木犀草素的藥理作用及制劑研究進展

王 琪，李坤偉，周長征

(山東中醫(yī)藥大學 藥學院，濟南 250355)

木犀草素(Luteolin)是一種黃酮類化合物(圖1)，其化學名為3',4',5,7-四羥基黃酮，最初是從木犀草屬的草本植物木犀草的莖、葉、枝中分離出而得名。近年來研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素多以糖苷的形式存在于多種藥材和蔬菜果實中，如金銀花、菊花和落花生等[1-3]。研究表明，木犀草素具有抗炎、抗菌、抗腫瘤、抗氧化和抗病毒等藥理活性[4-6]。因木犀草素的結(jié)構(gòu)中含有酚羥基，所以親脂性較差，由于酚羥基之間的分子間作用力導致其晶格能較高，所以水溶性也較差。當前，固體分散體、納米制劑及包合物等制劑技術(shù)可改善木犀草素的親脂性和親水性，提高其生物利用度。本文對木犀草素的藥理作用和制劑研究進行綜述，以供相關(guān)研究者參考。

圖1 木犀草素的化學結(jié)構(gòu)Fig. 1 The Chemical Structure of Luteolin

1 木犀草素的藥理作用

1.1 抗炎

炎癥是損傷因子刺激機體后，由機體產(chǎn)生的防御反應。有研究表明，木犀草素的抗炎作用主要發(fā)生在免疫細胞內(nèi)部，尤其是巨噬細胞。Wang等[7]通過MTT法和細胞死亡Elisa法來評價木犀草素對RAW264.7巨噬細胞的活力和凋亡的影響。研究結(jié)果顯示，20 μmol/L的木犀草素能夠引起巨噬細胞的形態(tài)變化，使細胞緩慢收縮，并且可觀察到凋亡小體的出現(xiàn)。在體內(nèi)，木犀草素能夠上調(diào)信號傳導、轉(zhuǎn)錄活化因子6(p-STAT6)和抑制轉(zhuǎn)錄激活子3(p-STAT3)從而改變巨噬細胞極化，從促炎性M1表型轉(zhuǎn)變?yōu)榭寡仔訫2表型；同時，細胞因子經(jīng)歷了從促炎到抗炎的轉(zhuǎn)變，起到抑制炎癥的作用。在尿酸鈉引起的急性痛風性關(guān)節(jié)炎模型中，不同劑量的木犀草素(50、100、150 mg/kg)能夠明顯降低小鼠的踝關(guān)節(jié)腫脹度，血清中的IL-1β、IL-17、IL-6和TNF-α的含量也相對減少，且NF-κB的蛋白水平和組織內(nèi)HMGB1mRNA的表達水平均相對降低[8]，表明木犀草素可通過抑制HMGB1-NF-κB信號通路來發(fā)揮抗炎活性，有望成為治療痛風性關(guān)節(jié)炎的有效藥物。

1.2 抗菌

大量研究表明，木犀草素對多種細菌具有抑制作用。Guo等[9]采用肉湯稀釋法測定了木犀草素對化膿隱秘菌的最小抑菌濃度(MIC)為78 μg/mL。該研究還表明，木犀草素可破壞細菌細胞壁的完整性，增加細胞膜的通透性，從而導致細胞形態(tài)發(fā)生改變。此外，木犀草素能夠抑制細胞內(nèi)DNA拓撲異構(gòu)酶的活性，從而降低細胞內(nèi)總蛋白和核酸的含量，抑制細菌的增殖。還有研究表明，木犀草素(50 mg/mL)可使大腸桿菌和陰溝腸桿菌細胞變?yōu)椴灰?guī)則形態(tài)，少數(shù)的大腸桿菌細胞出現(xiàn)扭曲甚至破裂;木犀草素對大腸桿菌的MIC和MBC分別為64 μg/mL和128 μg/mL，對陰溝腸桿菌的MIC和MBC分別為128 μg/mL和256 μg/mL[10]。木犀草素具有較好的抗耐甲氧西林金葡菌活性，與喹諾酮類和氨基糖苷類抗菌藥聯(lián)用時具有協(xié)同效果，能夠降低抗菌藥的MIC，從而減輕其毒副作用[11]。以上結(jié)果均表明，木犀草素在天然抑菌方面具有良好的發(fā)展前景。

