金银花酚酸类化学成分、药理活性及体内代谢研究进展

熊乐文，金 莹，王彦予，赵宏伟，李 佳,2，蒲高斌,2，张 利，杨寒冰，张永清,2，张龙霏,2*

(1.山东中医药大学，山东 济南 250355；2.山东省高校中药质量控制与全产业链建设协同创新中心，山东 济南 250355；3.山东中平药业有限公司，山东 平邑 273300)

金银花为传统中药，具有疏散风热、清热解毒等功效，用于治疗温病发热、风热感冒等病症。金银花的活性成分主要有酚酸、黄酮、挥发油、三萜皂苷等[1-3]，其中酚酸类成分是金银花中重要的次生代谢产物，因结构中含有多个酚羟基而具有良好的抗氧化活性[4]。近年来，天然化合物分离及结构鉴定技术水平迅速提升，金银花酚酸类成分的抗病毒、抗菌、抗炎、抗氧化、抗肿瘤等药理活性及其体内代谢过程研究取得了显著进展[5-6]。随着2020年版《中国药典》金银花标准提升[1]，金银花中的酚酸类成分再次成为人们关注的焦点。因此，本文系统归纳总结了金银花酚酸类成分种类、分子结构、药理活性及其体内代谢过程，旨在为确定金银花传统功效物质、控制药材质量、临床合理用药及开发利用酚酸类成分植物资源提供参考。

1 化学成分

金银花中的酚酸类成分结构骨架多为C6-C1型(如原儿茶酸)和C6-C3型(如咖啡酸、阿魏酸)，各酚酸类成分之间可缩合形成具有酯类结构的成分(如绿原酸、新绿原酸)[7]。本文在系统查阅国内外相关化学文献的基础上，参考PubChem数据库相关信息，将金银花酚酸类成分进行了全面梳理，见表1、图1。

图1 金银花酚酸类成分结构式

2 药理活性

2.1 抗病毒 新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是因感染严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)所致，因其传染性强、致病性高而迅速在全球蔓延，严重影响着人类的生命健康。韩彦琪等[19]通过网络药理学及分子对接方法，对金银花治疗COVID-19的潜在作用机制进行了研究，发现绿原酸、咖啡酸及异绿原酸A可能为治疗COVID-19的潜在活性成分。SARS-CoV-2的S蛋白通过与血管紧张素转化酶Ⅱ(ACE2)受体结合侵入人体，而ACE2大量消耗会引起肾素-血管紧张素系统的过度激活，最终导致疾病发生[20]，通过分子对接发现，绿原酸能有效阻止SARS-CoV-2的S蛋白与ACE2蛋白结合，因此绿原酸可作为潜在的COVID-19抑制剂进一步研究和开发[21]。绿原酸对禽流感病毒、流感病毒、单纯疱疹病毒、合胞病毒、腺病毒3型和7型及柯萨奇病毒5型等也均有一定抑制作用[22]。除绿原酸外，其他酚酸类成分也有显著的抗病毒活性。马双成等[23]检测了13种咖啡酰奎宁酸类化合物抗呼吸道病毒感染的作用，涉及的病毒有呼吸道合胞病毒、副流感3型病毒及流感A型病毒，结果证明咖啡酰奎宁酸类化合物是金银花抗呼吸道病毒感染的活性成分。另有研究发现，绿原酸可抑制乙肝病毒(HBV)脱氧核糖核酸复制，减少乙型肝炎表面蛋白抗原产生，从而起到抑制HBV的作用[24]。王玲等[25]通过构建鸭HBV感染的鸭原代肝细胞模型，证明原儿茶酸与拉米夫定的药物组合不仅在抗鸭HBV感染方面比单药作用更强，而且对肝损伤也有一定保护作用。阿魏酸能通过抑制黄嘌呤氧化酶活性从而抑制艾滋病病毒(HIV)[26]，异绿原酸B可抑制HIV-Ⅰ复制而抑制病毒繁殖[27]，因此咖啡酰奎宁酸类化合物被视为HIV-Ⅰ整合酶和蛋白酶的抑制剂[28]。

