金銀花酚酸類化學成分、藥理活性及體內代謝研究進展

熊樂文，金 瑩，王彥予，趙宏偉，李 佳,2，蒲高斌,2，張 利，楊寒冰，張永清,2，張龍霏,2*

(1.山東中醫藥大學，山東 濟南 250355；2.山東省高校中藥質量控制與全產業鏈建設協同創新中心，山東 濟南 250355；3.山東中平藥業有限公司，山東 平邑 273300)

金銀花為傳統中藥，具有疏散風熱、清熱解毒等功效，用于治療溫病發熱、風熱感冒等病癥。金銀花的活性成分主要有酚酸、黃酮、揮發油、三萜皂苷等[1-3]，其中酚酸類成分是金銀花中重要的次生代謝產物，因結構中含有多個酚羥基而具有良好的抗氧化活性[4]。近年來，天然化合物分離及結構鑒定技術水平迅速提升，金銀花酚酸類成分的抗病毒、抗菌、抗炎、抗氧化、抗腫瘤等藥理活性及其體內代謝過程研究取得了顯著進展[5-6]。隨著2020年版《中國藥典》金銀花標準提升[1]，金銀花中的酚酸類成分再次成為人們關注的焦點。因此，本文系統歸納總結了金銀花酚酸類成分種類、分子結構、藥理活性及其體內代謝過程，旨在為確定金銀花傳統功效物質、控制藥材質量、臨床合理用藥及開發利用酚酸類成分植物資源提供參考。

1 化學成分

金銀花中的酚酸類成分結構骨架多為C6-C1型(如原兒茶酸)和C6-C3型(如咖啡酸、阿魏酸)，各酚酸類成分之間可縮合形成具有酯類結構的成分(如綠原酸、新綠原酸)[7]。本文在系統查閱國內外相關化學文獻的基礎上，參考PubChem數據庫相關信息，將金銀花酚酸類成分進行了全面梳理，見表1、圖1。

圖1 金銀花酚酸類成分結構式

2 藥理活性

2.1 抗病毒 新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)是因感染嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2(SARS-CoV-2)所致，因其傳染性強、致病性高而迅速在全球蔓延，嚴重影響著人類的生命健康。韓彥琪等[19]通過網絡藥理學及分子對接方法，對金銀花治療COVID-19的潛在作用機制進行了研究，發現綠原酸、咖啡酸及異綠原酸A可能為治療COVID-19的潛在活性成分。SARS-CoV-2的S蛋白通過與血管緊張素轉化酶Ⅱ(ACE2)受體結合侵入人體，而ACE2大量消耗會引起腎素-血管緊張素系統的過度激活，最終導致疾病發生[20]，通過分子對接發現，綠原酸能有效阻止SARS-CoV-2的S蛋白與ACE2蛋白結合，因此綠原酸可作為潛在的COVID-19抑制劑進一步研究和開發[21]。綠原酸對禽流感病毒、流感病毒、單純皰疹病毒、合胞病毒、腺病毒3型和7型及柯薩奇病毒5型等也均有一定抑制作用[22]。除綠原酸外，其他酚酸類成分也有顯著的抗病毒活性。馬雙成等[23]檢測了13種咖啡酰奎寧酸類化合物抗呼吸道病毒感染的作用，涉及的病毒有呼吸道合胞病毒、副流感3型病毒及流感A型病毒，結果證明咖啡酰奎寧酸類化合物是金銀花抗呼吸道病毒感染的活性成分。另有研究發現，綠原酸可抑制乙肝病毒(HBV)脫氧核糖核酸復制，減少乙型肝炎表面蛋白抗原產生，從而起到抑制HBV的作用[24]。王玲等[25]通過構建鴨HBV感染的鴨原代肝細胞模型，證明原兒茶酸與拉米夫定的藥物組合不僅在抗鴨HBV感染方面比單藥作用更強，而且對肝損傷也有一定保護作用。阿魏酸能通過抑制黃嘌呤氧化酶活性從而抑制艾滋病病毒(HIV)[26]，異綠原酸B可抑制HIV-Ⅰ復制而抑制病毒繁殖[27]，因此咖啡酰奎寧酸類化合物被視為HIV-Ⅰ整合酶和蛋白酶的抑制劑[28]。