1.3 抗腫瘤

現(xiàn)代研究表明，木犀草素對多種癌細胞均具有抑制作用。一項研究顯示，木犀草素對人乳腺癌MCF-7TamR細胞的增殖具有抑制作用，MIC為1.06 μmol/L。木犀草素(20、30 μmol/L)能夠顯著提高MCF-7TamR細胞中抑癌蛋白P27的表達水平(P<0.05)，使其細胞周期被阻滯在G2/M期，從而抑制癌細胞的增殖；同時，木犀草素可降低細胞內(nèi)Bcl-α的表達水平，從而引起細胞內(nèi)線粒體的膜電位發(fā)生變化，通過線粒體凋亡途徑誘導癌細胞凋亡[12]。肺癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一，已成為我國人口惡性腫瘤死亡原因的第一位。Wu等[13]研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素可上調(diào)多種細胞凋亡蛋白酶(caspase-3、caspase-8、caspase-9)的表達水平，并通過上調(diào)DRP1和DR5的表達來誘導線粒體分裂，從而抑制肺癌細胞(A549)的活力。目前，木犀草素的抗腫瘤實驗大多數(shù)為體外實驗的結(jié)果，還需要更多的體內(nèi)實驗結(jié)果來證實其抗腫瘤活性。

1.4 抗氧化

過氧化物酶在氧化過程中具有非常重要的作用。有研究表明，木犀草素以非競爭性的方式抑制過氧化物酶的活性，其潛在的機制為：木犀草素能與過氧化物酶通過氫鍵作用形成穩(wěn)定的復合物，使過氧化物酶的疏水性和極性發(fā)生變化，從而阻止底物的進入和產(chǎn)物的釋放[14]。丙二醛(MDA)作為過氧化產(chǎn)物，能夠間接反映氧化損傷程度。據(jù)相關(guān)研究顯示，木犀草素(5 mL/kg)能夠提高高血脂大鼠體內(nèi)抗氧化酶CAT的活性從而降低脂質(zhì)過氧化水平，降低MDA的水平，其效果與1 mL/kg的辛伐他汀并無顯著差異[15]。此外，木犀草素還能從病理形態(tài)上改善肝臟脂肪變性的程度，這表明木犀草素在預防脂肪肝和抗氧化方面具有良好的保健功能[15]。2017年，王建等[16]將木犀草素的6′位引入含有氨基的活性基團，得到木犀草素-氨基醌類化合物。相比于木犀草素，該化合物不僅抗氧化能力增強，而且由于脂/水分布系數(shù)發(fā)生改變，水溶性也有一定提升。

1.5 抗病毒

有研究表明，木犀草素對呼吸道合胞病毒RSV具有較強的抑制作用，12、24、48、72 h的EC50分別為49.94、24.71、10.16和3.55 μmol/L，這說明木犀草素對RSV的抑制作用呈時間依賴性的關(guān)系[17]。體內(nèi)研究結(jié)果表明，木犀草素直接作用于STAT1的負調(diào)節(jié)因子SOCS1靶點，導致STAT1磷酸化和IFN刺激因子表達的上調(diào)，從而抑制RSV的復制。鄧東沅等[18]探究了木犀草素對感染甲型H1N1流感病毒的A549細胞的抗病毒效果。研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素通過調(diào)控caspase-8介導的外源途徑和caspase-9介導的線粒體途徑，抑制病毒感染后的細胞凋亡。質(zhì)量濃度為12.50～25.00 μg/mL的木犀草素作用48～60 h后的抑制作用最好，抗病毒有效率可達(87.00±1.71)%。此外，木犀草素還能夠顯著提高HeLa細胞感染柯薩奇B3型病毒(Cox-B3)后的存活率[19]，然而具體機制有待進一步研究。

1.6 其他藥理作用

Zhao等[20]研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素(20～40 mg/kg)以劑量依賴性的方式顯著提高大鼠左心室的收縮力(P<0.05)。其潛在的機制可能是：木犀草素上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子SP1的表達水平，以增強心肌肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶(SERCA2a)的轉(zhuǎn)錄活性[21]，從而減輕心肌缺血再灌注造成的損傷。此外，木犀草素還能夠降低細胞內(nèi)鈣離子的濃度，從而擴張已收縮的腎動脈，進而降低血壓，產(chǎn)生改善腎功能的作用[22]，這為腎性高血壓的治療提供了一定的參考。

