土鳖虫药理作用研究进展△

2022-02-18 08:23韩迪程永现晏永明
中国现代中药 2022年12期
关键词:土鳖虫纤溶小鼠

韩迪,程永现,晏永明*

1.成都中医药大学 药学院,四川 成都 611137;

2.深圳大学 医学部 药学院 中医药守正创新研究院,广东 深圳 518060

动物药中的虫类中药最早记载于《五十二病方》中,直至《本草纲目》已记载了128 种,目前可应用于临床的有40 多种[1]。中医历代都有善用虫药克顽疾的配方,如张仲景的著名方剂抵当汤、大黄䗪虫丸、下瘀血汤等,表明虫类中药临床疗效独特,异于植物来源中药,故有“虫类通络”理论[2]。从物种多样性而言,昆虫种类繁多,且繁殖力强,已逐渐受到世界医药和营养领域的青睐,有很大的开发前景。目前,对于虫类中药的研究还非常薄弱,药效物质不明确导致其质量控制、相关新药研发、临床应用推广及国际化认可都受到了严重的制约。《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)2020年版(一部)收载的常用虫类中药仅有22 种[3],这也说明了虫类中药研究的匮乏。因此,在目前中药现代化研究的浪潮中,虫类中药研究也需要更多关注。

土鳖虫作为历版《中国药典》中虫类中药的典型代表,长期以来受到众多研究人员的关注。土鳖虫为鳖蠊科昆虫地鳖Eupolyphaga sinensisWalker 或冀地鳖Polyphaga plancyiBoleny的雌虫干燥体[3],又称为䗪虫、土元、地鳖虫等,具有破血逐瘀、续筋接骨的功效。最早在《神农本草经》中记载:“䗪虫,主心腹寒热洗洗,血积癥瘕,破坚下血闭,生子,尤良。”[4]《神农本草经疏》中也提到土鳖虫“治跌扑伤,续筋骨有奇效。乃足顾阴经药也。咸能入血而软坚,故主心腹血积癥瘕血闭诸证,血和而营卫通畅,寒热自除,经脉调匀,月事时至而令妇人生子也。亦治疟母必用之药。”[5]土鳖虫化学成分的研究主要集中在氨基酸、蛋白质、脂肪酸、无机元素、脂溶性维生素等[6-7],小分子化学成分的研究并不多,近年少量的报道主要发现了生物碱类、苯丙素类及虫类中普遍存在的多巴胺类化合物[8-11]。临床上土鳖虫常用于治疗骨折、急慢性腰扭伤、肺纤维化、冠心病、高血压、肿瘤等,应用和开发日益广泛,对于土鳖虫的药理作用研究也在不断深入。因此,本文对国内外文献中报道的土鳖虫药理作用进行综述,以期为其进一步研究提供思路与方向,也为其他虫类中药的研究提供参考。

1 抑制血管生成

李兴暖等[12]研究发现,土鳖虫纤溶活性蛋白组分可抑制人微血管内皮细胞(MVEC)的增殖并促进其凋亡,抑制鸡胚尿囊膜新生血管形成。曹付春等[13]采用免疫组化法和双抗体夹心酶联免疫吸附分析法(ELⅠSA)检测土鳖虫纤溶活性蛋白对肝癌细胞H22 和腹水瘤细胞S180 移植瘤模型小鼠肿瘤组织微血管密度(MVD)和血管内皮生长因子(VEGF)的影响,发现土鳖虫纤溶活性蛋白作用后肿瘤组织MVD 明显减小,VEGF 表达下调。同时,曹付春等[14]还发现土鳖虫纤溶蛋白含药血清对人脐静脉内皮细胞、肺癌细胞、乳腺癌细胞的VEGF 和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)表达均有抑制作用,表明土鳖虫纤溶蛋白对肿瘤血管生成的抑制可能是通过抑制血管内皮细胞增殖、减少相关促血管生长因子表达及降低微血管通透性实现的。

2 抗肿瘤作用

2.1 土鳖虫纤溶活性蛋白

林静华等[15]研究发现,土鳖虫纤溶活性蛋白对人食管癌细胞Ecal09和人宫颈癌细胞HeLa的增殖抑制率与质量浓度和作用时间有关,增加土鳖虫纤溶活性蛋白的浓度,可明显减少G1期肿瘤细胞数量,增加G2/M 期肿瘤细胞数量,说明肿瘤细胞被阻断在G2/M 期,细胞增殖受到抑制。李兴暖等[16]也发现土鳖虫纤溶活性蛋白(1.0、10.0 mg·L-1)作用于HeLa细胞后,肿瘤细胞也被阻断在G2/M 期,最终诱导细胞凋亡。

土鳖虫纤溶活性蛋白能抑制腹水癌细胞S180 和肝癌细胞H22 的生长,降低端粒酶活性,提高半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)表达水平,诱导细胞凋亡[17-19]。经土鳖虫纤溶活性蛋白灌胃和皮下注射给药后,荷瘤小鼠的胸腺指数、脾脏指数增加,抗H22 细胞抗体水平提高,丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙氨酸氨基转移酶(GPT)、天冬氨酸氨基转移酶(GOT)活性明显增加,表明土鳖虫纤溶活性蛋白诱导实体瘤细胞凋亡的原因可能是抑制了新生血管生成,导致实体瘤生长的营养供应不足,即切断了肿瘤营养、代谢和转移的渠道,从而诱导肿瘤细胞凋亡,同时又通过增强荷瘤小鼠参与免疫抗体及相关酶的活性而发挥抗肿瘤作用。黎子蔚等[20]研究发现,土鳖虫纤溶活性蛋白具有较强的溶解血栓活性和微弱的溶血性,且对小鼠S180细胞有一定的抑制作用,抑制率与质量浓度呈正相关。

