五味子乙素是五味子中主要活性成分之一,具有聯(lián)苯環(huán)辛烯結構,其結構式如下圖所示。五味子乙素的器官保護作用首先在肝 臟研究中被發(fā)現(xiàn),即五味子乙素通過抗氧化對肝炎有顯著療效。隨后的研究發(fā)現(xiàn)五味子乙素通過抗氧化、抗纖維化還具有抵抗外源性物質(zhì)誘導的肝、腎毒 性和緩解肝、腎、肺的纖維化作用。在心腦血管系統(tǒng)中,五味子乙素可保護心肌免受缺血再灌注損傷,緩解化療藥物引起的慢性心肌損傷,同時增強認知活動,并具有鎮(zhèn)靜催眠作用。五味子乙素還可舒張肺部血管平滑肌,拮抗原發(fā)性肺動脈高壓,抑制氣道平滑肌細胞的增殖和遷移,減輕氣道高反應性從而緩解哮喘發(fā)生。
五味子乙素結構式(參考文獻[1])
五味子乙素的多器官保護作用通過不同的途徑起效,作用機制包括抗氧化、抗炎、抗纖維化、促進熱休克反應、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抑制細胞凋亡。
1、抗氧化作用
五味子乙素可參與調(diào)控雙抗氧化防御系統(tǒng),維持機體的氧化還原平衡,抵御氧化應激損傷,從而起到保護機體作用。五味子乙素是五味子發(fā)揮抗氧化作用最 佳的單體活性成分。它能減少ROS的產(chǎn)生,提高酶抗氧化系統(tǒng)活性,如谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)等,從而抑制脂質(zhì)過氧化反應的發(fā)生,維持線粒體功能和結構的完整性,對身體組織產(chǎn)生廣泛的保護作用。實驗發(fā)現(xiàn)其抗氧化作用涉及多種信號調(diào)節(jié)通路,包括:Nrf2、AMPK、ATR、P53、TGF-β1/Smads等。此外,五味子乙素還具有調(diào)節(jié)抗氧化相關基因表達、提高細胞因子活性的作用。
2、抗炎作用
近年來研究表明五味子乙素具有抗炎作用,并在治療各組織器官疾病中發(fā)揮作用。其機制主要包括調(diào)控炎癥相關信號通路和抑制免疫細胞的分化和致炎因子的釋放。研究表明,五味子乙素可調(diào)節(jié) NF-κB 通路各環(huán)節(jié)來減輕炎癥反應,五味子乙素(4、8 mg/L)可顯著下調(diào)促炎因子 NO、TNF-α、IL-2、IL-6 水平,同時抑制小神經(jīng)膠質(zhì)細胞Toll 樣受體 4(TolR4)依賴的 MyD88/IKK/ NF-κB炎癥信號通路,從而減弱小神經(jīng)膠質(zhì)細胞介導的神經(jīng)炎癥反應。在三硝基苯磺酸誘導大鼠結腸炎模型中發(fā)現(xiàn),五味子乙素通過調(diào)節(jié)轉錄因子 NF-κB、IκB 的活性緩解大鼠潰瘍性結腸炎,降低潰瘍性結腸炎的活動指數(shù)。
氧化還原是炎癥反應重要組成部分,其中氧化反應活性化合物具有潛在的免疫調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn),在 THP-1 細胞中,五味子乙素(10、20mg/L)可通過抑制樹突狀細胞分泌 IL-6 和 IL-12 抑制炎癥因子的釋放和免疫細胞分化。在廣州管圓線蟲感染治療的研究中發(fā)現(xiàn),阿苯達唑聯(lián)合 20mg/kg 五味子乙素治療后,小鼠免疫反應從 Th2 轉向 Th1,從而減輕炎癥,且能夠減輕聯(lián)合使用皮質(zhì)類固醇對腦組織的不良反應。
3、抗纖維化
