芍药苷的研究进展

芍药苷的研究进展

1973年，牡丹的原始植物从毛益科植物中分离出来。它是芍药的主要活性成分之一，通常用作复合物和中药的指标成分。他独特的桥头氧加压葡萄糖和高度氧化的胡状烷（海藻烷）骨骼引起了人们的极大兴趣，并在20世纪90年代完成了化学综合合成。同时，对芍药药理作用的研究也取得了很大进展。据研究，芍药不仅具有解痉、镇痛、解热、抗炎、溃疡、反击、抗凝剂和血脂调节等作用，而且还有几个受体和离子通道。它可能是药理学的主要目标。近年来发现,芍药苷亦可作用于神经系统,尤其是对老年痴呆和帕金森病等神经退行性疾病的作用日益受到人们的关注,研究结果显示其可能通过作用于腺苷A1受体、M胆碱受体、Ca2+通道、NF-κB等发挥神经保护作用,本文对芍药苷作用于神经系统的相关研究进展进行综述。1学习记忆功能衰退芍药苷对神经系统作用的研究始于20世纪90年代初,日本学者最先报道芍药苷对老年痴呆模型动物的学习记忆功能衰退有明显改善作用,随后这一作用在多个痴呆动物模型上得到了验证。之后,芍药苷进一步被发现对帕金森病、脑缺血损伤和疼痛等都有较好的作用,而芍药苷发挥上述这些作用的有效剂量也都非常一致,基本集中在5~50mg·kg-1。1.1巩固障碍和改造作用Ohta等首先在八臂迷宫实验中观察到芍药苷可以改善M受体阻断剂东莨菪碱所致的大鼠空间辨别能力障碍;之后,孙蓉等进一步发现芍药苷对正常小鼠的学习记忆能力即有一定的促进作用,对东莨菪碱所致的记忆获得障碍、NaNO2所致的记忆巩固障碍和乙醇所致的记忆再现障碍均有明显的改善作用;Zhong等发现,芍药苷可以改善海马注射β-淀粉样蛋白所致的空间学习记忆功能障碍。本课题组发现,以芍药苷为主要成分的中药活性部位JD-30对β-淀粉样蛋白侧脑室注射小鼠和快速老化模型小鼠SAMP8的学习记忆功能下降均有明显的改善作用。这些研究提示,芍药苷对学习记忆有改善和促进作用,可能对老年痴呆有一定的治疗作用。研究人员还发现白花素、氧化芍药苷、苯甲酰芍药苷等芍药苷的衍生物对东莨菪碱诱导的小鼠空间学习记忆功能和被动回避能力损伤均显示出了剂量依赖性的改善作用,它们都具有一个含半缩酮-乙缩醛的类似罩子样的蒎烷骨架,这一结构可能是这类物质发挥药理作用的重要药效基团。1.2采不同的聚羟基多肽可损伤细胞的能系统1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)可选择性地导致黑质致密层和纹状体多巴胺神经元的丢失,单侧纹状体注射6-羟基多巴胺可损伤纹状体的多巴胺能系统,这2种方法均可导致动物出现运动缺陷等帕金森病症状,是公认的帕金森病动物模型。研究人员发现,在上述2种模型动物上,芍药苷均能明显拮抗黑质和纹状体多巴胺能神经元的损伤,并对运动迟缓等帕金森病症状有明显的改善作用,提示芍药苷可能对帕金森病有一定的治疗作用。1.3对脑缺血的保护对脑缺血损伤的研究是有关芍药苷研究报道比较多的方向之一,大量研究表明,芍药苷可以很好地保护多种脑缺血模型(如双侧永久性颈总动脉闭塞、大脑中动脉闭塞、缺血再灌注等)的一系列神经损伤,可以改善脑缺血引起的认知损伤和记忆维持,保护海马等脑区的神经元损伤,改善诸如对侧前肢弯曲等神经症状;此外,芍药苷还能降低脑梗塞范围,改善血脑屏障通透性,减少蛋白漏出,降低脑细胞水肿程度,遏制脑缺血病程的发展,并能扩张脑血管,改善脑缺血区的供血等。