植物黄酮防治多囊卵巢综合征研究进展*

达晶,赵珊珊,匡洪影

1.黑龙江中医药大学,黑龙江 哈尔滨 150000; 2.黑龙江中医药大学附属第一医院,黑龙江 哈尔滨 150000

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是育龄期妇女常见的生殖内分泌疾病,以月经异常、高雄激素表现、卵巢多囊样改变为主要临床表现,同时也是2型糖尿病、心脑血管疾病和子宫内膜癌等临床常见疾病发病的高危因素[1-3]。调查显示,全球约有15%的女性受累[4-5],其中18～44岁的女性为主要患病人群[6]。中医并无“多囊卵巢综合征”的病名,可将其归属于“闭经”“不孕”和“崩漏”等范畴[7-8]。肝、脾、肾三脏功能失调,痰瘀互结,被认为是PCOS的主要发病机制,补肾、疏肝、健脾,祛湿化痰,活血化瘀为其主要的治疗原则[9-10]。中医药因其独特的优势在治疗PCOS方面取得了一定的疗效。黄酮类化合物是常见蔬菜、水果和中药等植物的主要成分,因此又被称为植物黄酮[11]。现代药理学研究表明,植物黄酮因其高活性氧自由基以及有效抑制胶束系统中脂质过氧化的作用,被认为与抗炎、抗衰老、抗真菌,尤其是抗癌活性有关[12]。本综述对目前植物黄酮在治疗PCOS中取得的成果做以阐述,以期为更好地开发用于治疗 PCOS 的中药提供一定的思路。

1 植物黄酮概述

1930年,研究者从橙子中分离出来一种新物质,在当时被视为一种新的维生素,而且被命名为维生素P,后期经过研究证实此物质即黄酮类化合物[13-14]。黄酮类化合物又称植物黄酮,是一种多酚类化合物(Polyphenolic Compounds),通常是指两个苯环通过中央三碳链相互连结而成的一系列C6-C3-C6结构的化合物[15],其基础结构骨架如图1[16]。

图1 植物黄酮基本骨架结构

根据不同的化学结构可将植物黄酮分为黄酮醇、黄烷酮、异黄酮、双黄酮、黄烷醇和花青素等12个亚型,这些亚型又以不同组分划分不同的结构,如查尔酮、芹菜素、木犀草素、槲皮素、柚皮素、儿茶素等[17-18]。目前发现的植物黄酮大致有15 000多种,以糖苷酮、糖苷和甲基化衍生物的形式存在,基本结构是糖苷元[19-20]。目前植物黄酮因其不良反应较小、价格低廉的优点,被广泛用于治疗各种临床常见疾病,并且取得了一定的疗效[21-22]。

2 PCOS发病机制

PCOS作为临床常见的内分泌疾病,发病机制众多,目前尚未被完全阐明,多认为与胰岛素抵抗、炎症、氧化应激、高雄激素血症等因素相关。约50%～70%的PCOS患者伴有胰岛素抵抗,且胰岛素抵抗在PCOS肥胖患者中比例更高[23-25]。胰岛素抵抗一方面使血清胰岛素水平升高异常,进而增加黄体生成素(luteinizing hormone,LH)的分泌,减少性激素结合球蛋白(sex hormone-binding globulin,SHBG)合成,增加睾酮水平,加重PCOS进程;另一方面,促使卵巢增加雄激素的分泌,卵泡发育异常,导致PCOS稀发排卵或无排卵形成[24-26]。

慢性低度炎症作为PCOS的关键发病因素之一,主要表现为巨噬细胞分泌的炎症因子如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)等水平的异常升高,致使雄激素水平上升,卵巢发生多囊样改变。此外,炎症因子也可能与PCOS相关并发症关系密切[27-28]。

氧化应激是机体氧化与抗氧化作用失衡的一种状态,可与炎症相互作用,影响PCOS的发生发展[29-31]。研究发现,肥胖型PCOS氧化应激水平最高,氧化应激与肥胖相互作用,恶性循环,使卵泡损伤,排卵功能异常[32-33]。