张东梅等[21]研究发现土鳖虫蛋白可以抑制人舌癌细胞Tea-8113 增殖,且随着药物质量浓度的升高和作用时间的延长,抑制率也逐渐升高。陈冰等[22]探讨土鳖虫纤溶蛋白对HepG2 细胞和乳腺癌细胞MCF-7 的影响,发现土鳖虫纤溶蛋白直接给药对HepG2细胞没有抑制作用,而含药血清给药对HepG2细胞增殖有明显的抑制作用;土鳖虫纤溶蛋白直接给药和含药血清给药均对MCF-7 细胞增殖有抑制作用。林泽飞等[23]发现不同质量浓度土鳖虫纤溶活性蛋白含药血清作用48 h后,对肺癌细胞A549有一定的增殖抑制作用,并可能通过下调B 细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)蛋白的表达和上调Bcl-2 相关X 蛋白(Bax)的表达促进肿瘤细胞凋亡。

从土鳖虫中分离纯化得到的抗癌蛋白EPS72 对人肝癌Bel-7402 细胞、肺癌A549 细胞、宫颈癌HeLa 细胞、结肠癌RKO 细胞及胰腺癌Panc-28 细胞均有增殖抑制作用,并且呈明显的量效关系;EPS72 可以诱导A549 细胞脱离并凋亡,抑制细胞黏附纤维连接蛋白(FN)和Ⅳ型胶原(Col Ⅳ),抑制细胞迁移和侵袭,显著降低整合素β1的表达水平[24-25],表明EPS72 在体外具有抗癌细胞转移活性,有望发展成为一种新的抗癌药物。

2.2 土鳖虫多糖

罗志文等[26]通过酶解法提取得到土鳖虫多糖,并研究该多糖对胃癌荷瘤鼠肿瘤的抑制作用,发现土鳖虫多糖各剂量对胃癌细胞MGC803 实体瘤有不同程度的抑制作用。Xie等[27]通过噻唑蓝(MTT)法和流式细胞术测定了1 种新的土鳖虫水洗脱多糖对H22 荷瘤小鼠的抗肿瘤活性,发现该多糖对小鼠脾淋巴细胞产生直接的促有丝分裂作用,并呈剂量依赖性;能促进荧光染料CFSE 标记的淋巴细胞增殖,提高了体外脾脏CD3+、CD4+和CD8+T 淋巴细胞的占比及体外自然杀伤细胞占比,并通过激活自然杀伤细胞明显抑制H22和HepG-2细胞的生长;还能显著提高H22 荷瘤小鼠的脾脏和胸腺指数,在体内有效抑制H22 细胞的生长。表明该土鳖虫多糖具有较高的抗肝癌活性,可以作为一种潜在的肝癌免疫治疗候选药物。

2.3 土鳖虫醇提物

邹玺等[28]发现土鳖虫水提物对人胃腺癌(低分化)细胞BGC-823 增殖没有抑制作用,反而促进肿瘤细胞增长;而土鳖虫醇提物对BGC-823 细胞生长的抑制作用具有浓度和时间依赖性。

土鳖虫醇提物对H22 荷瘤小鼠有抗肿瘤和免疫调节作用,能够促进辅助性T细胞(Th)1型细胞因子 [肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和γ-干扰素(ⅠFN-γ)]的产生,并提高了Bax/Bcl-2比率和活化的Caspase-3水平,诱导肝癌细胞凋亡[29]。土鳖虫醇提物还可以抑制HepG2 和SGC-7901 细胞增殖,并诱导HepG2细胞凋亡[30]。由于土鳖虫醇提物毒性较小,有望作为肿瘤治疗的免疫辅助剂。

Dai 等[31-32]研究发现,土鳖虫醇提物通过抑制新血管生长、阻断激酶插入区受体(KDR)信号通路、下调蛋白激酶B(Akt)磷酸化水平和细胞外调节蛋白激酶1/2(ERK1/2)活性,从而有效抑制A549 细胞增殖;同时还发现土鳖虫醇提物能够显著抑制S180 荷瘤小鼠肿瘤生长,并且通过上调细胞周期蛋白B1、细胞分裂周期蛋白2(CDC2)表达,下调细胞周期蛋白D1、细胞周期蛋白E1、CDC25c 和p53蛋白表达,诱导细胞G2/M 期停滞,抑制表皮生长因子(EGF)分泌和阻断EGFR 信号传导途径抑制人慢性髓原白血病细胞K562 在体外的生长。Zhang等[33]发现土鳖虫醇提物抑制了肝癌细胞的增殖和集落的形成,且对正常细胞没有抑制作用。土鳖虫醇提物对肝癌SMMC-7721细胞增殖抑制作用的机制为下调蛋白激酶C(PKCβ)、Akt、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、ERK1/2、MEK-2、Raf和c-Jun氨基末端激酶1(JNK-1)信号通路表达及Akt和mTOR的磷酸化,降低细胞周期蛋白E、B1 和CDC2 的表达量,降低基质金属蛋白酶2(MMP2)、MMP9、趋化因子受体4(CXCR4)、血纤维蛋白溶酶原(PLG)、核转录因子-κB(NF-κB)及p53 蛋白的活性,提高了细胞周期蛋白D1水平。表明土鳖虫醇提物可能通过阻断对肿瘤发展至关重要的细胞增殖和肿瘤转移2个过程影响肝癌细胞生长。

Zhan 等[34]通过伤口愈合实验和侵袭实验发现土鳖虫醇提物能有效抑制乳腺癌细胞MDA-MB-435s和MDA-MB-231的增殖,并且对MDA-MB-231细胞异种移植模型小鼠有明显的抗肿瘤作用;土鳖虫醇提物还通过抑制丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路关键分子ERK1/2的活性,下调CXCR4、MMP2、MMP9表达水平发挥抗肿瘤细胞增殖和抗侵袭作用;土鳖虫醇提物对CXCR4 表达的影响可能与调节VEGF 的分泌有关,并且其抑制CXCR4 的表达与进一步抑制基质细胞衍生因子-1α(SDF-1α)诱导的乳腺癌细胞迁移和侵袭有关。

