ChineseJournalofNewDrugs2007,Vo.l16No.5中国新药杂志2007年第16卷第5期
黄酮类化合物的生物活性及临床应用进展
周 新,李宏杰
(清华大学第一附属医院,北京100016)
[摘要] 黄酮类化合物是广泛存在于自然界的一大类化合物,生物活性多样。近年来黄酮类化合物在抗病毒、逆转肿瘤细胞多药耐药性、保护神经细胞等研究中表现出的显著活性极大地引起了研究者的兴趣。现综述黄酮类化合物多方面的生物活性包括体内吸收及代谢、免疫激活、抗氧化、酶抑制剂、激素样作用、抗病毒、逆转肿瘤细胞多药耐药以及神经系统作用等,并对其临床应用进行了简述。
[关键词] 黄酮类化合物;抗病毒;多药耐药;神经保护作用
[中图分类号]R977.29 [文献标识码]A [文章编号]1003-3734(2007)05-0350-06
Bioactivitiesandclinicalapplicationsofflavonoids
ZHOUXin,LIHong-jie
(TheFirstHospitalofTsinghuaUniversity,Beijing100016,China)
[Abstract] Flavonoidswithvariousbioactivitiesareubiquitousinplants.Recently,flavonoids
havebeengreatlyimpressedbyconsiderablescientistsandcliniciansduetothepotentialbioactivitiesin-cludingantivirus,anti-multidrugresistanceandneuronprotection.Thisarticleintroducesthebioactivitiesofflavonoids,includingimmunity,anti-oxidization,enzymeinhibitor,hormone-likefunction,antivirus,anti-reversaltumorcellmultidrugresistanceandneuronprotection,aswellastheirinvivoabsorption,metabolismandclinicalapplication.
[Keywords] flavonoids;antivirus;multidrugresistance;neuronprotection 黄酮类化合物是广泛存在于自然界的一大类化合物,多具有颜色。在植物体内大部分与糖结合成苷,少部分以游离形式存在。它的基本结构是2个苯环(A-环与B-环)通过中央三碳链相互联结而成的一系列化合物,见图1。根据中央三碳链的氧化程度、B-环联结位置(2-或3-位)以及三碳链是否构成环状等特点,可将重要的天然黄酮类化合物分为黄酮类(Flavones)、异黄酮类(Isoflavones)、黄酮醇类(Flavo-nols)、黄烷-3-醇类(Flavan-3-ols)等14大类。其中以黄酮醇类最为常见,约占总数的1/3,其次为黄酮类,
图1 黄酮类化合物的基本结构
占总数的1/4以上,其余则较为少见
[1]
。
黄酮类化合物不仅分布广泛,而且生物活性多样,如抑制特异性关键酶、调节神经递质的释放等,具有降血脂、降胆固醇、保肝抗炎以及雌激素样作
用。尤其是近年来,黄酮类化合物在抗病毒(如艾滋病毒、流感病毒等)、逆转肿瘤细胞多药耐药性、
throughcombinatorialchemistry[J].BioorgMedChemLett,2001,11(9):1149-1152.
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[43] PIRRUNGMC,TUMEYLN,RAETZCRH,etal.
Inhibitionof
theantibacterialtargetUDP-(3-O-acyl)-N-acetylglucosaminedeacetylase(LpxC):isoxazolinezincamidaseinhibitorsbearingdiversemetalbindinggroups[J].JMedChem,2002,45(19):4359-4370.
编辑:杨青/接受日期:2006-12-10
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诱导肿瘤细胞凋亡等研究中表现出的显著活性极大地引起了人们对这一类天然化合物的兴趣。 体内吸收和代谢
黄酮类化合物是植物色素,它来源于苯丙氨酸,绿色植物的叶、茎、花瓣及果实中都富含黄酮类化合物。根据营养学家的研究,人在正常饮食下,每天平均摄入约1～2g黄酮类化合物
[2]
细胞膜表面表达簇分化抗原CD8,与主要组织相容性复合体MHCⅡ类分子近膜端非多态区结合,加
[18,19]
