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石蒜碱抗炎作用研究进展



全 文 :书第 32 卷第 6 期
2013 年 12 月
中 国 野 生 植 物 资 源
Chinese Wild Plant Resources
Vol. 32 No. 6
Dec. 2013
收稿日期:2013 - 04 - 18
作者简介:抗晶晶,女,硕士研究生,讲师,研究方向:药物抗炎机制研究。E-mail:kangjingjingkuaile@ 163. com
doi:10. 3969 / j. issn. 1006 - 9690. 2013. 06. 001
石蒜碱抗炎作用研究进展
抗晶晶,王 辉
(黄河科技学院 医学院 生化教研室,河南 郑州 450063)
摘 要 石蒜碱是从传统药用植物石蒜鳞茎中分离出的生物碱成分。已有研究表明石蒜碱具有良好的抗炎作用,
除对多种炎症模型都有明确的防治作用外,石蒜碱还可抑制 LPS诱导的炎症相关诱导酶类的合成以及多种炎症介
质的释放。在石蒜碱抗炎的分子机制方面,石蒜碱可显著抑制脂多糖( LPS) 诱导的 P38 和 STATs通路的激活,而对
ERK1 /2,JNK1 /2 和 NF - κB通路无影响。
关键词 石蒜碱; 抗炎作用; 炎症模型; 炎症介质; 信号转导
中图分类号:R285. 5 文献标识码:A 文章编号:1006 - 9690(2013)06 - 0001 - 03
Progress in Researches for Lycorine in Anti-inflammatory
Kang Jingjing,Wang Hui
(Department of Biochemistry,School of Medicine,Huanghe College of Science and Technology,Zheng-
zhou 450063,China)
Abstract Lycorine is a natural alkaloid extracted from the traditional medicinal plant Lycoris radiata
bulbs. Existing research shows that lycorine has beneficial effect on anti-inflammatory. In addition to the
prevention and treatment of several kinds of inflammation models,lycorine is also related to inhibiting the
synthesis of enzymes and the release of inflammatory mediators induced by LPS. In molecular mechanism
of anti-inflammatory,lycorine can significantly suppress the LPS-induced activation of P38 and STATs
pathways but do not interfere with the phosphorylation of ERK1 /2,JNK1 /2 and NF-κB pathways. This
article reviewed all the researches for lycorine in anti-inflammatory.
Key words Lycorine;anti-inflammatory;inflammation model;inflammatory mediator;signal transduction
炎症是临床最为常见的病理过程之一,因此抗
炎药物的研究与开发具有重要的意义。糖皮质激素
作为一种高效的抗炎药物在临床上被广泛应用已有
很长一段时间,但由于此类药物存在明显的不良反