张越等[35]研究发现土鳖虫醇提物可以明显抑制人前列腺癌细胞PC3 的转移和侵袭,呈剂量依赖关系,可降低MMP2、MMP9 蛋白的表达水平,表明其对PC3 细胞的影响与下调MMP2、MMP9 蛋白表达水平有关。张慧明等[36]通过实验发现土鳖虫醇提取物通过整合素β1、整合素连接激酶(ⅠLK)、纤维型肌动蛋白(F-actin)信号通路参与前列腺癌细胞的迁移与侵袭,影响骨架蛋白重新构建,但并不影响其表达;同时ⅠLK 上调下游蛋白Caspase-3 的表达,促进了细胞凋亡。

2.4 土鳖虫血淋巴

张越等[37-38]发现土鳖虫血淋巴对PC3、HEL、WM9、MDA-MB-231细胞的增殖有抑制作用,尤其对HEL 细胞具有显著的抑制,其机制可能是通过诱导细胞发生G2/M 期阻滞实现的,阻滞了细胞的有丝分裂,上调了Bax、Cyt C mRNA 和蛋白的表达水平,下调了Bcl-2 mRNA和蛋白的表达水平。

2.5 土鳖虫含药血清

张微等[39-40]发现土鳖虫含药血清能够显著抑制HepG2 细胞增殖;可能通过阻止HepG2 细胞从G0期向S 期的转化,进而抑制DNA 合成,使细胞生长停滞;能够下调HepG2 细胞中胸苷酸合成酶(TS)基因表达并上调核苷酸切除修复交叉互补组1(ERCC1)基因的表达。土鳖虫含药血清与化疗药物5-氟尿嘧啶(5-Fu)、顺氯氨铂(DDP)联合用药48 h后具有协同作用。

2.6 球孢白僵菌发酵土鳖虫

王彦多等[41]利用球孢白僵菌为发酵菌,土鳖虫粉为发酵基质,以白僵菌的生长和代谢作用改造和修饰土鳖虫体内的化学成分,发现与发酵前相比,发酵土鳖虫水提液对肝癌细胞Bel-7402、肺癌细胞A549和乳腺癌细胞MCF-7有明显的抑制作用;但发酵后醇提液却没有很好的抗肿瘤作用。王立娜等[42]应用新型固体双向发酵模式研究球孢白僵菌与土鳖虫粉相互作用后药物的活性成分蛋白质变化,发现发酵后土鳖虫对肝癌细胞的抑制作用显著高于发酵前,并且浓度越高抑制率越高。

2.7 土鳖虫酶解液

毛会秀等[43]研究表明,土鳖虫酶解液抑制肝癌细胞的最佳用酶是胰蛋白酶、弹性蛋白酶、胰凝乳蛋白酶;抑制喉癌细胞的最佳用酶是胰蛋白酶和弹性蛋白酶。

2.8 土鳖虫多肽溶液

李兴暖等[44]研究发现,土鳖虫多肽溶液可以抑制H22 荷瘤小鼠肿瘤的生长且对其免疫器官影响较小。该多肽溶液能降低肿瘤小鼠肝脏MDA水平、提高SOD活性,表明其具有抗肿瘤和抗氧化作用。

2.9 土鳖虫水提物

牛宗新等[45]发现单用环磷酰胺(CTX)组荷瘤小鼠的胸腺指数和脾脏指数明显下降,而土鳖虫水提物与CTX 联用组能提高H22 荷瘤小鼠的胸腺指数和脾脏指数,与单用CTX 相比差异有统计学意义。表明土鳖虫水提物可对抗CTX 所致的免疫抑制,发挥增效减毒的作用,提高了机体的抗肿瘤能力。

2.10 土鳖虫中单体化合物

Jiang 等[8]从土鳖虫乙酸乙酯提取物中分离鉴定了4 个化合物,通过对10 种肿瘤细胞株的细胞毒活性实验表明,发现3-乙基-6-O-(4′-O-甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷)-8-羟基-7-甲基-3,4-二氢异香豆素对小鼠结肠腺癌细胞Colon 38、(3S,1′R)-3-(1-羟乙基)-6,8-二羟基-7-甲基-3,4-二氢异香豆素对小鼠淋巴细胞白血病细胞L1210、N-乙酰多巴胺二聚体对人胶质瘤细胞U251N具有一定的细胞毒活性。Zhu等[9]从土鳖虫中分离出10 个新木脂素或降木脂素,并对其进行生物活性评价,其中新木脂素(+)-3和 (-)-3对人慢性髓原白血病K562、肺癌A549 和肝癌Huh-7 细胞系具有细胞毒性。

3 改善血液流变学及抗凝血、血栓形成

周春凤等[46]研究发现,土鳖虫水提液能显著降低大鼠红细胞(RBC)压积,降低全血高切黏度、全血低切黏度、RBC 聚集指数、RBC 刚性指数,同时明显提高了RBC 沉降率与血沉方程常数,降低血液黏度。土鳖虫抗凝血作用实验结果表明,其可以减少大鼠实验性血栓质量,延长大鼠凝血酶原时间(PT)及小鼠体外凝血时间[47]。