强T细胞与靶细胞的相互作用,但是其机制还不明了。T8细胞在免疫应答中具有重要地位,它分布于外周血中,但是不直接识别抗原,因为其表面不表达可识别抗原的抗体,而是通过单核吞噬细胞系统(包括外周血中的单核细胞和组织器官中的巨噬细胞)发挥其识别作用。黄酮类化合物还可与磷酸激酶和ATP酶作用,干扰它们调节细胞内稳态的作用,从而导致巨噬细胞诱导的细胞因子释放,起到及时调动机体免疫系统的作用
[20]
。一直以来,人们
对小剂量高毒性的物质给予了高度的关注,却对黄酮这类低毒性高摄入量的化合物研究不够。但是长期摄入大量的黄酮也许会引起健康损害,比如在肝脏蓄积,引起免疫系统紊乱等
[3]
。
[4]
。
日常摄入的黄酮从胃肠道吸收,药用黄酮直接用于疾病组织,如皮肤、咽喉或经鼻腔和静脉注射进入循环系统
[5,6]
2.2 抗氧化活性 黄酮为酚酸类化合物,在某些金属离子存在的条件下,其结构极易被氧化,所以具有很强的抗氧化活性,能保护细胞膜上的非饱和脂肪
[21]
酸(unsaturatedfattyacids,UFAs)免于氧化。
黄酮能捕获自由基
[22,23]
。在肠道细菌酶的作用下,黄酮
[7,8]
类化合物脱糖配基成为苷元,大约15%的苷元结合胆汁形成微粒,被上皮细胞吸收,转移到淋巴,
[9]
其余的黄酮经粪便排出。淋巴携带苷元进入血液,约80%被肝脏吸收,其余一部分和血浆白蛋白结合,另一部分呈共轭结合状态并保持抗氧化活[10]性。在肠道,苷元骨架上的C环也会被细菌酶催化开环而降解。血液中的黄酮苷元进入肝细胞,在高尔基体和过氧化物酶体被氧化降解。降解产物(咖啡酸、肉桂酸及其衍生物)被有机酸载体转运入
[11,12]
血液,再经肾脏排出体外。通常黄酮苷元的体内半衰期是1～2h,为二室模型,见图2
[13]
:体内广泛存在的呼吸
链和加氧酶催化的反应中,分子氧作为强电子受体,在无催化剂的情况下很难转化为水,而是结合电子形成超氧负离子(O2+θ→ O2),一种高毒性的化合物。在巨噬细胞发挥其“清道夫”的作用,吞噬病毒颗粒和清除凋亡细胞时,也会产生大量的 O2,如果 O2不能被及时清除,就会和细胞膜上的不饱和
脂肪酸、许多关键酶活性位点上的巯基发生反应,从而使该酶失去活性,导致后继反应不能正常进行。正常状态下, O2很快被转化为H2O,不被释放。可是一旦 O2在完全转化前逃脱血红蛋白的控制,就会开始新的链反应,生成HO2 ,H2O2 ,此过程涉及核酸碱基、重要的细胞分子,最终将导致突变、代谢紊乱乃至肿瘤。另外一条生成自由基的因素是X-射线和γ-射线,它们作用于水,生成 OH, OH不仅攻击上述靶点,也会和NO 反应,生成H2O2和HNO。
一般来说,对生成的自由基,机体有其自身的防
------
。关于黄
酮苷元的转运、降解产物的跨膜机制的报道很少,苷元代谢的药动学还没有完全阐释清楚。糖配
基的性质是影响苷元吸收效率的重要因素,Hollman等
[16]
[14,15]
发现,洋葱中的槲皮素糖苷比单纯的槲皮素苷
元要容易吸收得多(52%对24
%)。
黄酮经肠道进入小肠上皮细胞(1),被血液和淋巴液运入肝细胞(2),再进入高尔基体或过氧化物酶体代谢(3),经血液入肾(4),最后从尿排出体外
御体系。其中一个重要的酶就是超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD),它能将2个分子 O2
-
图2 黄酮类化合物在高等动物体内的药动学简单示意图
将大剂量黄酮苷元注入大鼠静脉,得到大鼠LD50为2g kg
-1[17]
转化为H2O2和O2;另一个是辅酶Q(coezymeQ),它的结构和黄酮类似,见图3,能穿过生物膜,具有捕获自由基和抗氧化的功效。有趣的是,辅酶Q3能
保护低密度脂蛋白(LDL)上UFAs免于氧化,黄酮也具有这一特性
[24]
。但是由于黄酮在肠道驻留时间
短,黄酮苷元难溶于水,吸收率低等特点,甚至直接静脉注射也达不到如此高的血药浓度,因而不会引起急性毒性(过敏除外)。相对于大部分临床使用的药物,黄酮类化合物可以说是很安全的。 生物活性
2.1 免疫激活作用 黄酮类化合物可以特异性激活自然杀伤T淋巴细胞(NK-T-Ly,T8),该类T淋巴
。
图3 辅酶Q结构式
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大量文献报道了黄酮类化合物捕获自由基,降低其对机体危害的生物活性,抗氧化是目前黄酮类化合物活性研究最多的领域,而且许多黄酮类化合物的抗氧化活性远高于维生素C,同时毒性很低。2.3 酶抑制剂 黄酮类化合物可以抑制许多酶的活性,如水解酶、氧化还原酶、DNA合成酶、RNA聚合酶、磷酸酶、蛋白磷酸激酶、加氧酶以及氨基酸氧化酶等。多数抑制都是变构抑制(指变构的分子不是直接与酶的活性位点结合,而是结合于其他位点并引起酶结构改变而抑制酶活性),还有一些是竞争抑制。尽管黄酮类化合物可以与几乎所有种类的酶作用,但是其功效局限于各个分支,不会导致代谢紊乱,可能原因是它溶解性差,生物利用度低,半衰期短。
比如疏松结缔组织上的糖基可以阻挡外源性物质(细菌、病毒或转移灶)的扩散和入侵,对保持疏松结缔组织的完整性具有重要意义。透明质酸酶是水解酶的一种,发生炎症时透明质酸酶水解疏松结缔组织,从而引起病症的加重,黄酮类化合物能抑制透明质酸酶的活性,达到保护作用