应而限制了它们的临床应用,所以研制疗效好、不良
反应小的新型抗炎药物成为该领域的热门课题[1]。
石蒜属植物集中分布于长江中下游地区,其中安徽、
江苏、浙江 3 省资源最为丰富,蕴藏量最大,石蒜碱
(Lycorine)是从传统药用植物石蒜的鳞茎中分离出
的含量较高的生物碱成分[2],近年来,对于石蒜碱
在抗炎方面的研究越来越多,作用机制日益受到国
内外研究人员的关注,然而系统的综述较少。鉴于
此,本人检索近年来的相关文献并结合本人研究工
作,对石蒜碱的抗炎作用及机制进行系统综述,为全
面开发利用我国的野生石蒜资源提供一定的理论
基础[3]。
1 石蒜碱对炎症模型的作用
近年的实验证明,石蒜碱对多种炎症模型有明
确的防治作用。
1. 1 角叉莱胶所致的大鼠足部水肿模型
土耳其的 Citoglu G等采用动物实验研究发现,
石蒜碱具有消炎抗感染活性,可有效地抑制角叉莱
胶诱导产生的大鼠足部水肿,并呈剂量相关性[4]。
1. 2 家兔甲醛性关节炎与大鼠蛋白性关节炎模型
石蒜碱静脉或皮下注射对家免甲醛性关节炎及
大鼠蛋白性关节炎有明显对抗作用,当石蒜碱剂量
小到 3mg /kg时,仍具有明显的抗炎效用,而这一
剂量水平对大鼠条件反射是没有影响的,从而可以
认为其抗炎作用有着一定的实用意义。切除肾上腺
—1—
中 国 野 生 植 物 资 源 第 32 卷
后,此作用消失。由此可见,石蒜碱的抗炎作用可能
与肾上腺有密切相关[5]。
1. 3 内毒素小鼠休克模型
Kang Jingjing 等的实验数据表明,在内毒素休
克小鼠模型中,生理盐水组 80%的小鼠在注射脂多
糖(LPS)40 h 内死于内毒素休克,10,20 和 40 mg /
kg的石蒜碱组,可将小鼠存活率从生理盐水对照组
的 20%提高到 30%,40%和 60%,由此可见,石蒜
碱能够剂量依赖性地提高内毒素休克模型中小鼠的
存活率[6]。
2 石蒜碱对炎症相关诱导酶类的作用
在炎症发生过程中会诱导产生大量的炎症诱导
酶类,如 iNOS、COX -2 是与 LPS刺激相关的重要的
诱导酶类,石蒜碱可抑制炎症相关诱导酶的合成。
2. 1 石蒜碱对诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的影响
正常生理情况下,iNOS不或很少存在于哺乳动
物细胞内,只在细胞受到刺激被激活后才表达,如在
LPS、TNF 等致炎物质刺激下,可诱导细胞产生
iNOS,引起长时间且大量释放 NO,介导炎症反应[7]。
日本的 Osama Bashir 等在用小鼠腹腔巨噬细胞
RAW264. 7 进行体外实验时发现,石蒜碱(3 μM)能
够显著地抑制 LPS刺激 RAW264. 7 细胞合成 iNOS,
且不影响 iNOS 的本底表达[8]。RT - PCR实验表明,
石蒜碱可使 LPS诱导的 iNOS mRNA水平显著下调,
说明石蒜碱能够在转录水平抑制iNOS基因表达[6]。
2. 2 石蒜碱对诱导型环氧合酶(COX -2)的影响
COX - 2 也是一种与炎症密切相关的诱导型合
酶,可在多种刺激因子作用下被激活表达,其合成的
病理性 PGE2 可介导炎症反应[9]。Kang Jingjing 等
在用小鼠 RAW264. 7 细胞进行体外实验时发现,石
蒜碱(5 μM)能够显著降低 LPS 诱导的 RAW264. 7
细胞内 COX - 2 的蛋白水平,抑制效果强于同等剂
量的常用抗炎药物地塞米松,且并不影响 COX - 2
的本底表达。逆转录 PCR实验表明,石蒜碱不影响
COX -2 的 mRNA 水平[6]。
3 石蒜碱对炎症介质的作用
在炎症发生过程中会产生大量的炎性介质,炎
症介质直接介导炎症反应并引起组织损伤,石蒜碱
可抑制多种炎症介质的释放。
3. 1 石蒜碱对肿瘤坏死因子(TNF - α)的影响
TNF - α是一种与炎症相关的关键细胞因子,
在调节细胞免疫反应中起着多种生理和病理作用,
在炎症的早期表达。TNF - α 能激活血管内皮细