王怡等[48]用血液流变学方法对5种动物类活血化瘀药进行比较,发现土鳖虫在各切速下均能有效降低兔的全血黏度,减少体外血栓的长度、湿质量和干质量,缩短血栓弹力图中最大幅度和弹力度、最大凝固时间,减少血小板聚集的数量和黏附性,改善血小板聚集,改善红细胞变形性和聚集性,提高红细胞电泳速度,并降低血浆中纤维蛋白原含量,其改善血液流变性作用优于其他4 种虫类活血化瘀药。郭庆民等[49]发现土鳖虫可降低高脂大鼠红细胞压积,增强红细胞变形能力并降低红细胞膜MDA水平、胆固醇含量和膜胆固醇/磷脂比值。说明降低膜胆固醇/磷脂的比值可能是土鳖虫改善红细胞变形性及临床上活血化瘀作用的机制之一。周瑞玲等[50]研究发现,土鳖虫多肽能够显著降低血瘀模型家兔全血和血浆黏度,改善血液流动性和黏滞性,抑制血小板聚集和体外血栓形成。贺卫和等[51]研究发现,土鳖虫提取液在家兔体内外均能延长血浆凝血酶时间(KPTT)、PT 和凝血酶时间(TT),其作用随土鳖虫提取液浓度的增加而增强,且其抗凝血酶作用不依赖于抗凝血酶-Ⅲ(AT-Ⅲ),表明土鳖虫可能是对凝血酶直接发挥抑制作用。

王征等[52]通过实验发现土鳖虫溶栓酶具有良好的抗凝血和抗血栓作用,初步探讨其机制可能为土鳖虫溶栓酶减少了纤维蛋白原的含量,抑制血液凝固过程和血小板的聚集,从而抑制血栓的形成。李兴暖等[53]研究发现,土鳖虫纤溶活性蛋白能显著延长小鼠TT,增强组织型纤溶酶原激活物(t-PA)活性,降低纤溶酶原激活物抑制因子(PAⅠ)活性,抑制角叉菜胶形成的尾部血栓。郎杰等[54]发现土鳖虫水提液和生药粉悬液都未呈现阻碍大鼠体外血栓形成的效应,表明土鳖虫破血逐瘀的主要作用可能不在于抗凝血方面。后续抗凝实验结果表明,土鳖虫在抗凝血方面没有表现出明显作用;在促纤溶方面,土鳖虫提高了血液纤溶酶原(Plg)和t-PA 活性。实验中还发现提高Plg活性成分为非水溶性物质,而提高t-PA 活性的成分存在于水提物中。表明土鳖虫的活血化瘀作用并不是由单一成分完成,其作用主要在于促进纤溶功能,而不在于抗凝血[55]。陈晓阳等[56]观察冠盖藤与土鳖虫配伍对急性血瘀模型大鼠血液流变学及对膝骨性关节炎模型大鼠纤溶系统tPA、PAⅠ活性的影响,发现相伍用药组优于冠盖藤单独用药组,能增加血浆中tPA的水平、降低PAⅠ的活性和PAⅠ/t-PA 值,对由膝骨性关节炎引起纤溶系统活性下降可起到一定程度的抑制作用,其机制可能与改善血液流变学及纤溶功能有关。

Yang 等[57]从土鳖虫中发现了一种同时具有纤维蛋白溶解和纤溶酶原激活物(PA)活性的纤维蛋白Eupolytin1,其在体内具有独特的药效动力学,具有较强的快速溶栓能力和安全性,优于尿激酶。在此基础上,Wang 等[58]通过蛋白质组学和转录组分析,从土鳖虫中鉴定出4个蛋白酶家族的105种丝氨酸蛋白酶,并通过药理学实验发现其中5 种具有水解纤维蛋白(原)和/或激活纤溶酶原的能力,而这些蛋白同时含有纤溶酶和类纤溶酶原活性,是抗血栓形成药物的优秀候选蛋白。曹艳玲等[59]采用溶剂萃取和凝胶柱色谱法对土鳖虫胰酶解物进行分离纯化,得到的土鳖虫胰酶酶解物部位Ⅳ有较强的抗凝活性,其抗凝活性强度与浓度相关,抗凝活性组分为小于1000 Da的小分子肽类。柴连琴等[60]利用兼并引物成功克隆到土鳖虫类胰蛋白酶样丝氨酸蛋白酶基因,通过构建该基因的原核重组表达载体及异丙基硫代半乳糖苷(ⅠPTG)体外诱导,包涵体蛋白复性,Ni2+柱亲和色谱纯化,获得了重组表达目的蛋白。经体外检测,该蛋白具有较好的溶栓活性,将为今后开发新型高效抗血栓基因工程药物提供参考。

黄镇林等[61-62]通过大鼠体内外抗凝实验,观察土鳖虫活性组分F2-2 的抗凝药效,结果得到该活性组分在体内外均能延长血浆活化部分凝血活酶时间(APTT)、PT、TT 和凝血启动时间,并降低血浆纤维蛋白原含量(FⅠB)、血小板聚集率和血液最大凝固程度,增加大鼠离体血管环张力的。姜珊等[63]经仿生酶解、分离纯化后制备得到土鳖虫活性肽F2,并通过急性血瘀大鼠模型探讨该组分对血液流变学、血脂4 项指标及血液因子含量的影响,实验结果表明土鳖虫活性肽F2 组分能显著降低大鼠血清内三酰甘油(TG)、胆固醇(T-CHO)、高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)的含量,增加NO、t-PA、SOD 含量,减少FⅠB 含量,从而改善急性血瘀模型大鼠血液流动性及血液因子含量、降低血脂4项指标。

李友宾等[64]实验发现土鳖虫水提液中含有直接作用于凝血酶的成分,干燥后抗凝活性变化不大,但抗凝成分对热不稳定,加热使其活性快速损失。冯光军等[65]发现土鳖虫的乙酸乙酯部位显著地延长人PT、活化部分APTT、TT 和纤维蛋白原凝固时间(FCT);石油醚部位、正丁醇部位也有抗凝活性,但作用较弱。王少平等[66]对土鳖虫主要活性成分、生物功能及作用信号通路进行网络药理学研究分析,以口服生物利用度(OB)≥30%、类药性(DL)≥0.18 为阈值得到土鳖虫的活性成分,并筛选出与破血逐瘀功效相关的54个活性成分对应的26个靶点。

