3]、抗菌、抗病毒[4]、抗炎鎮痛[5]、保護心腦血管和保護肝臟[6]等。甘草地上部分為甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）的干燥莖葉，據文獻報道，其總黃酮含量可達5.64%[7]。現代研究表明甘草地上部分黃酮具有較多藥理活性。二氫黃酮喬松素是光果甘草葉中主要的黃酮類物質，董怡[7]對其進行活性評價，結果表明喬松素具有良好的抗氧化能力和亞硝酸鹽清除能力。李紅麗[8]對甘草地上部分水溶性黃酮類成分進行富集工藝考察，研究表明脂溶性較大的梯度抗慢性非細菌性前列腺炎活性最好。康雪芳[9]富集甘草地上部分脂溶性成分，證實了甘草地上部分脂溶性黃酮類成分具有抗氧化和抗慢性非細菌性前列腺炎的活性。楊玉梅等[10]研究發現甘草葉總黃酮有較好的抗凝血作用。董菁等[11]通過體外細胞毒性實驗研究甘草葉總黃酮對小鼠骨髓巨噬細胞（BMC）及腹腔巨噬細胞（PEC）的作用，結果表明其能誘導BMC和PEC產生具有殺傷作用的細胞毒因子。傅乃武等[12]將脹果甘草葉中提取的6種黃酮進行混合，并驗證了其具有抗促癌和抑制促癌物誘發的脂質過氧化作用。據以上內容可知甘草地上部分黃酮類成分具有顯著的藥理活性，且應用廣泛。

藥物代謝動力學（PK）是應用動力學的原理與數學處理方法，定量地描述藥物通過各種給藥途徑進入機體后的吸收、分布、代謝和排泄等過程的動態變化規律，并提出解釋這些動態規律數學關系式的學科[13]。黃酮類化合物的生物活性除了其潛在的內在作用機制外，還依賴于其代謝物由于快速和廣泛的生物轉化而產生的活性。所以體內代謝物出現的信息，對適當評估其生物活性至關重要。

為了充分開發利用甘草的藥用資源，完善甘草地上部分研究，筆者擬以甘草地上部分的黃酮類成分為研究對象，綜述甘草地上部分主要黃酮類物質的PK參數及代謝特征，為其藥效物質基礎研究、臨床應用和藥用資源的合理開發利用提供理論支持。

1 甘草地上部分黃酮類成分概述

甘草地上部分黃酮類物質主要有黃酮、黃酮苷、黃酮醇、黃酮醇苷、二氫黃酮、異黃酮、二氫異黃酮、異黃烷等種類。目前甘草地上部分黃酮類化合物研究多以烏拉爾甘草為主，周彪[14]研究表明，烏拉爾甘草與光果甘草地上部分具有很多相同的化學結構，但汪一飛等[15]研究表明，光果甘草與烏拉爾甘草和脹果甘草相比，葉中的總黃酮含量較高，提示光果甘草可以作為重點研究對象。董怡[16]研究表明，光果甘草葉與莖中的黃酮類化學成分相似，但莖中含量明顯較少，有顯著差異。根據統計信息可知，甘草地上部分黃酮類物質以苷元為主，其中二氫黃酮為其主要化學成分，且多由異戊二烯基取代。光果甘草與烏拉爾甘草葉中主要成分為喬松素[7]，提示在研究甘草地上部分黃酮類成分時可多關注光果甘草葉中的二氫黃酮類成分，且喬松素可作為甘草地上部分的主要研究對象之一。

筆者主要統計了甘草地上部分分離鑒定的73種黃酮類成分，包括黃酮苷3個、黃酮醇苷4個、黃酮9個、黃酮醇11個、異黃酮9個、異黃酮醇1個、二氫黃酮22個、二氫異黃酮6個、二氫黃酮醇2個、異黃烷6個[16-33]，具體信息見表1。

表1 甘草地上部分黃酮類化合物信息

續表1

2 甘草地上部分黃酮類成分的代謝物概述

20世紀90年代，黑龍江中醫藥大學王喜軍教授[3]認為入血成分才是中藥的有效成分，但是有些成分生物利用度很低，未能達到最低有效濃度，或者消除、排泄太快，這類成分很難被認為是有效成分。因此，對于這些成分有必要進行PK特征分析，獲得具有適宜的PK特征的入血成分和達靶成分（包括原形藥物及其代謝產物），即PK標志物，才可能明確是中藥的藥效成分[4]。掌握藥物代謝規律，對于設計更合理的給藥途徑、給藥方法、給藥劑量均具有重要意義。因此，作者對近年來甘草地上部分黃酮類成分的體內代謝產物研究進行了總結歸納[31，34－35，39，45－47，54－61]，見表 2。