高雄激素血症已被认为是PCOS的核心病理特征之一,在我国PCOS患者中,约76%存在高雄激素血症[34]。Wang等[35]认为,高雄激素血症能刺激PCOS患者早期卵泡过度激活,出现大量窦性、囊性卵泡,影响卵巢功能。此外,雄激素增高还会使脂肪生成增加,并对脂肪分解产生一定的抑制作用,从而加重PCOS肥胖的发生,肥胖又能引起内分泌紊乱,加剧月经周期异常、糖脂代谢紊乱,增加远期并发症风险[26,36]。

3 植物黄酮调控PCOS

3.1 杜仲总黄酮杜仲是杜仲科植物杜仲的干燥树皮,《中华本草》记载其具有补肝肾、强筋骨、安胎之功效,现代药理学研究发现木脂素类、环烯醚萜类、苯丙素类、黄酮类等为其主要有效成分[37-38]。近年来,杜仲总黄酮在防治PCOS方面取得了不错的成果。实验研究发现,杜仲总黄酮能降低来曲唑联合高脂饮食诱导的多囊卵巢综合征胰岛素抵抗(PCOS-IR)模型大鼠的体质量、Lee′s指数和卵巢面积、体积,减轻血清睾酮、血清瘦素(leptin,Lep)、胰岛素(insulin,INS)、胰岛素抵抗指数(homeostasis model assessment of insulin resistance,HOMA-IR)和空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)(全血)水平,升高雌二醇(estrogen,E2)、SHBG水平和胰岛素敏感指数,改善大鼠卵巢和胰腺组织的病理学变化。亲吻素(kisspeptin,Kiss1)在下丘脑的不同区域表达,杜仲总黄酮能调节Kiss1、胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)、雄性激素受体(androgen receptor,AR)和瘦素受体1(leptin receptor1,LEPR)在下丘脑弓形核、垂体和卵巢中的表达,上调卵巢PI3Kp85α、p-PI3Kp85α、p-AKT和GLUT4的表达。因此,杜仲总黄酮可以通过作用于下丘脑-垂体-卵巢轴发挥作用,防治PCOS[39]。研究者采用来曲唑灌胃构建PCOS大鼠模型,以杜仲总黄酮(200 mg·kg-1)干预模型大鼠,3周以后取材,结果显示,和模型组相比,给予杜仲总黄酮之后,大鼠卵巢体积减小,表面色泽变红,黄体少量增加,囊状扩张卵泡减少,抗谬勒管激素(anti-müllerian hormone,AMH)、LH、T含量明显降低,FSH含量明显升高,且卵巢组织颗粒细胞自噬率显著降低[40]。

3.2 小茴香总黄酮小茴香为药食同源之品,具有温补肝肾、行气止痛之功效[41]。研究发现,小茴香中的挥发油与黄酮类是其调节性激素分泌和调脂降糖的主要物质基础[42]。目前,小茴香总黄酮尚少用于PCOS的实验研究,有研究者采用高脂膳食联合来曲唑构建PCOS-IR模型,给予高、中、低剂量小茴香总黄酮(240 mg·kg-1、120 mg·kg-1、60 mg·kg-1),干预3周后发现:高、低剂量能缩小模型大鼠卵巢面积和体积,升高血清E2、SHBG水平;高、中剂量能降低模型大鼠血清T和AMH水平,升高25-羟基维生素D3水平,高剂量组可不同程度地降低三酰甘油(triglyceride,TG)、胆固醇(total cholesterol,TC)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)、TG/HDL-C、TC/HDL-C和三酰甘油-葡萄糖指数(triglyceride-glucose index,Tyg-Index),升高高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)水平;中剂量组可不同程度地降低TG、LDL-C、TG/HDL-C、TC/HDL-C和TyG-index,升高HDL-C水平;低剂量组可不同程度地降低LDL-C和TG/HDL-C水平[43],表明小茴香总黄酮可有效调节 PCOS-IR大鼠性激素失衡、脂代谢紊乱和胰岛素抵抗。

3.3 青天葵总黄酮植物黄酮是青天葵的主要成分,具有良好的抗炎、镇痛、增强免疫力、解热、止咳等作用[44-45]。青天葵中的主要药效物质为植物黄酮,具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒的功效,且含量较高。以脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone,DHEA)构建PCOS-IR大鼠模型,采用高、中、低剂量(200 mg·kg-1、100 mg·kg-1、50 mg·kg-1)的青天葵总黄酮干预4周,结果显示PCOS-IR大鼠以剂量依赖性方式恢复动情周期,可显著增加血清FSH水平,同时使血清LH、T和INS水平急剧降低,抑制Janus激酶2(Janus kinas 2,JAK2)和信号转导与转录激活因子3(signal transducer and activator of tran-scriptions3,STAT3)磷酸化,从而降低炎症因子IL-6的表达[12]。