表1 金銀花酚酸類成分

2.2 抗菌 金銀花酚酸類成分對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌等有一定抑制作用[29]。其中，綠原酸可破壞金黃色葡萄球菌、痢疾志賀氏菌、肺炎鏈球菌的細胞膜，導致該類細菌失去細胞膜保護而實現抑菌[30-31]。周志娥等[32]比較了綠原酸與異綠原酸A的抗菌活性，發現后者抗菌效果更強，其原因一方面可能是異綠原酸A的化學結構在空間上更為對稱，使其極性小于綠原酸；另一方面可能是異綠原酸A具有2個咖啡酰基，使其具有更多的羥基而產生更強的抑菌活性。此外，綠原酸、異綠原酸A、異綠原酸C、1,3-O-咖啡酰奎寧酸對革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、霉菌、酵母菌等也具有較強的抑制作用[33]。咖啡酸因其具有較強的抗氧化性，對黃曲霉、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟狀芽孢桿菌等有一定抑制作用[34-35]。柴貝貝等[36]發現原兒茶酸或綠原酸與抗菌藥聯用后，可使魚源鏈球菌的最小抑菌濃度降低，提示2種酚酸類化合物與抗菌藥聯用能提高抗菌藥的抗菌效果。

2.3 抗炎 宋亞玲等[5]研究發現金銀花酚酸類成分可不同程度地抑制炎癥因子釋放，證明酚酸類成分為金銀花抗炎的活性成分。其中咖啡酸抗炎活性最強，這與咖啡酸是核轉錄因子NF-κB抑制劑，可調節炎性介質釋放及免疫活性有關[37]。綠原酸具有多種抗炎機制，包括①調控絲裂原活化蛋白激酶/胞外信號調節激酶/原癌基因(MAPK/ERK/c-Jun)氨基末端激酶信號通路[38]；②清除細胞內的活性氧簇、抑制p38級聯磷酸化及上調核因子κB(NF-κB)信號通路進而抑制IL-8產生[39-40]。于金倩等[41]在研究忍冬根抗炎作用時發現，異綠原酸A、異綠原酸B、異綠原酸C具有顯著抗炎活性。異綠原酸A甲酯在24 h內能使接觸超敏反應耳腫脹模型小鼠耳腫脹降低54%，異綠原酸A降低40%，其機制可能與抑制組織胺釋放有關[42-43]。異綠原酸A能抑制人中性粒細胞彈性蛋白酶活性，而該蛋白酶在炎癥反應中發揮關鍵作用[44]。異綠原酸A還能減少炎癥因子TNF-α、IL-6表達，對脂多糖誘導的急性肺損傷小鼠起到保護作用[45]。張志聰等[46]發現，阿魏酸能通過降低脂多糖誘導的白細胞介素6(IL-6)、白細胞介素8(IL-8)、白介素1β(IL-1β)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)的mRNA表達來發揮抗炎作用。

2.4 抗氧化 咖啡酰奎寧酸類化合物的抗氧化活性可能與其結構中的咖啡酰基有關[47]，有研究發現異綠原酸A體外清除DPPH自由基的活性與維生素C相當，而綠原酸的清除率則略強于維生素C，由此證明，異綠原酸A和綠原酸均具有良好的抗氧化活性，這也間接證明了雙咖啡酰奎寧酸的抗氧化性要優于單咖啡酰奎寧酸[48-50]。Xu等[51]也發現，雙咖啡酰奎寧酸較單咖啡酰奎寧酸在DPPH、ABTS、FRSAP檢測中表現出更高活性，這可能是與雙咖啡酰奎寧酸類化合物結構中含有大量羥基有關。異綠原酸B和異綠原酸C同樣表現出對多種自由基的清除活性，因此也具有較強的抗氧化活性[52]。在脂多糖誘導RAW 264.7巨噬細胞的炎癥模型中，異綠原酸A能夠有效抑制細胞亞硝酸鹽和一氧化氮合酶-2的表達，從而發揮抗氧化作用[53]。阿魏酸同樣具有較強的抗氧化活性，一方面促進產生“清除自由基的酶”并抑制“生成自由基的酶”，另一方面與清除過氧化硝基、超氧自由基及羥自由基有關[54]。

