鼠尾草酸藥理活性及作用機(jī)制研究進(jìn)展

呂洪樂

（天津港口醫(yī)院藥劑科，天津 300456）

鼠尾草酸（carnosic acid，CA）是從迷迭香（rosmarinus officinalis）、鼠尾草（salvia officinalis）等唇形科植物分離得到的多酚雙萜化合物，呈無色至淡黃色粉末晶體狀，分子式C20H28O4，分子量332.4339，易溶于油脂，不溶于水。大量研究證實(shí)，鼠尾草酸在心腦血管保護(hù)、神經(jīng)保護(hù)、抗腫瘤、抗氧化、抗炎和抗菌等方面具有廣泛生物活性。本文對(duì)近10年來鼠尾草酸的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 心腦血管保護(hù)作用

鼠尾草酸對(duì)心腦血管具有保護(hù)作用，其機(jī)制可能與抗氧化應(yīng)激、抗凋亡、抗炎癥相關(guān)。鼠尾草酸增強(qiáng)氧化應(yīng)激通路內(nèi)皮一氧化氮合酶（endothelial Nitric oxide synthase，eNOS）、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶-5（extracellular signal-regulated kinase-5，ERK5）、人血紅素氧化酶（heme oxygenase-1，HOX-1）、Kelch樣ECH關(guān)聯(lián)蛋白1（kelch-like ECH-associated protein 1，KEAP1）、核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor E2 related factor 2，Nrf2）、瞬時(shí)受體電位香草素受體4（transient receptor potential vanilloid 4，TRPV4）、分裂原活化抑制劑（mitogen-activated inhibitor，MEK5）及絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（serine/threonine protein kinase，AKT）的表達(dá)，降低TNF-α、TNF-β、IL-1、IL-1β、IL-6等促炎癥細(xì)胞因子水平[1-2]，抑制核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，降低基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP-9）的表達(dá)，阻止咬合蛋白（Occludin）、閉合蛋白（Claudin-5）和閉鎖小帶蛋白（ZO-1）的降解[3]，緩解急性腦缺血缺氧、血栓、心律失常，減弱蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦水腫和神經(jīng)炎癥反應(yīng)。鼠尾草酸可明顯縮小腦梗死面積，抑制血小板聚集，延長(zhǎng)活化部分凝血活酶時(shí)間（APTT），降低纖維蛋白原（FIB）含量，抑制大腦中動(dòng)脈阻斷引起的局灶性腦缺血[4]。鼠尾草酸通過調(diào)節(jié)Bcl-2及Bax表達(dá)，進(jìn)而抑制線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeablity transition pore，mPTP）開放并激活下游凋亡信號(hào)，減輕心肌缺血再灌注損傷，對(duì)缺血再灌注心肌具有保護(hù)作用[5]。

鼠尾草酸能促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放一氧化氮（NO），減少血管緊張素（AT-II）生成[6]，抑制IL-1β誘導(dǎo)的細(xì)胞間黏附分子（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）、血管細(xì)胞黏附分子（vascular cell adhesion molecule，VCAM-1）、E選擇素（E-selectin）等的表達(dá)，抑制NF-κB亞基p65和p50的核轉(zhuǎn)位，降低單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞粘附，從而阻斷動(dòng)脈粥樣硬化早期形成過程[7]。此外，鼠尾草酸能通過調(diào)節(jié)表皮生長(zhǎng)因子受體/絲裂原活化蛋白激酶（epidermal growth factor receptor/mitogen-activated protein kinase，EGFR/MAPK）通路及固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c（sterol regulatory element binding protein-1c，SREBP-1c）抑制脂肪積聚[8]，改善胰島素抵抗[9]，與α-淀粉酶結(jié)合形成可逆的酶-抑制劑復(fù)合物，引起變構(gòu)調(diào)節(jié)，降低酶催化活性，抑制餐后血糖濃度升高[10-11]。以上研究結(jié)果提示鼠尾草酸對(duì)心血管保護(hù)作用的靶點(diǎn)較多，特別是抑制氧化應(yīng)激、修復(fù)內(nèi)皮功能損傷方面具有廣闊的開發(fā)利用空間。