胞,继而表达多种细胞因子和黏附分子,引发一系列
的炎性白细胞浸润和炎症反应。Yui S 等研究发现
石蒜碱可以抑制受 LPS 刺激的 RAW264. 7 细胞产
生 TNF - α,且呈剂量依赖性,对于细菌引起的巨噬
细胞生成 TNF - α也有抑制作用[10]。此外,Yoshim-
itsu Yamazaki等的研究结果与此相符,且测得石蒜
碱对 TNF - α的半抑制浓度 IC50 为 2. 1 μM[11]。
3. 2 石蒜碱对一氧化氮(NO)的影响
NO是一种内源性血管扩张剂,至今的大量动
物实验表明,iNOS 合成的 NO 在脓毒性休克中起了
诱发和致病作用,NO 是内毒素血症和炎症反应的
重要调节因子,NO 在炎症发生的各个阶段都能起
到调节作用,但在炎症发生的早期炎症细胞迁移到
炎症部位的过程中发挥的作用尤其重要[12]。Osama
Bashir等研究表明,石蒜碱可以抑制被 LPS 激活的
巨噬细胞生成 NO,且呈剂量依赖性,IC50 为
2. 5 μM,抑制效果优于抗菌消炎药 GED[8]。
3. 3 石蒜碱对前列腺素(PGE2)、白介素 - 6(IL -
6)的影响
PGE2 是重要的炎症介质,COX - 2 的过度表达
可导致 PGE2 的显著增加,PGE2 通过与其特异性受
体结合可参与炎症以及疼痛超敏反应的形成,增加
神经末梢对疼痛的敏感性,从而引起炎性疼痛和发
热。IL - 6 可由纤维母细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等
产生,可参与炎症反应和发热反应。Kang Jingjing
等用 ELISA试剂盒检测发现,石蒜碱可以显著抑制
被 LPS 激活的巨噬细胞生成 PGE2、IL - 6
[6]。此
外,Kim YH等的研究表明,以石蒜碱为主要有效成
分的文殊兰提取物,可有效抑制过氧化氢(H2O2)诱
导人类成纤维细胞产生的 PGE2、IL - 6 的释放
[13]。
4 石蒜碱对信号转导系统的作用
炎症(Inflammation)是指具有血管系统的机体
组织对各种物理、化学、生物等有害刺激所发生的一
系列以防御反应为主的基本病理过程。由 LPS 引
起的细胞炎症反应是一类较常见且危害性较大的炎
症,LPS主要通过激活单核 /巨噬细胞内 MAPKs(包
括 ERK、p38 和 JNK)、NF - κB、JAK - STAT 等多条
信号转导通路,进而激活各种免疫基因,最终导致一
些炎症介质的产生和协同刺激因子的表达增加[14]。
各种炎症信号如炎症介质的产生、释放及效应的发
生等,无一不是通过信号转导系统来完成的。
Kang Jingjing等以 LPS刺激小鼠腹腔巨噬细胞
—2—
第 6 期 抗晶晶,等:石蒜碱抗炎作用研究进展
RAW264. 7 为模型,探究了石蒜碱对 RAW264. 7 细
胞中 LPS激活的多条信号转导通路的影响。
4. 1 石蒜碱对 LPS刺激下 MAPKs活化的影响
丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated Protein
Kinases,MAPKs)是一组能被不同的细胞外刺激激
活的丝氨酸 /苏氨酸蛋白激酶,主要包括 ERK、p38
和 JNK。许多研究表明,MAPKs 在介导细胞因子生
成和炎症反应过程中起着重要的作用,LPS 刺激细
胞后能够激活细胞内的 MAPKs,然后通过 MAPKs
作用于各自的底物,影响多种转录因子的活性,从而
调节多种炎症相关蛋白的表达[15]。Kang Jingjing等
通过Western blot 检测 LPS刺激下 ERK、JNK和 p38
的活化情况,发现石蒜碱 (5 μM)能够特异性地抑
制 LPS诱导的 p38 的活化,而对 JNK和 ERK的活化
没有影响,这表明石蒜碱对于 LPS 激活的 MAPK 通
路有一定的抑制效果[6]。
4. 2 石蒜碱对 LPS刺激下 NF - κB活化的影响
