斑马鱼在中药研究中的应用_田丽莉

斑马鱼在中药研究中的应用

田丽莉，朱国福

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（上海中医药大学中药学院，上海201203）

［摘要］斑马鱼模型作为一个整体的动物模型，其体积小、高通量、费用低、周期短，且实验结果可靠，在药物研究领域广泛应用。中药是一个复杂的系统，其有效成分及作用机制是中药现代化发展的研究热点之一，随着先进技术和方法的不断改进，斑马鱼在中药研究中的应用逐渐深入，并且已经在活性筛选、毒理、代谢研究等方面表现出优越性。该文主要介绍了近年来斑马鱼在中药研究中应用的概况，以期能为中药基础研究提供新的思路和方法。［关键词］中药；斑马鱼；活性筛选；毒理；代谢

［收稿日期］2014-06-13［通信作者］

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朱国福，教授，

E-mail ：gfz1998@ ［作者简介］田丽莉，博士研究生，

E-mail ：lily777@ Application of zebra fishes in studies on traditional Chinese medicines

TIAN Li-li ，ZHU Guo-fu *

（School of Chinese Pharmacy ，Shanghai University of Traditional Chinese Medicine ，Shanghai 201203，China ）

［Abstract ］The zebra fish model ，as an integral animal model ，features small volume ，high throughput ，low cost ，short cycle and reliable experimental results ，thus has been widely used in medical studies.Traditional Chinese medicines （TCM ）constitute a com-plex system ，their active ingredients and action mechanisms are among study hotspots in during the development of modern TCMs.Along with the constant improvement of advanced technologies and methods ，zebra fishes have been increasingly applied in studies on TCMs and shown advantages in active screening ，and toxicity and metabolism studies.In this paper ，TCM studies by using zebra fishes in recent years are summarized to provide new ideas and methods for basic studies on TCMs.

［Key words ］traditional Chinese medicine （TCM ）；zebra fish ；active screening ；toxicity ；metabolism

doi ：10．4268/cjcmm20150509

以实验鱼类进行研究已成为当今药学研究，特别是药物筛选的热门手段

［1］

。斑马鱼自20世纪70年代受到关注以来，在相关研究领域倍受青睐。2012年10月，国家斑马鱼资源中心在中国科学院水生生物研究所正式挂牌成立；我国现有250多个实验室利用斑马鱼开展有关科研工作

［2］

。目前，

人类面临的健康挑战主要是非传染性的慢性病，而中医药以其独特的优势在机遇和挑战中前行，21世纪中医药的发展具备潜力

［3］

。随着斑马鱼模型应用于人类疾病研究的深入，中

药相关的研究也不断发展。本文在查阅国内外有关文献的基础上，主要从活性筛选、毒理、代谢等方面，对斑马鱼在中药研究中应用的概况进行综述。1

斑马鱼用于中药活性筛选

目前，高通量筛选已成为新药研发的热点之一。斑马鱼模型适合研究中药复杂成分体系的活性。斑马鱼模型具哺

乳动物类似的生理生化特征，且高效、快速、大规模等，已被广泛用于研究人类疾病和高通量药物的筛选［4-5］

。斑马鱼的

胚胎和幼鱼作为高通量药物筛选模型，很好填补了细胞模型

和啮齿动物模型过渡的空白。1.1

抗炎药物筛选与炎症治疗

以斑马鱼模型作为中药抗炎免疫药物研究优势颇多，如：利用转基因及相关技术，结合活体成像显微系统，可视化斑马鱼炎症感染模型宿主-病原体的相互作用，动态观察感染形成过程；使用荧光标记免疫细胞转基因系，示踪各种免疫细胞在致病原感染中的免疫反应；使用荧光标记药物，实时监测药物在鱼体内的吸收代谢及分布等情况

［6］。针对已知调节中性粒细胞功能及其寿命的靶点而进行抗炎药物筛选的研究，证实了斑马鱼在药物筛选上的有效性［7］

。宋春雨

等

［8］

采用创伤感染法构建斑马鱼嗜水气单胞菌感染模型，研

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究了苦地胆内酯对嗜水气单胞菌感染斑马鱼的保护效果，结果显示一定剂量的苦地胆内酯对嗜水气单胞菌感染斑马鱼具有保护效果。杨丽玲等［9］采用斑马鱼模型评价甘草酸的抗内毒素作用，结果显示甘草酸对内毒素引起的幼鱼致命性感染有明显的保护作用，且幼鱼存活率与甘草酸的浓度正相关。

1.2血管生成药物筛选与抗/促血管治疗

Fli1是一个与血管形成密切相关的基因，在血管内皮细胞中均表达；而Tg（Fli1-GFP）转基因斑马鱼的基因组中插入Fli1-GFP重组基因序列，在Fli1启动子的调控下，这段基因中的绿色荧光蛋白GFP就会表达，在荧光显微镜下所有血管的内皮细胞都发生荧光，可以直接观察斑马鱼血管的生成情况。因此，Tg转基因斑马鱼成为一种非常便捷的抗/促血管新生的体内研究模型，斑马鱼血管生成模型是目前兼具整体和快速双重特性的药物筛选模型。

1.2.1抗血管生成研究良性肿瘤血管生成稀少且生长缓慢，而大多数恶性肿瘤的血管生成密集且生长迅速。肿瘤的抗血管生成治疗是肿瘤综合治疗的重要内容之一。斑马鱼模型适用于抗血管生成研究，White等［10］系统的剖析并阐述了斑马鱼用于肿瘤模型研究在目前和今后的重要性。