2 神經(jīng)保護(hù)作用

鼠尾草酸對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的作用主要包括抑制神經(jīng)損傷、抗抑郁、緩解神經(jīng)退行性疾病、減輕神經(jīng)病理性疼痛等方面[12]。研究表明，鼠尾草酸主要對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞、視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、脊髓損傷具有保護(hù)作用[13-14]，其機(jī)制與下調(diào)Caspase-3 mRNA表達(dá)有關(guān)[15-16]。此外，鼠尾草酸通過激活Nrf2通路，上調(diào)谷胱甘肽-谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione-glutathione peroxidase 4，GSH-GPX4）軸，增加重組人鐵蛋白重鏈（fer ritin heavy polypeptide 1，F(xiàn)TH 1）和膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（ferroportin，F(xiàn)pn）的表達(dá)，從而提高細(xì)胞內(nèi)源性抗氧化能力，增加存活的神經(jīng)元細(xì)胞，促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)[17]。

鼠尾草酸可明顯改善慢性不可預(yù)見性抑郁模型大鼠的行為學(xué)表現(xiàn)，調(diào)節(jié)脂聯(lián)素/成纖維素細(xì)胞生長(zhǎng)因子9（adiponectin/fibroblast growth factor 9，ADPN/FGF 9）通路[18]、FGF-9及其受體FGFR-3通路[19]，增加杏仁核部位5-羥色胺（5-HT）、5-羥吲哚乙酸（5-HIAA）和海馬區(qū)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）含量，提高杏仁核部位5-HT能神經(jīng)系統(tǒng)興奮性[20]。

鼠尾草酸緩解神經(jīng)退行性疾病的作用機(jī)制主要是保護(hù)海馬及多巴胺神經(jīng)元[21]，抑制Caspase-3異常升高[22-23]，降低衰老相關(guān)分子p53、p21和p16蛋白水平，改善氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的胚肺二倍體成纖維細(xì)胞早熟型衰老，并抑制晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGEs）生成、氧化應(yīng)激和炎癥因子水平，延緩早熟性細(xì)胞衰老，明顯改善空間記憶能力[24-25]。

鼠尾草酸能有效減輕神經(jīng)病理性疼痛，其機(jī)制是活化脊髓沉默信息調(diào)節(jié)因子（silent information regulator 1，Sirt 1）以及下調(diào)p66shc蛋白表達(dá)[26]。MAIONE等[27]研究發(fā)現(xiàn)，鼠尾草酸作用于微粒體前列腺素E2合成酶-1（microsomal prostaglandin E synthase-1，MPGES-1）和5-脂氧合酶（5-lipoxygenase，5-LOX），從而抑制活化的人原代單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞中二十烷類生物合成，緩解炎性疼痛。以上研究表明鼠尾草酸在抑制急性和退行性神經(jīng)病變中均有顯著作用，為臨床治療提供新思路。

3 抗腫瘤作用

鼠尾草酸能抑制肝癌細(xì)胞HepG2和SMMC-7721增殖，誘導(dǎo)G2/M期阻滯，激活Caspase-3、-8、-9的酶活力以及聚ADP-核糖聚合酶（poly ADP-ribose polymerase，PARP）片段化，誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)活性氧積累，降低線粒體膜電位，促進(jìn)細(xì)胞色素C從線粒體內(nèi)膜釋放到細(xì)胞質(zhì)[28]。同時(shí)降低細(xì)胞內(nèi)活性氧（reactive oxygen species，ROS）水平，逆轉(zhuǎn)線粒體膜電位（mitochondrial membrane potential，MMP）耗散，降低抗凋亡蛋白Bcl-2，提高促凋亡蛋白Bax和Bad表達(dá)量來誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡[29]。鼠尾草酸還作用于磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3 kinases/protein kinase B，PI3K/Akt）和MAPK信號(hào)通路，抑制雷帕霉素機(jī)械靶蛋白（mechanistic target of rapamycin，mTOR）、NF-κB、Akt和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）磷酸化，促進(jìn)p38和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）磷酸化，從而誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡[30-33]。鼠尾草酸通過調(diào)控腺苷酸激活蛋白激酶α1/沉默信息調(diào)節(jié)因子1（AMP-activated protein kinase/silent information regulator 1，AMPKα1/SIRT1） 信號(hào)通路，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子SMAD 3的乙?；?，從而抑制Ⅰ型膠原蛋白基因α2（1-collagen geneα2，COL1A2）轉(zhuǎn)錄，對(duì)抗肝纖維化損傷[34-35]。