[26]
[25]
以单纯性疱疹Ⅰ型病毒株(HSV-1)为药理模型进行了筛选,发现leachianoneG具有抑制“维洛”细
-1
胞上HSV-1病毒株的活性(IC=1.6μg mL,CC=15.5μg mL
-1
),而moralbalnone,kuwanonS,
cyclomorusin,oxydihydromorusin活性较弱(IC>100-1[34]
μg mL)。徐庆等研究荔枝总黄酮(TFL)抗乙型肝炎病毒,采用麻鸭为动物模型,结果显示TFL有抑制乙肝病毒的作用,并具有明显的抗炎、保肝作用。2.7 抗肿瘤作用 大豆异黄酮具有抑制乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌、白血病及某些肝癌和胃癌细胞系的生长、增殖及抗促癌和诱导癌细胞分化的作用。染料木素可抑制动物肿瘤生长,对人体皮肤癌、乳腺癌、淋巴癌的生长也有抑制作用
[37]
[35,36]
。国内外细胞水
平的研究表明:红三叶草异黄酮对苯并芘(β[α]P)代谢有强烈抑制活性,能抑制仓鼠胚胎细胞的β
[38]
[α]P-DNA结合。狼毒中所含有的双黄酮类成分(euchamaejasminA)具有很强的抑制白血病成熟T细胞的活性。黄芩提取物有明显的抗肿瘤活性,尤其是抗肿瘤转移作用,可加强环磷酰胺的疗效。黄芩苷对人类肝细胞瘤等多种肿瘤有抗瘤活性
[40]
[39]
。磷脂酶
(phospholipases,PLs)也是水解酶的一种,它可以切断细胞膜上的磷酸二酯链,黄酮类化合物能抑制
[27]
PLs的活性。酸性或碱性磷酸酶(phosphatases)是含锌离子的金属酶,也受黄酮类化合物抑制,推测其机制是由于黄酮类化合物结合了其金属离子
[28]
,可抑制艾氏腹水瘤细胞的生长,但对生长后
[41]
期的瘤细胞抑制作用不明显。桑色素(morin)既
有抗氧化性又有抗肿瘤活性,能明显降低由诱癌剂诱发的舌癌发生,肿瘤发生率比对照组低44%～100%,给诱癌剂后再给桑色素同样有明显效果,肿瘤发生率降低44%。张岐等研究表明,金属离子对桑色素的抗癌作用有协同作用。牡荆素(vitex-in)能抑制鼠T和B淋巴细胞增殖和生长,此抑制活性也是可逆的。此外,它还能抑制其他肿瘤细胞如EL-4和P81519的生长。Flavopiridol是一种从印度土生植物dysoxylumbinectariferum中提取的黄酮类化合物,研究显示它具有很强和特异的对所有实验的细胞周围依赖蛋白激酶(cdks)1,2,4和7的抑制作用,使细胞周期停止于G1/S和G2M/边界。临床前研究证明,Flavopiridol能诱导细胞程序性死亡,促进细胞分化,抑制血管发生和调节转录活性。
多种黄酮类化合物都具有明显的抗肿瘤作用,但其结构复杂,作用位点较多,对一些病症缺乏针对性和选择性,药效缓慢,部分黄酮类化合物的作用机制尚不清楚,因此进一步筛选黄酮类化合物,加强深层次的研究,使其作为新药开发的先导化合物具有重要的现实意义。
2.8 逆转肿瘤细胞多药耐药作用 P-糖蛋白(P-[43]
[42]
。
2.4 激素样作用 染料木素(genistin)、金雀花异
素(5,7-二羟基4'-甲氧基异黄酮)、大豆素(daid-zein)等异黄酮类化合物均有雌性激素样作用,这可能是由于它们与己烯雌酚结构相似的缘故。实
施卵巢切除手术后,由于缺乏雌激素导致内皮细胞功能紊乱,如果补充染料木素或17-β-雌二醇,症状就会改善。但是对于是否运用黄酮类化合物进行替代治疗还在争议之中。2.5 影响中枢神经系统 黄酮类化合物还能影响中枢神经系统
[31]
[30]
[29]
。黄酮是脑中腺苷受体(adenosine
[32]
receptors,AR)的激动剂。腺苷是中枢神经系统的一种抑制性神经调质,可在大脑的能量储存及能量需求之间提供信号,使之达到一种平衡。在正常情况下,细胞外腺苷浓度维持在40～400nmo lL。当缺血缺氧时,葡萄糖和糖元均加速分解产生ATP以应能量需求,ATP继而降解,使细胞内腺苷水平急剧升高,并释放到细胞外发挥其调节作用。2.6 抗病毒 Du等[33]
-1
对桑白皮进行了研究,并
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gp)作为细胞膜转运蛋白在正常组织细胞具有细胞防护作用,但对于肿瘤细胞而言,却成为化疗药物多药耐药性的成因。关于黄酮类化合物抑制P-gp的表达,增强化疗药物作用的报道尚不一致。矫强等的实验证实,10μmo lL的槲皮素即可诱导HL细胞向单核细胞分化,处理HL-60细胞6d后发现细胞生长明显受到抑制;Ziemann等
[45]
[44〗
-1
用;葛根异黄酮及其主要成分大豆素(daidzein)和葛根素(puerarin)有治疗心肌缺血的药理作用并用于
[52]
治疗冠心病。
3.1 维生素P样作用 最早发现一些黄酮类成分具有延长肾上腺素作用的活性,从而维持血管的正常渗透压,减低血管的脆性,缩短流血时间,称之为维生素P,这些成分中包括黄酮、黄酮醇、二氢黄酮及查尔酮等类型衍生物
