川芎中苯酞類成分藥理作用及藥動學研究進展

李字棋，劉日群，劉小金，鄭 琴，張國松，王文茜，胡鵬翼

（江西中醫藥大學，現代中藥制劑教育部重點實驗室，創新藥物與高效節能降耗制藥設備國家重點實驗室，江西 南昌 330004）

川芎為傘形科植物川芎的干燥根莖，《神農本草經》中將其列為上品，記載“主中風入腦頭痛，寒痹，筋攣緩急，金創，婦女閉血無子”，目前我國臨床上常用于治療偏頭痛、心腦血管疾病［1］。川芎化學成分的研究始于20 世紀80 年代，苯酞類化合物作為川芎揮發油的主要成分，截止到2021 年大約已分離出70 多個，可分為單苯酞和二聚體苯酞2 類［2］。現代藥理研究發現，川芎苯酞類成分具有治療心腦血管疾病、抗炎、鎮痛等多種藥理作用［3］。川芎苯酞類成分中Z-藁本內酯（Z-LIG） 含量最高，其次是洋川芎內酯類化合物（A、I、H）、3-丁烯基苯酞（BP） 和正丁基苯酞（NBP）。基于此，本文對川芎主要苯酞類成分化學結構、藥理作用、相關作用機制及其藥動學進行綜述，以期為該類成分的進一步開發利用提供一定參考。

1 化學結構

苯酞類化合物是鄰羥甲基苯甲酸中的羥基和羧基之間發生分子內酰化反應形成苯并五元內酯環的芳香醇類化合物，主要分為以下2 類［4］。

1.1 單苯酞類 單苯酞類含一個苯酞結構母核，大部分是油狀物，分為簡單苯酞類和羥基苯酞類。簡單苯酞類結構中無含氧取代基，主要差異為六元環的飽和程度和側鏈的構型［4］。1963 年，日本學者首次從川芎中分離出蛇床內酯、新蛇床內酯（NOL）、Z-LIG 3 種化合物。目前，從川芎中提取出的簡單苯酞類有7 個，分別為E-藁本內酯、ZLIG、洋川芎內酯A （SEA）、NBP、BP、NOL、蛇床內酯［5］，結構見圖1。

圖1 川芎中簡單苯酞類成分結構

羥基苯酞類是簡單苯酞類衍生物，六元環或者側鏈上連有羥基、羰基、氯原子。目前，從川芎中分離鑒定的羥基苯酞類有35 個，包括4-羥基-3-丁基苯酞、4，7-二羥基-3-丁基苯酞、Z-4，5-二羥基-3-丁烯基苯酞、洋川芎內酯B～J、E-洋川芎內酯E、洋川芎內酯L、洋川芎內酯N、Z-7-羥基-3-丁烯基苯酞、洋川芎內酯K、洋川芎內酯M、洋川芎內酯Q、2- （1-oxopentyl） -benzoic acid methyl ester、洋川芎內酯R、洋川芎內酯S、4，5-二氫-3，1′-二羥基-3-戊基苯酞、chuanxiongnolide R1、chuanxiongnolide R2、（6S，7S） -3-丁基-3，6，7-四羥基-4，5，6，7- 四氫苯酞、（6R，7R） -3-丁基-3，6，7-四羥基-4，5，6，7-四氫苯酞、Z-6，7-epoxyligustilide、chuanxiongins A～F、藁本內酯苷A［5］。

1.2 二聚苯酞類 二聚苯酞是一類單本酞的二聚物，大多數為晶狀體，通過環加成、狄爾斯-阿爾德等反應生成［4］。目前，從川芎中分離鑒定的二聚苯酞化合物有25 個，包括Z-6，8′，7，3′-二聚藁本內酯、歐當歸內酯A、Z′-3，8-二氫-6，6′，7，3′a-二聚藁本內酯、Z′-4，5-二氫-3，3a′，8，6′-二聚藁本內酯、tokinolide B、riligustilide、洋川芎內酯O、洋川芎內酯P、wallichilide、3′，6，8′，3a-二聚藁本內酯、chuanxiongdiolide R1、chuanxiongdiolide R2、chuanxiongnolide A、chuanxiongnolideB、chuanxiongnolideL1～L5、ansaspirolide、chuanxiongdiolide A、chuanxiongdiolide B、angelicide、Z-ligustilide dimmer E-232、Z，Z′-3，3′，8，8′-diligustilide［5］。

