大黄的作用机制及临床的研究现状*

杜兆远，刘永武，张娜，赵良友，翟旭楠，范卓文

黑龙江中医药大学，黑龙江哈尔滨 150040

大黄最早记载于《神农本草经》，主要产自四川、云南等地，喜寒凉气候、忌高温，具有泻热通肠、凉血解毒、逐瘀通经等功效。现代药理表明，大黄临床用药广泛，对血液及消化道均有影响，具有治疗代谢系统疾病、便秘、肾病、心脑血管以及抗癌等功用。

虽然历代医家普遍认为大黄无毒，但是在《景岳全书》中记载大黄“气味俱厚，阴中之阴，降也，有毒。”随着大黄在国内外的广泛应用，2001年美国首次报道大黄具有肝肾毒性，随后有报道称大黄对生殖器官，胚胎等均有一定的毒性。并发现大黄具有正相和负相的双向调节作用，例如止泻和泻下、止血和活血。大黄的作用机制研究虽然已经深入到了分子层面，但是目前的研究结果尚未统一，不能客观的反应大黄对机体的作用机制。因此本文对大黄近年来的现代研究进行综述，为探索大黄的作用机制以及临床的合理用药提供一定参考。

1 作用机制

1.1 抑制炎症反应

炎症是一种机体自我防御与修复的过程。致炎因子白细胞介素（Interleukin，IL）和肿瘤坏死因子-α（Tumor Necrosis Factor，TNF-α）等诱导炎症反应，使人产生发热，红肿，疼痛等症状。当炎症反应较为强烈时会对器官的功能造成损坏，对人造成伤害。

致炎因子可以促进炎症介质的释放，刺激小胶质细胞的活性，使脑内乳酸（Lactic acid，LA）浓度增加，造成酸中毒和神经毒性，诱使脑组织坏死［1］。大黄中的大黄素可以有效的抑制致炎因子的活性，逆转这一过程，对脑组织的坏死有所改善。虞夏晖等［2］发现脑和肠道菌群通过刺激IL进行相互影响，形成恶性循环。大黄可以通过降低致炎因子TNF-α和IL-1β的表达，以及细胞内的活性氧（Reactive oxygen species，ROS）含量，改善肠道菌群和脑缺血灌注后损伤，降低脑梗死概率。寇小妮［3］对非酒精性脂肪肝炎大鼠细胞干预给药，发现大黄素可以调控NAD+依赖性脱乙酰酶3-胰腺beta细胞团调控因子1（Sirtuin3-FOXO1，SIRT3-FOXO1）信号通路，促进相应的蛋白表达，降低炎性反应。半胱氨酸蛋白酶（Cysteinyl aspartate specific proteinase，Capase）通过切割蛋白，从而控制真核细胞凋亡的进程。大黄素可以通过降低Caspase-3、Caspase-6、Caspase-9活性，进而增加肝细胞的活性。用大黄附子汤治疗重症急性胰腺炎鼠［4］和小鼠醋酸扭体试验[5]证明，单用大黄以及在组方中使用均表现出镇痛抗炎的功效。大黄可以阻断两面神激酶2-信号转导与转录激活因子3（JAK2-STAT3）信号转导通路，减少胰腺中的STAT3，p-STAT3蛋白表达，抑制腹腔巨噬细胞的功能，降低细胞内TNF-α、IL-6的含量，减轻炎症对组织的损伤。