4 保护血管内皮细胞

于燕等[67-68]研究土鳖虫水提物对高脂血症大鼠血管内皮细胞的影响,发现土鳖虫水提液各剂量组均不同程度地减少循环内皮细胞(CEC)数量,升高NO 而降低血浆内皮素(ET)的水平,从而可维持两者间的平衡;并且通过计数内皮细胞和ET阳性细胞发现土鳖虫组显著降低了血浆ET 水平和ET 阳性细胞率,抑制了血管内皮细胞的增殖、ET 的合成和释放,对血管内皮细胞有保护作用。杜清华等[69]通过研究土鳖虫抗凝活性组分F2-2 对体外H2O2损伤血管内皮细胞的影响,发现F2-2 在一定浓度范围内能升高SOD、GSH-Px、NO 含量,降低乳酸脱氢酶(LDH)漏出率和MDA 含量,表现出保护血管内皮细胞的作用。

5 调节血脂

赵德忠等[70]发现土鳖虫粉可以降低高脂血症大鼠血浆、肝脏TG 水平,提高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平,降低全血黏度和RBC 聚集指数。张晶等[71]通过链脲佐菌素引起大鼠2 型糖尿病模型,发现土鳖虫能有效调节2 型糖尿病大鼠的血糖值,降低胆固醇(TC)、TG、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平,升高HDL-C 水平;同时能改善由2型糖尿病引起的大鼠脾脏质量减少,但不能纠正胸腺萎缩。王征等[72]从土鳖虫中提取一种纤溶活性成分土鳖虫溶栓酶,发现提取物高、中、低剂量均可明显降低高脂血症大鼠血清TC、TG、LDL-C、肝脏脂肪含量,提高HDL-C 水平,抑制胰脂肪酶活性。表明土鳖虫提取物对高脂血症大鼠有调血脂作用,并且其抑制胰脂肪酶活性作用很可能是调血脂作用机制之一。

任慧君[73]研究发现土鳖虫冻干粉可以抑制因高脂饮食而引起的肉兔血脂TC、TG、LDL-C 水平的升高并显著升高HDL-C 水平,机制可能与提高载脂蛋白E(ApoE)、LDL-C 基因的表达量有关。王慧[74]采用高、中、低剂量的土鳖虫粉治疗高脂血症模型家兔,发现土鳖虫粉能调节高脂血症血脂代谢,上调与血脂代谢有关的ApoE、低密度脂蛋白受体(LDL-R)基因的表达,从而治疗高脂血症,以中剂量最适宜。从分子水平研究土鳖虫对血脂异常的预防作用机制,发现土鳖虫能调控ApoE、LDL-R基因的表达;通过降低肝脏中高密度脂蛋白受体(SR-BⅠ)mRNA 的表达量,从而升高血清中HDL 水平,调节血脂;可显著上调Lxrα、Abca1和Cyp7a1基因转录和翻译表达,促进胆固醇外排和转化;下调胆固醇调节元件结合蛋白2(SREBP-2)、羟甲基戊二酰辅酶A 还原酶(HMGCR)及法尼醇X 受体α(FXRα)基因转录和翻译表达,减少胆固醇体内合成[75-78]。

姜珊等[79]发现土鳖虫活性肽DP17 口服给药高脂血症大鼠后,可减轻肝组织脂肪变性,提升高脂血症大鼠肝内一磷酸腺苷(AMP)、三磷酸腺苷(ATP)的含量,腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)磷酸化蛋白表达及粪便TG水平,降低肝脏乙酰辅酶A羧化酶(ACC)和羧甲戊二酸辅酶A 还原酶(HMGCR)mRNA 表达及雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)蛋白表达,抑制大鼠肝脏脂肪堆积。董萍萍等[80]实验发现土鳖虫活性肽LL8 能够显著改善高脂血症大鼠肝组织脂肪变性与肝脏病变,减少肝脏脂滴与脂质空泡,表明LL8 具有抑制肝脏脂肪堆积、调血脂的作用,可以很好地保护肝脏。

6 抗氧化

已有研究利用引进的Arazyme 高效蛋白酶(蜘蛛消化道共生微生物)对土鳖虫进行酶解,得到土鳖虫短肽,并研究其抗氧化作用,发现土鳖虫短肽对羟自由基、超氧阴离子自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基有较强的清除作用,最高清除率分别为75.15%、31.72%、74.88%;在土鳖虫短肽含量为2.0 mg 时,亚油酸自氧化抑制率为95%[81-82]。高颖晖等[83]采用常温常压冷浸法提取并获得土鳖虫浸膏,在大鼠每次训练后灌服,于训练最后一天进行力竭游泳后切取其大腿部位骨骼肌,发现补充土鳖虫浸膏能显著提高大鼠运动能力,同时也提高了大鼠骨骼肌中SOD、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽转移酶(GST)活性及mRNA 表达水平。谢梦蕊等[84-85]通过检测小鼠体内抗氧化酶活力,发现土鳖虫多糖提取物和多肽提取物均能降低MDA 含量,提高SOD、CAT、GSH-Px活力,表现出增强小鼠机体抗氧化能力的作用。谷崇高等[86]研究发现,土鳖虫多肽、多糖和水提物均可以有效清除超氧阴离子自由基、羟自由基和DPPH 自由基,并且还可有效抑制红细胞氧化溶血,肝脏、肾脏和脾脏组织中MDA的产生及肝脏线粒体肿胀,表现出良好的体外抗氧化活性。

