大黄酸药理作用的新进展*

郑舟琴 综述，杜 宏 审校

(南方医科大学南京临床医学院/东部战区总医院内分泌科,南京 210002)

大黄酸是一种广泛存在于中草药如大黄、决明子、何首乌、芦荟等中的亲脂性蒽醌类化合物，在中国作为药物使用已超过1 000年。人们一直都在积极探索其与人类健康相关的药理作用，然而，因其溶解性差、生物利用度低，很大程度上限制了它的临床用途。随着近几年药物提取、分离技术的提高，大黄酸及其衍生物在临床上已经得到了广泛应用。本文总结了近几年国内外对大黄酸药理作用的大量研究，对大黄酸的药理特性进行了详细阐述，进一步支持大黄酸在临床上的潜在用途。

1 抗炎作用

近来有研究表明大黄酸(5、20 μmol/L)可减少白细胞介素(IL)-6、IL-1β和肿瘤坏死因子(TNF)-α等促炎细胞因子的生成，同时抑制核因子(NF)-κB和核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族含pyrin结构域蛋白3(NLRP3)炎症因子途径，显著减少免疫细胞迁移而发挥强大的抗炎作用[1-2]。此外，大黄酸可显著逆转炎症中活化转录因子6(ATF6)、p66Shc及还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶亚基p22PHOX和GP91PHOX表达上调，抑制基质金属蛋白酶(MMP)-2及磷酸化蛋白激酶B/蛋白激酶B(pAKT/Akt)比值增加而减轻炎性反应[3]。

内皮细胞黏附分子(ECAM)与炎症诱导的血管并发症密切相关。研究发现大黄酸可通过减少ECAMs的转录和表达降低炎症引起的血管并发症[4]。此外，大黄酸衍生物-赖氨大黄酸可显著减少炎性因子的产生并阻断TNF-α/NF-κB信号通路，从而抑制肾脏炎症进展[5]。

研究显示大黄酸能显著降低骨关节炎患者软骨细胞IL-1受体水平，从而有效地抑制软骨细胞中IL-1β的合成及这种细胞因子对软骨的破坏作用[6]。另有研究证实大黄酸能减少IL-1β诱导的MAPK信号通路并阻断NF-κB与激活蛋白(AP)-1转录因子结合，抑制软骨细胞的炎性反应，这可能是大黄酸缓解骨关节炎的机制[7]。

2 抗氧化应激作用

活性氧(ROS)参与了人体许多病理、生理过程，如衰老、动脉粥样硬化、癌症、神经退行性变、慢性炎症等。大黄酸已被证明可抑制ROS的产生，在H2O2诱导的人脐静脉内皮细胞中，大黄酸以剂量依赖性的方式显著减少细胞中BH3结构域凋亡诱导蛋白(Bid)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)-3、Caspase-8和Caspase-9的mRNA表达，减少细胞内ROS产生，从而逆转H2O2引起的细胞损伤[8-9]。

氧化应激在糖尿病肾病及脑缺血再灌注损伤的发生、发展中起着重要作用。研究显示大黄酸能显著降低丙二醛(MDA)含量并增加氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)等氧化酶的活性，抑制氧化应激效应，从而改善糖尿病肾病小鼠肾脏功能，并减轻大脑缺血再灌注损伤[10-11]。

3 抗肿瘤作用

近年来，大黄酸抗肿瘤的报道日益增多。研究表明大黄酸可以在许多癌症类型如胰腺癌[12]、宫颈癌[13]、胃癌[14]及肝细胞癌[15]等肿瘤中抑制细胞增殖、转移或诱导细胞死亡。

最新研究发现，大黄酸与全反式维甲酸(ATRA)联用可增强ATRA诱导巨噬细胞分化的能力，体现出大黄酸/ATRA分化疗法在抗急性早幼粒细胞白血病(APL)治疗中的巨大潜力，这其中的机制可能与大黄酸诱导NB4细胞的形态学变化，增强分化标志物CD11b和CD14以及趋化因子受体(CCR)1和CCR2的表达有关[16]。

信号通路转导过程与肿瘤细胞的分化、增殖密切相关。Ras/Raf/MEK(MAPK)/ERK和PTEN/PI3K/AKT/mTOR信号通路是肿瘤中两个经常失调的信号传导通路，参与肿瘤的激活、增殖、侵袭及转移过程。研究表明大黄酸可抑制血管内皮生长因子(VEGF)和表皮生长因子(EGF)诱导的MCF-7和MDA-MB-435s乳腺癌细胞及鼻咽癌细胞中MAPK/ERK和PTEN/PI3K/AKT/mTOR通路，从而抑制肿瘤细胞的增殖及转移[17-18]。更有研究证实大黄酸能以剂量和时间依赖性的方式抑制肾癌细胞(RCC)增殖，同时抑制RCC的迁移和侵袭，其抑瘤活性与MAPK/NF-κB信号转导途径抑制有关[19]。