2 木犀草素制劑研究

2.1 固體分散體

固體分散體是指將藥物以分子或無定型等高度分散的狀態(tài)均勻分布在載體中所形成的固體分散系統(tǒng)，能夠解決藥物的溶解性和溶出性差等問題。吳春等[23]優(yōu)化了木犀草素固體分散體的制備工藝，可使木犀草素累積溶出度達84.72%，但并未對木犀草素固體分散體進行適當?shù)谋碚鳌lshehri等[24]以聚乙二醇-4000(PEG-4000)為載體，分別采用融合法、溶劑蒸發(fā)法和微波輻射法制備并比較了3種木犀草素固體分散體(木犀草素-FU，木犀草素-SD，木犀草素-MI)。結(jié)果表明，采用微波輻射法制備的木犀草素-MI固體分散體表現(xiàn)出較高的體外釋放度，可達(97.78±4.41)%，木犀草素-SD為(93.78±3.98)%，木犀草素-FU為(56.23±2.45)%。此外，微波輻射法還能減小固體分散體的粒徑，使木犀草素由晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)，使其具有較高的溶解度；3種木犀草素固體分散體對DPPH自由基的清除活性由高到低依次為：木犀草素-MI為(94.14±6.11)%，木犀草素-SD為(88.55±3.98)%，木犀草素-FU為(76.23±5.12)%。總的來說，微波輻射法是制備木犀草素固體分散體無溶劑且有效的方法。鄧向濤等[25]制備了木犀草素磷脂復合物固體分散體并考察其在大鼠體內(nèi)的藥代動力學。其研究發(fā)現(xiàn)，將木犀草素制成磷脂復合物固體分散體后，磷脂能夠改善木犀草素的親脂性，透過生物膜時發(fā)生滯留，導致tmax延后，延長了藥物在體內(nèi)的作用時間。同時，固體分散體可提高木犀草素的水溶性，將溶解度增大6倍，生物利用度是木犀草素的204.5%，這為提高木犀草素的生物利用度奠定了基礎(chǔ)。

2.2 納米制劑

納米技術(shù)常用于藥物遞送系統(tǒng)，納米制劑主要包括納米乳、固體脂質(zhì)納米粒、納米脂質(zhì)載體和聚合物納米凝膠等，可改善藥物的藥代動力學和藥效學。毛艷婷等[26]采用熱熔法制備了木犀草素納米脂質(zhì)體。相比于木犀草素原料藥，其納米脂質(zhì)體的累積釋放度有顯著提高(P<0.05)。這是由于木犀草素以無定型狀態(tài)存在于納米脂質(zhì)體內(nèi)，藥物之間無晶格束縛，自由能較大，顯示出較高的溶解度和釋放度。此外，納米脂質(zhì)體極大地提高了藥物的比表面積，有利于藥物的溶出。有研究發(fā)現(xiàn)，在Pickering 乳液中加入木犀草素微納米顆粒并置于不同光源照射下貯存2 h，發(fā)現(xiàn)乳液的外觀沒有變化，表明木犀草素微納米顆粒可作為Pickering乳液的穩(wěn)定劑，并提高乳液的物理穩(wěn)定性。這是由于在油水界面上致密的木犀草素微納米顆粒層阻擋了乳液液滴中的氧氣和光時，顆粒層和乳液液滴的結(jié)合限制了液體的流動，從而提高其穩(wěn)定性[27]。相關(guān)研究表明，采用微沉淀-高壓勻質(zhì)法制備的木犀草素納米混懸劑中木犀草素的含量可達60%，其過飽和溶出度也始終高于對應的平衡濃度，這表明木犀草素納米混懸劑能夠增加木犀草素的溶解度和藥物的溶出度。另外該研究在大鼠外翻腸模型實驗中發(fā)現(xiàn)，藥物的主要吸收部位為十二指腸和空腸[28]。