谷崇高等[87]发现土鳖虫多肽可以显著增加衰老小鼠的肝脏、脾脏和肾脏指数,延长耐缺氧、耐高温和运动时间,显著提高血液和不同组织中SOD、CAT、GSH-PX 活力及还原型谷胱甘肽(GSH)水平,降低MDA水平,并且土鳖虫多肽组的结肠腺癌Caco-2 细胞胞质及胞核内核转录因子E2相关因子2(Nrf2)表达均明显增多。徐小艾等[88]研究发现,土鳖虫多肽能缓解H2O2对小鼠成肌细胞C2C12 活力的抑制作用,并且显著促进细胞内Nrf2 和血红素氧合酶-1(HO-1)蛋白表达,进而激活Nrf2-抗氧化反应元件(ARE)信号通路。说明在细胞氧化损伤状态下,土鳖虫多肽可能是通过启动细胞Nrf2-ARE 信号通路关键分子,促进抗氧化蛋白表达,增强抗氧化酶活性及上调其基因表达,最终实现抗氧化的作用。

Zhang等[89]通过土鳖虫多肽在对光老化小鼠皮肤的保护作用实验,发现土鳖虫多肽处理后的光老化皮肤皱纹和红斑减少,表皮厚度增加,皮肤中的胶原纤维数量增加;且土鳖虫多肽可以提高皮肤中SOD、CAT、GSH-Px 的活性,降低MDA 水平,显著提高皮肤组织中羟脯氨酸(Hyp)水平。表明土鳖虫多肽抑制了由紫外线辐射引起的弹性纤维的断裂、减少和增厚,有效地保护皮肤免受紫外线照射引起的氧化损伤,恢复胶原蛋白的含量,可作为抗氧化剂有效地治疗皮肤光老化。

7 抗缺氧

杨耀芳等[90]通过夹闭气管、结扎双侧颈总动脉制备小鼠心脑等重要器官缺血性缺氧模型,发现土鳖虫总生物碱可以延长缺氧小鼠心电消失时间,延长异丙肾上腺素引起心肌耗氧量增加所致小鼠死亡的存活时间;同时明显对抗垂体后叶素引起的大鼠急性心肌缺血,表明土鳖虫总生物碱能直接作用于心肌,降低心肌耗氧量,改善心肌缺血,并对心脑缺氧有保护作用,其作用机制可能与增加心肌和大脑缺血耐受性或减少心脏和大脑组织的氧消耗量有关。黄金保等[91]制备清醒兔呼吸死腔耐缺氧模型,静脉注射土鳖虫水提物后发现实验家兔的轻、中、重度缺氧现象出现时间推迟,且呼吸停止时间也明显推迟,存活时间延长,表明土鳖虫水提物能提高兔的缺氧耐受性,在缺氧环境下能较长时间维持正常的心功能,其作用强于普萘洛尔。也说明土鳖虫水提物不仅能减轻心肌缺氧,还能改善心肌供氧和氧利用。贺卫和等[92]研究发现土鳖虫水提液能显著提高缺血再灌注小鼠脑组织SOD 活性和GSH 水平,降低一氧化氮合酶(NOS)活性、MDA 水平和NO水平,明显延长小鼠存活时间。

8 促进骨髓间充质干细胞分化

齐振熙等[93-94]探究土鳖虫防治激素性股骨头缺血坏死的作用机制,发现土鳖虫含药血清干预后体外培养的骨髓间充质干细胞内成脂标志物过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)mRNA 和AP2 mRNA的表达均显著降低,碱性磷酸酶活性均不同程度升高,Ⅰ型胶原mRNA 的表达也显著升高,其作用机制可能与改善股骨头的微循环、抑制了激素引起的骨髓间充质干细胞的成脂分化有关。李树强等[95]发现土鳖虫含药血清可逆转激素诱导下的骨髓间充质干细胞内碱性磷酸酶含量,促进骨钙素(BGP)及Ⅰ型胶原mRNA 表达,说明土鳖虫可阻止激素诱导下的骨髓间充质干细胞成骨分化减少,促进其成骨分化。仲卫红[96]发现土鳖虫含药血清可以抑制骨髓间充质干细胞的成脂分化,促进成骨分化;并且热休克蛋白1样蛋白(Hspa1L)和过氧化物酶Prx V可能是土鳖虫抗细胞凋亡的作用靶点,丝氨酸蛋白酶抑制剂Serpinh1 和ADP/ATP 转位酶1 表达也可能是土鳖虫促使成骨分化的作用靶点。

9 促进骨骼愈合

罗佩强[97]制备了骨缺损家兔模型,观察土鳖虫对家兔骨痂形成及骨折愈合的影响,发现用药组骨痂增长速度明显快于对照组;扩充的毛细血管提早出现,且血管形成速度加快;骨生成细胞、破骨细胞的数量、出现时间及部位均优于对照组;骨基质形成较好。表明土鳖虫可促进血管形成,从而为骨折部位提供良好的血液供应,促进了局部的血液循环,使肉芽组织能迅速生长,且为各细胞活动提供了所需要的营养物质,促使骨生成细胞活动增强,钙盐沉积加速,促进了骨骼的愈合。李慧丽等[98]研究结果表明,桡骨骨折模型兔给予土鳖虫煎液灌胃治疗后,其骨痂生成量、骨折端修复及髓腔再通等方面明显优于对照组。彭利伟等[99]制备右侧兔下颌骨牵张成骨模型,每天喂食土鳖虫粉,发现给药组动物牵张间隙区内的新骨形成速度明显快于对照组,成骨活动更活跃,且骨形成蛋白(BMPs)及VEGF的表达明显优于对照组。表明土鳖虫可显著促进骨的形成,其作用机制可能与促进牵张间隙区BMPs及VEGF 的表达有关。王晶等[100]发现土鳖虫水提物对成骨前体细胞MC3T3-E1、大鼠肾上腺髓质嗜铬瘤细胞PC12、人脐静脉内皮细胞有明显的促增殖作用及损伤修复作用,认为土鳖虫可能从多个方面加速骨折愈合,包括促进新骨再生、神经再生、骨折周围新生血管再生及恢复损伤的成骨、神经和血管。土鳖虫水溶性成分可以促进MC3T3-E1 细胞增殖,而脂溶性成分则具有抑制作用[101]。