细胞凋亡是消除包括癌细胞在内的恶性细胞的生理过程，不会对正常细胞或周围组织造成损害。研究表明，大黄酸能减少ATP的产生、降低线粒体跨膜电位，并显著升高葡萄糖调节蛋白78(GRP78)和ATF6水平，促进凋亡诱导因子的释放，从而诱导肿瘤细胞凋亡[20-21]。值得注意的是，大黄酸诱导的细胞凋亡是蛋白酶依赖性的，并涉及内质网应激相关的途径及人正常肝细胞(HL)-7702细胞内钙水平的增加[22]。

4 抗纤维化作用

纤维化以细胞外基质积聚和正常组织结构破坏为特征，是许多器官慢性衰竭的常见原因。大量的研究证实大黄酸对肾纤维化有明显的抑制作用。糖尿病肾病是导致肾纤维化的重要因素之一，肾小球系膜细胞增殖和细胞外基质(ECM)的异常沉积是早期糖尿病肾病的主要病理特征，与肾纤维化的发生密切相关。研究表明大黄酸可诱导系膜细胞周期G1期阻滞、上调凋亡介质Bax和Caspase-3表达，从而抑制系膜细胞增殖而改善肾纤维化[23]。此外，转化生长因子(TGF)-β1也是主要的致纤维化因子，由TGF-β1介导的Smad 信号转导通路是肾纤维化过程中最经典的信号通路。新近研究证实大黄酸可剂量依赖性的下调 TGF-β1与Smad3的高表达，从而改善肾纤维化病变[24-26]。更有研究发现，大黄酸能减少肾组织中纤维连接蛋白(FN)、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)及Ⅳ型胶原(Col4)的表达，从而显著延缓肾纤维化进展[27-29]。

大黄酸对肝纤维化也有明显的抑制效应。研究表明大黄酸能抑制肝脏星状细胞活化，上调 MMP-13/α-SMA比值从而增加胶原降解，减少细胞外基质分泌，有效抑制肝纤维化的发生、发展[30]。此外，大黄酸通过抑制miR-21表达，从而干预 TGF-β1/Smad 信号通路，减少ECM沉积，因而对肺纤维化也具有明显抑制作用[31]。

5 调脂作用

众多研究表明大黄酸能显著降低血清总胆固醇、三酰甘油水平，减轻体重而改善糖脂代谢。肝X受体(LXRs)在调节胆固醇平衡、脂质代谢和能量代谢方面发挥重要作用。在高脂饮食诱导的C57BL/6J小鼠中，大黄酸可拮抗体外3T3-L1脂肪细胞和HepG2细胞中的LXR靶基因，抑制脂肪和胆固醇代谢相关的LXR靶基因表达，与此同时激活棕色脂肪组织中的解耦联蛋白1(UCP1)，加速小鼠脂肪组织能量消耗，表明大黄酸可以通过拮抗LXR基因并提高UCP1表达来改善脂质代谢紊乱[32]。

固醇调节元件结合蛋白(SREBP)-1c是脂肪合成基因的重要转录调节因子，研究发现大黄酸能显著抑制SREBP-1c的转录活性，与此同时加速能量消耗并减少胆固醇和三酰甘油水平，从而减少肝脏脂肪沉积。更有甚者，大黄酸还能改善肝脂肪变性并使高脂饮食诱导的肥胖小鼠丙氨酸氨基转移酶(ALT)水平恢复正常[33]。

研究发现大黄酸能抑制人前体脂肪细胞增殖与分化，该作用可能与分化抑制基因(CHOP)表达上调有关[34]。通过下调脂肪生成特定转录因子PPARy和C/EBPα及其上游调控因子C/EBPβ的表达，大黄酸也可抑制脂肪生成。与此同时，脂肪酸合成酶及脂肪细胞分化相关的PPARy靶基因如CD36、aP2、UCP-2等也在使用大黄酸后显著减少，提示大黄酸可作为一种新型调脂药物治疗脂代谢紊乱[35]。