1.2 抗氧化能力

在健康的生命体中均存在着少量的氧自由基，因其具有很强的活性，所以能与任何物质发生反应。当氧自由基在体内大量聚集时，细胞过氧化损伤，线粒体受损，诱导细胞程序性死亡。心肌缺氧以及血液重新灌注后，氧自由基不能即时清除，心肌细胞受损。大黄能够阻止丙二醛（MDA）和一氧化氮（NO）等氧自由基的释放，提高超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）的活性，使机体的抗氧化能力得以改善，减轻ROS对脑组织、神经元以及血脑屏障的损伤，治疗心脑血管等疾病。研究发现［6］，大黄中的大黄酸在降低酒精性脂肪肝大鼠体内的甘油三酯时，还可以调节氧化还原状态。王宇卿［7］利用液质联用技术分析大黄成分的抗氧化能力时，表明大黄中多种成分都具有抗氧化能力，但强度不一样。其中没食子酸，儿茶素等酚酸类物质有大量活泼氢存在，因此具有较强的抗氧化能力。腺嘌呤因其裸露在外的N原子可以很好地与活性氧接触，其抗氧化作用也很明显。大黄蒽醌类中的α酚羟基中活泼氢较少，因此抗氧化能力较弱。这表明大黄是通过多种成分共同作用，降低ROS含量，改善机体的抗氧化平衡能力，保护细胞，起到治疗效果。

1.3 细胞凋亡和自噬

虽然细胞凋亡和自噬机制受相同配体诱导细胞程序性死亡，但是自噬却能够抑制凋亡，保证细胞存活。在临床中，利用大黄促进细胞凋亡的作用对抗肿瘤细胞，也可以利用大黄促进细胞自噬的机制，吞噬损坏的细胞器，保护细胞内环境，拮抗细胞凋亡，增加细胞活性。

细胞的凋亡和自噬与凋亡因子和信号通路有着直接的关系。于晓政［8］表明，大黄可以降低抑制凋亡的B淋巴细胞瘤-2基因（B-cell Lymphoma-2，BCL-2）的活性，上调Capase、促凋亡基因Fas和TNF-α等细胞凋亡和自噬的交互作用因子的活性，促进细胞程序性死亡。大黄还可以调控β-链蛋白（β-catein），哺乳动物雷帕素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，MTOR）、磷酸酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）、AMP激活蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK），蛋白激酶B（Akt），STAT3等信号通路，调节相关的生长因子活性表达，影响细胞生长周期，发挥细胞凋亡和自噬的作用。

大黄还可以通过影响内质网和线粒体产生细胞凋亡和自噬的作用。大黄素刺激内质网发生应激化后，Ca2+浓度异常以及蛋白质合成的速度大于折叠的速度，导致细胞内堆积大量没有折叠或折叠发生错误的蛋白，诱导细胞凋亡。在线粒体受到凋亡因子刺激时，上调BCL-2家族中的促凋亡基因Bax表达，拮抗BCL-2的作用，而且从线粒体流至细胞内的细胞色素C通过刺激凋亡诱导因子激活Caspase-3，引发细胞凋亡。然而受损的线粒体也可以形成自体吞噬被降解为修复细胞的原料和营养，因此大黄可以利用这一特性保护细胞免于顺铂的损伤，减弱了顺铂对纤维细胞的凋亡能力。

1.4 毒性作用机制

黄婉奕等［9］发现，大黄素通过影响转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、TNF-α和IL-6产生过激的炎症反应，并促进其他因子的释放，扩大炎症连锁反应，SOD和谷胱甘肽（GSH）不能即时清除ROS，使血清中血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）和血清肌酐（serum creatinine，Scr）的含量明显高于正常值，表明大黄具有肾毒性。刘艺等［10］发现，大黄素可以诱发氧化应激损伤，抑制细胞色素P450酶，降低SIRT1表达以及上调Bax表达，造成L02肝细胞线粒体受损，诱使细胞凋亡。张银环等［11］发现，大黄素还可以提高胆固醇相关代谢酶（SREBF2）活性，抑制载脂蛋白（APOB）表达，促进脂质的合成并阻断其运输，使脂肪在肝细胞内沉积，造成肝细胞损伤。胡樱凡［12］发现大黄素和大黄酸易对机体产生炎症反应以及GSH过度抗氧化，造成肝肾的毒性。其中体内的谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性升高，线粒体功能受损，内质网应激化，部分肝细胞出现体积增大，淤血，水肿，胞浆疏松淡染等现象。而且丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）在不同因子所刺激下，影响细胞的生长分化以及炎症反应，因此大黄素可以在影响线粒体内Capase活性的同时调控MAPK信号通路，造成HK-2细胞凋亡。另有研究表明，大黄对不同性别和年龄产生的毒性也有一定差异，其中雄性鼠比雌性鼠的肾损伤较为严重，肝损伤较雌鼠弱；老年鼠对大黄素的敏感度要比幼年鼠高［13］。大黄还可以通过介导TNF-α，产生肾小管的癌变，并对大鼠生殖器官及下丘脑弓状核神经元产生影响，造成生殖毒性［14］。

