黄芩苷抗氧化作用机制研究进展*

曹 盼，张樱山，魏学明，王秉鹏，潘慧清，罗旭东

1 甘肃中医药大学，甘肃 兰州730000；2 甘肃省中药现代制药工程研究院

黄芩为唇形科植物黄芩Scutellariabaicalensis Georgi 的干燥根，可清热燥湿，泻火解毒，止血，安胎，用于湿温、暑湿、胸闷呕恶、湿热痞满、泻痢、痈肿疮毒、胎动不安等［1］。黄芩主要分布于河北、内蒙古、山西及甘肃等地，主要化学成分包括黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷等黄酮类化合物［2］。黄芩苷分子结构为7-葡萄糖醛酸-5，6-二羟基黄酮，是从黄芩中提取的一种黄酮类化合物，是一种含有葡萄糖醛酸的黄酮类成分［3-5］。黄芩苷是从中药黄芩根部分离出的一种黄酮类化合物［6］，具有抗氧化［7］、抗炎［8］、抗肿瘤［9］、抗病毒［10］、抗菌［11］、抗过敏［12］、防治心血管系统疾病［13］、抗紫外线照射的皮肤光老化［14］及安胎［15］等作用。

黄芩苷具有较强的抗氧化活性，是良好的抗氧化活性成分。WANG 等［16］首次以黄芩粗提物为原料，采用ph-z1-精制逆流色谱法（countercurrent chromatography，CCC）反排洗脱模式进行分离，并在常规CCC 条件下进行二次分离，得黄芩苷纯度98.2%，成功从黄芩中分离纯化得到黄芩苷，且纯度较高，为黄芩苷的提取分离提纯提供了实践技术指导。刘靖丽等［17］采用密度泛函理论方法对黄芩素和黄芩苷分子进行构象扫描，从分子的几何结构、酚羟基解离能（bond dissociation enthalpy，BDE）、绝热电离势（ionization potentials，IP）、最高占据轨道（highest occupied molecular orbital，HOMO）和最低空轨道（lowest unoccupied molecular orbital，LUMO）能级以及其能级差ΔE（LUMO-HOMO）等方面分析了2 个化合物的抗氧化活性与结构的关系，得出C6位的酚羟基是黄芩苷抗氧化的最大反应活性位点。黄芩苷在用于治疗阿尔茨海默病（alzheimerdisease，AD）时可增强N2a/APPswe 细胞的抗氧化能力并促进Nrf2的核转位［18］。崔玉环等［19］通过检测发现柴胡皂苷d联合黄芩苷可使脑缺血再灌注损伤模型大鼠的脑组织、血清中丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量降低，过氧化氢酶（catalase，CAT）、超氧化物歧化酶（supero-xide dismutase，SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathion peroxidase，GSH-PX）活性增强，差异有统计学意义，说明柴胡皂苷d联合黄芩苷该模型大鼠的保护作用可能通过抗氧化作用实现。CHENG 等［20］研究显示黄芩苷对H2O2介导大鼠缺血再灌注脑损伤表现出较强的神经保护作用，提高了神经元的SOD 活性羟基自由基、超氧阴离子、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）水平，对自由基有较好的清除作用，对黄嘌呤氧化酶有抑制作用，对大脑中动脉闭塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）诱导的损伤在4 h 内表现出良好的抗氧化作用，其体内外抗氧化作用可能阐明其作用机制。笔者通过查找近五年内国内外对于黄芩苷抗氧化的研究文献，论述其最新研究进展，为黄芩苷的下一步研究提供理论基础。