2 藥理作用

2.1 抗腦缺血 NBP 是2004 年經國家食品藥品監督管理局批準上市，用于治療缺血性腦卒中的藥物［6］。除NBP外，其他苯酞類成分也具有潛在抗腦缺血作用。鼻內給藥Z-LIG 可以保護大鼠短暫性大腦中動脈閉塞（MCAO） 引起的腦損傷，減少腦梗死體積，改善大鼠中風模型的神經功能、血腦屏障破壞和腦水腫； 體外能夠增強受氧葡萄糖剝奪-復氧（OGD/R） 損傷的PC12 細胞的活力，同時減少細胞凋亡和細胞壞死，其機制可能是通過激活絲裂原活化蛋白激酶 （MAPK） 途徑誘導保護性熱休克蛋白70（HSP70） 表達，核因子E2 相關因子2 （Nrf2） 和HSP70細胞應激反應通路在Z-LIG 對缺血性損傷的保護中也起重要作用［7-8］；Z-LIG 還可通過苷激酶B1-單磷酸腺苷活化蛋白激酶-雷帕霉素靶蛋白（LKB1-AMPK-mTOR） 信號通路促進自噬，并保護PC12 細胞免受OGD/R 誘導的凋亡［9］。Z-LIG 能夠通過缺氧誘導因子1a （HIF-1a） /血管內皮生長因子通路及水通道蛋白-4 （AQP-4） 降低OGD 誘導的體外血腦屏障通透性［10］；Z-LIG、洋川芎內酯A （SEA） 和洋川芎內酯I （SEI） 能夠顯著上調緊密連接蛋白claudin-5 蛋白和occludin 蛋白的表達，抑制OGD/R 的MDCK-MDR1 細胞損傷，降低OGD/R 誘導的體外血腦屏障通透性［11］，從而改善腦缺血。SEH 顯著降低MCAO 小鼠的神經評分、梗死體積和神經元死亡，并顯著降低OGD/R 誘導的PC12 細胞死亡，可能機制為通過激活磷酸肌醇3-激酶（PI3K） /蛋白激酶B （AKT） /核因子kappaB （NF-Kb） 信號通路來抑制炎癥因子釋放，提高抗凋亡能力［12］； 另外SEH 也可通過環磷酸腺苷 （cAMP） -PI3K/AKT 信號通路，改善OGD/R 誘導的PC12 細胞損傷［13］。Zeng 等［14］采用永久性單側頸總動脈結扎法建立小鼠全腦缺血模型，川芎經灌胃治療7 天后，NOL 能有效改善腦缺血損傷。

2.2 神經保護 苯酞類成分通過不同通路對神經細胞發揮保護作用。Z-LIG 具有減輕腦梗死體積、神經損傷以及保護受損海馬神經元作用，其機制可能與激活PI3K/Akt 通路、減輕缺血再灌注誘導的海馬神經元凋亡有關［15］。ZLIG 對慢性腦低灌注大鼠模型有明顯的神經保護作用，其機制與抗永久性雙側頸總動脈閉塞鼠皮質和海馬神經元細胞凋亡及星形膠質細胞增殖有關［16］。Z-LIG 顯著改善AD雙轉基因 （APP/PS1） 小鼠記憶障礙、淀粉樣蛋白-β（Aβ） 水平和斑塊負擔，Z-LIG 對AD 的神經保護作用可能與APP 和Klotho 的α 加工和潛在的Aβ 清除有關［17］。還有研究表明，Z-LIG 對腦缺血損傷的神經保護作用與Klotho上調有關［18］。