表2 甘草地上部分黃酮類物質的代謝信息

續表2

黃酮類化合物在體內存在2個主要的代謝部位，一是肝臟，在肝臟細胞色素P450作用下逐漸發生羥化反應或脫甲基反應，然后在Ⅱ相酶催化下發生葡萄糖醛酸化、硫酸化等結合反應，生成水溶性更高的代謝物排出體外；二是腸道，該過程黃酮苷經腸道菌群的代謝轉變為苷元，腸道菌群也會使黃酮環裂解產生多種酚酸，這些代謝產物也能被再次吸收，最后經腎臟排出。

2.1 黃酮苷類成分的代謝特征 甘草地上部分黃酮苷類成分主要包括黃酮苷、黃酮醇苷類化合物。研究表明，他們在腸道與肝臟中的代謝具有共性特征。

2.1.1 黃酮苷類成分在腸道中的代謝特征 黃酮苷在腸道菌群作用下會發生糖基水解反應，之后進入腸上皮細胞的成分會發生進一步代謝。Liu等[34]發現夏佛塔苷在腸道菌群中主要有脫糖及氧化等代謝產物，大鼠灌胃給予夏佛塔苷后，可在糞便中檢測到水解、乙酰化、甲基化等產物，說明夏佛塔苷經過腸道菌群初步代謝后，進入腸上皮細胞的成分會在細胞酶的作用下發生進一步代謝。伍明江等[35]發現蘆丁在糞便中主要有水解和硫酸化等代謝產物，Jaganath等[36]讓健康志愿者和回腸造口術患者攝入含蘆丁的西紅柿汁后，在健康志愿者血液和尿液中檢測出蘆丁代謝物，而回腸造口術患者中未檢測到，說明蘆丁在大腸中被吸收。Jin等[37]也發現人體腸道細菌可以將葛根素轉為大豆苷元，提示黃酮苷類成分在經過胃和小腸后，未被吸收的成分還可能在腸道菌群的作用下被人體吸收。研究表明，只有少部分黃酮苷被小腸吸收，大部分糖基化黃酮類化合物將到達結腸，在結腸微生物菌群作用下，將其分解成酚酸或其他可被機體吸收的代謝產物[38]。

2.1.2 黃酮苷類成分在肝臟中的代謝特征 小腸中的空腸和回腸細胞主要將黃酮以苷的形式從腸腔面轉運到門靜脈，且黃酮苷類成分經腸道菌群水解后的代謝產物從門靜脈進入肝臟后繼續被代謝轉化，在肝臟中的Ⅰ相代謝主要為水解和氧化反應，氧化代謝主要由肝臟細胞色素P450酶（CYPs）介導；肝臟中發生的Ⅱ相代謝主要為葡萄糖醛酸化、硫酸化及甲基化反應，葡萄糖醛酸化產物最后多由腎臟排出。崔升淼等[39]研究發現葛根素在肝微粒體中發生水解反應，代謝產物為大豆苷元。Gradolatto等[40]發現芹菜素的代謝產物主要為葡萄糖醛酸結合產物和硫酸結合產物，但沒有檢測到氧化產物木犀草素及其衍生物，說明黃酮苷類化合物參與肝臟代謝的主要途徑是結合反應。

2.2 黃酮苷元類成分的代謝特征 甘草地上部分黃酮苷元類成分主要包括黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、異黃酮、二氫異黃酮、異黃烷類化合物。研究表明，黃酮醇類化合物主要是以被動擴散的方式吸收，二氫黃酮類、異黃酮類、二氫異黃酮類化合物的吸收方式有被動擴散、主動轉運和載體介導[41]，異黃酮類化合物的吸收顯著強于黃酮類化合物[42]。

2.2.1 黃酮苷元類成分在腸道中的代謝特征 研究表明，濃度較高的黃酮苷元類成分可直接被機體吸收，濃度較低的化合物可進入循環系統。A或B環上含有甲氧基的黃酮類成分在糞便菌叢中較難降解，如香葉木素[43]。王俊等[44]考察了槲皮素、山柰素和異鼠李素3種主要苷元在大鼠體內的腸吸收動力學特征，結果表明此3種成分在大鼠腸道內的吸收呈現一級吸收動力學特征，其吸收機制為被動擴散，易被吸收。黃酮苷元類成分在腸道中可發生Ⅰ相代謝，Griffiths等[45]研究發現山奈酚在腸道中發生羥基化，覃小麗等[46]發現槲皮素在腸道中發生羥基化、脫氧等Ⅰ相代謝，但黃酮苷元類化合物在腸道中主要發生Ⅱ相代謝，主要有羥基化、葡萄糖醛酸化、甲基化等反應。Shimoi等[31]研究發現，木犀草素在小腸菌群中檢測到葡萄糖醛酸化產物，楊琳[47]在大鼠糞便中也檢測到葡萄糖醛酸化產物。黃酮苷元類成分在腸道中較易發生裂環反應，腸菌水解生成的黃酮苷元物質一部分被大腸直接吸收，另外一部分可被進一步裂解，產生小分子酚酸類成分吸收入血。裂環類型大致可分為4種：1）黃酮和黃烷酮類，生成C6-C3型酚酸。2）黃酮醇類，生成C6-C2型酚酸。3）黃烷醇類，經苯基-B-戊酸內酯中間體生成C6-C3型酚酸。4）異黃酮類，生成乙基酚衍生物[48]。

