柴胡皂苷A·D与柴胡复方药理活性和机制的研究进展

王震寰,赵幻希,赵孟雅,田 璐,刘淑莹,2,焦丽丽,修 洋*

(1.长春中医药大学吉林省人参科学研究院,吉林长春 130117;2.中国科学院长春应用化学研究所,吉林长春 130022)

柴胡是常用的传统中药材,为伞形科植物柴胡(BupleurumchinenseDC)和狭叶柴胡(BupleurumscorzonerifoliumWilld.)的干燥根,分别习称“北柴胡”和“南柴胡”。柴胡始记于《神农本草经》,被列为上品,其味辛、苦,微寒,归肝、胆、肺经,具有疏散退热,疏肝解郁,升举阳气的功效,以柴胡为君药的历代名方有数百首之多[1]。柴胡的主要活性成分为柴胡皂苷(Saikosaponins,SS)。从柴胡属植物中已分离出90余种SS,其中柴胡皂苷A(SSa)、柴胡皂苷C、柴胡皂苷D(SSd)在生药材中的含量较高[2]。研究表明,SSa和SSd的药理活性最为明显。SSa有镇静[3]、抗惊厥[4]、抗炎[5]、抗抑郁[6-7]、保肝、治疗病毒性肝炎和肝纤维化等作用[8-9]。SSd有抗癌、抗肿瘤[10-11]、抗炎[4]、免疫调节[12]、治疗肾病[13]、肺组织损伤和纤维化[14]、病毒性肝炎[15-16]等作用。以柴胡为君药的复方,如柴胡桂枝干姜汤、柴胡加龙骨牡蛎汤、柴胡疏肝散、小柴胡汤等,也是以抗抑郁[17-19]、抗炎[20]、抗肿瘤[21]、治疗肝[22-24]、肺病[25]等为其主要作用。基于此,该研究就SSa和SSd及柴胡复方的主要药理作用进行综述,探讨以柴胡为君药的复方与柴胡主要活性成分SSa和SSd药理活性之间的共性与联系,为深入研究单一化学成分与中药复方之间的药理作用关系提供基础。

1 SSa和SSd的药理活性

1.1 抗抑郁柴胡自古以来便是治疗肝郁证的代表药材,《滇南本草》中记载柴胡:“除肝家邪热、痨热,行肝经逆结之气,止左胁肝气疼痛”。现代研究发现,SS具有良好的抗抑郁作用。通过慢性轻度不可预见性应急刺激(CUMS)结合孤养方式造模得到的抑郁模型大鼠的行为学指标明显偏低,在进行连续21 d的25 mg/(kg·d) SS灌胃给药后,大鼠的运动能力逐步恢复,并且模型组中呈高表达的海马区蛋白Caspase-3和Caspase-9被明显抑制,说明SS可能通过抑制Caspase-3和Caspase-9的表达从而达到缓解抑郁症状的作用[6]。董海影等[26-27]从“抑郁症海马神经元再生障碍假说”的角度出发,结合抑郁症是由情志不畅、气机郁结所致的中医理论,选择SSa治疗抑郁模型大鼠。对中药组大鼠进行25 mg/(kg·d)的SSa灌胃给药21 d后,大鼠的BDNF水平上升,说明SSa通过增强海马区BDNF和mRNA活性,减少神经细胞凋亡而发挥显著的抗抑郁作用。Chen等[28]研究发现,SSa对CUMS诱导的围绝经期抑郁样大鼠有治疗作用。模型组大鼠海马区的IL-1β、IL-6和TNF-α表达水平较高,类似于人类抑郁症患者存在的神经炎症亢进,外周血促炎细胞因子分泌水平高。在对模型组小鼠进行4周的SSa给药后,IL-6和TNF-α表达水平降低,抑郁症状得到改善。此外,SSa能够通过抑制核因子(NF-κB)信号通路的激活而显示抗炎活性,因此SSa在围绝经期的抗抑郁作用与改善神经内分泌和神经炎症有关[29-30],这进一步验证了SS的抗抑郁能力。由此可见,SS可以通过调节蛋白酶表达、抑制炎症相关信号通路、调节海马区MAPK信号通路表达等方式,起到抗抑郁的作用。