2.5 抗腫瘤 綠原酸、新綠原酸、隱綠原酸、異綠原酸A、異綠原酸B和異綠原酸C對人組織細胞淋巴瘤U937、人口腔癌KB、乳腺癌MCF-7和肺纖維細胞WI38表現有抗癌活性[49]。此外，綠原酸可通過誘導產生活性氧簇來抑制結腸癌，通過影響細胞凋亡相關基因表達來抑制肺癌細胞，對肝癌、口腔癌、胃癌、宮頸癌和乳腺癌等也有明顯抑制作用[55-58]。Kawabata等[59]借助偶氮甲烷誘導結腸癌大鼠模型，發現阿魏酸可以降低大鼠結腸癌的發生率。原兒茶酸能夠降低MCF-7、非小細胞肺癌細胞A549、人肝癌細胞HepG2、宮頸癌細胞HeLa、前列腺癌細胞LNCaP的Na+/K+-ATP酶活性，有效穿透癌細胞抑制乳酸脫氫酶活性并破壞線粒體膜電位，還可抑制MMP-2分泌從而阻止人胃癌AGS細胞轉移[60]。研究發現，咖啡酸主要通過影響mRNA調控網絡和上調腫瘤細胞內線粒體活性氧水平來發揮抗癌作用[61]。也有研究發現，異綠原酸A對A549、人卵巢癌細胞SKOV-3、皮膚黑色素瘤細胞SK-MEL-2、中樞神經系統腫瘤細胞XF498、結直腸癌細胞HCT15有一定細胞毒性[62]。

2.6 降血脂和降血糖 綠原酸、異綠原酸B和異綠原酸C可通過降低HepG2肝細胞內總膽固醇和甘油三酯水平來發揮抗高血脂活性[63]。綠原酸和咖啡酸均能降低高脂飲食誘導肥胖小鼠模型的體質量、內臟脂肪量及脂肪組織和心臟中的膽固醇等，并且還可通過降低小鼠血漿中的游離脂肪酸、甘油三酸酯和膽固醇等來發揮降血脂功效[64]。

綠原酸可通過抑制小鼠肝中葡萄糖6-磷酸酶的表達及活性、改善脂質分布及骨骼肌葡萄糖攝取等途徑，改善糖尿病小鼠空腹血糖水平、胰島素敏感性、葡萄糖耐量及血脂異常[65]。綠原酸還能通過影響胰島素含量來調節葡萄糖向骨骼肌的轉運機制，進而發揮降血糖作用[66]。異綠原酸A、異綠原酸B及異綠原酸C則通過抑制小腸麥芽糖酶和醛糖還原酶活性來發揮降血糖作用，而醛糖還原酶抑制劑能夠在治療糖尿病并發癥中發揮重要作用[67-70]。咖啡酸能夠升高血漿中胰島素含量，降低血漿中葡萄糖水平并有效減輕糖尿病小鼠模型體質量下降程度[71]。

2.7 保護心血管及神經系統 綠原酸通過抑制血管系統中活性氧簇的過表達來降低氧化應激反應和提高一氧化氮(NO)生物利用度，對自發性高血壓大鼠的內皮功能障礙、高血壓和血管肥大有一定治療作用[72]。高淵等[73]發現，原兒茶酸可改善血管內皮舒張功能，可能是通過激活eNOS-NO-cGMP通路來實現的。