10 免疫调节

土鳖虫能提高环磷酰胺致“血虚”模型小鼠的红细胞补体受体1(CR1)活性,提高红细胞免疫黏附能力,抑制抗心磷脂抗体免疫球蛋白G(ⅠgGACA)和ⅠgA-ACA 水平,回调环磷酰胺引起的体质量下降,增加脾脏及胸腺质量[102];能提高地塞米松(Dex)加肾上腺素(Adr)所致阴虚火旺慢性血瘀模型大鼠红细胞C3b 受体花环率和红细胞肿瘤花环率,降低血清ACA、ⅠgG-ACA、ⅠgA-ACA 和ⅠgMACA 的水平,降低血浆D-二聚体的含量,增加脾脏质量[103];与黄芪合用于2 型糖尿病大鼠能回调升高的ⅠgA 水平,恢复补体水平,降低补体成分C3 水平,提高机体免疫功能[104]。

有研究采用土鳖虫水煎剂喂养小鼠4 周后,发现小鼠血清NO 含量、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶的活性提高,且小鼠内脏指数未受到影响,碳驱逐指数和吞噬细胞指数明显提高;还可以刺激延迟超敏反应,在伴刀豆球蛋白A(ConA)诱导的脾脏淋巴细胞的有丝分裂反应也得到了提高;与对照组相比,小鼠血清中的溶血性抗体增加[105-106]。严梦思等[107]将土鳖虫多肽给予正常和免疫抑制小鼠灌胃后,发现土鳖虫多肽可提高正常小鼠的胸腺和脾指数,抵抗环磷酰胺引起的免疫抑制小鼠的胸腺和脾脏萎缩;增强免疫抑制小鼠的单核巨噬细胞吞噬功能;升高正常和免疫抑制小鼠血清中白细胞介素-2(ⅠL-2)水平。Liu 等[108]研究发现,土鳖虫冻干粉(0.5、1.0、2.0 g·kg-1)提高了环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠免疫器官指数、单核巨噬细胞功能和自然杀伤细胞水平,同时增加3+T 细胞、CD4+T 细胞数量和CD4+/CD8+比例,促进ⅠL-2、ⅠL-6、ⅠL-16 和TNF-α的分泌,抑制了JNK 的磷酸化和Bax 的表达,上调了Bcl-2 的表达,下调了Bax/Bcl-2。表明土鳖虫冻干粉可以通过调节氧化系统和先天免疫细胞有效地改善小鼠免疫功能。

11 保肝

土鳖虫多肽能够降低CCl4急性肝损伤模型小鼠血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)活力及肝组织中MDA 含量,提高抗氧化酶SOD、CAT、GSH-Px 活力,降低炎症因子[TNF-α、ⅠL-6和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)] 蛋白与基因表达水平,降低促凋亡因子(Bax、Caspase-3)、纤维化因子 [α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、转化生长因子-β(TGF-β)] 基因表达水平;随土鳖虫多肽剂量增加,小鼠肝组织细胞形态结构损伤程度明显减弱,脏器指数显著降低[109-111]。表明土鳖虫多肽对CCl4导致的小鼠急性肝损伤有一定的保护作用,其作用机制可能是通过提高抗氧化酶活力,减少过氧化物产生,抑制炎症因子及凋亡因子生成,维持肝细胞结构完整性。

12 镇痛

汪梅姣等[112]通过热板法和醋酸扭体法对比了3种动物药水提取物的镇痛效果,发现土鳖虫短效镇痛作用显著。丁志军等[113]采用无菌铬肠线结扎致大鼠坐骨神经慢性压迫性神经病理性疼痛模型和醋酸致小鼠扭体模型研究土鳖虫酶解提取物的镇痛作用,发现其能显著减少小鼠扭体次数、增加大鼠压力痛阈值,且呈明显的量效关系。陈昭等[114]采用高效毛细管电泳法(HPCE)结合醋酸致小鼠扭体实验研究发现,土鳖虫镇痛活性与尿囊素和氯氮卓的含量成正比,原因可能与尿囊素和氯氮卓的生物活性有关,如镇痛、促进皮肤溃疡面和伤口愈合等。

13 调节肠道菌群

张晶等[115]采用高脂饲料自然喂养SD大鼠诱导形成高脂血症大鼠模型,运用16S rDNA高通量测序技术检测发现,与对照组比较,模型组大鼠肠道中拟杆菌门、螺旋体门、乳酸杆菌属、普氏菌属等丰度较低,厚壁菌门、变形菌门、放线菌门、拟杆菌属、嗜胆菌属、布老特氏菌属丰度明显增加,表明高脂饮食可以改变大鼠肠道菌群的丰度及结构,而土鳖虫能使部分益生菌比例升高,改善大鼠肠道菌群结构。王少平等[116]测定土鳖虫生物活性肽干预模型大鼠肠道微生物菌群的结果,发现给予土鳖虫生物活性肽后,厚壁菌门中的柔菌属、乳酸杆菌属、双歧杆菌属的相对丰度增加,拟杆菌门、软壁菌门的瘤胃球菌属、普氏菌属、普雷沃菌属的相对丰度降低,表明土鳖虫生物活性肽调血脂的同时也修复了高脂血症大鼠肠道菌群谱。