鼠尾草酸能抑制人白血病細(xì)胞HL-60增殖，阻滯于G0/G1期，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，其機(jī)制在體外是激活Caspase-9，抑制Bad磷酸化，促進(jìn)p27表達(dá)，在體內(nèi)是活化Caspase-3，增強(qiáng)磷酸酶基因（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，F(xiàn)TEN）和p27表達(dá)[36]。鼠尾草酸還可抑制糖酵解途徑關(guān)鍵酶，減少能量來源，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，同時(shí)改變信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中重要的調(diào)控分子，引起細(xì)胞分化和凋亡，達(dá)到殺死腫瘤細(xì)胞的目的[37]。

鼠尾草酸能抑制人黑素瘤細(xì)胞、人結(jié)腸癌細(xì)胞增殖，增強(qiáng)5-氟尿嘧啶的抗腫瘤效果，其機(jī)制可能與抑制β-連環(huán)蛋白（β-catenin）活性、下調(diào)細(xì)胞周期蛋白D1（Cyclin D1）和P-糖蛋白（P-gp）表達(dá)[38]，引起G1期阻滯有關(guān)[39]。鼠尾草酸導(dǎo)致肺癌細(xì)胞凋亡，抑制乳腺癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，可能與激活Cas-pase-3/PARP信號(hào)通路有關(guān)[40-41]。鼠尾草酸可以通過多條信號(hào)通路在細(xì)胞周期各環(huán)節(jié)抑制腫瘤細(xì)胞增殖或促進(jìn)凋亡，有望成為新型化療藥物。

4 抗炎作用

鼠尾草酸能顯著抑制NF-κB配體受體激活劑（receptor activator of NF-κB Ligand，RANKL）和巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF）誘導(dǎo)的p38 MAPK活性，抑制NF-κB磷酸化[42]，作用于免疫球蛋白Fc段受體FcεRI-kit通路，降低TNF、IL-13、細(xì)胞趨化因子ccl 1和ccl 3，阻斷早期肥大細(xì)胞活化，從而抑制炎癥反應(yīng)[43]。同時(shí)有研究證明，鼠尾草酸通過降低NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）炎性體活性，抑制TNF-α表達(dá)，減弱巨噬細(xì)胞中內(nèi)毒素誘導(dǎo)的NO/RNS產(chǎn)生而抑制巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥[44]，并上調(diào)Nrf2轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而下調(diào)TNF-α和NO炎癥反應(yīng)。此外，鼠尾草酸通過核易位和增加抗氧化基因表達(dá)來激活Nrf2，抑制脂多糖誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子水平升高[45]。

鼠尾草酸可明顯改善類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎癥狀，可能與抑制NF-κB信號(hào)通路和炎癥反應(yīng)相關(guān)[46]。鼠尾草酸在體外能抑制破骨細(xì)胞的形成和骨吸收，在體內(nèi)能治療性保護(hù)關(guān)節(jié)破壞，其機(jī)制是抑制TNF-ɑ、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-17及MMP-3等促炎細(xì)胞因子表達(dá)和RANKL的產(chǎn)生，導(dǎo)致活化T細(xì)胞核因子（nuclear factor-activated T cell 1，NFATc 1）下調(diào)[47]。鼠尾草酸還抑制NF-κB從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，降低IL-1β、IL-6和TNF-α及MMP-9的表達(dá)，阻止緊密連接蛋白o(hù)ccludin、claudin-5及ZO-1的降解，從而減弱蛛網(wǎng)膜下腔出血后的神經(jīng)炎癥反應(yīng)，明顯改善神經(jīng)功能[48]。鼠尾草酸通過脾酪氨酸激酶（spleen tyrosine kinase，Syk）通路，組織細(xì)胞釋放NO、前列腺素E2（PGE2）及由革蘭陰性菌源脂多糖激活的Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR 4）配體，對(duì)抗皮膚炎癥反應(yīng)[49]。CA在抑制細(xì)胞炎癥中發(fā)揮作用，有利于新型抗炎藥物的研發(fā)。

