甘草酸类固醇样药理作用及机制研究进展

刘金城，潘旭旺，蒋小琴

（浙江省杭州市第六人民医院药物实验室，浙江 杭州 310014）

甘草酸（glycyrrhizic acid）也称甘草皂苷，是生药甘草的主要有效成分，国内外对其生物活性进行了广泛研究，确认其具有显著的肾上腺皮质激素（类固醇）样药理作用，并具有抗病毒、抗氧化、抗肿瘤、调血脂、保肝、解毒及免疫调节等功能[1-3]，临床主要用于抗肝损害，可使患者症状、肝功能及组织学明显改善，疗效确切，但也有少数患者可出现假醛固酮症等不良反应而影响治疗。现就甘草酸的类固醇样药理作用及其机制等研究进展综述如下。

1 类固醇样药理作用及其机制

现代药理学研究表明，甘草酸的先导分子甘草次酸（glycyrrhetinic acid）能抑制肝脏类固醇的代谢酶（Δ4-5β-还原酶）及肾脏11β-羟基类固醇脱氢酶（11β-HSD）的活性，阻碍相关脏器对皮质激素的还原代谢，从而出现类固醇激素（皮质醇、醛固酮等）作用增强的效应。该效应主要呈氢化可的松样效应，抑制肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素 -1（IL-1）、主要组织相容性复合体（MHC）和组织间黏附分子1（ICAM-1）的生成，诱导白细胞（炎症细胞）的凋亡[4]。因此，甘草酸具有很强的抑制免疫和抗炎症反应作用。尤其是甘草酸保护肝细胞膜的机理亦是通过抑制磷脂酶A2的活性，发挥抗炎作用实现的[5]；而抑制免疫往往与增强免疫（细胞）兼顾，如能增强巨噬细胞（Mφ）吞噬功能，消除抑制性Mφ的抑制活性，可选择性地增强辅助性T淋巴细胞的增殖能力和活性，发挥非特异性免疫调节作用。甘草酸的类固醇样作用表现为降低脯氨酸羟化酶活性，促进胶原降解，发挥抗肝纤维化作用；还可显示为抗氧化、抗肝毒性作用，以及通过调血脂对抗动脉粥样硬化症等。因此，甘草酸的类固醇样作用表现为多方面的药理活性。需要明确的是，该作用有与皮质激素作用相似的一面，同时也存在拮抗的一面，且更多地表现出协同性，故与外源性皮质激素不同。理清主体机制与衍生机制的关系，对于拓展甘草酸的应用领域具有十分深远的意义。

2 构效关系与不良反应

2.1 构效关系

甘草酸的类固醇样作用源于其先导分子甘草次酸结构的C环上存在C11═O，ΔC12及13共轭系统，使其具有某些糖皮质激素（如A环上有C3═O，ΔC4及5共轭系统的氢化可的松）类似的结构特征，且在竞争相关受体或酶的活性部位时比氢化可的松更有优势，从而阻碍相关脏器对皮质激素的还原代谢。甘草酸的类固醇作用强弱与构型有关，β-甘草酸（β-GL）作用强于α-甘草酸（α-GL）。根据C18位H的立体构型不同，天然甘草酸存在18α和18β 2种构型，且前者含量极低，临床应用的α-GL多由β-GL C18位H结构修饰而成，原则上可保留或增强原有药理活性，降低其假醛固酮症不良反应。目前明确的甘草酸临床三大作用为抗炎、抗肝损害、抑制11β-HSD，其中抑制肾脏11β-HSD活性的作用具有两面性。肾脏11β-HSD具有11β-HSDⅠ和11β-HSDⅡ两种亚型，前者催化可的松转化为氢化可的松的反应，而后者则可催化氢化可的松转化为可的松的反应。研究显示，甘草酸抑制11β-HSDⅡ的活性被认为是引起高血压的主要原因[6]，因此降低化合物对11β-HSDⅡ的抑制活性是降低或消除假醛固增多症的一个重要途径。β-甘草次酸对肾脏11β-HSD的半数抑制浓度（IC50）为0.3 μmol/L，而 α -甘草次酸的 IC50为 3.0 μmol/L[7]。因此 α - 甘草次酸对11β-HSD的抑制作用明显较弱，具有高效、低副作用优势，广泛用于抗肝损害，且与临床验证结果一致[8-9]。α-GL为甘草酸同分异构体的理想构型，具有极性更低、吸收更好、体内分布较合理、肝脏靶向性和抗炎作用更强、对肾脏11β-HSD的抑制能力更弱等特点[10]，具有良好的应用前景。

