槲皮素药理学作用的研究进展

刘晟文 刘建英

槲皮素（Quercetin）是从芦丁中提取的一种多羟基黄酮类化合物，化学名为3，3’，4’，5，7-五羟基黄酮，具有多种生物学活性，其药理学作用也很广泛，它具有抗氧化及清除自由基的作用，还具有抗炎、抗病毒、抗肿瘤、降糖及免疫调节等作用［1］。随着近年来我国中医药事业的蓬勃发展，学者们越来越多的把关注点投向了槲皮素。本文将近年来槲皮素药理学作用的研究进展做一综述，旨在促进槲皮素的研究、开发及利用。

一、槲皮素的抗氧化作用

槲皮素的抗氧化作用主要通过直接清除活性氧自由基、鳌合金属离子以及抑制LDL 氧化损伤等三个方面得以实现。

1.直接清除活性氧自由基：槲皮素不溶于水，溶于部分有机溶剂。Lespade 等［2］采用卡-帕里尼诺密度泛函理论发现羟自由基（-OH）的清除速率主要决定于其氢氧原子所处的羟基环境、一级结构以及二级结构中氢氧原子的数量，从而证实了槲皮素直接清除羟自由基（-OH）的能力与其溶解性密切相关。黄海艳等［3］采用过氧化氢（H2O2）诱导P1G1正常人黑素细胞形成氧化应激模型，同时给予槲皮素预处理模型细胞，最后使用DCFH-DA 检测槲皮素组细胞内活性氧自由基（reactive oxygen free radical，ROS）的变化，结果发现槲皮素组细胞内ROS 水平较H2O2组明显下降。由此说明槲皮素可降低细胞内活性氧自由基，对氧化损伤的细胞具有保护作用。Saw 等［4］制作了HepG2-C8 细胞的氧化应激模型，使用槲皮素预处理后，通过DPPH 分析发现槲皮素具有较强的氧自由基清除活性，同时DCFH-DA 测定和组合指数的结果也证实了槲皮素可降低氧化应激状态细胞内活性氧的水平。在另一项研究中，研究者们使用槲皮素作用于绝经大鼠的卵巢细胞，结果发现槲皮素治疗组大鼠卵巢细胞中抗氧化相关因子SOD-1 的mRNA 和蛋白表达水平均升高［5］，此外，学者们还发现槲皮素可通过逆转H2O2诱导的氧化应激显著地提高了细胞的活力，同时H2O2诱导的氧化应激相关蛋白的表达水平也出现下降。

槲皮素对活性氧自由基的直接清除作用可能与结构中富含酚羟基相关。酚羟基可通过提供活性氢灭活自由基，同时自身被氧化为具有较高稳定性的自由基的方式发挥抗氧化作用［6］。

2.与金属离子的鳌合：金属铁、铜是可催化许多自由基的产生，Cu2＋、Fe2＋可介导脂质发生过氧化，同时Fe2＋还可催化羟自由基的产生［7-10］。相关研究证实，槲皮素可通过其结构中的邻苯二酚鳌合Cu2＋、Fe2＋从而发挥抗氧化作用。Tang等［11］通过含乙醇的饮食喂养成年雄性C57BL／6J 小鼠形成酒精性肝病的模型，同时使用槲皮素进行治疗，结果提示槲皮素通过鳌合Fe2＋从而抑制Fe2＋诱导的脂质过氧化，最终发挥抑制酒精性肝病铁超载和氧化损伤的作用。Babenkova等［12］通过化学发光研究得出结果—与二氢槲皮素复合物中的Fe2＋是不活泼的，不能催化过氧化氢的分解，也不能进一步诱导羟自由基的产生，由此可知槲皮素可通过鳌和Fe2＋发挥抗氧化应激的作用。

PęKal 等［13］通过光谱分析观察了槲皮素鳌和Cu2＋的过程，对其鳌和程度做了评价，结果发现槲皮素被氧化成为具有稳定结构的苯醌类产物，同时Cu2＋也丧失了其介导脂质氧化的能力。随后，该课题组使用EDTA 阻断了铜槲皮素复合物的形成，再次证实槲皮素可通过鳌和Cu2＋发挥抗氧化应激的作用。Jomova 等［14］通过EPR 自旋捕捉实验发现槲皮素与铜的螯合作用显著抑制铜诱导羟基自由基形成的能力；通过DNA 损伤实验证实在槲皮素与铜的化学计量比较高的时候，槲皮素具有一定的保护能力；同时证实槲皮素对活性氧攻击的DNA 保护作用有两种机制—第一个机制是通过鳌和铜抑制活性氧的形成，第二种机制是由于游离槲皮素温和地嵌入DNA 形成了一个抵抗更强嵌入物的保护壁从而使得铜-槲皮素复合物的嵌入能力受到抑制。