有研究提出，腦中風后能夠通過促進缺血區的血管生成和改善腦血管功能來減輕缺血性損傷［19］。Ren 等［20］研究發現，Z-LIG 經VEGF-eNOS 信號通路對缺血性中風引起的損傷神經發揮保護作用。Z-LIG 和SEH 通過抑制Prx1 （過氧化還原蛋白1） /TLR4/NF-kB 信號傳導和隨后的免疫、神經炎癥損傷，對出血性中風提供有效的神經保護［21］。SEI 上調磷酸化細胞外調節激酶1/2 （p-Erk1/2）、核因子紅系2 相關因子2/血氧合酶-1 （Nrf2/HO-1）、抑制半胱氨酰天冬氨酸特異性蛋白酶3 （caspase 3） 的表達，通過抗氧化和抗凋亡作用改善神經功能缺陷，減少梗死體積和腦水腫，發揮神經保護作用［22］。Luo 等［23］建立1-甲基-4 苯基吡啶（MPP＋） 誘導大鼠腎上腺嗜鉻細胞瘤細胞系（PC12細胞） 損傷體外模型，發現SEH 顯著降低了神經毒性和細胞凋亡，其可能機制是SEH 通過活性氧（ROS） 介導的絲裂原活化蛋白激酶（MAPKA） 途徑發揮神經保護作用。Wang 等［24］研究發現，SEI 對小鼠神經母細胞瘤（Neuro2a）細胞中谷氨酸誘導的細胞死亡具有保護作用，其可能機制是通過減弱JNK/Caspase-3 活化和細胞凋亡。

2.3 抗炎 研究發現，川芎能顯示出較好的抗炎效果［25］。Schwager 等［26］發現，Z-LIG 經NF-κB 通路抑制小鼠巨噬細胞（RAW264.7 細胞） 中一氧化氮（NO） 和PGE2 的產生，發揮抗前列腺炎癥作用。

馬寧寧等［27］研究發現，川芎中SEA、Z-LIG 和NOL 有抗炎作用，抗炎機制可能通過阻礙炎癥信號傳遞，影響下游蛋白表達。LIG 還可有效抑制Prx1、Prx2、Prx4 誘導的炎癥反應［28］。KN 等［29］研究發現，BP 可以通過抑制大鼠腦小膠質細胞的NO、TNF-α、白細胞介素-1b 等促炎分子的釋放，從而發揮抗炎的作用。Shao 等［30］利用雄性C57BL/6 小鼠建立體內骨關節炎模型，腹腔注射SEA 后，抑制Nod 樣受體蛋白3 （NLRP3） 信號通路緩解骨關節炎。Huang 等［31］研究發現，川芎中SEI、SEH、NBP 分別能夠抑制18.28%、17.69%、13.58% NO 的產生從而發揮抗炎作用。Zha 等［32］研究發現，SEI 對盲腸結扎和穿刺（CLP）小鼠模型中膿毒癥引起的肺損傷具有抗炎作用，其可能的抗炎機制是抑制中性粒細胞胞外陷阱的形成。

2.4 抗氧化 王敏等［33］建立人神經母細胞瘤細胞系（SHSY5Y） OGD/R 模型，結果發現，SEI、Z-LIG 對細胞內ROS 水平、LDH 活力及細胞存活率具有一定的改善作用。Yang［34］等發現，SEI 對小鼠肝缺血再灌注損傷（I/R） 有潛在保護作用，體內，降低MDA 含量，提高HO-I 水平、SOD 和谷胱甘肽過氧化物酶 （GSH-Px） 活性； 體外，H2O2降低受SEI 給藥保護的人膽管癌HuCCT1 細胞（HuCCT1） 存活率及ROS、MDA 水平； Nrf-2 向細胞核的轉運增強，HO-1 表達上調。Z-LIG 通過toll 樣受體4（TLR4） /髓樣分化因子88 （MyD88） /NF-κB P65 信號通路改善博來霉素誘導的PF （肺纖維化），改善通氣，減少成纖維細胞并少氧化應激和凋亡［35］。

2.5 抗腫瘤 研究發現，川芎中苯酞類、丁基苯酞衍生物對人細胞肺癌細胞系H460、人肝癌細胞系SMMC7721 細胞和人胃癌細胞系BGC823 有細胞毒性，SEA、NBP、SEH、Z-LIG 能明顯抑制癌細胞的遷移和侵襲［36］。Wang 等［37］研究發現，Z-LIG 能選擇性抗破壞性血液系統惡性腫瘤急性髓性白血病（AML） 活性及核受體（Nur77/NOR-1） 介導的細胞凋亡和分化。具體見表1。