王思锋等［11］用斑马鱼模型研究西黄丸对血管生成的作用，结果显示西黄丸具有抑制斑马鱼胚胎体节间血管生成的活性，与肿瘤细胞模型的研究结论一致。斑马鱼的胚胎可作为整体动物模型应用于中药抑制血管生成活性的评价。陈锡强等［12］通过进一步研究发现乳香与人工牛黄是西黄丸中具有抑制血管生成作用的主要药味。

郑浩江等［13］研究证明靛玉红具有抑制斑马鱼胚胎体节间血管生成的作用，其机制可能是阻断了VEGF/VEGFＲ2信号通路的某个环节。在靛玉红母体结构改造中，随着C-3'位肟化以及C-6位溴原子的引入，溶解性明显改善，其抑制血管生成活性也逐渐增强；利用斑马鱼模型考察靛玉红及其衍生物抑制血管生成活性及量效关系，可为斑马鱼模型在新药构效关系研究中的应用提供实验依据［14］。

杨彬睿等［15］发现甜橙黄酮可以剂量依赖性地抑制斑马鱼胚胎体节间血管的生成，下调血管新生相关基因hras，kdrl 和vegfaa的表达；可剂量依赖性抑制VEGF诱导的HUVECs 增殖，并诱导HUVECs停滞于细胞周期G0/G1期。

赵洋等［16］发现南蛇藤素及扁蒴藤素对斑马鱼胚胎体节间血管生成有显著的抑制作用，且与给药浓度呈正相关；南蛇藤素与扁蒴藤素比较，具有相近的新生血管抑制作用。类似的研究也见于其他文献［17-18］，给药浓度与血管生成的抑制作用一般是正相关。

陈锡强等［19］利用斑马鱼模型对中药提取物进行血管生成抑制活性检测，从27种提取物中发现了7种（川芎水提物、白芍乙酸乙酯提取物、竹黄水提物、鬼箭羽乙酸乙酯提取物和水提物、乳香水提取物、大青叶乙酸乙酯提取物）具有抑制斑马鱼胚胎体节间血管生成的作用，这种作用与VEGFＲ2表达有关。类似的结果也见于其他文献［20-21］，反映了血管生成中VEGFＲ2的表达发挥了重要的作用。

He等［22-23］对中药大黄不同溶剂提取物及大黄主要蒽醌衍生物活性及机制进行了研究，发现在大黄正己烷、乙酸乙酯、正丁醇和水提取部位中乙酸乙酯部位抑制血管作用最强（52%），大黄素、芦荟大黄素、大黄酸具有明显的血管抑制作用；大黄酸抑制血管作用机制主要是通过下调胚胎的Ang-2/ Tie2mＲNA表达及抑制内皮细胞迁移。

Yeh等［24］研究发现当归挥发油中分离的正丁烯夫内酯能显著抑制斑马鱼肠下静脉的生成，且体外能抑制HUVEC 细胞周期的进程而引起细胞凋亡并激活P38和EＲK12的信号通路。当归水提物主要表现为促进血管生成，而当归的挥发油却有抑制血管生成的作用，这从某种程度上反映了中药双向调节的整体作用。

Zhong等［25］研究发现莪术挥发油中呋喃二烯抑制血管生成作用与血管内皮生长因子受体抑制剂SU5416近似。朱亚杰等［26］研究证明红景天甙可抑制肝癌细胞（W256，H22，Hepa1-6）的增殖，并能有效抑制斑马鱼胚胎体节间血管生成及抑制HUVEC的生长及迁移，且不显示明显的细胞毒性。中药活性成分的优越性可见一斑。

1.2.2促血管生成研究Liu等［27］对中药地黄水粗提取物不同溶剂萃取部位进行活性筛选，并对活性部位主要化学成分进行血管药效学研究，结果显示活性部位的主要化学成分为咖啡酸，具有明显促血管生成作用。田丽莉等［28］研究发现莪术醇能使斑马鱼胚胎体节间血管侧生出新的血管，使成鱼剪尾后血管再生加快；作用机制可能是通过提高VEG-FA及VEGFＲ2基因的表达。李惠玲［29］通过斑马鱼模型实验，初步证实了麝香保心丸有明显的促血管生成作用，从另一个层面阐明了麝香保心丸作为一种冠心病治疗药物具有较高的临床应用价值。Hu等［30］研究发现黄芪多糖成分对受损的血管新生功能具有较强的修复作用，这一作用与上调flk-1和flt-1的mＲNA表达有关。张哲睿等［31］选择正常健康转基因斑马鱼及内皮细胞生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂诱导血管损伤2种模型，分别用三七（根）总皂苷和三七花总皂苷干预处理，结果显示三七花总皂苷和三七（根）总皂苷均有促血管新生和保护血管的效果，且三七花总皂苷效果更为明显。

1.3抗骨质疏松活性筛选

斑马鱼骨质疏松模型介于单细胞和整体哺乳动物之间，可作为细胞实验和常规动物实验评价之间的桥梁；斑马鱼体积小而有完整骨骼，可实现微量成分的在体微板形式的高效评价。

Fleming等［32］用糖皮质激素诱导斑马鱼幼鱼骨矿化量减少的斑马鱼骨质疏松模型，可在微孔板中进行药物的在体抗骨质疏松活性评价。有研究采用斑马鱼模型证明甘草查

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