5 抗氧化作用

體外研究發(fā)現(xiàn)，鼠尾草酸苯環(huán)上C7和C8位2個(gè)酚羥基活性最高，C7酚羥基活性略低于C8。鼠尾草酸對(duì)油酸甲酯游離脂肪酸、酸價(jià)和自由基抑制作用的效果略好于特丁基對(duì)苯二酚（tert-butyl hydroquinone，TBHQ），鼠尾草酸更能降低油酸甲酯非共軛C=C鍵化合物、含C-H鍵順式雙鍵物質(zhì)與反式雙鍵物質(zhì)、亞甲基與甲基化合物以及含C=O鍵特征基團(tuán)和化學(xué)鍵的紅外吸收峰強(qiáng)度[50]。鼠尾草酸能抑制過氧化物和共軛二烯類物質(zhì)的生成、抑制不飽和脂肪酸含量下降、減緩1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）和2，2′氨基-二（3-乙基-苯并噻唑啉磺酸-6）銨鹽（ABTS）自由基清除率的下降速率[51]。

體內(nèi)研究顯示，鼠尾草酸能阻斷DNA氧化損傷過程中硫代巴比妥酸反應(yīng)物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARS）的生成和pBR322質(zhì)粒DNA鏈斷裂，上調(diào)血紅素加氧酶-1（HO-1）表達(dá)，抑制牛血清白蛋白中3-硝基酪氨酸的生成，顯著抑制細(xì)胞分泌NO，增加血清和肝臟中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化酶活力和谷胱甘肽含量，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力[52]。鼠尾草酸還能活化細(xì)胞內(nèi)抗氧化系統(tǒng)，如Nrf2-Keap1、Sirt1等信號(hào)通路，清除活性氧，同時(shí)抑制其他促進(jìn)氧化應(yīng)激的信號(hào)通路，如NF-κB、糖基化終末產(chǎn)物（AGE）等，最終減緩甚至阻止氧化應(yīng)激[53]。鼠尾草酸作為天然抗氧化劑，在工業(yè)生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用，也為生物體內(nèi)的藥理研究提供可行性依據(jù)，鼠尾草酸有望成為潛在的新型抗氧化藥物。

6 抗菌作用

研究表明，鼠尾草酸對(duì)革蘭陽(yáng)性菌和陰性菌均有抑制作用，對(duì)革蘭陽(yáng)性菌作用更強(qiáng)[54]。對(duì)表皮葡萄球菌的抑制作用強(qiáng)于對(duì)金黃色葡萄球菌，對(duì)大腸桿菌最小殺菌濃度最低[55]。在體外較低濃度鼠尾草酸（4μg/mL）能顯著抑制肺炎鏈球菌溶血素（pneumolysin，PLY）介導(dǎo)的溶血活性，經(jīng)鼠尾草酸預(yù)處理后PLY對(duì)細(xì)胞損傷程度顯著降低，且呈劑量依賴性。經(jīng)鼠尾草酸治療后肺炎鏈球菌感染小鼠存活率達(dá)40%。蛋白印跡實(shí)驗(yàn)和蛋白寡聚化抑制試驗(yàn)證明，鼠尾草酸通過直接抑制PLY的寡聚化來抑制其成孔活性[56]。

鼠尾草酸對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）臨床分離株有很好的抗菌活性，使得最低抑菌濃度降低4～5倍，殺菌效力提高32～40倍[57]。與苯唑西林鈉或氨芐西林鈉合用時(shí)呈現(xiàn)抗MRSA的相加或協(xié)同作用[58]。另有研究證明，鼠尾草酸能抑制細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥性，增強(qiáng)美羅培南對(duì)大腸桿菌zc-yn3的抗菌活性，鼠尾草酸與美羅培南復(fù)配體在美羅培南殺菌作用消失后仍具有殺菌活性。鼠尾草酸通過改變新德里金屬-β-內(nèi)酰胺酶（new delhi metallo-β-lactamase-1，NDM-1）構(gòu)象，導(dǎo)致NDM-1失活，鼠尾草酸作為潛在的NDM-1抑制劑成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)[59]。以上研究提示鼠尾草酸有可能開發(fā)為新型廣譜抗菌藥物或有效的抗菌輔助藥物。