3.4 木犀草素木犀草素是存在于辣椒、野菊花、金银花、紫苏等多种蔬菜和草药中的类黄酮,是治疗高血压、癌症及过敏症的传统中药,具有抗氧化、抗微生物、抗炎、化学预防、化疗、保护心脏、抗糖尿病、神经保护和抗过敏等作用[46-47]。针对来曲唑和高脂饮食诱导的PCOS大鼠,以不同剂量的木犀草素(25 mg·kg-1,50 mg·kg-1,100 mg·kg-1)腹腔注射进行干预,结果显示木犀草素能够使大鼠的动情周期正常化,以剂量依赖性改善卵巢形态,减轻大鼠卵巢的多囊性结构,减少卵母细胞和黄体的丢失,使血清FSH、LH、E2、T水平恢复正常,并且降低FBG、FINS浓度,显著上调骨骼肌组织中PI3K p85α和 p-AKT蛋白表达水平,显著增加血清超氧化物歧化酶(super oxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPx)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和谷胱甘肽(erythrocyte reduced glutathione,GSH)等抗氧化剂的活性[48]。因此,木犀草素可通过激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,AKT) 信号通路抑制胰岛素抵抗,并增强抗氧化反应。

3.5 槲皮素槲皮素是一种植物黄酮,存在于100多种中草药中,包括山楂和红花,具有降糖、降脂、抗氧化损伤等作用[49]。研究建立以高脂饮食和来曲唑诱导的PCOS-IR大鼠模型,造模成功后提取卵巢颗粒细胞,并用槲皮素低、高剂量(0.5 mg·L-1、1 mg·L-1)干预,结果显示槲皮素能够增强细胞活性,降低E2、LH、T含量,显著降低活性氧(reactive oxygen species,ROS)活性,显著降低晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products,AGEs)和晚期糖基化终末产物受体(receptors for advanced glycation end products,RAGE)蛋白表达水平,显著升高磷酸化细胞外信号调节激酶(phosphorylated ERK,p-ERK)和磷酸化p38有丝分裂原蛋白激酶(p38 phospho-mitogen-activated protein kinase,p-p38MAPK)蛋白表达水平[50]。

在PCOS中,自由基生成超过机体自身的抗氧化能力,ROS堆积使细胞、组织等功能异常,体内氧化与抗氧化失衡[51]。研究者采用槲皮素干预DHEA构造的PCOS模型,发现大鼠SOD浓度升高,一氧化氮、丙二醛浓度降低[52],说明槲皮素能较好地改善PCOS大鼠异常的氧化应激状态。

研究者用槲皮素溶液(100 mg·kg-1)干预DHEA诱导的PCOS-IR大鼠模型,发现大鼠动情周期和体质量有一定程度的恢复,血胰岛素、白细胞介素-1b(interleukin-1b,IL-1b)、IL-6和 TNF-α 水平被显著抑制,因此,槲皮素可能是通过改善炎症微环境发挥作用的[53]。

3.6 柚皮素有研究以柚皮素(100 mg·kg-1)改善DHEA诱导的PCOS大鼠模型,结果发现大鼠血清TC、TG、FPG、FINS、HOMA-IR、LH、T水平降低,FSH、E2水平升高,p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-IRS-1/IRS-1蛋白表达升高,下游p-GSK-3β/GSK-3β、葡萄糖转运蛋白因子4(glucose transporter 4,GLUT-4)蛋白表达升高[54]。因此,柚皮素可以通过激活PI3K/AKT通路防治PCOS,并改善糖脂代谢异常、胰岛素抵抗和生殖系统激素紊乱。