上述结果提示,芍药苷可以通过对多个环节发挥其改善脑缺血的作用。1.4叶绿素类物质可减少福尔马林所致的疼痛Yu等观察到芍药苷可以减轻蜂毒引起的持续性自发性疼痛及热超敏反应;Tsai等发现芍药苷可以减轻福尔马林所致的疼痛;Liu等发现芍药苷单独应用对施予了尾压的小鼠没有镇痛作用,但预先给予芍药苷可以明显增强选择性腺苷A1受体激动剂CPA的镇痛作用。上述结果提示,芍药苷可能通过不止一个环节发挥其镇痛作用。2第1次作用芍药苷对神经系统的作用机制远未完全阐明,现有研究结果提示,作用于胆碱受体和肾上腺素受体改善学习记忆、作用于阿片受体发挥镇痛作用、作用于腺苷受体保护脑缺血损伤、抑制Ca2+内流减少神经元的过度兴奋性、抑制NF-κB减轻脑内的炎性反应等可能是芍药苷的主要作用环节,其中,腺苷A1受体可能发挥了更为重要的枢纽作用。2.1受体检测2.1.1对学习记忆功能的影响多个研究小组均发现芍药苷对M受体阻断剂东莨菪碱诱导的动物学习记忆功能损伤有改善作用,提示M受体可能参与了芍药苷改善学习记忆的作用。长时程增强(longtermpotential,LTP)作为反映神经突触可塑性的重要指标,被普遍认为是动物学习记忆的神经生物学基础。据此,Tabata等观察了芍药苷对LTP诱发的影响,结果发现,芍药苷对大鼠海马正常的LTP诱发无明显影响,但可以显著逆转M受体阻断剂东莨菪碱和选择性M1受体阻断剂哌仑西平所抑制的大鼠海马LTP。这一结果提示,芍药苷对神经突触可塑性损伤有保护作用,这可能是其改善学习记忆功能的神经生物学基础;且芍药苷对正常的神经传递无明显影响,提示其可能有较好的安全性。王国峰等在最近研究中观察到,芍药苷能够上调脑缺血诱导的M1组受体M1,M3和M5受体表达的降低及与M1组受体偶联的Gaq/11蛋白的降低,同时还可以下调脑缺血诱导的M2受体表达的增高及与M2受体偶联的Gi蛋白的病理性增高,这一结果进一步证明了M受体及其信号调节通路参与了芍药苷的神经保护作用。2.1.2受体阻断剂的作用由于肾上腺素能系统和胆碱能系统的相互作用在学习记忆中可能发挥重要作用,Ohta等考察了肾上腺素受体在芍药苷改善M受体阻断剂致痴呆模型中的作用。哌唑嗪和育亨宾作为α1受体和α2受体的特异性阻断剂对东莨菪碱所致的学习记忆衰退无明显作用,但前者可阻断芍药苷对模型动物的改善作用,同时发现非选择性β受体阻断剂普奈洛尔和选择性β1受体阻断剂阿替洛尔也可以阻断芍药苷的改善作用。上述结果提示,α1受体和β受体(尤其是β1受体)可能参与了芍药苷改善学习记忆的作用。2.1.3抗炎与髓背侧角的阿片受体Yu等在观察芍药苷对蜂毒引起疼痛的作用时发现,腹腔或鞘内给予芍药苷都可以减轻蜂毒引起的持续性自发性疼痛和局部的热超敏反应,但前者的这一作用只可部分被非选择性的阿片受体阻断剂纳洛酮所逆转,而后者的作用则被纳洛酮所完全阻断,提示芍药苷可能通过激活脊髓背侧角的阿片受体发挥镇痛作用,但这并非其全部的作用途径。