1.2 抗癫痫中医认为癫痫是于积痰、郁火、惊恐和先天因素等原因导致。柴胡因具有对症的解热、镇静、和解表里等作用而用于癫痫的中医临床治疗。现代医学在2002年便证实了柴胡可以通过抑制钙内流和钙释放来达到抗癫痫作用[31]。近年来,对于柴胡单成分抗癫痫的药理机制研究逐渐增加。谢炜等[32-34]分别给予氯化锂-匹鲁卡品致难治性癫痫模型大鼠0.54、1.09、2.18 mg/kg 3种剂量的SSa,发现大鼠颞叶皮层参与形成癫痫耐药性的P-糖蛋白(P-gp)的表达均有一定程度的降低,其中以高剂量组最为明显,说明SSa抗癫痫的作用机制可能与其对P-gp的抑制相关。Ye等[35]利用戊四氮诱导建立了大鼠海马元癫痫模型。对模型组每天腹腔注射SSa 1.8 mg/kg,连续4周,大鼠癫痫发作的严重程度和持续时间显著降低,癫痫发作的潜伏期被延长,海马区p-mTOR、p-70S6K、IL-1b和TNF-α的表达水平明显降低。mTOR是决定神经系统紊乱和脑损伤细胞生长和凋亡的重要通路,因此SSa抑制癫痫,保护海马神经元的机制可能与其抑制mTOR信号转导通路相关[35-37]。由此可见,SS通过抑制P-gp蛋白耐药性,mTOR信号转导通路等方式,在抗癫痫治疗中发挥作用。

1.3 抗肿瘤抗肿瘤作用同样是柴胡药理活性研究的热点。SS无法直接杀死肿瘤细胞,但可以通过诱导细胞凋亡[38]、抑制细胞增殖[39]和生长[40]、提高机体免疫功能[8]等方式间接发挥抗肿瘤的作用。刘志华等[10]采用CCK-8法检测了SSd对宫颈癌细胞(Hela)增殖的影响,发现SSd可以通过减少周期素Cyclin D1和Cyclin E使细胞周期停滞,抑制Hela细胞增殖,并通过增加凋亡促进基因Bax和降低凋亡抑制基因Bcl-2的表达诱导Hela细胞凋亡,实现抗癌的作用。吴勤祥等[11]研究了SSd对人肝癌细胞HepG2增殖和裸鼠肝癌形成的影响。对肝癌模型组小鼠进行腹腔注射SSd 20 mg/(kg·d),小鼠肿瘤体积明显减小,说明SSd具有抑制小鼠肝癌细胞的作用。用SSd体外处理HepG2细胞时,SSd能够通过下调Ki67和提高cleaved Caspase-3的表达,从而抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡。Wu等[14]在研究SSd对人非小细胞肺癌细胞增殖和凋亡的影响时发现,SSd可通过降低STAT3的磷酸化以及肺癌细胞中Caspase-3的表达来促进肺癌细胞的凋亡。可见,SS在宫颈癌、肝癌、肺癌等研究中都表现出了显著的治疗效果,可以考虑将SS作为化疗的辅助用药联合治疗癌症。

1.4 治疗脏器疾病《珍珠囊》中记载柴胡:“入足少阳胆、足厥阴肝、手少阳三焦、手厥阴心包络”。主治寒热往来、骨蒸劳热、胁肋疼痛、少阳头痛,对大部分脏器都可起治疗作用。郝健亨等[15]通过静脉注射刀豆蛋白A的方法建立了自身免疫性肝炎小鼠模型,对模型小鼠分别进行2.5和5.0 mg/kg 腹腔注射SSd后发现小鼠肝炎均得到缓解,SSd通过调节T细胞受体信号转导通路以及Th17细胞分化信号通路中的IL-10、CTLA-4、IL-17等基因的表达,治疗小鼠肝炎。王祎等[16]在此基础上进一步研究了SSd抗肝纤维化的活性。试验证明,SSd可以在体外抑制肝星状细胞(HSC)活化和增殖,降低纤维化相关基因的转录水平。同时还能通过激活Caspase-3介导的凋亡通路或影响线粒体能量代谢,诱导已经活化的HSC发生凋亡,起到抗肝纤维化的作用。