大黄的作用机制与致炎因子、氧化损伤以及细胞凋亡和自噬作用有着密切的关系。但是大黄在治疗疾病时，对致炎因子以及ROS是起抑制作用，而大黄作用于正常细胞时，却是促进炎症反应以及氧化损伤的形成，对机体产生了毒性。推测可能有以下几个原因：（1）剂量的问题，在低剂量治疗时，并没有达到器质性病变所需的含量，当剂量过大或长时间服用，导致体内的量超出了有效视窗，产生了毒性。（2）大黄中的某成分在单独作用时会产生毒性，而共同作用时可能彼此制约，达到治疗目的。其中作为大黄有效成分之一的缩合鞣质并没有展现出对机体相应的毒副作用，但是大黄蒽醌和水解鞣质在实验中均表现出对肝肾的毒性。（3）在研究大黄药理作用时实验对象为疾病模型，而研究毒理作用时，选取的则是健康的实验对象。因选用的实验对象不同，内环境也不同，可能导致大黄对其作用也不尽相同。（4）与大黄的细胞凋亡和自噬有关。大黄使受损的细胞凋亡或自噬，消除炎性和氧化损伤细胞，减少氧自由基和炎症因子流出细胞外的机会，从而起到治疗作用。当大黄作用于正常细胞时，诱导细胞过氧化和炎症反应，使线粒体和内质网功能异常化，最终导致细胞凋亡，并产生相应的毒性。

2 临床应用

2.1 慢性肾衰竭

治疗慢性肾衰竭（CRF）是大黄传统功效之一，因具有延缓慢性肾功衰竭进程的作用，所以在治疗慢性肾脏病中有着巨大的作用。大黄的作用机制不仅仅是通过泻下将毒素排出体外，还可以抑制TNF-α和IL-6的表达，减少炎症反应，阻止肾纤维化的形成以及保护肾功能。

张琳琳［15］发现，TGF-β不仅可以产生炎症反应，还可以诱导生成肾纤维化。大黄可以通过抑制TGF-β表达，降低患者体内的BUN和Scr含量，治疗慢性肾病。涂玥［16］研究发现，大黄中的有效成分可以增加BCL-2/Bax的比例，降低Capase的表达，改善肾小管上皮细胞的活性和肾功能，并通过阻断TGF-β1-JNK信号通路阻止肾纤维化。水光兴等［17］表明，CRF发病机制与肾小球滤过率有关，当足细胞蛋白（PCX）受损并脱落排泄到尿中，表明肾小球硬化以及滤过膜通透性增大，容易导致蛋白尿以及肾衰竭的形成。用大黄治疗后，CRF患者尿中的PCX含量降低，减轻肾小球损伤，起到治疗效果。

2.2 止泻、泻下以及保护胃肠黏膜作用

胃肠是大黄的主要效应器官，多用来治疗积滞不下。研究者们认为大黄治疗便秘机制为调节M胆碱受体，兴奋肠道平滑肌，刺激胃肠蠕动，抑制钠钾泵，阻止Na+重吸收，使肠内水分增多，促进5-羟色胺分泌，刺激胃肠黏膜神经，引起泻下。