2.2.2 黃酮苷元類成分在肝臟中的代謝特征 黃酮苷元類成分較黃酮苷類成分更容易被肝臟吸收，Vacek等[49]用原代培養的肝細胞懸液溫孵法研究了槲皮素、蘆丁、異槲皮苷的代謝，結果發現他們主要的代謝產物是甲基化黃酮醇和葡萄糖苷酸化產物，槲皮素比蘆丁、異槲皮苷更易發生代謝。且黃酮苷元類成分的代謝多發生于肝臟中，腸道參與部分代謝。于紅宇等[50]研究2種重組人源化葡萄糖醛酸轉移酶UGT1A9（主要存在于肝臟）和UGT1A10（主要存在于腸道）對染料木素的代謝作用，發現隨著濃度增加，UGT1A9呈現出更快的代謝速率，提示染料木素的主要代謝部位在肝臟，腸道參與部分代謝。

黃酮苷元類成分在肝微粒體中主要發生氧化及結合代謝，但結合代謝（葡萄糖醛酸化、甲基化等）強于氧化代謝。研究發現，在人肝細胞的細胞質中，高良姜素主要經葡萄糖醛酸化作用，其次是硫酸化作用[51]。而CYPs介導的氧化反應很弱。Otake等[51]研究了人肝微粒體中高良姜素的代謝，發現高良姜素在人肝微粒體中易于在B環4′位發生氧化代謝，且結合代謝遠強于氧化代謝。大鼠肝細胞及亞細胞制備物中，山柰酚的代謝主要為A環7位羥基葡萄糖醛酸化[52]。Boersma等[53]分析了人、鼠肝腸微粒體孵育液中木犀草素和槲皮素的代謝產物，結果表明兩者葡萄糖苷酸化發生的主要位置是7、3、3′或4′位羥基部分，這就使得木犀草素和槲皮素的結合代謝尤其顯著。

3 甘草地上部分黃酮類成分PK參數概述

PK利用動力學原理，研究藥物在體內吸收、分布、代謝和排泄與時間關系，為臨床個體化給藥的實現奠定基礎。近年來，黃酮類成分的體內PK過程研究日漸成為熱點，作者對近年來甘草地上部分黃酮類成分體內PK參數研究進行總結歸納。

3.1 不同成分對PK參數的影響 對黃酮類成分而言，黃酮苷與黃酮苷元之間PK參數差異很大，苷類成分的血藥濃度遠大于苷元類成分，但其半衰期（t1/2）、平均駐留時間（MRT）遠小于苷元類成分。王杰等[62]研究發現異甘草苷灌胃給藥后達峰時間（tmax）=3.44 h，t1/2=9.39 h，0到無窮大時藥時曲線下面積（AUC0～∞）=（1.51±0.54）（ng·h）/mL，0～24 h 藥時曲線下面積（AUC0～24）=（0.96±0.38）（ng·h）/mL，最大血藥濃度（Cmax）=（0.10±0.02）mg/mL。朱紅崗等[63]研究發現槲皮素灌胃給藥后 tmax=0.5 h，t1/2=（4.17±0.64）h，AUC0～∞=（6.77±0.80）（μg·h）/mL，AUC0～24=（6.72±0.88）（μg·h）/mL，Cmax=（2.03±0.41）μg/mL，推測黃酮苷類成分灌胃后達到Cmax較長、t1/2較長，而黃酮苷元類成分達到Cmax較短，故與代謝物結合分析可知黃酮苷口服生物利用率低，其相對分子質量大，極性強，在胃腸道轉運過程中難以溶解。

研究表明，黃酮苷元類成分的藥時曲線較易出現雙峰現象，張穎等[64]在研究中發現槲皮素有二次達峰現象。王大力等[65]的研究同樣發現槲皮素約2/3在灌流過程中被吸收進入腸壁，但同時又有52%以葡萄糖醛酸苷或硫酸苷結合物的形式重新分泌入腸，從而出現雙峰現象。