NF - κB(Nuclear Factor - KappaB)信号通路是
在 LPS 刺激下被强烈激活的另一条重要的信号转
导途径,NF - κB 能够通过与多种细胞基因的增强
子和启动子序列位点发生特异性结合,从而促进与
炎症、免疫和应激反应等多种相关基因的转录。
LPS等外源刺激主要通过一连串的生物化学反应,
活化 IκB激酶(IκB kinases,IKKs)复合物从而直接
磷酸化 IκBα,磷酸化的 IκBα 随后发生泛素化降解,
最终释放 NF - κB 入核并发挥其转录因子的功
能[15]。Kang Jingjing 等通过 Western blot 检测 LPS
刺激下细胞质中 IκB - α、IKK - α的磷酸化水平,发
现石蒜碱的加入并不影响 LPS 刺激引起的 IκB - α
和 IKK - α 活化。这表明,石蒜碱不影响 LPS 激活
的 NF - κB信号通路[6]。
4. 3 石蒜碱对 LPS刺激下 JAK - STATs活化的影响
JAK - STAT信号通路是人体内生理和病理反
应的共同通路之一,与多种疾病的发病及防治密切
相关,研究证实,JAK - STAT 途径参与了多种重要
致炎 /抗炎细胞因子的信号转导及调控过程[16]。
STATs是一种能与靶基因调控区 DNA 结合的胞浆
蛋白家族,它与酪氨酸磷酸化信号偶联,发挥转录调
控作用。Kang Jingjing等通过Western blot检测 LPS
刺激下 STAT1 和 STAT3 的活化情况,发现石蒜碱
(5 μM)可抑制 LPS 刺激下 STAT1 和 STAT3 的活化
且对 STAT1 和 STAT3 的本底蛋白水平无明显影响,
这表明石蒜碱对于 LPS 激活的 STATs 通路有一定
的抑制效果[6]。
5 评价与展望
上述研究结果显示,石蒜碱具有很好的抗炎作
用,其抗炎作用是多方面的,对多种炎症模型都有
明确的防治作用,此外,在体外实验中,石蒜碱可抑
制 LPS 诱导的炎症相关诱导酶类的合成以及多种
炎症介质的释放。目前对石蒜碱抗炎作用的分子生
物学机制及信号转导途径的研究较少,已有的研究
表明,石蒜碱可显著抑制 LPS 诱导的 P38 和 STATs
通路的激活,而对 ERK1 /2,JNK1 /2 和 NF - κB 通路
无影响。进一步系统地探究石蒜碱抗炎作用的分子
生物学机制,将更加深刻地揭示石蒜碱的抗炎本质,
为开发我国野生药用植物提供依据,具有重要的理
论与实际意义。
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—3—
第 6 期 朱淑珍,等:马兜铃水提液对斑马鱼胚胎的致畸作用和心脏毒性的研究
液组的胚胎在接触药液 42 h(即 48 hpf)后就换为胚
胎培养液,培养到 120 hpf以观察心脏及致畸表型。
在实验中发现马兜铃水提液在斑马鱼胚胎培养
条件下并不稳定,经过 HPLC分析后发现,若马兜铃
水提液放置时间超过 6 h,那么其中主要成分含量变
化较大,超过 OECD 标准中规定允许的 ± 20%[7]的
范围,因此在实验中每隔 6 h换一次样品液,以保证
样品溶液中成分的稳定。
3. 2 含马兜铃酸类药物对哺乳类胚胎潜在的致畸
作用及心脏毒性
以上结果表明,马兜铃水提液以及 AA 对斑马
鱼胚胎的心脏和发育都产生了明显毒性。由于斑马
鱼的神经中枢系统,内脏器官,血液及视觉系统等,
在基因水平上 87%与人类同源。由于胚胎对外界
因素和药物高度敏感,因此,马兜铃有可能也会对哺
乳动物的胚胎产生明显毒性。外推到人类,孕妇误
服或不正确使用含马兜铃酸的药物,将会导致对胚
胎有很大的危险,建议国内同样禁用任何含马兜铃
酸的中药,包括马兜铃等仍被中国药典收录的药物。
致谢:感谢中山大学生命科学学院提供野生型斑马鱼( Danio
rerio) 胚胎,感谢中山大学药学院王军副教授在马兜铃药材
鉴定方面提供的帮助。
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