纖維化是多種慢性疾病發(fā)展過程的病理變化,纖維化進展會改變臟器結構和影響臟器的功能,導致各種難以治愈的不可逆性疾病。五味子乙素抗纖維化主要通過抑制 TGF-1β/Smad 信號轉導通路實現(xiàn)。在肺纖維化的研究中發(fā)現(xiàn),100mg/kg五味子乙素可通過抑制 TGF-β1/Smad2 通路和 NOX4 的過表達拮抗博來霉素誘導的雄性昆明小鼠肺纖維化。此外,五味子乙素能抑制TGF-β1 刺激的 Smad2/3 和絲裂原激活蛋白激酶通路的活化,在體內(nèi)研究中發(fā)現(xiàn)五味子乙素能通過抑制瘢痕組織中細胞增殖和細胞外基質(zhì)生成而抑制椎板切除手術術后小鼠的硬腦膜外纖維化進展。
4、促進熱休克反應
熱休克蛋白在溫度過高、缺血缺氧、機械損傷等應激條件下表達,提高細胞對不良刺激耐受性,是一類分子伴侶蛋白,在各類細胞中廣泛分布,參與細胞生長、發(fā)育、死亡,具有減少細胞凋亡和促進細胞修復的功能。CCl4、HgCl2、乙酰氨基酚誘導的肝損傷和心肌缺血再灌注小鼠模型中發(fā)現(xiàn),0.8g/kg五味子乙素可上調(diào)熱休克蛋白25/70(Hsp25/70)增強線粒體谷胱甘肽氧化還原作用并維持 72 h,另一方面上調(diào)熱休克蛋白27/70(Hsp27/70)的表達而發(fā)揮肝 臟保護作用和心肌保護作用。
5、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝
五味子乙素可通過抑制脂肪酸合成酶的活性和上調(diào)脂肪分化相關蛋白和甾醇調(diào)節(jié)元件結合蛋白 1、TNF-α 表達抑制棕櫚酸表達、脂肪變性以及肝 臟纖維化,且五味子乙素可激活激素敏感性脂肪酶加速 3T3-L1 脂肪細胞和飲食誘導的肥胖 C57BL/6 小鼠皮下脂肪細胞脂肪分解,并提高這些脂肪細胞中脂肪酸氧化基因的表達和減少脂質(zhì)類物質(zhì)水平,五味子乙素能降低小鼠皮下脂肪細胞的大小和皮下組織的質(zhì)量,具有潛在的減肥治療作用。不過有研究表明五味子乙素在治療非酒精性脂肪性肝炎時,長期低劑量和快速高劑量可能會導致小鼠血清和肝 臟中脂質(zhì)增加。
6、抑制細胞凋亡
氧化應激和過度炎癥反應也是引起細胞凋亡的原因。五味子乙素能通過降低氧化應激和炎癥反應減少細胞凋亡。結扎 SD 雄性大鼠左前降支 40min、再灌注 1 h 建立缺血再灌注損傷模型,發(fā)現(xiàn)五味子乙素(20、40、80 mg/kg)通過抑制轉錄因子6、PERK、PI3K/AKT 信號通路來抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激誘導的心肌細胞凋亡。環(huán)孢素 A[sc,30mg/(kg?d),6 周]誘導 SD 大鼠腎損傷和 10 μmol/L 順鉑誘導的 HK-2 細胞損傷研究中發(fā)現(xiàn),20 mg/kg 五味子乙素通過抑制腎小管上皮細胞釋放乳酸脫氫酶和凋亡發(fā)生起到抗腎 臟組織損傷作用。
五味子乙素具有保護肝 臟、腎 臟、肺和心腦血管等作用,其多器官保護作用是通過不同的途徑共同作用的結果。①對肝 臟的保護。五味子乙素已被臨床公認為是具有廣泛作用的護肝藥。非酒精性脂肪肝疾病包括一系列肝 臟病變:非酒精性脂肪性肝炎、肝脂肪變性、肝硬化和肝細胞癌等,非酒精性脂肪肝發(fā)病機制涉及氧化應激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)應激、游離脂肪酸的異常蓄積及肝 臟中的促炎狀態(tài)。大量研究證明,五味子乙素在肝 臟中具有抗炎、抗氧化、抗纖維化、調(diào)節(jié)脂質(zhì)含量、抗ER應激作用。在中醫(yī)領域,五味子乙素已用于肝炎治療,實驗證明,五味子乙素能減少膠原沉積,延緩CCL4 引起的大鼠肝纖維化進展,有效改善肝功能,其機制涉及氧化還原、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激和凋亡等。用五味子乙素預處理小鼠可顯著抑制CCL4 誘導的血漿丙氨酸氨基轉移酶(ALT)活性,降低CCL4中毒小鼠的血漿SDH活性,說明五味子乙素具有肝保護作用,這與肝線粒體谷胱甘肽氧化還原狀態(tài)的增強以及線粒體谷胱甘肽還原酶活性增強有關。