大部分肾脏疾病在末期会经历肾小球硬化,导致肾功能衰竭。肾小球系膜细胞(MC)和细胞外基质(ECM)的过度增殖和聚积是肾小球硬化的重要成因[41]。祖宁等[13]研究了SSd对体外培育的大鼠MC增殖及ECM异常增生的影响,发现SSd通过增加G0/Gl期细胞数量,减少S期细胞,促进细胞凋亡,抑制MC增殖。并通过减弱c-Jun和c-Fos蛋白的表达来抑制转化生长因子和MC诱导基质的作用。王虹等[42]在研究SSd对老年膜性肾病的治疗作用时对模型大鼠分别进行1、2、3 mg/kg的SSd腹腔注射给药,30 d后发现SSd可通过抑制抗体的形成,提高超氧化物歧化酶的活性,并显著降低尿蛋白排血量,起到改善肾脏功能,治疗肾病的作用,其中,中、高剂量组作用效果较为明显。由此说明,SS可通过调节白介素表达、控制HSC数量等途径治疗脏器疾病。

1.5 抗炎现代医学认为火热邪气致病与炎症反应存在共通之处。柴胡作为中医常用解表退热药而常用于抗炎方面的研究。Lu等[5]在脂多糖诱导的RAW264.7细胞中研究了SSa和SSd的抗炎活性。结果显示,SSa和SSd可以显著抑制诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和环氧合酶-2(COX-2)的表达,减少一氧化氮和前列腺素E2的合成,并且可以抑制NF-κB从胞浆向胞核移位,表现出了明显的抗炎活性。在体内试验中,SSa和SSd对角叉菜胶诱导的大鼠足跖肿胀模型和醋酸诱导的小鼠血管通透模型均表现出了抗炎作用。大鼠的足跖肿胀得到缓解,小鼠的腹腔伊文思蓝渗出量降低,说明SSa和SSd通过抑制NF-κB的活化从而抑制iNOS、COX-2和促炎细胞因子,进而显示出良好的抗炎活性。朱双龙等[43]通过对急性脊髓损伤的模型大鼠腹腔注射10 mg/kg的SSa后发现,脊髓受损处出血、神经细胞水肿、小胶质细胞增生等一系列炎性反应和组织水肿均得到缓解,表明SSa能够保护急性脊髓损伤大鼠的神经系统。进一步验证了SSa通过抑制NF-κB信号通路和降低AQP4蛋白的表达,使早期机体炎性因子水平下降,缓解炎性反应和组织水肿。