2.1.4关于主动提取的成熟药品Tsai等发现芍药苷可以减轻福尔马林所致的疼痛,由于福尔马林的致痛主要是通过炎症所致,而炎性反应本身可以引起一些具有止痛效应的内源性物质的释放,尤其是腺苷的大量释放可通过激活腺苷A1受体产生疼痛抑制和镇痛效应,因此芍药苷减轻福尔马林所致疼痛的作用是其直接激活腺苷受体还是通过内源性腺苷释放激活腺苷受体尚难确定。为了排除内源性物质的干扰,Liu等采用了不导致外周炎性反应的尾压试验,发现芍药苷单独应用对施予了尾压的小鼠没有镇痛作用,但预先给予芍药苷可以明显增强选择性腺苷A1受体激动剂CPA的镇痛作用,且这一作用可被选择性腺苷A1受体拮抗剂8-环戊-1,3-二丙基黄嘌呤(DPCPX)所完全抑制,提示芍药苷发挥镇痛作用主要是由于其增强了腺苷A1受体介导的疼痛抑制效应。此外,在芍药苷改善脑缺血损伤过程中也发现有腺苷受体参与其中,如选择性腺苷A1受体拮抗剂DPCPX可以逆转芍药苷对脑缺血损伤的改善作用。以上结果均提示腺苷A1受体可能是芍药苷发挥其药理作用的重要靶点,但芍药苷究竟是激动腺苷A1受体还是抑制腺苷A1受体尚难以定论,如Tabata等就观察到芍药苷和选择性腺苷A1受体拮抗剂DPCPX可以明显减轻选择性腺苷A1受体激动剂CPA引起的小鼠被动回避能力下降以及腺苷引起的海马脑片LTP下降。出现上述矛盾性结果的原因可能与腺苷受体的类型、分布和不同疾病类型及病程有关。目前已知的腺苷受体有A1,A2a,A2b及A34种亚型,均属于G蛋白耦联受体家族,内源性腺苷对4种受体的亲和力不同,生理情况下仅A1和A2a处于活化状态,且后者的作用较弱。受体结合试验发现,经典的腺苷A1受体激动剂不但可以取代选择性腺苷A1受体拮抗剂的膜结合位点,还可以取代非选择性腺苷受体激动剂的结合位点,而芍药苷却只能取代后者,这很可能就是芍药苷发挥神经保护作用而副作用较小的分子机制,因为腺苷A1受体和A2a受体在不同部位介导相反的生物学效应,前者抑制cAMP,而后者激活cAMP。因此,一种可能的推测是,芍药苷可以同时作用于腺苷A1和A2a受体,在不同环境、不同部位通过对不同腺苷受体亲和力的不同来发挥其药理作用。在脑缺血损伤、疼痛等短时程病程中,芍药苷主要通过激动腺苷A1受体发挥其神经保护作用;但在神经退行性疾病等长期的发病过程中,腺苷A1受体由于被长期持续激活而失敏,此时芍药苷主要通过抑制腺苷A2a受体功能发挥改善认知功能损伤的作用,但其确切机制尚需深入研究。2.2远离心脏2.2.1细胞损伤及ca2+内流芍药苷在10~200μmol·L-1对神经元的正常生长无明显影响,但对缺氧,缺糖,自由基,一氧化氮,过氧化氢,NMDA,Ca2+超载和谷氨酸等多种因素所致的细胞损伤均有一定程度的改善作用,抑制Ca2+内流被认为是其主要的作用机制之一。Tsai等在NG108-15细胞上发现了芍药苷可以阻断L型Ca2+通道,进一步证明了上述推论。2.2.2改变na+电流的门控属性Zhang等在海马CA1区神经元上发现芍药苷不但可以浓度和频率依赖性地抑制Na+电流,还可以改变Na+电流的门控属性。大脑的缺血、缺氧损伤可导致胞内Na+的聚集,进而激活Na+-Ca2+交换致Ca2+超载,因此抑制Na+通道亦可能是芍药苷发挥神经保护作用的途径之一。