在治疗泻下时，大黄性寒易伤中，因此常与附子等热性药配伍治疗。胥鹏鹏［18］研究表明，大黄具有寒性，附子通过降低大黄泻下作用来纠正大黄药物的偏性，起到制约大黄之寒，保其通下走泻作用。邱振文［19］通过悬吊回肠实验以及行为学观察可知，小鼠的排便量增加，排便时间提前，表明大黄-附子可以增加肠蠕动。史晓燕［20］通过墨汁灌胃，检测结肠肌电，HE染色等实验发现，大黄附子汤增强小肠推动力，结肠肌收缩幅度增大，大鼠肠腺细胞活性增强，利于通便。

大黄总蒽醌可以使体内的胃肠激素以及乙酰胆碱的含量升高，增加结肠收缩幅度，但是游离蒽醌和鞣质对结肠收缩呈现抑制作用，表现为止泻作用。刘春芳等［21］研究发现，小于1 g剂量的生大黄具有止泻作用，而5～10 g的生大黄在60℃下煎煮10 min具有良好的泻下作用。推测小剂量下鞣质的溶出度高于大黄总蒽醌，起到止泻作用；大剂量下在低温短时间内的煎煮使大黄总蒽醌的溶出度达到了有效视窗，并掩盖了止泻作用；在高温长时间的煎煮下，大黄总蒽醌受到了破坏，泻下效果减弱。表明大黄具有泻下和止泻的双向调节作用与鞣质和大黄总蒽醌的含量有直接的关系。

大黄还可以通过降低内毒素，促进肠黏膜分泌免疫物质保护肠黏膜屏障。郭帅［22］用大黄附子汤进行给药治疗，降低细菌脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS）的含量和位移；抑制磷酸化血管扩张刺激磷蛋白（phospho-VASP，p-VASP）的表达，使下游的紧密连接蛋白（ZO-1）表达增加，恢复由黏膜上皮细胞形成的屏障功能，改善肠黏膜细胞通透性和肠道血流量，有利于大鼠失血性休克复苏后的康复。对脓毒症大鼠给予大黄附子汤灌胃给药处理后发现，细菌酵解产生的D-LA的含量降低，有利于肠黏膜的修复。含量显著性增加的胃肠激素，有利于胃酸的分泌，以及胆囊和胃肠的收缩运动，而且大黄附子汤与依替米星注射液合用疗效更好。

2.3 代谢系统类疾病

大黄治疗代谢系统类疾病，其机制主要在于，一方面可以促进肠蠕动，减少脂类的吸收。另一方面可以通过影响内质网和线粒体的功能，吞噬异常分化的脂肪细胞，使脂肪细胞的增殖作用受到抑制，减少体内积累的白色脂肪。并激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor，PPARγ）和AMPK信号通路，加快新陈代谢，增加胰岛素敏感度，发挥降血糖、降血脂等作用［23］。

大黄水提和醇提物均可以使高脂血症大鼠体内的血脂含量降低，并且逆转高密度脂蛋白的浓度并高于正常值，表明大黄中的有效成分可以有效地降低血脂，并起到抗动脉粥样硬化的作用。进一步研究发现[24]，大黄素可以通过抑制胆固醇结合蛋白（SREBP1）表达，降低AMPK和脂肪酸合酶的活性，增加PPARα和脂质转运蛋白（MTTP）表达，减少脂肪酸的摄入量并促进其代谢分解，发挥降低肝脂的作用。而且大黄素可以治疗斑马鱼的非酒精性脂肪肝，改善斑马鱼肝脏的脂质沉积。

2.4 止血与活血

汉代《金匮要略》中的大黄泻心汤是最早用大黄治疗血瘀症状的方子，方中大黄止血而不留淤，称为圣药。大黄中的α儿茶素，没食子酸可以用来止血，其机制是通过抑制抗凝血酶的活性，减少出血部位的运动，局部血管收缩，利于血小板发挥凝血作用。而大黄素，大黄酚，大黄酸等却具有与之相反的活血作用，可以稀释血液，增加血流动，改善微循环灌注等。而且大黄在治疗血瘀时还可以降血压、血脂，并利用泻下作用将毒素排出体外，保护患者的胃肠道。因此在临床中利用大黄的止血活血作用，对脑出血和脑缺血再灌注损伤等脑血管疾病有明显的治疗效果。大黄治疗脑出血时可以保护血脑皮屏障和神经元，减小血肿体积，消除病灶部位的水肿[25]。