表1 川芎苯酞類成分藥理作用

3 藥動學

3.1 吸收 SEA 口服、靜脈、腹腔給藥后被迅速吸收，在15 min 內就能達到峰時間，但口服生物利用度極低，只有8%。于澤等［38］建立大鼠在體單向灌流模型，利用HPLC 測定灌流液中SEI 含量，結果發現，SEI 在各腸道均有很好的吸收，而且在選定劑量范圍內呈線性動力學過程，提示吸收可能以被動轉運為主。

3.2 分布 大鼠口服SEI 后可通過血腦屏障，并廣泛分布在大鼠的組織中，其曲線下面積依次為腎＞肝＞肺＞肌肉＞腦＞心＞胸腺＞脾［39］。

3.3 代謝 Tao 等［40］探討了Z-LIG 的體外代謝特征，研究發現LIG 在大鼠和人類肝細胞（37 ℃） 培養中表現出快速代謝和較高的內在清除率，半衰期分別是8、15 min，SEI是主要代謝產物； 藁本內酯的代謝途徑包括環氧化、環氧化物水解、谷胱甘肽化、羥基化和芳構化。SEA 體外肝細胞半衰期依次為狗＜猴＜大鼠＜小鼠＜人，并鑒定出了14 種代謝物，分析出代謝途徑為羥基化、環氧化、芳構化和谷胱甘肽（GSH） 結合［41］。大鼠灌胃100 mg/kg SEI 后，從膽汁中分離出SEI-6S-O-β-D-glucuronide （M1）、SEI-7S-O-β-D-glucuronide （M2）、SEI-7S-S-谷胱甘肽（M3） 和SEI-7RS-谷胱甘肽（M4） 4 種代謝物，并且SEI 的主要代謝途徑是葡糖苷酸和谷胱甘肽共軛，在谷胱甘肽共軛過程中，第7位的構型可以反轉［42］。SEI 在狗體內半衰期較短，口服生物利用度大于40%； 1～50 mg/kg 劑量范圍內，血漿中顯示出與劑量無關的藥動學特征。

3.4 排泄 馬聰等［43］測定了SEI 經過灌胃給藥和尾靜脈注射給藥后的尿液、膽汁排泄動力學，研究發現SEI 在兩者中排泄量少，累積排泄率＜4%，給藥后2 h 在膽汁中達到總排泄量的87%，表明藥物體內消除速度較快。

4 結語與展望

川芎中苯酞類化合物不穩定，容易受溫度、光照等因素的影響，因此導致苯酞類化合物結構的多樣性，包括單苯酞類和二聚苯酞類，且每類均有數十種化合物被發現。藥理作用、藥動學等研究報道較多的為川芎單苯酞類成分，如藁本內酯、洋川芎內酯A、洋川芎內酯I 等。目前，川芎苯酞類成分的藥理作用研究主要集中在心腦血管疾病、神經系統類、抗炎、抗氧化、抗菌和抗蟲、抗腫瘤方面，并深入研究了這些藥理作用的相關作用機制，為川芎苯酞類成分的進一步開發研究奠定了較好的基礎。其中，川芎苯酞類成分在抗心腦血管疾病方面研究報道較多，同時其作用靶點和通路被發現的較多，但除正丁基苯酞外基本處于實驗階段，未進入臨床。對于其他藥理作用的研究，大部分還只是處于探究相關蛋白及相關調控因子的表達上。這些研究還大多停留在某個或幾個信號通路及藥效層面，沒有全面系統的深入研究其作用機制與相關作用靶點的聯系。藥動學研究方面，川芎苯酞類中主要為藁本內酯、洋川芎內酯類化合物，其他苯酞類化合物研究報道較少，其特點均為吸收快、體內廣泛分布、首過效應大、口服生物利用度低，這些可能制約其臨床應用，可以考慮制備新劑型，如脂質體、納米粒等。期望未來能夠在此基礎上，采用網絡藥理學和分子對接、生物信息學分析，多組分分析等相關技術全面深入的對川芎苯酞類的作用機制進行分子機制、基因以及信號通路等層面的整體分析，以便拓寬川芎苯酞類成分的臨床上的運用。同時，藥理作用與藥動學研究同時進行，構建藥效-藥物代謝動力學模型，確定給藥方案-血藥濃度-藥物效應三者之間的關系，為今后的藥物發現和制劑開發提供參考。