2 柴胡复方的药理活性

2.1 神经系统作用神经系统疾病发病机制难以确定,现代医学主要采用心理指导和药物治疗。但是长期服用精神类药物具有较大的副作用且容易产生依赖型。中医药凭借其特有的“整体观”和“辨证论治”的理念,在治疗神经系统疾病方面具有独特的优势。通过利用传统中药多靶点、不良反应少、不易产生耐药性等特点,筛选具有良好神经系统疾病治疗作用的中药逐渐成为近些年热点。尚立芝等[19]基于孤养联合CUMS诱导建立的抑郁大鼠模型研究了柴胡加龙骨牡蛎汤的抗抑郁活性。模型组大鼠海马中NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-1β和IL-18的表达显著升高,激活了NLRP3炎症小体,使其参与抑郁症的发病过程。在进行每天3个剂量组(13.00、6.50、3.25 g/kg)并持续21 d的柴胡加龙骨牡蛎汤的灌胃治疗后,以上蛋白的表达量明显减少,中、高剂量组尤为明显,说明柴胡加龙骨牡蛎汤通过抑制NLRP3介导的炎症反应及神经损伤发挥抗抑郁作用。Li等[44]通过对抑郁模型大鼠连续14 d灌胃给药5.9 g/(kg·d) 柴胡疏肝散后发现,大鼠的抑郁状态得到明显的改善,JNK mRNA和p-JNK蛋白的表达趋于正常水平,表明柴胡疏肝散的抗抑郁作用机制可能与调节大鼠海马区JNK表达相关。Sun等[18]也发现,柴胡疏肝散可以通过抑制CHOP和Caspase-12介导的海马细胞凋亡,改善CUMS模型大鼠的抑郁状态。说明柴胡复方可通过调节蛋白酶表达、抑制炎症相关信号通路和调节海马区MAPK信号通路表达等方式发挥抗抑郁作用。汪顺贵等[45]研究了加味柴胡疏肝汤的抗癫痫作用机制,在对急性癫痫小鼠给予加味柴胡疏肝汤7 g/kg灌胃给药2周后,小鼠miR-204的表达水平明显上升,说明加味柴胡疏肝汤可能通过提高miR-204表达,激活AKT/mTOR/P70S6K通路使其磷酸化来抑制癫痫小鼠的痫样放电,达到保护神经,治疗癫痫的作用。

2.2 抗肿瘤作用中医认为人体气血郁结疲滞、病理产物滞留、脏腑功能失调等都是诱发肿瘤的病因。李杲认为柴胡可以“治疮疡癖积”“散诸经血结气聚”,具有抗肿瘤的潜在药理活性。尚立芝等[46]研究了柴胡疏肝散对肝郁性乳腺增生模型大鼠的保护作用。连续30 d分别对大鼠进行高、中、低剂量[12.60、6.30、3.15 g(生药)/kg]柴胡疏肝散给药后,大鼠血清中GnRH、FSH、PRL等激素水平和乳房直径、乳头高度等指标均趋于正常,乳腺增生症状减轻,说明柴胡疏肝散可能通过调节血清中激素水平治疗乳腺增生。刘蕾等[21]发现,柴胡疏肝散加减联合CAF方案在治疗Ⅲ期乳腺癌时相较于单一CAF治疗可以更好地抑制MMPs表达,有效抑制肿瘤细胞、下调肿瘤标志物水平、减轻化疗药物的毒副作用,具有更好的疗效。Shiota等[47]通过对二乙基亚硝胺(DEN)诱导的肝癌模型大鼠进行为期2周的小柴胡汤加基础饮食组合喂食,发现与对照组相比,小柴胡汤组大鼠的肿瘤前细胞数量和8-羟基-2′-脱氧鸟苷(8-OHdG)数量明显降低,但鸟氨酸脱羧酶(ODC)的活性和增殖细胞核抗原(PCNA)阳性细胞的数量没有明显改变。说明小柴胡汤可以通过抑制8-OHdG的形成达到抑制肝肿瘤发展的目的。

2.3 治疗脏器疾病小柴胡汤、柴胡桂枝干姜汤等可通过改善微循环、调节免疫系统等方式治疗脏器疾病。刘静等[20]利用小柴胡汤治疗非酒精性脂肪肝炎模型小鼠时,连续4周灌胃10 mL/(kg·d)小柴胡汤后,小鼠HDL-C、IL-6、TNF-α、FAS和SREBP-1c等蛋白表达降低至正常水平,表现出了良好的肝脏保护作用。机制研究显示,小柴胡汤通过抑制脂肪合成基因的表达发挥调脂作用,进而治疗非酒精性脂肪肝炎。小柴胡汤对慢性肾小球肾炎也有治疗作用。通过调节机体Th1/Th2细胞平衡紊乱,改善Th17细胞功能,纠正RANTES的异常升高,小柴胡汤可以调节患者的免疫紊乱,减轻炎症和尿蛋白症状[48]。Shimizu[49]还发现,小柴胡汤可以通过缓解氧化应激和抑制HSC增殖抗肝纤维化。郎雅珍等[50]将114名肺结核患者随机分组后,给予研究组患者持续6个月的柴胡桂枝干姜汤加减治疗,发现患者服用柴胡桂枝干姜汤后,IL-2R和Foxp3的表达水平显著下降,CD3+、CD4+、CD4+/CD8+均显著上升,说明柴胡桂枝干姜汤可以提高患者的免疫功能,有效杀灭结核分枝杆菌,治疗肺结核。