2.2 不良反应

甘草酸最常见的不良反应是假醛固酮症，主要由于甘草次酸抑制肾脏11β-HSD的活性所致。已证明，甘草酸为重要的肠-肝循环药物，无论是静脉注射或口服给药，其在体内代谢成甘草次酸而发挥作用，而这一转化过程依赖肠道正常菌群的分解，且进行缓慢。肝脏是甘草酸及其衍生物的主要代谢场所，清除速率与肝功能正常与否成正相关。比较口服甘草酸及甘草次酸和静脉注射甘草酸的体内代谢，发现口服甘草酸后血中未能测到甘草酸，但可测到高浓度的甘草次酸，其平均驻留时间（MRT）达（19.9±1.3）h，而静脉给药后血浆甘草酸水平迅速下降（2 h后即测不到）。而静脉给药后血浆甘草次酸的浓度显示双峰，即30 min时出现小峰，11.4 h出现大峰，MRT为（18.8±1.0）h，大峰的血浆浓度曲线形状和口服甘草次酸后的图形相同，呈缓慢上升和下降过程。因此，口服甘草次酸的效率可能与静脉给予甘草酸相似。由于口服甘草酸代谢为甘草次酸的几率高于静脉注射，短时间内血药浓度即可达较高值，且消除缓慢，因此对内源甾体的活性影响较大。由于甘草次酸在体外的活性较甘草酸强3～6倍，在体内则强10～50倍[11]，当较长期和大剂量用药时，可引起药源性高血压和水肿等[12]，因此临床多有静脉注射高效、口服低效的评价。不过由于立体异构体的药动学、药效学情况存在明显差异，α-GL具有低副作用优势，对血钠、血钾及血糖的影响较小，出现高血压、低血钾、高血糖的几率小于0.1%，且程度较轻、易纠正[13-14]。从理论上看，β-GL对内源甾体活性的影响也不会导致假醛固酮症的发生，因其对下丘脑垂体肾上腺轴无明显影响，且本身具有促肾上腺皮质激素（ACTH）样活性，能调控肾上腺皮质，在体内可通过副反馈机制确保皮质醇含量的动态平衡，但抑制肾脏11β-HSD引起的内源性皮质醇过剩效应替代了醛固酮与肾脏Ⅰ型受体结合，导致不受调控的盐皮质激素过量。这是甘草酸对机体内源甾体活性影响具有两面性的深层次原因。事实上，假醛固酮症的出现也只限于较长时期大剂量使用甘草酸的患者（约20%，其中80%由口服给药引起），且与个体差异有关，一般高龄和贫血患者发生率稍高。