3.7 葛根素葛根素是中药葛根的主要提取物,研究发现其能有效缓解肥胖型PCOS患者的病理状态[55]。研究发现,给予以DHEA构建的PCOS大鼠模型腹腔注射葛根素注射液(100 mg·kg-1)治疗后,FSH水平升高,LH、T水平均降低,FBG、2 h PBG、FINS水平及胰岛素抵抗均低于模型组,血清IL-6、TNF-α和CRP水平均降低,大鼠卵巢组织Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)、核因子-κB(nuclear factor κb,NF-κB)、氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)表达均降低[56]。因此,葛根素可以通过调控机体生殖激素缓解胰岛素抵抗,加快恢复卵巢功能,从而明确PCOS的治疗效果。

3.8 菟丝子总黄酮研究显示,PCOS是一种低炎症疾病,诸多炎症因子、氧化应激参与该病的发展过程[57-58]。菟丝子是临床上常用的补肾中药,能够调节生殖系统功能,常与各种中药配伍治疗常见妇科疾病[59-60]。药理实验发现,酚酸和黄酮类是其主要成分,黄酮类因其抗炎、抗氧化应激作用在PCOS的防治上具有较好的疗效[61]。

有实验对采用菟丝子总黄酮干预DHEA联合人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin,HCG)诱导的PCOS大鼠进行研究,发现菟丝子总黄酮低、中、高剂量组(200 mg·kg-1,100 mg·kg-1,50 mg·kg-1)均能够降低大鼠卵巢指数和子宫指数,显著下降血清P、PRL和INS水平及LH/FSH比值,降低卵巢中TNF-α、胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)蛋白水平,改善子宫内膜炎症[62],目前已被广泛用于PCOS的治疗,并取得了较好的疗效。

表1 植物黄酮防治PCOS的机制

3.9 山楂叶类黄酮从山楂叶中分离出的山楂叶类黄酮(HLF)具有广泛的药用特性,如缓解非酒精性肝病、改善急性心肌缺血/再灌注、抗氧化和抗炎等[63]。以HLF(200 mg·kg-1·d-1)干预皮下注射DHEA(60 mg·kg-1·d-1)构建的PCOS大鼠模型,干预3周后,显示其能够抑制PCOS大鼠的体质量增加,HLF的共同给药显著降低了卵泡囊肿的发生率,降低血清LH、FSH、E2、P和T水平,抑制TNF-α、IL-6表达[64]。

3.10 淫羊藿总黄酮淫羊藿有补肾阳、强筋骨、祛风湿的功效[65-66]。药理学研究发现,淫羊藿总黄酮作为淫羊藿中起雌激素样作用的主要部分,能够有效防治生殖系统疾病[67-68]。对SD大鼠以来曲唑灌胃21 d,建立PCOS模型,给予低、中、高剂量组(50 mg·kg-1、100 mg·kg-1、200 mg·kg-1)淫羊藿总黄酮干预3周后,发现淫羊藿总黄酮能够显著降低卵巢重量、卵巢指数,降低大鼠血清T、LH水平,升高E2,降低LH/FSH比值,且高剂量组较低剂量组效果更为明显[69]。

4 小结与展望

植物黄酮种类多,价格低,毒性微,在多种临床疾病的治疗中效果显著,故研究其对PCOS的治疗作用有助于拓展PCOS的用药范围。PCOS作为临床常见的生殖内分泌紊乱疾病之一,以对症治疗为主,如降低雄激素水平、缓解糖脂代谢和改善生育障碍等,但治疗效果欠佳,不良反应发生率高。近年来研究证实,中医药治疗PCOS疗效显著,不良反应少。植物黄酮能够调节激素水平,如降低T、LH水平,升高E2等;改善炎症状态,如抑制TNF-α、IL-6 表达;缓解糖脂代谢,如减轻INS和FBG水平,从而治疗PCOS。因此,从更深层次研究植物黄酮有效成分并开发安全有效的新药在防治PCOS中前景广阔。

现有研究仍存在一些不足之处:PCOS发病机制复杂,相互交织,目前只对植物黄酮治疗PCOS的多种机制进行概述,缺少对单一机制的深入挖掘,研究缺乏客观性。本文重点研究了单个植物黄酮有效成分治疗PCOS的进展,可参考中药药对思路,对多对植物黄酮有效成分进行研究,以期获得最佳疗效。目前,多数相关研究都停留在动物实验阶段,临床研究匮乏,未来需要开展更加严谨、高质量的研究以指导临床。