表1 金银花酚酸类成分

2.2 抗菌 金银花酚酸类成分对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等有一定抑制作用[29]。其中，绿原酸可破坏金黄色葡萄球菌、痢疾志贺氏菌、肺炎链球菌的细胞膜，导致该类细菌失去细胞膜保护而实现抑菌[30-31]。周志娥等[32]比较了绿原酸与异绿原酸A的抗菌活性，发现后者抗菌效果更强，其原因一方面可能是异绿原酸A的化学结构在空间上更为对称，使其极性小于绿原酸；另一方面可能是异绿原酸A具有2个咖啡酰基，使其具有更多的羟基而产生更强的抑菌活性。此外，绿原酸、异绿原酸A、异绿原酸C、1,3-O-咖啡酰奎宁酸对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、霉菌、酵母菌等也具有较强的抑制作用[33]。咖啡酸因其具有较强的抗氧化性，对黄曲霉、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌等有一定抑制作用[34-35]。柴贝贝等[36]发现原儿茶酸或绿原酸与抗菌药联用后，可使鱼源链球菌的最小抑菌浓度降低，提示2种酚酸类化合物与抗菌药联用能提高抗菌药的抗菌效果。

2.3 抗炎 宋亚玲等[5]研究发现金银花酚酸类成分可不同程度地抑制炎症因子释放，证明酚酸类成分为金银花抗炎的活性成分。其中咖啡酸抗炎活性最强，这与咖啡酸是核转录因子NF-κB抑制剂，可调节炎性介质释放及免疫活性有关[37]。绿原酸具有多种抗炎机制，包括①调控丝裂原活化蛋白激酶/胞外信号调节激酶/原癌基因(MAPK/ERK/c-Jun)氨基末端激酶信号通路[38]；②清除细胞内的活性氧簇、抑制p38级联磷酸化及上调核因子κB(NF-κB)信号通路进而抑制IL-8产生[39-40]。于金倩等[41]在研究忍冬根抗炎作用时发现，异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C具有显著抗炎活性。异绿原酸A甲酯在24 h内能使接触超敏反应耳肿胀模型小鼠耳肿胀降低54%，异绿原酸A降低40%，其机制可能与抑制组织胺释放有关[42-43]。异绿原酸A能抑制人中性粒细胞弹性蛋白酶活性，而该蛋白酶在炎症反应中发挥关键作用[44]。异绿原酸A还能减少炎症因子TNF-α、IL-6表达，对脂多糖诱导的急性肺损伤小鼠起到保护作用[45]。张志聪等[46]发现，阿魏酸能通过降低脂多糖诱导的白细胞介素6(IL-6)、白细胞介素8(IL-8)、白介素1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)的mRNA表达来发挥抗炎作用。

2.4 抗氧化 咖啡酰奎宁酸类化合物的抗氧化活性可能与其结构中的咖啡酰基有关[47]，有研究发现异绿原酸A体外清除DPPH自由基的活性与维生素C相当，而绿原酸的清除率则略强于维生素C，由此证明，异绿原酸A和绿原酸均具有良好的抗氧化活性，这也间接证明了双咖啡酰奎宁酸的抗氧化性要优于单咖啡酰奎宁酸[48-50]。Xu等[51]也发现，双咖啡酰奎宁酸较单咖啡酰奎宁酸在DPPH、ABTS、FRSAP检测中表现出更高活性，这可能是与双咖啡酰奎宁酸类化合物结构中含有大量羟基有关。异绿原酸B和异绿原酸C同样表现出对多种自由基的清除活性，因此也具有较强的抗氧化活性[52]。在脂多糖诱导RAW 264.7巨噬细胞的炎症模型中，异绿原酸A能够有效抑制细胞亚硝酸盐和一氧化氮合酶-2的表达，从而发挥抗氧化作用[53]。阿魏酸同样具有较强的抗氧化活性，一方面促进产生“清除自由基的酶”并抑制“生成自由基的酶”，另一方面与清除过氧化硝基、超氧自由基及羟自由基有关[54]。