2.3 金屬離子配合物

木犀草素可與多種金屬離子形成穩(wěn)定的配合物。2012年，楚婧等[29]在無水乙醇的溶劑中，分別制備了木犀草素-鋅配合物和木犀草素-鉻配合物，并比較了游離的木犀草素與兩種自制配合物的抗氧化活性。實驗表明，木犀草素-鋅配合物與木犀草素-鉻配合物清除·OH自由基的IC50分別為0.262 mmol/L和0.173 mmol/L，均優(yōu)于游離的木犀草素(IC50=0.288 mmol/L)；木犀草素-鉻配合物對α-葡萄糖苷酶的抑制作用強于木犀草素及其鋅配合物。超螺旋pBR322DNA常被用于檢測化合物的抗菌能力。相關(guān)研究表明，采用分子印跡技術(shù)制備的木犀草素-Cu2+配合物能夠裂解細菌內(nèi)的pBR322DNA，從而抑制細菌的活性[30-31]，這為木犀草素抗菌藥物的研發(fā)提供了重要的參考經(jīng)驗。

2.4 包合物

包合物技術(shù)是一種超微型的藥物載體，可提高藥物的生物利用度，目前常用的包合物載體材料為環(huán)糊精。龍友琦等[32]研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素經(jīng)磺丁基醚-β-環(huán)糊精包合后，能夠改變油水分配系數(shù)，增大在水中的溶解度。藥代動力學顯示，木犀草素磺丁基醚-β-環(huán)糊精包合物的達峰時間提前，藥物-時間曲線下的面積增大，表明包合物的生物利用度提高了?？赡艿臋C制之一為磺丁基醚-β-環(huán)糊精促進了木犀草素透過黏液層和不流動水層，從而使木犀草素透過生物膜的含量增加，提高了其生物利用度[33]。劉滿朔等[34]通過化學合成制備了4種胺基環(huán)糊精(NH2-β-CD、EN-β-CD、DETA-β-CD和TETA-β-CD)，并研究了4種環(huán)糊精與木犀草素形成的包合物的抗癌能力。結(jié)果顯示，4種胺基修飾的環(huán)糊精-木犀草素包合物可以顯著增加木犀草素的溶解度，其中以EN-β-CD的包合常數(shù)最大，其抗癌活性也優(yōu)于游離的木犀草素。

2.5 脂質(zhì)體

脂質(zhì)體是一類由磷脂、膽固醇等組成的類似生物膜結(jié)構(gòu)的閉合型囊泡物質(zhì)，具有良好的生物相容性和穩(wěn)定性，并能提高藥物的生物利用度。有研究表明，將木犀草素制備成磷脂復合物，可改變木犀草素的晶型結(jié)構(gòu)，以無定型狀態(tài)增大其在水中和正辛醇中的表觀溶解度[35]，提高藥物的生物利用度。幸海燕等[36]為優(yōu)化木犀草素脂質(zhì)體制劑，采用四水平雙因素設(shè)計探討最佳工藝處方。其研究發(fā)現(xiàn)，在50℃條件下，當磷脂與木犀草素的比例為10∶1、磷脂與膽固醇的比例為4∶1時，并采用注射用水制備的木犀草素脂質(zhì)體制劑，其各項指標均能達到靜脈應用的要求。據(jù)研究顯示，將木犀草素制備成脂質(zhì)體顆粒后，能夠增強其與自由基反應生成穩(wěn)定的物質(zhì)，從而中斷自氧化鏈鎖反應。此外，當脂質(zhì)體顆粒的質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL時，其對DPPH和羥基自由基的清除率高于抗壞血酸[37]。

3 結(jié)束語

木犀草素具有多種藥理作用，如抗菌、抗氧化和抗病毒等，其藥理作用的機制研究也趨于成熟，已深入至細胞和分子水平。由此可見，木犀草素是一種具有開發(fā)前景的天然藥物。各項研究表明，通過固體分散體、脂質(zhì)體、納米制劑和包合物等制劑技術(shù)不僅改善了木犀草素溶解性差、生物利用度低等不足，還有助于提高其生物活性。然而，目前對這些新技術(shù)的研究只是停留在初步探索階段，若要真正應用于臨床，還需要進一步深入的研究。