槲皮素药理学作用的研究进展

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㊃综述㊃
槲皮素药理学作用的研究进展
刘晟文㊀刘建英
DOI:10.3877/cma.j.issn.1674⁃6902.2020.01.026
作者单位:563002贵州,遵义医科大学第三附属医院通信作者:刘建英,Email:nara199155@163.com
ʌ关键词ɔ㊀檞皮素;㊀药理学;㊀研究进展中图法分类号:R563
文献标识码:A
㊀㊀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㊁抗病毒㊁抗肿瘤㊁降糖及免疫调节等作用[1]㊂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㊂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㊁开发及利用㊂
一㊁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㊁鳌合金属离子以及抑制LDL氧化损伤等三个方面得以实现㊂1.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㊂Lespade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㊁一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㊂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(reactiveoxygenfreeradical,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㊂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㊂Saw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㊂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㊂
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㊂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]㊂
2.与金属离子的鳌合:金属铁㊁铜是可催化许多自由基的产生,Cu2+㊁Fe2+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]㊂相关研究证实,槲皮素可通过其结构中的邻苯二酚鳌合Cu2+㊁Fe2+从而发挥抗氧化作用㊂Tang
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㊂Babenkova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㊂
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㊂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㊂Jomova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㊂
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㊂Lim等[15]通过观察硫代巴比妥酸反应物质㊁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㊂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㊂
二㊁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㊂有研究证实,50μm的槲皮素可显著抑制IL⁃6㊁MCP⁃1㊁IP⁃10㊁RANTES㊁GM⁃CSF㊁G⁃CSF㊁TNF⁃α㊁LIF㊁LIX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㊂Zhang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,㊂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)㊁增加抗炎细胞因子(IL⁃4㊁IL⁃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㊂
Si等[19]观察到槲皮素可抑制一氧化氮(NO)㊁前列腺素E2(prostaglandinE2,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p65㊁细胞外信号调节激酶(ERK1/2)和cJUNN⁃末端激酶(JNK1/2)的表达,同时westernblot分析表明槲皮素可抑制p50㊁p65㊁ERK1/2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
三㊁抗病毒作用
流感病毒的糖蛋白血凝素在甲型流感病毒㊁H5N1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㊂Wu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㊂
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(HepatitisC,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(diacylglycerolacyltransferase,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㊂四㊁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㊂原发性肝癌中葡萄糖转运蛋白1(Glucosetransporter1,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㊂有研究表明,槲皮素可诱导肝癌细胞(HepG2,HuH7)的凋亡㊁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㊂
Ren等[23]观察到槲皮素纳米粒加速了caspase⁃9㊁caspase⁃3的分裂,诱导细胞色素c(cytochromeC,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(humantelomerasereversetranscriptase,hTERT)的抑制㊂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(cyclooxygenase2,COX⁃2)中具有抑制作用㊂槲皮素纳米粒也使Akt和ERK1/2信号通路失活㊂上述结果表明槲皮素纳米颗粒通过灭活caspase/Cyto⁃c途径㊁抑制AP⁃2β/hTERT㊁抑制NF⁃κB/COX⁃2和阻断Akt/ERK1/2信号通路而发挥抗肿瘤作用㊂Klim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㊁微管和
波形蛋白丝具有分解作用㊁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
原因之一㊂以上结果表明槲皮素可诱发A549细胞的凋亡㊁
坏死和有丝分裂突变,抑制细胞的迁移潜能㊂
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㊁激活caspase⁃3和⁃9㊁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㊂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㊂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㊂
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㊂Yang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Myc㊁p53㊁Bcl⁃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㊂
五㊁降糖㊁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㊂胰岛素抵抗是降糖㊁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㊂此外,RT⁃PCR结果表明槲皮素(10μm)可抑制TNF⁃α基因的表达,同时增强超氧化物歧化酶㊁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㊁丙氨酸氨基转移氨酶(alanineaminotransferase,ALT)活性降低㊂上述研究成果说明槲皮素通可过减少三酰甘油积累㊁胰岛素抵抗㊁炎症细胞因子分泌而发挥降糖㊁降脂的作用㊂
六㊁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㊂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(peripheralbloodmonouclearcell,PBMC),同时能够抑制T细胞增殖和活化等正常免疫功能[29]㊂此外,槲皮素还阻止PBMC增殖和葡萄球菌肠毒素B(StaphylococcalenterotoxinB,SEB)诱导的激活标记物的上调㊂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㊂
槲皮素是一类黄酮类化合物,其广泛存在于自然界中㊂总结目前的研究成果,其具有抗氧化㊁抗炎㊁抗病毒㊁抗肿瘤㊁降糖㊁降脂㊁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㊁病毒感染㊁肿瘤㊁糖尿病㊁高血脂和免疫系统疾病均具有十分重要的临床意义㊂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㊁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㊂
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㊂
参㊀考㊀文㊀献
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