綠原酸通過增加B淋巴細胞瘤-2基因、超氧化物歧化酶2、血小板-內皮細胞黏附分子表達，降低內皮素-1表達來改善記憶力減退[74]。張鵬等[75]通過構建慢性鋁過負荷致大鼠腦損傷及神經元退變大鼠模型探究了咖啡酸的保護作用，發現給予咖啡酸后，慢性鋁過負荷大鼠的學習記憶能力障礙得到明顯改善，鋁過負荷大鼠海馬神經細胞的損傷明顯減輕，丙二醛含量增加明顯受到阻遏，單胺氧化酶B型活性升高及超氧化物歧化酶活性降低，因此證明咖啡酸對慢性鋁過負荷大鼠腦損傷及神經元退變具有明顯保護作用。Anwar等[76]研究發現咖啡酸對神經系統的病變產生緩解和改善作用的機制可能是通過改變腦內乙酰膽堿酯酶的活性、調節體內乙酰膽堿的平衡、干涉膽堿能神經元的傳遞功能實現的。異綠原酸A和1,5-O-二咖啡酰奎寧酸對神經母細胞瘤細胞MC65和SH-SY5Y也有一定保護作用，能夠保護它們免受β誘導而死亡[77-78]。同時，異綠原酸A還能夠改善有加速衰老傾向小鼠的空間學習和記憶能力，機制可能是咖啡酰奎寧酸類化合物能增強細胞內ATP生成而發揮神經保護作用[79-80]。

2.8 其他 酚酸類成分還有抗血小板聚集、保肝化痰的作用。樊宏偉等[81]構建了ADP誘導的家兔血小板聚集模型，發現綠原酸、咖啡酸、異綠原酸A、異綠原酸B、異綠原酸C均有較強的抗血小板聚集作用。此外，異綠原酸A甲酯、異綠原酸C甲酯、1,5-O-二咖啡酰奎寧酸具有保肝活性，能降低大鼠血清谷草轉氨酶、血清谷丙轉氨酶、堿性磷酸酶、膽紅素水平[82]，異綠原酸A可防止他克林誘導人肝源性HepG2細胞所產生的肝毒性[83]。Wu等[84]發現咖啡酰奎寧酸類化合物具有一定的化痰功效，綠原酸、異綠原酸A、異綠原酸B、異綠原酸C均能在小鼠氨水引咳試驗中延長小鼠咳嗽潛伏期，降低小鼠咳嗽次數。

3 體內代謝

金銀花酚酸類成分多為咖啡酰奎寧酸類化合物，口服時易受腸道菌群和各種酶的影響而代謝成各種芳香酸，如間香豆素酸、苯丙酸、苯甲酸衍生物等。此外，還能進行脫羥基化、脫甲基、脫氫、氫化、O-甲基化、硫酸化、葡萄糖醛酸化和苷化等代謝[85]。綠原酸是咖啡酰奎寧酸類的代表性成分，口服時吸收進入血液的原型綠原酸僅占30%，約有70%的綠原酸會進入盲腸和結腸，并在腸道菌群的作用下轉化成咖啡酸、奎寧酸等代謝物，這極大地影響了綠原酸的生物利用度[86-87]。此外，咖啡酸的初級代謝產物二氫咖啡酸可在空腸和結腸中迅速吸收，并在腸和肝細胞中代謝為二氫阿魏酸、阿魏酸和異阿魏酸，而阿魏酸則在前腸迅速吸收，并在肝臟、腸粘膜和腎臟等處與硫酸鹽或葡萄糖醛酸鹽結合[88-89]。