[53]
的实验则
显示mdr1(编码P-gp的基因)高度表达可能与活性氧有关,大鼠肝细胞的培养液中添加H2O2,
mdr1mRNA表达量上升,同时加入维生素C等抗氧化剂培养时,mdr1mRNA表达量及P-gp的量减少。山奈酚(IC50=10.87μg mL
-1
-1
。它们的作用强度
彼此间相差很多。中药槐花米的主要成分———芦
丁已供临床药用,有防治血管破裂和止血的效用,它还能减少黄曲霉素B1和N-亚硝基二甲胺引起的单链DNA断裂作用。橙皮苷也用于临床,作用和芦丁相似。
3.2 抗炎作用 芦丁及其衍生物羟乙基芦丁(hydroxyethylrutin)、二氢槲皮素(taxifolin)以及橙皮苷-甲基查耳酮(HMC)等对角叉菜胶等诱发的大鼠足水肿、甲醛引起的关节炎及棉球肉芽肿等有明显的抑制作用。金荞麦中的双聚原矢车菊苷元有抗炎、祛痰、解热、抑制血小板聚集和提高机体免疫功能的作用,临床用于肺脓肿及其他感染性疾病
[53]
)和槲皮素(IC50=
9.66μg mL)能降低Caco-2细胞对他林洛尔(tali-nolol,受体阻滞药)的排出,可能与P-gp相互作用有关,但并不是作用在他林洛尔和P-gp的活性结合位点。山奈酚和槲皮素能显著增强人宫颈癌细胞
KB-V1(高P-gp表达)对化疗药物长春碱(vinblas-tine)和太平洋紫杉醇(paclitaxel)的敏感性,但对敏感细胞株KB-3-1(P-gp表达缺失)没有作用。低
-1
浓度的槲皮素(3.02μg mL)通过促进P-gp磷酸化(磷酸化后P-gp产生活性)间接提高细胞外排长春碱的能力;而高浓度的槲皮素(15.1μg mL)抑制P-gp的活性。槲皮素(10μmo lL)与化疗药物联用,能提高长春碱、柔红霉素及5-Fu对耐药株HeLa细胞的毒性,表现出显著的增敏作用。其中对柔红霉素的耐药逆转倍数为2.62倍,增敏效果非常
[49]
显著。
近几年,有报道显示MDR除与P-gp将药物泵出细胞有关外,化疗药物在细胞内的异常分布与耐药也有一定关系。藤晔等报告柔红霉素在耐药细胞株K562/DNR中异常分布导致肿瘤细胞耐药形成,槲皮素能逆转柔红霉素的这种异常分布。 临床应用
200万年前,人们就开始利用蜂蜜、蜂胶、花粉
[51]
等富含黄酮类化合物的食物来治疗疾病。他们发现服用蜂蜜后使人精力充沛,在皮肤和咽喉炎症处擦蜂蜜或蜂胶可以很快痊愈。近几十年来,许多黄酮类化合物由于显著的生理活性和较大的药用价值,已经被用于临床,如芸香苷(rutin)和橙皮苷(hesperidin),有调节血管渗透性和类似维生素P的作用,已在许多国家成为法定药物;儿茶素(cate-chin)和水飞蓟素(silymarin)作为治疗慢性肝炎和保肝药物在国外销售;黄芩苷(baicalin)和石吊蓝素(nevadensin)在我国已制成注射剂作为抗菌药应
[50]
[48]
-1
-1[47]
[46]
。
3.3 对心血管系统的作用 有些黄酮衍生物具有扩张冠状动脉的活性。如合成得到的衍生物乙氧黄
酮(efloxate,立可定,Recordil),见图4,有明显的扩冠作用,并已用于临床治疗慢性冠脉机能不全、心绞痛等。草药毛冬青根已广泛用于临床,其中所含的黄酮苷类成分是其有效成分,能扩张冠状动脉增加其流量,改善心肌营养,降低心肌耗氧量,并直接作用于外周血管平滑肌,使血管扩张,血压下降。由银杏叶制成的舒心酮,其主要成分为黄酮类包括槲皮素、山奈酚、异鼠李素及少量双黄酮,临床用于治疗冠心病,能扩张心血管。葛根黄酮也用于冠心病的治疗,以葛根素为主要有效成分
。
[54]
图4 乙氧黄酮的化学结构
3.4 抗菌抗病毒 一些黄酮衍生物有抑菌或杀菌作用,多与其浓度有关,低浓度能抑菌,高浓度则能杀菌。如对金葡球菌,5μg mL的鼠李素表现为抑
-1
菌作用,10μg mL则为杀菌作用。木犀草素及黄芩中的黄芩苷、黄芩黄素也是抑菌的有效成分。从水飞蓟种子中得到的水飞蓟素、异水飞蓟素(silydi-anin)及次水飞蓟素(silychristin)等黄酮类化合物经
-1
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3.5 降血压作用 一些黄酮类化合物有明显的降血压作用,如由黄芩制成的酊剂,内服后有抑制中枢神经系统和降血压的作用。特别是在血压异常升高的情况下,降压作用尤为明显。
3.6 解痉挛作用 异甘草素(isoliquirltigenin)及葛根中的异黄酮———大豆素(daidzein)等具有抗胆碱作用,表现出类似罂粟碱(papaverine)的解除平滑肌痉挛的疗效。大豆苷、葛根素等葛根黄酮类化合物可以缓解高血压患者的头痛症状。 结语
综上所述,黄酮类化合物具有多种生物活性,其作用主要与抗氧化有关,临床上已被用于心血管疾病、癌症、免疫系统疾病的治疗。近年来随着对槲皮素和山奈酚这些经典黄酮类化学成分的深入研究,发现了某些新的极有价值的药用线索。因此,对黄酮类化合物进行有针对性的筛选和研究,将有助于创新药物的发现。