2.5 抗肿瘤 绿原酸、新绿原酸、隐绿原酸、异绿原酸A、异绿原酸B和异绿原酸C对人组织细胞淋巴瘤U937、人口腔癌KB、乳腺癌MCF-7和肺纤维细胞WI38表现有抗癌活性[49]。此外，绿原酸可通过诱导产生活性氧簇来抑制结肠癌，通过影响细胞凋亡相关基因表达来抑制肺癌细胞，对肝癌、口腔癌、胃癌、宫颈癌和乳腺癌等也有明显抑制作用[55-58]。Kawabata等[59]借助偶氮甲烷诱导结肠癌大鼠模型，发现阿魏酸可以降低大鼠结肠癌的发生率。原儿茶酸能够降低MCF-7、非小细胞肺癌细胞A549、人肝癌细胞HepG2、宫颈癌细胞HeLa、前列腺癌细胞LNCaP的Na+/K+-ATP酶活性，有效穿透癌细胞抑制乳酸脱氢酶活性并破坏线粒体膜电位，还可抑制MMP-2分泌从而阻止人胃癌AGS细胞转移[60]。研究发现，咖啡酸主要通过影响mRNA调控网络和上调肿瘤细胞内线粒体活性氧水平来发挥抗癌作用[61]。也有研究发现，异绿原酸A对A549、人卵巢癌细胞SKOV-3、皮肤黑色素瘤细胞SK-MEL-2、中枢神经系统肿瘤细胞XF498、结直肠癌细胞HCT15有一定细胞毒性[62]。

2.6 降血脂和降血糖 绿原酸、异绿原酸B和异绿原酸C可通过降低HepG2肝细胞内总胆固醇和甘油三酯水平来发挥抗高血脂活性[63]。绿原酸和咖啡酸均能降低高脂饮食诱导肥胖小鼠模型的体质量、内脏脂肪量及脂肪组织和心脏中的胆固醇等，并且还可通过降低小鼠血浆中的游离脂肪酸、甘油三酸酯和胆固醇等来发挥降血脂功效[64]。

绿原酸可通过抑制小鼠肝中葡萄糖6-磷酸酶的表达及活性、改善脂质分布及骨骼肌葡萄糖摄取等途径，改善糖尿病小鼠空腹血糖水平、胰岛素敏感性、葡萄糖耐量及血脂异常[65]。绿原酸还能通过影响胰岛素含量来调节葡萄糖向骨骼肌的转运机制，进而发挥降血糖作用[66]。异绿原酸A、异绿原酸B及异绿原酸C则通过抑制小肠麦芽糖酶和醛糖还原酶活性来发挥降血糖作用，而醛糖还原酶抑制剂能够在治疗糖尿病并发症中发挥重要作用[67-70]。咖啡酸能够升高血浆中胰岛素含量，降低血浆中葡萄糖水平并有效减轻糖尿病小鼠模型体质量下降程度[71]。

2.7 保护心血管及神经系统 绿原酸通过抑制血管系统中活性氧簇的过表达来降低氧化应激反应和提高一氧化氮(NO)生物利用度，对自发性高血压大鼠的内皮功能障碍、高血压和血管肥大有一定治疗作用[72]。高渊等[73]发现，原儿茶酸可改善血管内皮舒张功能，可能是通过激活eNOS-NO-cGMP通路来实现的。