2.2.3配比的增加造成力量过度释放ATP敏感的内向整合K+通道家族(KATP)激活可使突触前膜超极化,阻止钙内流和随后的谷氨酸释放,而谷氨酸的过度释放正是造成缺血性脑损伤的主要原因。王国峰和Chen等均发现芍药苷可以逆转缺血过程中KATP的异常表达,逆转Kir6.2/Kir6.1亚基的比例失调,从而发挥缺血预适应作用。2.2.4主要作用结果酸敏感离子通道(acid-sensingionchannels,ASICs)是H+门控性离子通道,可被细胞外的pH降低而快速激活,从而引起神经元损伤。Cao等发现MPP+和酸损伤可通过激活酸敏感离子通道增加细胞的Ca2+内流,而芍药苷和酸敏感离子通道阻滞剂盐酸阿米洛利均可以抑制这一作用,提示芍药苷对Ca2+内流的影响可能与酸敏感离子通道有关;Sun等进一步在该细胞模型上发现,芍药苷在保护细胞损伤的同时,还降低了MPP+和酸损伤引起的α-突触核蛋白的聚集,并上调了自噬特异蛋白LC3-II的表达降低,α-突触核蛋白是帕金森病主要病理变化路易小体的主要成分,清除α-突触核蛋白的异常聚集是帕金森病的重要治疗策略之一,上述结果提示,芍药苷可能通过酸敏感离子通道增强了细胞对α-突触核蛋白的自噬,从而减轻了α-突触核蛋白的聚集及由此引起的后续神经病理变化。综上所述,芍药苷对离子通道的作用是殊途同归,其最终结果可能都是达到抑制胞内Ca2+内流的作用,从而抑制神经元的过度去极化。而这一作用可能在很大程度上是由腺苷受体所介导,腺苷A1受体参与激活KATP,可使K+内流增加、L型Ca2+通道开放抑制,使机体具有一定的缺血耐受能力,同时也阻止了各种因素诱导的神经元凋亡等损伤;而芍药苷对酸敏感离子通道作用的报道还较少,其具体的作用机制尚需进一步明确。2.3nf-b的激活在MPTP所致的帕金森病模型中,芍药苷对MPTP的代谢产物MPP+没有影响,但对IL-1β,TNF-α,iNOS等炎性因子的分泌升高却有明显改善作用,提示芍药苷对MPTP所致帕金森病的改善并非通过影响MPTP的代谢,而是通过抑制炎性反应来实现的。在局部长期缺血或神经退行性疾病发病过程中,脑内小胶质细胞内的NF-κB被持续激活,NF-κB的激活又诱导TNF-α,IL-1,IL-6,iNOS和活性氧簇等的表达,间接导致神经元死亡。芍药苷可通过对NF-κB表达的抑制来减少由于长期脑缺血或神经退性行疾病造成的胶质细胞活化,从而阻止海马、黑质以及纹状体等脑区神经元的丢失。3嘴唇酯苷对嘴唇炎性小体活化的作用白芍总苷(totalglucosidesofpaeony,TGP)是从白芍的干燥根中提取的有效部位,含有芍药苷、氧化芍药苷、芍药新苷、芍药内酯苷、苯甲酰药苷等单萜苷类成分,具有抗炎、免疫调节、抗缺氧、抗氧化和抗心肌缺血等作用,其制剂白芍总苷胶囊(商品名帕夫林)作为一种抗炎镇痛药已经在我国上市,主要用于类风湿关节炎的治疗。尽管芍药苷占到了白芍总苷中总苷量的90%以上,芍药苷却不能代替白芍总苷的药理作用;但对神经系统的研究则主要集中在芍药苷,除有零星报道发现白芍总苷对脑缺血损伤亦有一定的保护作用外,较少有白芍总苷作用于神经系统的研究。芍药内酯苷(albiflorin)又名白芍苷,在芍药中的含量仅次于芍药苷,同为芍药中具有代表性的单萜类