[作者简介] 周新(1968-),男,主管药师,主要从事药事管理、临床药学工作。联系电话:(010)64308366。
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编辑:杨青/接受日期:2006-11-10
1999,20
ChineseJournalofNewDrugs2007,Vo.l16No.5中国新药杂志2007年第16卷第5期
黄酮类化合物的生物活性及临床应用进展
周 新,李宏杰
(清华大学第一附属医院,北京100016)
[摘要] 黄酮类化合物是广泛存在于自然界的一大类化合物,生物活性多样。近年来黄酮类化合物在抗病毒、逆转肿瘤细胞多药耐药性、保护神经细胞等研究中表现出的显著活性极大地引起了研究者的兴趣。现综述黄酮类化合物多方面的生物活性包括体内吸收及代谢、免疫激活、抗氧化、酶抑制剂、激素样作用、抗病毒、逆转肿瘤细胞多药耐药以及神经系统作用等,并对其临床应用进行了简述。
[关键词] 黄酮类化合物;抗病毒;多药耐药;神经保护作用
[中图分类号]R977.29 [文献标识码]A [文章编号]1003-3734(2007)05-0350-06
Bioactivitiesandclinicalapplicationsofflavonoids
ZHOUXin,LIHong-jie
(TheFirstHospitalofTsinghuaUniversity,Beijing100016,China)
[Abstract] Flavonoidswithvariousbioactivitiesareubiquitousinplants.Recently,flavonoids
havebeengreatlyimpressedbyconsiderablescientistsandcliniciansduetothepotentialbioactivitiesin-cludingantivirus,anti-multidrugresistanceandneuronprotection.Thisarticleintroducesthebioactivitiesofflavonoids,includingimmunity,anti-oxidization,enzymeinhibitor,hormone-likefunction,antivirus,anti-reversaltumorcellmultidrugresistanceandneuronprotection,aswellastheirinvivoabsorption,metabolismandclinicalapplication.
[Keywords] flavonoids;antivirus;multidrugresistance;neuronprotection 黄酮类化合物是广泛存在于自然界的一大类化合物,多具有颜色。在植物体内大部分与糖结合成苷,少部分以游离形式存在。它的基本结构是2个苯环(A-环与B-环)通过中央三碳链相互联结而成的一系列化合物,见图1。根据中央三碳链的氧化程度、B-环联结位置(2-或3-位)以及三碳链是否构成环状等特点,可将重要的天然黄酮类化合物分为黄酮类(Flavones)、异黄酮类(Isoflavones)、黄酮醇类(Flavo-nols)、黄烷-3-醇类(Flavan-3-ols)等14大类。其中以黄酮醇类最为常见,约占总数的1/3,其次为黄酮类,
图1 黄酮类化合物的基本结构
占总数的1/4以上,其余则较为少见
[1]
。
黄酮类化合物不仅分布广泛,而且生物活性多样,如抑制特异性关键酶、调节神经递质的释放等,具有降血脂、降胆固醇、保肝抗炎以及雌激素样作
用。尤其是近年来,黄酮类化合物在抗病毒(如艾滋病毒、流感病毒等)、逆转肿瘤细胞多药耐药性、
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编辑:杨青/接受日期:2006-12-10
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诱导肿瘤细胞凋亡等研究中表现出的显著活性极大地引起了人们对这一类天然化合物的兴趣。 体内吸收和代谢
黄酮类化合物是植物色素,它来源于苯丙氨酸,绿色植物的叶、茎、花瓣及果实中都富含黄酮类化合物。根据营养学家的研究,人在正常饮食下,每天平均摄入约1～2g黄酮类化合物
[2]
细胞膜表面表达簇分化抗原CD8,与主要组织相容性复合体MHCⅡ类分子近膜端非多态区结合,加
[18,19]
强T细胞与靶细胞的相互作用,但是其机制还不明了。T8细胞在免疫应答中具有重要地位,它分布于外周血中,但是不直接识别抗原,因为其表面不表达可识别抗原的抗体,而是通过单核吞噬细胞系统(包括外周血中的单核细胞和组织器官中的巨噬细胞)发挥其识别作用。黄酮类化合物还可与磷酸激酶和ATP酶作用,干扰它们调节细胞内稳态的作用,从而导致巨噬细胞诱导的细胞因子释放,起到及时调动机体免疫系统的作用
[20]
。一直以来,人们