绿原酸通过增加B淋巴细胞瘤-2基因、超氧化物歧化酶2、血小板-内皮细胞黏附分子表达，降低内皮素-1表达来改善记忆力减退[74]。张鹏等[75]通过构建慢性铝过负荷致大鼠脑损伤及神经元退变大鼠模型探究了咖啡酸的保护作用，发现给予咖啡酸后，慢性铝过负荷大鼠的学习记忆能力障碍得到明显改善，铝过负荷大鼠海马神经细胞的损伤明显减轻，丙二醛含量增加明显受到阻遏，单胺氧化酶B型活性升高及超氧化物歧化酶活性降低，因此证明咖啡酸对慢性铝过负荷大鼠脑损伤及神经元退变具有明显保护作用。Anwar等[76]研究发现咖啡酸对神经系统的病变产生缓解和改善作用的机制可能是通过改变脑内乙酰胆碱酯酶的活性、调节体内乙酰胆碱的平衡、干涉胆碱能神经元的传递功能实现的。异绿原酸A和1,5-O-二咖啡酰奎宁酸对神经母细胞瘤细胞MC65和SH-SY5Y也有一定保护作用，能够保护它们免受β诱导而死亡[77-78]。同时，异绿原酸A还能够改善有加速衰老倾向小鼠的空间学习和记忆能力，机制可能是咖啡酰奎宁酸类化合物能增强细胞内ATP生成而发挥神经保护作用[79-80]。

2.8 其他 酚酸类成分还有抗血小板聚集、保肝化痰的作用。樊宏伟等[81]构建了ADP诱导的家兔血小板聚集模型，发现绿原酸、咖啡酸、异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C均有较强的抗血小板聚集作用。此外，异绿原酸A甲酯、异绿原酸C甲酯、1,5-O-二咖啡酰奎宁酸具有保肝活性，能降低大鼠血清谷草转氨酶、血清谷丙转氨酶、碱性磷酸酶、胆红素水平[82]，异绿原酸A可防止他克林诱导人肝源性HepG2细胞所产生的肝毒性[83]。Wu等[84]发现咖啡酰奎宁酸类化合物具有一定的化痰功效，绿原酸、异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C均能在小鼠氨水引咳试验中延长小鼠咳嗽潜伏期，降低小鼠咳嗽次数。

3 体内代谢

金银花酚酸类成分多为咖啡酰奎宁酸类化合物，口服时易受肠道菌群和各种酶的影响而代谢成各种芳香酸，如间香豆素酸、苯丙酸、苯甲酸衍生物等。此外，还能进行脱羟基化、脱甲基、脱氢、氢化、O-甲基化、硫酸化、葡萄糖醛酸化和苷化等代谢[85]。绿原酸是咖啡酰奎宁酸类的代表性成分，口服时吸收进入血液的原型绿原酸仅占30%，约有70%的绿原酸会进入盲肠和结肠，并在肠道菌群的作用下转化成咖啡酸、奎宁酸等代谢物，这极大地影响了绿原酸的生物利用度[86-87]。此外，咖啡酸的初级代谢产物二氢咖啡酸可在空肠和结肠中迅速吸收，并在肠和肝细胞中代谢为二氢阿魏酸、阿魏酸和异阿魏酸，而阿魏酸则在前肠迅速吸收，并在肝脏、肠粘膜和肾脏等处与硫酸盐或葡萄糖醛酸盐结合[88-89]。