6 降糖作用

大黄酸(120 mg/kg)作用于db/db小鼠8周后其葡萄糖浓度曲线(AUC)的面积显著减少，同时胰岛素水平的AUC面积与第一时相胰岛素分泌明显增加。此外，通过增加小鼠B细胞数量并抑制B细胞凋亡，大黄酸能显著改善葡萄糖依赖性和非依赖性胰岛素分泌[36-38]。更有研究证实，通过抑制线粒体分裂蛋白相关蛋白1(DRP1)水平，大黄酸可保护B细胞线粒体超微结构免受高血糖诱导Drp1表达的影响，减少B细胞凋亡，表明大黄酸可成为治疗2型糖尿病的新药物[39]。

葡萄糖转运蛋白(GLUT)-4在葡萄糖的摄取和代谢过程中发挥着重要作用，是糖尿病治疗的主要靶点。研究表明，大黄根茎醇提物大黄素在分化的大鼠L6肌细胞中具有明显的葡萄糖转运活性，并表现出与噻唑烷二酮类药物相类似的作用，能够促进GLUT4及GLUT1的表达，同时对过氧化物酶体增殖物激活物受体-γ(PPAR-γ)的表达有促进作用，能提高胰岛素敏感程度，从而有效降低血糖[40]。

沉默结合型信息调节因子2同源蛋白1(SIRT1)是一种依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的去乙酰化酶，参与细胞增殖、分化、凋亡及能量代谢，在调节糖脂代谢也发挥着重要作用。研究证实大黄酸能增加糖尿病大鼠肾组织SIRT1的表达，抑制胰岛 B细胞衰老和凋亡，提高胰岛素的敏感性,从而改善糖尿病大鼠肾脏病理损伤[41]。

7 抗菌及抗病毒作用

和许多草药单体一样，作为植物抗生素,大黄酸对多种细菌及病毒具有显著疗效。既往研究表明大黄酸对金黄色葡萄球菌、幽门螺杆菌、链球菌、白喉杆菌、枯草杆菌、炭疽杆菌等均有良好的抗菌活性。其抗菌机制可能与大黄酸抑制细菌DNA及RNA的生物合成，阻碍线粒体呼吸链电子传递，同时阻止负责细菌无氧呼吸和发酵基因的转录有关[42]。

近来研究发现大黄酸(2.5～10 μg/mL)可显著抑制小鼠甲型流感病毒(IAV)的增殖，这可能与大黄酸抑制IAV诱导的氧化应激，减少Toll样受体4(TLR4)、Akt、P38、JNK MAPK和NF-κB信号通路的激活有关；高剂量(150 mg·kg-1·d-1)的大黄酸还可明显降低小鼠肺病毒载量[9]。此外，大黄酸被证明是一种可逆的非竞争型反转录酶抑制剂，可通过诱导反转录酶发生构象改变而降低反转录酶的活性，进而影响乙肝病毒DNA的合成[43]。

8 其他作用

肿瘤坏死因子超家族的成员-LIGHT，是动脉粥样硬化形成过程中一种新型的中介物。研究发现大黄酸能抑制LIGHT诱导的人单核细胞迁移，其机制与ROS生成和NADPH氧化酶p47(phox)活化减少有关，表明大黄酸具有用作抗动脉粥样硬化的潜力[44]。此外，既往研究证实大黄酸可抑制IL-1诱导的MMPs和蛋白聚糖酶的分泌，减少椎间盘细胞凋亡，从而阻止椎间盘退行性变的进展[45]。

大黄酸可减少大鼠结肠对水、钠离子及氯离子吸收，增加钾离子分泌因而具有通便作用。最近研究表明大黄酸还可通过抑制NF-κB和β-连环蛋白(β-Catenin)信号通路剂量依赖性地减轻增生和肥大的子宫肌层并改善子宫腺肌病[46]。此外，大黄酸可强效(>76%)抑制小鼠肥大细胞脱颗粒并抑制脂肪氧化酶(LOX)活性(IC50 值为3.9 μg/mL),表明大黄酸具有抗过敏活性，可能是治疗过敏性疾病的潜在药物[47]。

9 总结与展望

综上所述，大黄酸作为一种广泛存在于中草药中的蒽醌类化合物，具有广泛的药理活性，包括抗炎、抗氧化应激、抗肿瘤、抗纤维化、调脂、降糖、抑菌、抗病毒等，是低毒、具有良好开发前景的天然药物。大量的研究和临床实践已充分证明了大黄酸在多种疾病治疗中的新机制，其独特的药理活性已成为未来国内外临床研究的新热点，但由于其溶解性较差、生物利用度低使得大黄酸的应用受到了一定限制。近年来随着大黄酸分离提取技术的不断提高，其合成技术也取得了相当大的进展，大黄酸的研究与应用也因此得到进一步深入，其潜在的药物临床开发价值也得到了进一步挖掘，随着未来研究的进一步开展，大黄酸在不久的将来将成为新一代的临床新药。