2.5 抗癌作用

癌症是一种恶性肿瘤，其发病机制复杂、迅速生长和扩散到其他部位的特点会对人体造成严重的危害。常用的抗癌手段效果并不理想，复发致死率极高。而中药的干扰性小，不易耐受，是治疗肿瘤的有效手段之一。大黄作为一种常见的中药，具有广泛的治疗作用以及生物活性，可以通过多种途径治疗癌症。

大黄蒽醌类化合物通过介导信号通路，提高Capase-3，Capase-9的表达，下调BCL-2/Bax的比例，阻止癌细胞的增殖，起到抗癌作用。其中MTOR、PI3K-AKT、Notch-1等作为经典的抗癌通路，可以抑制肿瘤细胞的增殖生长、分化、抗凋亡、侵袭和转移的能力。研究发现[26]，大黄中的大黄素可以阻断结肠癌细胞SW480中的STAT3通路，抑制间制化细胞和胞内传导信号蛋白的表达，SW480细胞内的金属蛋白酶MMP-9和MMP-2活性减弱，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表达活性降低，阻碍血管生成，结肠癌细胞的转移能力受到抑制。基质细胞衍生因子1-趋化因子4（SDF1-CXCR4）与肿瘤细胞多种生物学行为有关。利用PCR定量和划痕检测法证实大黄素通过阻断SDF1-CXCR4信号通路，抑制A549肺癌细胞的转移和侵袭能力。

关波等［27］发现大黄素介导BGC-823细胞后，细胞内的糖激酶2表达下调，抑制糖酵解途径，胃癌细胞所获得的能量无法维持细胞增殖，使肿瘤细胞的增殖能力减弱。研究发现[28]，新生成的血管可以增加肿瘤的侵袭能力，并且胰腺癌是一种典型的富血管性恶性肿瘤。大黄素可以通过降低血管生成素Ang-1、Ang-2和VEGF的表达，破坏血管的完整性，胰腺癌细胞血管新生受到抑制，起到抗癌作用。大黄酸通过抑制细胞外信号调节激酶（excelluar signal-regulated kinase，ERK）途径，使胶质瘤细胞分化为成熟的星形胶质细胞，表明大黄对神经性肿瘤也有很好的治疗效果。

大黄的抗癌作用机制除了与相关通路和基因有关，还可以通过线粒体，端粒等途径抗癌。研究发现，大黄素介导HepG2癌细胞PI3K-Akt信号通路的同时，产生氧化损伤，线粒体受损，诱导HepG2肝癌细胞凋亡。大黄素对Hela细胞的端粒以及端粒酶有一定的影响。大黄素可以诱导端粒长度减少20%，端粒的功能受损，DNA复制不完整，染色体不稳定，导致Hela细胞的增殖受到抑制。同时还发现端粒酶活性有所提高，推测可能与端粒损伤后的修复有关[29]。

大黄中的蒽醌类化合物虽然具有良好的抗癌作用，但是其特有的结构导致在体内的溶解度较差。因此采用包合物、纳米乳等新剂型或利用先导化合物进行结构修饰，设计合成新型抗癌药物。新剂型和衍生物的抗肿瘤活性明显高于先导化合物，副作用低于抗生素。因此对大黄有效成分的优化是未来抗癌药物发展的一个新方向。

3 小结与讨论

对近5年文献总结可知，除了《中国药典》所记载的功效外，大黄还具有双向调节作用以及抗癌的潜在功效，并展现出相应的的毒副作用。大黄对人体的作用机制十分的复杂，目前的研究并没有得出统一的结论。为了大黄在临床用药有更好的理论支撑，需要对大黄系统性的深入研究，确保大黄能够在医学领域中发挥巨大的潜在价值。