2.4 抗炎胡久略等[51]以中医柔肝和血法为理论基础,研究了柴胡疏肝散对硝酸甘油偏头痛模型大鼠的治疗作用。实验发现,对模型大鼠进行连续14 d 30 mL/(kg·d)给药后,模型组大鼠的NF-κB表达降低,PAG区域的5-HT表达明显升高,且高剂量组显示出镇痛作用。说明柴胡疏肝散可能通过影响中枢神经系统的痛觉调制系统稳定神经元,抑制NF-κB信号通路表达,并减少下游基因C-fos的表达,减轻神经源性炎症。

虽然单一组分和复方的研究方法有所区别,但该研究整理发现SS和柴胡复方均可通过调节蛋白酶表达、抑制信号通路等相同或相近的机制发挥作用,从而起到抗抑郁、抗癫痫、治疗脏器疾病等作用(表1)。

表1 柴胡皂苷及复方的药理作用

3 结论和展望

通过对SS及柴胡相关复方的药理研究进行文献收集,进一步归纳整理,从抗抑郁、抗癫痫、抗炎、治疗脏器疾病等多方面展开讨论,阐述SS及柴胡复方在相关药理作用方面的研究进展。

目前,针对柴胡的相关研究仍不够全面:①柴胡的潜在活性。目前柴胡相关药理研究主要集中在内科、妇科。根据《千金方》记载,柴胡对于儿科、眼科疾病也有很好的治疗效果,例如,柴胡汤治疗产后寒热往来、恶露不尽;龙胆汤治疗小儿壮热、惊痫等,但柴胡皂苷单一组分在这些疾病方面的药理研究并不充分。②柴胡的药效物质。研究表明,在胃液环境及煎煮状态下,部分原生柴胡皂苷会转化为次生皂苷,深入研究两类皂苷的药理活性差异有助于阐明柴胡的药效物质基础。③柴胡的品种差异。柴胡常见入药品种有南柴胡和北柴胡,二者的主要活性成分种类、含量及药理活性均存在差异,导致相同剂量下复方的作用效果存在差别。因此,明确不同品种柴胡的药效物质、药理活性和对复方药效的影响将为规范用药来源,明确用药剂量提供参考。④柴胡的量效关系。柴胡在不同复方中的用量相差较大,在解表退热方中柴胡用量多为10 g以上,而在以疏肝解郁和升阳举陷为主治的复方中用量一般为3～6 g。对于柴胡量效变化的研究有助于柴胡的准确、规范用药,并为柴胡皂苷在不同病症中的用量提供参考依据。⑤柴胡的减毒增效机制。现代研究发现,柴胡总皂苷可引起明显的剂量依赖型肝损伤,表现为肝细胞器质性损伤和肝功能改变,以及肝细胞死亡。而在中医典籍中并无此类毒副作用记载,所以进一步明确柴胡复方的减毒增效机制将有助于其临床应用。虽然不能忽略复方中多种成分的配伍作用,但是单一组分与中药复方在药理活性及作用机制上的对比分析可以为明确中药活性提供佐证和新的研究方向。以中药复方活性为指导,将有可能获得更多具有良好活性的单体药物,而以单一组分活性研究为基础,则有可能为明确中药复方的作用机制和药效物质提供参考,两者都有重要的研究意义。