藥物進入體內后，機體各部位的藥物量不斷變化，隔室模型的研究有利于更好地描述這種復雜的變化過程。黃酮苷體內分布基本呈二室開放模型，少量實驗顯示呈一室開放模型，結合黃酮苷的代謝產物研究，可以推測黃酮苷在體內是以次苷或苷元的形式發揮藥效作用。而甘草地上部分苷元類成分大多符合一室模型[63，66]，少量呈二室模型[67]，說明部分苷元類成分在體內各部位分布速度沒有顯著差異。朱紅崗等[63]考察灌胃后大鼠體內槲皮素的血藥濃度及PK特點，按赤池信息準則（AIC）最小原則，結合相關指標選擇房室模型，擬合的口服給藥藥時曲線符合一室模型。

3.2 不同劑型、劑量對PK參數的影響 Wojciki等[68]研究3種黃酮類成分——槲皮素、山柰酚和異鼠李素的不同劑型對PK參數的影響，18位健康受試者單劑量交叉口服同劑量的膠囊、滴丸、片劑，以膠囊為參比處方，測定了3種黃酮苷的tmax及藥時曲線下面積（AUC）。其中膠囊的tmax較滴丸和片劑明顯推后，滴丸的AUC在三者中最大，但無顯著差異。梁楓等[69]研究發現夏佛塔苷6 mg/kg灌胃給藥后t1/2=3.04 h，而以0.5 mg/kg劑量尾靜脈注射后t1/2=2.57 h，表明經灌胃與靜脈注射后PK參數相差較大，靜脈注射較灌胃達到最大血藥濃度所用時間較短，且靜脈注射較灌胃劑量小。

自微乳給藥系統是中藥難溶性活性成分的優良載體，可顯著促進腸道吸收，提高中藥口服生物利用度，如葛根素、銀杏葉總黃酮自微乳等[70]。Nicolau等[71]報道至少有70多種中藥活性成分及提取物已制成脂質體，其PK行為明顯改善，表現為吸收明顯加快，生物利用度提高，如姜黃素脂質體口服液在大鼠體內的tmax=18.90min，小于姜黃素混懸液（36.42 min），吸收半衰期（t1/2ka）=5.84 min，同樣小于混懸液（20.13 min）[72]。可知給藥劑型對各成分在體內的分布時間與生物利用度有影響，提示在研究甘草地上部分藥效時，需考慮劑型及給藥方式的影響。

Uchida等[73]進行了小柴胡湯在健康男性受試者體內的PK研究，受試者間隔兩周分別服用5 g或10 g的小柴胡湯后，測定其PK參數和用藥前后的免疫情況。黃芩苷AUC和Cmax隨劑量增加而增大，AUC從（316.9±1.4）ng/（h·mL）增加到（896.1±316.1）ng/（h·mL），與治療作用呈非線性關系（r=0.759，P=0.080），Cmax則從（55.6±14.7）ng/mL 增加到（100.5±38.7）ng/mL，其Cmax與治療作用相關但不顯著（r=0.808，P=0.052）。從給藥前后免疫指標看，小柴胡湯的藥效無劑量依賴關系。甘草地上部分一些黃酮類成分易受其他物質影響，如大鼠口服槲皮素50 mg/kg后，可在血漿中被檢測到[63]，但葛根提取物需口服10 g/kg才可檢測到槲皮素[74]，提示在同時檢測甘草地上部分多個有效成分的PK特征時，需考慮增加灌胃劑量以達到個別成分的檢測標準。具體見表 3[13，62－63，66－67，69，74－79]。

表3 甘草地上部分黃酮PK信息

4 結語與展望

甘草在歷代本草中均有記載，是中醫臨床常用藥，在民間也被廣泛使用。近年來，甘草地上部分在治療生殖系統疾病方面有較好的效果，甘草地上部分化學成分分析及PK研究成為國內研究的焦點。在體內PK研究中發現，甘草地上部分中，部分成分并非僅以原型進入人體血液發揮作用。因此，積極尋找適宜的指標性成分并開展相關的PK研究，對其藥效學物質基礎研究具有重大意義。

目前國內外對黃酮類化合物的PK研究尚處于初期階段，關于甘草地上部分藥理活性有效成分、作用機制及有效成分PK的研究較少。鑒于黃酮為甘草地上部分的主要有效物質，有必要進一步豐富和提高黃酮化合物的體內分析方法，深入研究其中重要黃酮類物質的體內PK和代謝情況，提示研究者今后可將這些方面作為研究重點，對于挖掘中醫藥寶藏，提高植物新藥的開發潛力，推動植物藥走向世界具有特殊的重要意義。