3 药理作用研究进展

3.1 抗病毒

这是甘草酸主要的药理作用之一。甘草酸通过抗炎、抗脂质过氧化、调节免疫及稳定溶酶体等作用，可以有效防治实验性和临床各种肝损害。甘草酸可明显减轻肝细胞脂肪变性和坏死，减轻肝细胞间质炎症反应，抑制肝细胞纤维增生以及促肝细胞再生等，因此是治疗乙型病毒性肝炎值得重视和推广的药物。相关研究考察了甘草酸在体外对乙型肝炎病毒（HBV）表面抗原（HBsAg）向细胞外分泌的影响，发现甘草酸可抑制HBV感染细胞HBsAg的分泌，可能抑制肝细胞的破坏，从而改善慢性乙型病毒性肝炎患者肝功能障碍，最终改善了机体对HBV的免疫状况，因此认为甘草酸有直接的抗HBV及改善肝功能障碍的作用[15]。甘草酸的抗病毒作用机制大致可分为两种类型：一是抑制病毒DNA复制而产生抗病毒作用。甘草酸可剂量依赖性地有效对抗二重感染拉吉细胞中EB病毒的复制，病毒抑制和细胞生长抑制的 IC50分别是0.04 mmol/L和4.8 mmol/L，选择性指数高达120，且在抗病毒的同时对正常细胞的毒性很低；甘草酸不影响EB病毒对细胞表面的吸附，也不使其微粒物钝化，只是干扰EB病毒向细胞内的穿透，阻断进一步的复制循环，因此甘草酸代表了一种抗EB病毒新的作用方式，不同于核苷类似物抑制病毒DNA多聚酶的方式[16]。二是可抑制黄曲霉素 -B1（aflatoxin B1，AFB1）在细胞内的活性，从而降低其在肝细胞、瘤细胞中的毒性[17]。AFB1有强烈的腐蚀氧化应激性，能强烈诱导受体细胞发生癌变。研究表明，在人体的肝癌细胞系（HepG2）中，甘草酸能降低AFB1的细胞毒性，增加在细胞后处理中谷胱甘肽s-转移酶活性，表现出对抗性的保护作用，且这种保护效应能抑制肝毒素代谢活化，对于化学诱导的细胞癌变性具有显著的保护作用。

3.2 抗肿瘤

甘草酸用于抗肿瘤，作用多样，机制复杂。其抗肿瘤作用有以下几方面：减灭细胞癌变刺激物的活性；化学性防癌；抗脂质过氧化和抗细胞毒活性；抑制肿瘤细胞生成；直接作用于肝细胞，拮抗肝糖元的蓄积，加快毒物及致癌物的排泄等。其中化学性防癌和抑制肿瘤细胞生成的机制较明确，前者可对抗四氯化碳、二乙基亚硝酸（NDEA）、半乳糖胺及丙烯基甲酸盐等化学物质所致肝细胞癌变损伤，后者可明显抑制肝肿瘤细胞生成而达到抗肿瘤目的[18-19]，且都取得了一定成效。体内外抗肿瘤药理研究模型均显示出甘草酸对不同肿瘤细胞株有较强的细胞毒作用，通过致细胞变异及诱导细胞凋亡等多种机制，抑制肿瘤细胞增殖，发挥抗肿瘤作用。因此，甘草酸具有抗肿瘤作用是明确的，相关机制可能会因不同肿瘤细胞株而有所不同，需要深入研究。甘草酸可通过刺激黑色素瘤细胞B16生成黑色素，加速肿瘤细胞的“老化”，且呈剂量依赖性地增加酪氨酸酶的表达信使RNA（mRNA）在细胞间质中的水平，进而提高蛋白质含量、酶活性及黑色素含量。研究还发现，甘草酸能增加酪氨酸依赖性蛋白质-2（TRP-2）的mRNA表达，而对TRP-1无显著影响，说明其在有效浓度范围内无细胞毒性，在无毒性浓度内等量使用对正常黑色素生成无影响，因此甘草酸可通过转录激活机制进而诱导刺激黑色素产生、发挥抗黑色素瘤的作用[20]。此外，甘草酸抗结肠肿瘤的药理活性研究也取得了进展。甘草酸能抑制人体结肠肿瘤细胞中N-乙酰基转移酶活性和DNA-2-氨基芴的内敛，可产生抗该肿瘤株增殖的药理作用，显著降低一线转移酶在人体结肠肿瘤细胞清除系统的 Km和 Vmax有效值；在亚细胞性毒性浓度时，可显著性抑制芳香胺N-乙酰基转移酶在人体结肠肿瘤细胞瘤株（colo205）的活性，且呈剂量依赖性，同时DNA-2-氨基芴内敛结构也受到有效抑制[21]。上述研究首次阐明了甘草酸可通过抑制乙酰转移酶活性和DNA加合物生成来抑制肿瘤的恶化，对于深入研究甘草酸的抗肿瘤药理作用机制具有现实意义。

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