3.抑制LDL 氧化损伤：人体内的自由基可通过侵害细胞脂质中的不饱和脂肪酸形成脂自由基从而引起脂质氧化，而槲皮素可通过抑制LDL 的氧化而逆转上述过程。Lim等［15］通过观察硫代巴比妥酸反应物质、磷脂酰胆碱氢过氧化物以及氧化低密度脂蛋白荧光强度的变化，证实了槲皮素能抑制低密度脂蛋白的氧化修饰，从而发挥抑制LDL 的氧化损伤的作用。高脂血症患者常常出现LDL-R 的表达下调及PCSK9 表达的上调，从而出现LDL 的氧化损伤，最终导致肝损害的发生，Mbikay 等［16］通过研究证实在低浓度下，槲皮素可增加LDL-R 的表达，减少了PCSK9 的分泌，刺激了LDL 的摄取，从而起到抑制LDL 氧化损伤的作用。

二、槲皮素的抗炎作用

槲皮素主要是通过抑制炎症因子的形成从而发挥抗炎作用。有研究证实，50 μm 的槲皮素可显著抑制IL-6、MCP-1、IP-10、RANTES、GM-CSF、G-CSF、TNF-α、LIF、LIX 和VEGF的产生［17］，并可抑制DSRNA 诱导的小鼠巨噬细胞钙的释放，由此得出槲皮素可通过钙稳态途径抑制dsRNA 诱导的巨噬细胞中炎症因子的释放，从而发挥抗炎的功效。Zhang等［18］通过手术制造大脑中动脉闭塞后形成脑缺血大鼠模型，。同时给予槲皮素治疗，结果发现槲皮素可减少促炎细胞因子（白细胞介素（IL-1β 和IL-6）、增加抗炎细胞因子（IL-4、IL-10 和转化生长因子-β1），降低ED-1 阳性率，从而发挥抗炎作用，最终减轻脑缺血后继发性损伤的程度。

Si 等［19］观察到槲皮素可抑制一氧化氮（NO）、前列腺素E2（prostaglandin E2，PGD2）和环氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）的水平，通过PCR 观察到槲皮素能显著抑制NF-κB亚单位p50 和p65、细胞外信号调节激酶（ERK1／2）和cJUN N-末端激酶（JNK1／2）的表达，同时western blot 分析表明槲皮素可抑制p50、p65、ERK1／2 和JBK1／2 的磷酸化，上述结果表明，槲皮素通过抑制NF-κB 和MAPK 信号通路发挥抗炎作用。

三、抗病毒作用

流感病毒的糖蛋白血凝素在甲型流感病毒、H5N1 禽流感病毒感染初期起着至关重要的作用，而病毒融合的关键在于与细胞膜上HA2 亚基的相互作用，阻断病毒与HA2 亚基的关联成为抗流感治疗发展的潜在靶点。Wu 等［20］通过槲皮素抑制一系列流感菌株后发现槲皮素可与HA2 亚基相互作用，从而阻断病毒的融合，同时还发现槲皮素可以通过伪造病毒药物筛选系统抑制H5N1 病毒进入细胞。

在另外一项研究中，Rojas 等［21］发现槲皮素可显著降低丙肝病毒（Hepatitis C，HCV）的复制率，同时发现经槲皮素处理后的HCV 病毒颗粒的传染性降低了65%，表明槲皮素影响了病毒的完整性，进一步通过分子层面实验证实了槲皮素可以通过阻止丙型肝炎病毒对二酰甘油酰基转移酶（diacylglycerol acyltransferase，DGAT）的上调和丙型肝炎病毒核心蛋白在脂质滴表面的典型定位而发挥抗病毒作用。

四、抗肿瘤作用

槲皮素可通过诱导肿瘤细胞的凋亡发挥抗肿瘤作用。原发性肝癌中葡萄糖转运蛋白1（Glucose transporter 1，GLUT-1）的表达量明显增加，抑制其表达可作为原发性肝癌新的治疗方向。 有研究表明，槲皮素可诱导肝癌细胞（HepG2，HuH7）的凋亡、抑制代谢活性和细胞死亡［22］，增加BAX／BCL-2（B 淋巴细胞瘤-2）的比值，同时槲皮素对上述肝癌细胞系的DNA 有损伤作用；随后在蛋白层面观察到槲皮素治疗后肝癌细胞中GLUT-1 膜表达增加，胞质部分随之减少，考虑与GLUT-1 受到槲皮素的竞争性抑制相关。