進一步研究發(fā)現(xiàn),五味子乙素對肝 臟發(fā)揮抗氧化作用的機制是:通過抑制TGF-β/Smad信號通路來抑制肝星狀細胞活化,激活Nrf2介導的抗氧化信號傳導通路。②對腎 臟的保護。五味子乙素對腎病綜合征和糖尿病腎病有一定的治療作用,并且能抑制終末期腎病腎小管間質(zhì)纖維化。炎癥和氧化應激是腎病綜合征和糖尿病腎病的關鍵致病因素。研究顯示,五味子乙素可改善阿霉素誘導的腎病綜合征大鼠模型的腎功能,降低血清MDA及NO水平,增強SOD 活性,誘導谷氨酸?半胱氨酸連接酶催化亞基、NQO1醌NADH脫氫酶1及HO-1蛋白表達水平,其作用機制與活化Nrf2/ARE信號通路有關。研究顯示糖尿病小鼠模型食用五味子乙素后可明顯減輕高血糖引起的腎損傷,顯著抑制腎細胞凋亡和纖維化。③對肺的保護。肺纖維化時會出現(xiàn)大量細胞外基質(zhì)聚集,成纖維細胞過度增生,引發(fā)炎癥損傷及組織破壞。氧化應激參與肺纖維化過程,ROS水平升高破環(huán)了DNA結構,引起脂質(zhì)、蛋白質(zhì)變性。實驗證明,五味子乙素可以降低博來霉素給藥2周后肺膠原的積累,并降低組織學和生化參數(shù),當五味子乙素和甘草酸一起使用時,可以減輕炎性反應、降低Bml在肺膠原中積累并發(fā)揮抗氧化作用。氧化應激失衡參與了哮喘的發(fā)病,ROS可能通過NF-κB通路引起蛋白及脂質(zhì)過氧化而對機體產(chǎn)生損傷。五味子乙素可以抑制上述模型的肺泡上皮細胞增殖,抑制模型的炎性因子表達,有良好的抗炎作用,其機制是通過調(diào)控NF-κB信號通路,下調(diào)與炎癥密切相關的IL-8、COX-2等的表達,從而改善炎癥微環(huán)境。④對心血管的保護。心血管疾病的發(fā)生與氧化應激關系密切,氧化應激導致線粒體功能障礙和細胞凋亡,影響內(nèi)皮細胞功能,促進內(nèi)皮-間質(zhì)轉化(EndMT)的發(fā)展,最終引起纖維化及血管重構。五味子乙素能抑制ROS生成,抑制血管 EndMT和纖維化,對預防心血管疾病進展起到積極作用。在主動脈弓縮窄術建立的小鼠心肌肥厚模型中發(fā)現(xiàn),五味子乙素可改善心臟功能,減少心肌肥厚和纖維化。進一步研究表明,五味子乙素通過抑制心肌細胞中MAPK信號通路,抑制血管緊張素Ⅱ誘導的心肌肥大和纖維化。同時,五味子乙素可以抑制大鼠主動脈內(nèi)皮細胞(RAEC)凋亡和線粒體膜電位(MMP)去極化,抑制血管緊張素Ⅱ誘導的ROS 生成并誘導RAEC中的抗氧化反應,其抗氧化活性涉及Keap1-Nrf2途徑的調(diào)節(jié),且Keap1為其在此過程中的作用靶點。
五味子乙素是典型的天然小分子化合物,其在炎癥反應和腫瘤治療中的器官保護作用具有巨大的臨床應用潛能。五味子乙素能夠緩解蒽環(huán)類化療藥物引起的心肌損傷,為化療藥物的心臟毒 性防護開辟了新的方法。五味子乙素抗炎作用有望替代皮質(zhì)醇激素應用于寄生蟲的聯(lián)合治療。隨著小分子藥物研究方法和技術的發(fā)展,五味子乙素的藥理作用和機制被進一步闡明,將為其循證醫(yī)學效果提供有力的理論依據(jù)和更加廣闊的臨床應用場景。
參考資料
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作者簡介:小米蟲,藥品質(zhì)量研究工作者,長期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗證工作,現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司,從事藥品檢驗分析及分析方法驗證
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