1 黄芩苷抗氧化作用机制

黄芩苷抗氧化药理作用机制包括清除自由基、抑制过氧化脂质的生成及前氧化物酶、形成金属离子配合物、激活抗氧化剂及通路和解毒酶，消除活性氧和活性氮等［21］。

1.1 清除自由基黄芩苷通过释放酚羟基氢原子实现其抗氧化作用，同时生成了稳定的半醌式自由基，终止自由基链式反应的发生，从而实现抗氧化［22］。ZENG 等［23］研究表明，黄芩苷腺嘌呤二核苷酸中心的初级氨基酸残基相互作用，抑制了黄嘌呤氧化酶（XO）催化尿酸的形成和超氧阴离子（O2-）的生成，且黄芩苷和黄芩素对O2-自由基均具有良好的清除活性，进而实现抗氧化。阐明了黄芩苷抗氧化的机理之一，即通过清除自由基抗氧化。

1.2 激活抗氧化剂植物中的SOD 是抗氧化剂，能发挥其独特的功能有效地清除多种活性氧［24］。CAT 是生物体内主要的抗氧化酶，其催化细胞内过氧化氢分解，防止氧化［25］。杨仕群等［26］以1 日龄雌性蓝孔雀为研究对象，在饲料中添加0.5%竹叶黄酮和黄芩苷，黄芩苷组SOD 指数、CAT 活性和总抗氧化能力（T-AOC）指数显著高于竹叶黄酮组和对照组，显著提高了蓝孔雀幼雏的抗氧化能力。SHI 等［27］研究发现，黄芩苷诱导核因子相关因子2（Nrf2）活化，增加其抗氧化基因的表达，并诱导Nrf2 转录，激活黄芩苷减轻体内扑热息痛（Nacetyl-p-aminophenol，APAP）诱导的肝毒性，即黄芩苷对肝脏的保护作用。黄芩苷可通过雌激素受体明显激活Nrf2-ARE 通路，发挥抗氧化作用［28］。孙琎等［29］研究表明黄芩苷元通过下调高糖诱导的HL7702 细胞中激酶（PERK），同源蛋白（C/EBP homologous protein，CHOP）和信使核糖核酸（messenger RNA，mRNA）的表达水平，上调Nrf2、HO-1蛋白及mRNA的表达水平，抵御高糖诱导的氧化应激和凋亡。黄芩苷通过激活抗氧化剂及通路中转录因子，阻断其氧化，实现抗氧化。

1.3 形成金属离子配合物黄芩苷金属离子配合物对氧自由基有明显的消除作用［30］。通过紫外-可见光谱法研究了黄芩苷及黄芩苷与6 种金属离子（Mn2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Fe3+和Al3+）分别存在时其抗氧化性的变化情况，发现不同金属离子对黄芩苷抗氧化具有促进作用，且金属离子与黄芩苷形成螯合物，结果表明黄芩苷金属配合物的抗氧化性能较单纯黄芩苷强［31］。郭明等［32］通过电流变化发现黄芩苷-Cu 和黄芩苷-Co 金属配合离子对Kv1.4和Cav3.2离子通道有浓度依赖性地明显影响作用，获得了稳定表达各离子通道的CHO 细胞或HEK293细胞模型。

1.4 消除活性氧和活性氮黄芩苷抗氧化作用还可通过消除活性氧和活性氮而实现。活性氧包括超氧阴离子（O-）、羟自由基（OH-）、过氧化氢（H2O2）等活性较氧气分子活泼的含氧物质及其衍生物［33］。活性氮主要是硝基类化合物及具有高度活性氮的衍生物，主要包括一氧化氮（nitric oxide，NO）、二氧化氮（nitrogen dioxide，NO2）、次硝酸（nitroxylic acid，HNO）等［34］。GUO 等［35］研究表明，黄芩苷对孤雌激活（parthenogenetically activated，PA）和体外受精（in vitro fertilized，IVF）猪胚胎体外发育情况，表明黄芩苷在PA 猪胚胎的体外发育能力中通过减少活性氧（ROS）水平和细胞凋亡，增加线粒体膜电位（ΔΨm）和ATP 的水平，调节线粒体活性，激活SHH信号，提高了PA 和IVF 猪胚胎的体外发育能力。ZHONG等［36］将黄芩苷用于抑郁症模型小鼠时，能抑制N-甲基-D-天冬氨酸受体（n-methyl-d-asprtate receptor，NMDAR）和Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II 的增加，并能抑制受到慢性不可预测的轻度应激的小鼠的磷酸化ERK和活性氧的产生，黄芩苷为治疗抑郁症的潜在候选药物。黄芩苷减少及消除活性氧及活性氮，阻止其发生氧化反应，达到抗氧化目的。