对小剂量高毒性的物质给予了高度的关注,却对黄酮这类低毒性高摄入量的化合物研究不够。但是长期摄入大量的黄酮也许会引起健康损害,比如在肝脏蓄积,引起免疫系统紊乱等
[3]
。
[4]
。
日常摄入的黄酮从胃肠道吸收,药用黄酮直接用于疾病组织,如皮肤、咽喉或经鼻腔和静脉注射进入循环系统
[5,6]
2.2 抗氧化活性 黄酮为酚酸类化合物,在某些金属离子存在的条件下,其结构极易被氧化,所以具有很强的抗氧化活性,能保护细胞膜上的非饱和脂肪
[21]
酸(unsaturatedfattyacids,UFAs)免于氧化。
黄酮能捕获自由基
[22,23]
。在肠道细菌酶的作用下,黄酮
[7,8]
类化合物脱糖配基成为苷元,大约15%的苷元结合胆汁形成微粒,被上皮细胞吸收,转移到淋巴,
[9]
其余的黄酮经粪便排出。淋巴携带苷元进入血液,约80%被肝脏吸收,其余一部分和血浆白蛋白结合,另一部分呈共轭结合状态并保持抗氧化活[10]性。在肠道,苷元骨架上的C环也会被细菌酶催化开环而降解。血液中的黄酮苷元进入肝细胞,在高尔基体和过氧化物酶体被氧化降解。降解产物(咖啡酸、肉桂酸及其衍生物)被有机酸载体转运入
[11,12]
血液,再经肾脏排出体外。通常黄酮苷元的体内半衰期是1～2h,为二室模型,见图2
[13]
:体内广泛存在的呼吸
链和加氧酶催化的反应中,分子氧作为强电子受体,在无催化剂的情况下很难转化为水,而是结合电子形成超氧负离子(O2+θ→ O2),一种高毒性的化合物。在巨噬细胞发挥其“清道夫”的作用,吞噬病毒颗粒和清除凋亡细胞时,也会产生大量的 O2,如果 O2不能被及时清除,就会和细胞膜上的不饱和
脂肪酸、许多关键酶活性位点上的巯基发生反应,从而使该酶失去活性,导致后继反应不能正常进行。正常状态下, O2很快被转化为H2O,不被释放。可是一旦 O2在完全转化前逃脱血红蛋白的控制,就会开始新的链反应,生成HO2 ,H2O2 ,此过程涉及核酸碱基、重要的细胞分子,最终将导致突变、代谢紊乱乃至肿瘤。另外一条生成自由基的因素是X-射线和γ-射线,它们作用于水,生成 OH, OH不仅攻击上述靶点,也会和NO 反应,生成H2O2和HNO。
一般来说,对生成的自由基,机体有其自身的防
------
。关于黄
酮苷元的转运、降解产物的跨膜机制的报道很少,苷元代谢的药动学还没有完全阐释清楚。糖配
基的性质是影响苷元吸收效率的重要因素,Hollman等
[16]
[14,15]
发现,洋葱中的槲皮素糖苷比单纯的槲皮素苷
元要容易吸收得多(52%对24
%)。
黄酮经肠道进入小肠上皮细胞(1),被血液和淋巴液运入肝细胞(2),再进入高尔基体或过氧化物酶体代谢(3),经血液入肾(4),最后从尿排出体外
御体系。其中一个重要的酶就是超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD),它能将2个分子 O2
-
图2 黄酮类化合物在高等动物体内的药动学简单示意图
将大剂量黄酮苷元注入大鼠静脉,得到大鼠LD50为2g kg
-1[17]
转化为H2O2和O2;另一个是辅酶Q(coezymeQ),它的结构和黄酮类似,见图3,能穿过生物膜,具有捕获自由基和抗氧化的功效。有趣的是,辅酶Q3能
保护低密度脂蛋白(LDL)上UFAs免于氧化,黄酮也具有这一特性
[24]
。但是由于黄酮在肠道驻留时间
短,黄酮苷元难溶于水,吸收率低等特点,甚至直接静脉注射也达不到如此高的血药浓度,因而不会引起急性毒性(过敏除外)。相对于大部分临床使用的药物,黄酮类化合物可以说是很安全的。 生物活性
2.1 免疫激活作用 黄酮类化合物可以特异性激活自然杀伤T淋巴细胞(NK-T-Ly,T8),该类T淋巴
。
图3 辅酶Q结构式
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大量文献报道了黄酮类化合物捕获自由基,降低其对机体危害的生物活性,抗氧化是目前黄酮类化合物活性研究最多的领域,而且许多黄酮类化合物的抗氧化活性远高于维生素C,同时毒性很低。2.3 酶抑制剂 黄酮类化合物可以抑制许多酶的活性,如水解酶、氧化还原酶、DNA合成酶、RNA聚合酶、磷酸酶、蛋白磷酸激酶、加氧酶以及氨基酸氧化酶等。多数抑制都是变构抑制(指变构的分子不是直接与酶的活性位点结合,而是结合于其他位点并引起酶结构改变而抑制酶活性),还有一些是竞争抑制。尽管黄酮类化合物可以与几乎所有种类的酶作用,但是其功效局限于各个分支,不会导致代谢紊乱,可能原因是它溶解性差,生物利用度低,半衰期短。
比如疏松结缔组织上的糖基可以阻挡外源性物质(细菌、病毒或转移灶)的扩散和入侵,对保持疏松结缔组织的完整性具有重要意义。透明质酸酶是水解酶的一种,发生炎症时透明质酸酶水解疏松结缔组织,从而引起病症的加重,黄酮类化合物能抑制透明质酸酶的活性,达到保护作用
[26]
[25]
以单纯性疱疹Ⅰ型病毒株(HSV-1)为药理模型进行了筛选,发现leachianoneG具有抑制“维洛”细
-1
胞上HSV-1病毒株的活性(IC=1.6μg mL,CC=15.5μg mL
-1
),而moralbalnone,kuwanonS,