Ren 等［23］观察到槲皮素纳米粒加速了caspase-9、caspase-3 的分裂，诱导细胞色素c（cytochrome C，Cyto-c）的向上释放，促进了肝癌细胞的凋亡，同时研究者还发现槲皮素纳米粒可通过降低AP-2β 的表达和降低其与HTERT 启动子的结合来促进端粒酶逆转录酶（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）的抑制。此外，槲皮素纳米粒通过抑制核转移及其与COX-2 启动子的结合在环氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX-2）中具有抑制作用。槲皮素纳米粒也使Akt 和ERK1／2 信号通路失活。上述结果表明槲皮素纳米颗粒通过灭活caspase／Cyto-c 途径、抑制AP-2β／hTERT、抑制NF-κB／COX-2 和阻断Akt／ERK1／2 信号通路而发挥抗肿瘤作用。Klim 等［24］进一步从细胞增殖周期层面分析了槲皮素的抗肿瘤机制，其发现槲皮素对A549 细胞的微丝、微管和波形蛋白丝具有分解作用、对波形蛋白和N-钙黏蛋白表达存在抑制作用，这些均导致了A549 细胞迁移的减少，同时发现槲皮素可通过对有丝分裂微管的扰动造成有丝分裂的突变，另外，槲皮素对肌动蛋白丝的消耗也可能是细胞分裂失败的原因之一。以上结果表明槲皮素可诱发A549 细胞的凋亡、坏死和有丝分裂突变，抑制细胞的迁移潜能。

在胃癌研究领域，Shen 等［25］同样发现槲皮素可通过降低线粒体膜电位、激活caspase-3 和-9、下调Bcl-2 及Bax 表达和上调细胞色素c（Cyt-c）以线粒体依赖的方式诱导细胞的凋亡。其团队在进一步的研究中发现，槲皮素治疗后蛋白激酶B（Akt）磷酸化水平显著降低，而在给予富马菌素B1（FB1，Akt 激活剂）预处理后显著减弱了槲皮素对细胞生长的抑制作用及其对线粒体依赖性凋亡的促进作用。上述研究结果证实槲皮素通过阻断PI3K-Akt 信号而触发线粒体凋亡依赖性生长抑制，从而发挥抗肿瘤作用，可作为治疗胃癌的新靶点。

CSN6 是组成型光形态发生因子9（CSN）的一个亚基，其可通过调节myc 和mdm2 原癌基因的稳定性来促进癌变的发生，被认为是癌症治疗的潜在靶点。Yang 等［26］使用槲皮素处理HT-29 人结肠癌细胞后发现槲皮素以剂量依赖的方式抑制HT-29 细胞的活性，同时Western-blot 分析显示，槲皮素降低了磷酸化Akt 的蛋白表达水平，增加了CSN6 蛋白的降解，影响了Myc、p53、Bcl-2 等相关蛋白的表达水平，实验结果说明槲皮素诱导HT-29 细胞的凋亡可能涉及到HT-29细胞中的Akt-CSN6-Myc 信号轴。

五、降糖、降脂作用

Ahmad 等［27］观察到给予糖尿病大鼠反复口服槲皮素并局部应用槲皮素软膏，可使其血糖和氨基葡萄糖水平的趋于正常化，同时发现槲皮素软膏可单独应用于治愈切足糖尿病大鼠的伤口。胰岛素抵抗是降糖、降脂的一大难题，有研究证实，槲皮素可逆转由油酸制造的HepG2 细胞脂肪肝状态中三酰甘油（triacylglycerol，TAG）增加［28］，脂质过氧化增加以及炎性细胞因子TNF-α 和IL-8 水平的显著升高。此外，RTPCR 结果表明槲皮素（10 μm）可抑制TNF-α 基因的表达，同时增强超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性，蛋白层面也证实槲皮素可使白蛋白和尿素含量升高、丙氨酸氨基转移氨酶（alanine aminotransferase，ALT）活性降低。上述研究成果说明槲皮素通可过减少三酰甘油积累、胰岛素抵抗、炎症细胞因子分泌而发挥降糖、降脂的作用。

六、槲皮素的免疫调节作用

槲皮素通过抑制淋巴细胞活化和增殖来发挥免疫调节作用。在针对白血病细胞系的研究中，学者们发现槲皮素对白血病细胞系的凋亡潜能高于外周血单核细胞（peripheral blood monouclear cell，PBMC），同时能够抑制T 细胞增殖和活化等正常免疫功能［29］。此外，槲皮素还阻止PBMC 增殖和葡萄球菌肠毒素B（Staphylococcal enterotoxin B，SEB）诱导的激活标记物的上调。上述结果证实槲皮素可能通过干扰效应器T 细胞功能来发挥免疫调节作用。

槲皮素是一类黄酮类化合物，其广泛存在于自然界中。总结目前的研究成果，其具有抗氧化、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、降糖、降脂、免疫调节等生物活性和广泛的药理学作用，对治疗细菌感染、病毒感染、肿瘤、糖尿病、高血脂和免疫系统疾病均具有十分重要的临床意义。但由于槲皮素本身存在一定的毒副作用，因此目前其的治疗研究大多集中于细胞、动物模型中；对于槲皮素治疗效果的通路机制分析也未形成系统的理论；同时槲皮素本身在具有致癌性的同时又具有抗肿瘤特性，这在以后的研究中也会有一定考虑。

综上所述，槲皮素的药理作用研究前景是巨大的，我们可以预见，在不久的未来槲皮素会在各类医学领域中将发挥重要的作用。