2 黄芩苷抗氧化活性的应用

黄芩苷在脑损伤［37］、神经细胞损伤［38-39］、心肌损伤［40］、肝损伤［41］、防治放射性肺损伤［42-43］、抗肿瘤［44］等疾病的治疗中均具有直接或间接治疗作用。在小鼠抗抑郁试验中黄芩苷是通过调节NMDAR/nr2b-erk1/2 相关通路，抑制炎症细胞因子和氧化应激而实现的［36］。饲养肉鸡时黄芩苷组显著提高CD3+/CD4+、CD3+/CD8+、IFN-γ 浓度，以及胰岛素生长因子（anti-IB）效价和脾脏指数，显著提高血清SOD、GSH-Px、CAT 活性及肝脏中血清总抗氧化能力（total serum antioxidant capacity，T-AOC）、血清总超氧化物歧化酶（total serum superoxide dismutase，T-SOD）和GSH-Px 活性，显著降低血清和胸腿肌丙二醛含量，其用量为100～200 mg/kg 时肉鸡免疫力及生长性能最佳［45］。

黄芩苷还用于小鼠白癜风模型，可显著促进CAT 和GPX1 mRNA 表达，明显抑制热休克蛋白70（heat shock protein-70，HSP-70）分泌，由此能够减轻H2O2对黑色素细胞造成的细胞损伤，即黄芩苷是一种很好H2O2清除剂［46］。黄芩苷还可降低小鼠皮肤中CD8+T 细胞的浸润及免疫沉淀10 和趋化因子受体的表达。黄芩苷可显著降低血清白细胞介素6（interleukin-6，IL-6）、和白细胞介素13（interleukin-13，IL-13）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α），在白癜风的治疗中起关键作用［47］。刘海霞［48］研究表明，黄芩苷治疗糖尿病患者后，患者尿蛋白、β2微球蛋白较常规治疗组明显减少，而血清SOD 及GSH-px 明显升高，即黄芩苷在治疗糖尿病中有抗氧化应激作用。

3 小结

黄芩苷具抗氧化活性，能除去伤害机体的自由基，阻止其进一步恶化。黄芩苷具有抗氧化药理作用，且黄芩苷大多从黄芩药材根部提取，因此为了保证黄芩苷的质量及纯度，我们应从黄芩药材的全过程进行质量控制，在黄芩的栽培种植、生长环境、采收时节、加工炮制、储藏运输等各环节中严格按照质量标准执行，逐步进行，保证黄芩药材质量，提供良好的黄芩苷提取源；在提取纯化过程中标准操作，尽量避免偶然误差，力求得到质量和纯度都保证的黄芩苷，更好地发挥抗氧化作用。随着对黄芩苷抗氧化作用及机理的不断深入研究，其抗氧化性为临床应用提供广阔的应用前景。关注黄芩苷抗氧化活性并分析抗氧化机理，结合新型科学技术及新型研究领域深入研究黄芩苷未知层面以提高临床疗效，不仅为黄芩苷抗氧化作用的评价提供量化指标及理论指导，更能拓宽黄芩苷新的研究空间，促进黄芩苷用于临床实践治疗多种疾病，提高临床疗效，为临床实践奠定坚实的理论基础。今后可从整体器官水平、细胞水平、分子水平、基因组学、代谢组学及网络药理学方面等全面深入研究黄芩苷抗氧化机制（通路、自由基和因子）及应用，得出更具说服力的证据，为临床治疗提供有力的理论依据。