cyclomorusin,oxydihydromorusin活性较弱(IC>100-1[34]
μg mL)。徐庆等研究荔枝总黄酮(TFL)抗乙型肝炎病毒,采用麻鸭为动物模型,结果显示TFL有抑制乙肝病毒的作用,并具有明显的抗炎、保肝作用。2.7 抗肿瘤作用 大豆异黄酮具有抑制乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌、白血病及某些肝癌和胃癌细胞系的生长、增殖及抗促癌和诱导癌细胞分化的作用。染料木素可抑制动物肿瘤生长,对人体皮肤癌、乳腺癌、淋巴癌的生长也有抑制作用
[37]
[35,36]
。国内外细胞水
平的研究表明:红三叶草异黄酮对苯并芘(β[α]P)代谢有强烈抑制活性,能抑制仓鼠胚胎细胞的β
[38]
[α]P-DNA结合。狼毒中所含有的双黄酮类成分(euchamaejasminA)具有很强的抑制白血病成熟T细胞的活性。黄芩提取物有明显的抗肿瘤活性,尤其是抗肿瘤转移作用,可加强环磷酰胺的疗效。黄芩苷对人类肝细胞瘤等多种肿瘤有抗瘤活性
[40]
[39]
。磷脂酶
(phospholipases,PLs)也是水解酶的一种,它可以切断细胞膜上的磷酸二酯链,黄酮类化合物能抑制
[27]
PLs的活性。酸性或碱性磷酸酶(phosphatases)是含锌离子的金属酶,也受黄酮类化合物抑制,推测其机制是由于黄酮类化合物结合了其金属离子
[28]
,可抑制艾氏腹水瘤细胞的生长,但对生长后
[41]
期的瘤细胞抑制作用不明显。桑色素(morin)既
有抗氧化性又有抗肿瘤活性,能明显降低由诱癌剂诱发的舌癌发生,肿瘤发生率比对照组低44%～100%,给诱癌剂后再给桑色素同样有明显效果,肿瘤发生率降低44%。张岐等研究表明,金属离子对桑色素的抗癌作用有协同作用。牡荆素(vitex-in)能抑制鼠T和B淋巴细胞增殖和生长,此抑制活性也是可逆的。此外,它还能抑制其他肿瘤细胞如EL-4和P81519的生长。Flavopiridol是一种从印度土生植物dysoxylumbinectariferum中提取的黄酮类化合物,研究显示它具有很强和特异的对所有实验的细胞周围依赖蛋白激酶(cdks)1,2,4和7的抑制作用,使细胞周期停止于G1/S和G2M/边界。临床前研究证明,Flavopiridol能诱导细胞程序性死亡,促进细胞分化,抑制血管发生和调节转录活性。
多种黄酮类化合物都具有明显的抗肿瘤作用,但其结构复杂,作用位点较多,对一些病症缺乏针对性和选择性,药效缓慢,部分黄酮类化合物的作用机制尚不清楚,因此进一步筛选黄酮类化合物,加强深层次的研究,使其作为新药开发的先导化合物具有重要的现实意义。
2.8 逆转肿瘤细胞多药耐药作用 P-糖蛋白(P-[43]
[42]
。
2.4 激素样作用 染料木素(genistin)、金雀花异
素(5,7-二羟基4'-甲氧基异黄酮)、大豆素(daid-zein)等异黄酮类化合物均有雌性激素样作用,这可能是由于它们与己烯雌酚结构相似的缘故。实
施卵巢切除手术后,由于缺乏雌激素导致内皮细胞功能紊乱,如果补充染料木素或17-β-雌二醇,症状就会改善。但是对于是否运用黄酮类化合物进行替代治疗还在争议之中。2.5 影响中枢神经系统 黄酮类化合物还能影响中枢神经系统
[31]
[30]
[29]
。黄酮是脑中腺苷受体(adenosine
[32]
receptors,AR)的激动剂。腺苷是中枢神经系统的一种抑制性神经调质,可在大脑的能量储存及能量需求之间提供信号,使之达到一种平衡。在正常情况下,细胞外腺苷浓度维持在40～400nmo lL。当缺血缺氧时,葡萄糖和糖元均加速分解产生ATP以应能量需求,ATP继而降解,使细胞内腺苷水平急剧升高,并释放到细胞外发挥其调节作用。2.6 抗病毒 Du等[33]
-1
对桑白皮进行了研究,并
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gp)作为细胞膜转运蛋白在正常组织细胞具有细胞防护作用,但对于肿瘤细胞而言,却成为化疗药物多药耐药性的成因。关于黄酮类化合物抑制P-gp的表达,增强化疗药物作用的报道尚不一致。矫强等的实验证实,10μmo lL的槲皮素即可诱导HL细胞向单核细胞分化,处理HL-60细胞6d后发现细胞生长明显受到抑制;Ziemann等
[45]
[44〗
-1
用;葛根异黄酮及其主要成分大豆素(daidzein)和葛根素(puerarin)有治疗心肌缺血的药理作用并用于
[52]
治疗冠心病。
3.1 维生素P样作用 最早发现一些黄酮类成分具有延长肾上腺素作用的活性,从而维持血管的正常渗透压,减低血管的脆性,缩短流血时间,称之为维生素P,这些成分中包括黄酮、黄酮醇、二氢黄酮及查尔酮等类型衍生物
[53]
的实验则
显示mdr1(编码P-gp的基因)高度表达可能与活性氧有关,大鼠肝细胞的培养液中添加H2O2,
mdr1mRNA表达量上升,同时加入维生素C等抗氧化剂培养时,mdr1mRNA表达量及P-gp的量减少。山奈酚(IC50=10.87μg mL
-1
-1
。它们的作用强度