Azzini等[90]通過健康非吸煙受試者研究了綠原酸、咖啡酸、阿魏酸在人體的生物利用度及代謝，發現血漿中綠原酸濃度在1 h后達到峰值，而在2 h內逐漸下降至消失；血漿總咖啡酸濃度在1 h內達到峰值，阿魏酸在1 h內和8 h后分別出現2個峰值；二氫咖啡酸和二氫阿魏酸在8 h后達到峰值。Yang等[91]采用液質聯用和二極管陣列檢測相結合的方法，對口服1,5-二咖啡酰奎寧酸后大鼠膽汁、尿液和血漿中形成的代謝物進行了檢測和鑒定，共得到22種代謝產物，包括4種O-單甲基化代謝物、9種O-二甲基化代謝物、4種O-單甲基葡萄糖醛酸化代謝物、4種O-二甲基葡萄糖醛酸化代謝物及1種葡萄糖醛酸代謝物。Yang等[92]還從靜脈注射1,5-二咖啡酰奎寧酸大鼠尿液中鑒定出15種代謝物，包括4種鄰甲基化代謝物、6種鄰二甲基化代謝物、1種鄰甲基葡萄糖醛酸代謝物和4種O-二甲基葡萄糖醛酸化物代謝物(同分異構體)。詹美榕等[93]灌胃給予大鼠異綠原酸C后，分別從血漿和尿液中檢測出15種和16種代謝物，這些代謝物由異綠原酸C經水合、去水合、甲基化、硫酸酯化、還原和葡萄糖醛酸化等反應而來。

金銀花酚酸類成分多為綠原酸的同分異構體，綠原酸的初級代謝物為咖啡酸、奎寧酸和阿魏酸，咖啡酸、奎寧酸及阿魏酸進一步代謝的產物多是芳香類的小分子物質，如兒茶素和羥基苯甲酸衍生物等[94-97]，詳見圖2。

圖2 咖啡酸、奎寧酸及阿魏酸體內代謝途徑

4 小結

酚酸類成分是植物體內一種重要的次生代謝產物，不僅在植物生長發育及適應環境過程中發揮著重要作用，而且具有顯著的藥理活性[98]。金銀花中的酚酸類成分不僅含量較高，而且種類多，許多已經被分離、純化、鑒定，證明其具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化及抗腫瘤等藥理活性，顯示出巨大的開發利用潛力。目前，已經分離鑒定的金銀花酚酸類成分有26種，其中大部分屬于綠原酸的同分異構體。該類成分分子結構中大多含有不飽和鍵及酚羥基，不僅易受光照、氧氣、pH、溫度、酶等條件的影響而發生結構改變，導致色變或沉淀現象發生，而且在提取和純化時難度較大，溶解性和生物利用度均較低，從而嚴重制約著金銀花酚酸類成分的深度開發利用。可以通過優化提取制備工藝，修飾其分子結構，提高生物活性和生物利用度，研制靶向制劑等來攻克上述難題。

隨著對金銀花酚酸類成分的活性研究逐步深入，其越來越多的藥理作用被人們所認識。金銀花的傳統功效最重要的就是清熱解毒，與傳統功效密切相關的藥理活性有抗菌、抗病毒、消炎等。金銀花是古人治療瘟疫的主要藥物，為中華民族的繁衍昌盛做出了不可磨滅的貢獻。近年來發生的歷次疫情，也充分證明了金銀花具有卓越的抗病毒功效[99-100]。目前，有效控制并治療COVID-19，仍然是全人類共同面對的嚴重問題[101-102]。感染COVID-19后，患者隨著病情惡化會出現急性肺損傷、急性呼吸窘迫綜合征以及呼吸衰竭，這也是COVID-19致死的重要原因，而大量炎癥因子(如TNF-α、IL-6、IL-8等)所形成的細胞因子風暴導致一系列并發癥[103]。金銀花酚酸類成分的另一藥理作用就是抗炎，它能夠抑制多種炎癥因子的表達[5,37-46]，還能阻止SARS-CoV-2侵入人體[21]，因此金銀花酚酸類成分作為治療COVID-19的潛在活性成分亟待進一步開發。

有關金銀花酚酸類成分的體內代謝目前研究較初步，綠原酸等成分分子較大，含有多個雙鍵和酚羥基，很容易與蛋白質等結合，所以直接進入人體比較困難。有研究已經證明，綠原酸可以在腸道被降解，形成更小分子物質而易于進入體內，降解后的成分已經明確的有近20種[96]。這些代謝成分有何藥理活性，成分之間的作用是相互協同促進還是各自發揮活性等，目前知之甚少，均需深入研究。