Azzini等[90]通过健康非吸烟受试者研究了绿原酸、咖啡酸、阿魏酸在人体的生物利用度及代谢，发现血浆中绿原酸浓度在1 h后达到峰值，而在2 h内逐渐下降至消失；血浆总咖啡酸浓度在1 h内达到峰值，阿魏酸在1 h内和8 h后分别出现2个峰值；二氢咖啡酸和二氢阿魏酸在8 h后达到峰值。Yang等[91]采用液质联用和二极管阵列检测相结合的方法，对口服1,5-二咖啡酰奎宁酸后大鼠胆汁、尿液和血浆中形成的代谢物进行了检测和鉴定，共得到22种代谢产物，包括4种O-单甲基化代谢物、9种O-二甲基化代谢物、4种O-单甲基葡萄糖醛酸化代谢物、4种O-二甲基葡萄糖醛酸化代谢物及1种葡萄糖醛酸代谢物。Yang等[92]还从静脉注射1,5-二咖啡酰奎宁酸大鼠尿液中鉴定出15种代谢物，包括4种邻甲基化代谢物、6种邻二甲基化代谢物、1种邻甲基葡萄糖醛酸代谢物和4种O-二甲基葡萄糖醛酸化物代谢物(同分异构体)。詹美榕等[93]灌胃给予大鼠异绿原酸C后，分别从血浆和尿液中检测出15种和16种代谢物，这些代谢物由异绿原酸C经水合、去水合、甲基化、硫酸酯化、还原和葡萄糖醛酸化等反应而来。

金银花酚酸类成分多为绿原酸的同分异构体，绿原酸的初级代谢物为咖啡酸、奎宁酸和阿魏酸，咖啡酸、奎宁酸及阿魏酸进一步代谢的产物多是芳香类的小分子物质，如儿茶素和羟基苯甲酸衍生物等[94-97]，详见图2。

图2 咖啡酸、奎宁酸及阿魏酸体内代谢途径

4 小结

酚酸类成分是植物体内一种重要的次生代谢产物，不仅在植物生长发育及适应环境过程中发挥着重要作用，而且具有显著的药理活性[98]。金银花中的酚酸类成分不仅含量较高，而且种类多，许多已经被分离、纯化、鉴定，证明其具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化及抗肿瘤等药理活性，显示出巨大的开发利用潜力。目前，已经分离鉴定的金银花酚酸类成分有26种，其中大部分属于绿原酸的同分异构体。该类成分分子结构中大多含有不饱和键及酚羟基，不仅易受光照、氧气、pH、温度、酶等条件的影响而发生结构改变，导致色变或沉淀现象发生，而且在提取和纯化时难度较大，溶解性和生物利用度均较低，从而严重制约着金银花酚酸类成分的深度开发利用。可以通过优化提取制备工艺，修饰其分子结构，提高生物活性和生物利用度，研制靶向制剂等来攻克上述难题。

随着对金银花酚酸类成分的活性研究逐步深入，其越来越多的药理作用被人们所认识。金银花的传统功效最重要的就是清热解毒，与传统功效密切相关的药理活性有抗菌、抗病毒、消炎等。金银花是古人治疗瘟疫的主要药物，为中华民族的繁衍昌盛做出了不可磨灭的贡献。近年来发生的历次疫情，也充分证明了金银花具有卓越的抗病毒功效[99-100]。目前，有效控制并治疗COVID-19，仍然是全人类共同面对的严重问题[101-102]。感染COVID-19后，患者随着病情恶化会出现急性肺损伤、急性呼吸窘迫综合征以及呼吸衰竭，这也是COVID-19致死的重要原因，而大量炎症因子(如TNF-α、IL-6、IL-8等)所形成的细胞因子风暴导致一系列并发症[103]。金银花酚酸类成分的另一药理作用就是抗炎，它能够抑制多种炎症因子的表达[5,37-46]，还能阻止SARS-CoV-2侵入人体[21]，因此金银花酚酸类成分作为治疗COVID-19的潜在活性成分亟待进一步开发。

有关金银花酚酸类成分的体内代谢目前研究较初步，绿原酸等成分分子较大，含有多个双键和酚羟基，很容易与蛋白质等结合，所以直接进入人体比较困难。有研究已经证明，绿原酸可以在肠道被降解，形成更小分子物质而易于进入体内，降解后的成分已经明确的有近20种[96]。这些代谢成分有何药理活性，成分之间的作用是相互协同促进还是各自发挥活性等，目前知之甚少，均需深入研究。