14 抗菌

索相敏等[117]通过研磨法从土鳖虫5 龄若虫体内提取得到抗菌肽,采用比浊法和菌碟法测定其抑菌活性,发现土鳖虫抗菌肽对大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、白菜软腐菌和枯草芽孢杆菌4 种细菌生长均有一定的抑制作用;对玉米茎基腐病菌、小麦根腐病菌、棉花枯萎病菌抑制效果较好;而对白菜黑斑病菌和玉米大斑病菌活性较差。代春迎等[118]对土鳖虫雌虫活体分别注射大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌,诱导后取血淋巴,通过滤纸片法测定诱导后土鳖虫血淋巴的抑菌作用,发现经过金黄色葡萄球菌诱导的土鳖虫血淋巴抑菌作用最强,且随着加样量的增大诱导血淋巴的抑菌效果增强,表明在正常情况下,土鳖虫血淋巴中有一定量的天然抗菌物质,在外源性诱导剂的刺激下,其体内的抗菌物质明显增加,从而产生了明显的抗菌效果。赵红玲等[119]通过Folin酚比色法测定采用不同蛋白酶酶解的土鳖虫粉提取物,以金黄色葡萄球菌、白葡萄球菌和大肠埃希菌为受试菌株,发现土鳖虫胃蛋白酶酶解提取物的肽含量最高,且对3种受试菌株均有不同程度的抑制作用,其中对金黄色葡萄球菌的抑制作用最强。李娜等[120]从土鳖虫肠道中分离出8 株内生真菌,发现其中的深绿木霉菌Trichoderma atroviride对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念珠菌都有一定的抑制作用。

15 其他

陈永培等[121]应用Ames 试验法检测致基因突变性,发现土鳖虫表现出抗移码型基因突变力。徐成钢等[122]探究土鳖虫对多囊肾病囊肿衬里上皮细胞增殖的影响,发现不论是否经EGF 刺激,土鳖虫含药血清均能明显抑制多囊肾病囊肿衬里上皮细胞增殖,提示土鳖虫可能具有延缓多囊肾病发生与发展的作用。唐庆峰等[123]通过超临界二氧化碳(SC-CO2)萃取工艺对土鳖虫的活性物质进行研究,比较其萃取产物与水提物的药效,发现土鳖虫SC-CO2萃取产物具有较好的镇痛、消炎和抗凝血作用,相对于水提物有更好的发展潜力。李静怡等[124]采用两步酶消化法体外分离培养鸡骨骼肌卫星细胞,研究土鳖虫肽对H2O2刺激下卫星细胞增殖的影响。实验结果表明,通过不同浓度土鳖虫肽预处理细胞后,可以缓解H2O2引起的细胞中Pax7、Myf5、MyoD mRNA 相对表达量降低,不同程度地促进增殖因子基因表达。王慧慧等[125]通过实验发现土鳖虫各部位水提物均能增强H2O2损伤的成骨前体细胞MC3T3-E1 和人脐静脉内皮细胞的活力,同时还发现土鳖虫不同部位促进细胞活力的活性高低为背壳>全体>腹壳>肉体。

Zhu 等[11]从土鳖虫中分离出5 个新的化合物和3个已知化合物,进行生物活性评价后发现化合物2和4抑制JAK3 的半数抑制浓度(ⅠC50)值分别为12.6、5.0 μmol·L-1;化合物4对盘状结构域受体1(DDR1)具有抑制活性,其ⅠC50值为4.87 μmol·L-1。Zhu等[9]进一步从土鳖虫中分离出10个新木脂素或降木脂素,并对其进行生物活性评价,其中化合物1和7以剂量依赖的方式降低了TGF-β1诱导的NRK-52e 大鼠肾细胞中纤连蛋白表达;此外,化合物1可抑制Smad3 磷酸化,但不影响TGF-β1诱导的Smad2磷酸化,化合物7降低了Smad3和Smad2的磷酸化水平,在40 μmol·L-1时对Smad2 的影响比Smad3 更强,表明化合物1和7可以通过抑制Smad 发挥治疗肾纤维化的潜在作用;化合物 (+)-3和 (-)-3对EV71有一定的抑制活性;化合物6对JAK3 和Rho 相关卷曲螺旋形成蛋白激酶2(ROCK2)表现出有效的抑制活性,ⅠC50值分别为9.17、27.10 μmol·L-1;化合物(+)-9和 (-)-9抑制了JAK3和DDR1激酶活性。此外,Zhu 等[10]从土鳖虫乙醇提取物中分离出13 个化合物,除化合物2~4和9外,其余化合物在40 μmol·L-1时均能显著降低纤连蛋白、Ⅰ型胶原蛋白或α-SMA 的表达;化合物7对环氧合酶-2(COX-2)和JAK3 具有较强抑制活性,ⅠC50值分别为1.22、7.16 μmol·L-1;而只有化合物9对肺结核有抑制活性,ⅠC50值为14.00 μmol·L-1;化合物6、8和13能显著抑制细胞外基质的表达,其中化合物8显著抑制Smad3 磷酸化,对TGF-β1诱导的Smad2 磷酸化无影响,表明可以作为一种强效和选择性的Smad3 磷酸化抑制剂,用于治疗肾纤维化等慢性肾脏疾病。

16 结语与展望

土鳖虫的药用价值十分丰富,对其开发利用也越来越广泛,如中华地鳖酒、地鳖虫氨基酸口服液、中华地鳖胶囊等。众多学者在抗肿瘤、抗凝血、抗血栓、调节免疫等方面进行了大量的研究,同时在土鳖虫与其他中药、化学药联合用药治疗方面也做了相关研究,为土鳖虫的临床应用和进一步合理使用提供了更多的依据,也为虫类中药的开发提供了更多的参考。

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