彼此间相差很多。中药槐花米的主要成分———芦
丁已供临床药用,有防治血管破裂和止血的效用,它还能减少黄曲霉素B1和N-亚硝基二甲胺引起的单链DNA断裂作用。橙皮苷也用于临床,作用和芦丁相似。
3.2 抗炎作用 芦丁及其衍生物羟乙基芦丁(hydroxyethylrutin)、二氢槲皮素(taxifolin)以及橙皮苷-甲基查耳酮(HMC)等对角叉菜胶等诱发的大鼠足水肿、甲醛引起的关节炎及棉球肉芽肿等有明显的抑制作用。金荞麦中的双聚原矢车菊苷元有抗炎、祛痰、解热、抑制血小板聚集和提高机体免疫功能的作用,临床用于肺脓肿及其他感染性疾病
[53]
)和槲皮素(IC50=
9.66μg mL)能降低Caco-2细胞对他林洛尔(tali-nolol,受体阻滞药)的排出,可能与P-gp相互作用有关,但并不是作用在他林洛尔和P-gp的活性结合位点。山奈酚和槲皮素能显著增强人宫颈癌细胞
KB-V1(高P-gp表达)对化疗药物长春碱(vinblas-tine)和太平洋紫杉醇(paclitaxel)的敏感性,但对敏感细胞株KB-3-1(P-gp表达缺失)没有作用。低
-1
浓度的槲皮素(3.02μg mL)通过促进P-gp磷酸化(磷酸化后P-gp产生活性)间接提高细胞外排长春碱的能力;而高浓度的槲皮素(15.1μg mL)抑制P-gp的活性。槲皮素(10μmo lL)与化疗药物联用,能提高长春碱、柔红霉素及5-Fu对耐药株HeLa细胞的毒性,表现出显著的增敏作用。其中对柔红霉素的耐药逆转倍数为2.62倍,增敏效果非常
[49]
显著。
近几年,有报道显示MDR除与P-gp将药物泵出细胞有关外,化疗药物在细胞内的异常分布与耐药也有一定关系。藤晔等报告柔红霉素在耐药细胞株K562/DNR中异常分布导致肿瘤细胞耐药形成,槲皮素能逆转柔红霉素的这种异常分布。 临床应用
200万年前,人们就开始利用蜂蜜、蜂胶、花粉
[51]
等富含黄酮类化合物的食物来治疗疾病。他们发现服用蜂蜜后使人精力充沛,在皮肤和咽喉炎症处擦蜂蜜或蜂胶可以很快痊愈。近几十年来,许多黄酮类化合物由于显著的生理活性和较大的药用价值,已经被用于临床,如芸香苷(rutin)和橙皮苷(hesperidin),有调节血管渗透性和类似维生素P的作用,已在许多国家成为法定药物;儿茶素(cate-chin)和水飞蓟素(silymarin)作为治疗慢性肝炎和保肝药物在国外销售;黄芩苷(baicalin)和石吊蓝素(nevadensin)在我国已制成注射剂作为抗菌药应
[50]
[48]
-1
-1[47]
[46]
。
3.3 对心血管系统的作用 有些黄酮衍生物具有扩张冠状动脉的活性。如合成得到的衍生物乙氧黄
酮(efloxate,立可定,Recordil),见图4,有明显的扩冠作用,并已用于临床治疗慢性冠脉机能不全、心绞痛等。草药毛冬青根已广泛用于临床,其中所含的黄酮苷类成分是其有效成分,能扩张冠状动脉增加其流量,改善心肌营养,降低心肌耗氧量,并直接作用于外周血管平滑肌,使血管扩张,血压下降。由银杏叶制成的舒心酮,其主要成分为黄酮类包括槲皮素、山奈酚、异鼠李素及少量双黄酮,临床用于治疗冠心病,能扩张心血管。葛根黄酮也用于冠心病的治疗,以葛根素为主要有效成分
。
[54]
图4 乙氧黄酮的化学结构
3.4 抗菌抗病毒 一些黄酮衍生物有抑菌或杀菌作用,多与其浓度有关,低浓度能抑菌,高浓度则能杀菌。如对金葡球菌,5μg mL的鼠李素表现为抑
-1
菌作用,10μg mL则为杀菌作用。木犀草素及黄芩中的黄芩苷、黄芩黄素也是抑菌的有效成分。从水飞蓟种子中得到的水飞蓟素、异水飞蓟素(silydi-anin)及次水飞蓟素(silychristin)等黄酮类化合物经
-1
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3.5 降血压作用 一些黄酮类化合物有明显的降血压作用,如由黄芩制成的酊剂,内服后有抑制中枢神经系统和降血压的作用。特别是在血压异常升高的情况下,降压作用尤为明显。
3.6 解痉挛作用 异甘草素(isoliquirltigenin)及葛根中的异黄酮———大豆素(daidzein)等具有抗胆碱作用,表现出类似罂粟碱(papaverine)的解除平滑肌痉挛的疗效。大豆苷、葛根素等葛根黄酮类化合物可以缓解高血压患者的头痛症状。 结语
综上所述,黄酮类化合物具有多种生物活性,其作用主要与抗氧化有关,临床上已被用于心血管疾病、癌症、免疫系统疾病的治疗。近年来随着对槲皮素和山奈酚这些经典黄酮类化学成分的深入研究,发现了某些新的极有价值的药用线索。因此,对黄酮类化合物进行有针对性的筛选和研究,将有助于创新药物的发现。
[作者简介] 周新(1968-),男,主管药师,主要从事药事管理、临床药学工作。联系电话:(010)64308366。
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编辑:杨青/接受日期:2006-11-10
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