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茅莓提取物及有效部位的藥理作用研究進展

作者:天津中草藥
茅莓提取物及有效部位的藥理作用研究進展
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茅莓提取物及有效部位的藥理作用研究進展

茅莓Rubus parvifolius L.為薔薇科懸鈎子屬落葉小灌木,又名蛇泡簕、薅田藨、三月泡、紅梅消等,分布廣泛,資源豐富。其根、莖、葉、花、果實均可入藥,中醫藥傳統理論認為茅莓具有止血活血、散瘀止痛、清熱解毒等作用,可内服和外用[1]。化學成分研究表明,茅莓含有黃酮類、三萜及三萜皂苷類成分[2]以及二萜類化合物[3]。其中三萜類成分生物活性多樣,具有抗惡性良性腫瘤、神經保護等多方面的藥理作用[4]。此外,有研究證明茅莓還具有抗氧化、保肝、抗炎等作用[5]。

皂苷是糖類共轭天然化合物,具有多種生物活性,其抗癌、抗氧化、抗菌等藥理作用明确[6],研究顯示皂苷在抗腦缺血再灌注損傷、抑制氧化應激、抗神經發炎等方面發揮重要作用[7]。但茅莓皂苷的藥理作用以及作用機制還缺少系統綜述。此外,茅莓的諸多功效(如抗氧化作用)與其所含的黃酮類化合物也有密切的聯系。本文對茅莓提取物及有效部位在抗惡性良性腫瘤、抗腦缺血、抗炎、抗氧化應激、抗肝損傷、抗骨吸收、抗細菌感染、抗疲勞中的應用及研究現狀進行綜述,并闡述相關的作用機制,旨在為茅莓在藥物和保健食品中的進一步研究和開發應用提供參考及理論依據。

1 抗惡性良性腫瘤作用

癌症是導緻死亡的主要原因,全球癌症發病率和死亡率正在迅速增加,根據世界衛生組織(WHO)2019年的統計,在183個國家中,有112個國家的癌症是70歲之前死亡的第1或第2大原因,癌症作為主要死因的地位日益突出[8]。

盡管現代醫學快速發展,較多抗惡性良性腫瘤的化學藥物已被開發應用于臨床,但大多面臨療效有限且不良反應多等問題。中醫藥抗惡性良性腫瘤曆史悠久,其活性成分有多靶點作用的特點,具有療效好、不良反應小、安全性高等獨特優勢,從傳統中藥中開發新的治療藥物,可為臨床抗惡性良性腫瘤治療提供更多的選擇。抗惡性良性腫瘤作用研究是茅莓的研究熱點,已有研究表明,茅莓提取物在動物體内外實驗中表現出對人惡性黑色素瘤、白血病及肝癌的抗惡性良性腫瘤作用,具體表現為抑制惡性良性腫瘤細胞生長、侵襲和遷移,誘導惡性良性腫瘤細胞凋亡。

1.1 抗黑色素瘤

Cao等[9]采用體外實驗檢測茅莓總皂苷(TSRP)對人A375細胞的抗增殖活性,結果發現處理時間越長,TSRP的抗增殖效果越好。對人A375細胞系的體外侵襲和遷移作用的結果顯示,與溶媒對照組比較,TSRP不同濃度(30、60、120 μg·mL-1)在不同程度上顯著抑制惡性良性腫瘤細胞侵襲和遷移,尤其是高劑量的效果明顯。

采用體内實驗方法,将人惡性黑色素瘤細胞株A375接種到BALB/c裸鼠左側腋窩,接種10 d後,惡性良性腫瘤長到100 mm3,将異種移植物小鼠随機分為5組,即溶媒對照組、環磷酰胺組(CTX,20 mg·kg-1)、TSRP 25、50、100 mg·kg-1組,每組12隻。所有小鼠分别ip相關藥物,給藥體積為10 mL·kg-1·d-1,給藥14 d。結果表明,TSRP對A375異位異種移植物具有顯著的抗惡性良性腫瘤作用,并呈劑量相關;TSRP各劑量組均能顯著降低惡性黑色素瘤轉移竈,高劑量TSRP(100 mg·kg-1)尤為顯著。表明TSRP具有很強的抑制惡性黑色素瘤轉移作用。

1.2 抗白血病

許曉峰等[10]将人慢性髓原白血病細胞K562移植于4~6周齡BALB/c裸鼠背部皮下,接種後5 d瘤結節大約2 mm×2 mm,開始ig給藥,茅莓水煎液高、中、低劑量組裸鼠每天ig給藥0.5 mL,濃度分别2、1、0.5 g·mL-1,阿糖胞苷(Ara-c)組按每隻小鼠每日40 mg·kg-1 ip給藥,對照組每日ig給予等量的生理鹽水,給藥14 d。結果表明,低、中、高劑量茅莓水煎液組裸鼠瘤體品質均較對照組明顯減輕,抑瘤率呈劑量相關性;瘤塊病理檢查可見多個壞死竈,瘤細胞腫脹、破裂,細胞核溶解,消失等現象,表明茅莓水煎液在體内具有較強抑制白血病細胞生長的作用;且不同濃度含藥血清及茅莓總皂苷均能抑制K562細胞株集落形成,抑制效應呈劑量相關性方式。

Ge等[11]開展進一步作用機制研究。結果表明,SRP對K562細胞增殖的抑制作用呈劑量相關性;與對照組比較,SRP處理後的細胞凋亡率顯著增加,細胞表現出凋亡細胞的形态特征,促凋亡蛋白的裂解顯著增加,包括多聚ADP-核糖聚合酶(PARP)、胱天蛋白酶(Caspase)-3和Caspase-9。此外,SRP還抑制了細胞抗凋亡家族成員關鍵調控因子Bcl-2的表達。SRP處理還增加了AMPK和c-Jun氨基末端激酶(JNK)通路的活性,并抑制了K562細胞中STAT3的磷酸化表達水準。抑制AMPK通路阻斷了SRP對JNK的激活,表明SRP依賴AMPK通路來調節JNK的表達。此外,後者的抑制顯著賦予對SRP促凋亡活性的耐藥性,表明AMPK通路參與誘導細胞凋亡。用STAT3抑制劑預處理也可增強SRP誘導的生長抑制和細胞凋亡,進一步證明了SRP處理後STAT3通路的作用。

Xu等[12]将K562細胞皮下接種在4~6周齡雄性裸鼠的背部,并使其生長7 d以達到50 mm3惡性良性腫瘤體積,然後将小鼠随機分為5組,其中1組每天ig劑量為0.1%二甲基亞砜的磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)作為對照,陽性對照組每天給予Ara-c 40 mg·kg-1,其他3組ig低劑量(20 mg·kg-1)、中劑量(40 mg·kg-1)和高劑量(100 mg·kg-1)的TSRP。結果表明,TSRP對裸鼠異種移植模型中的K562細胞具有極好的惡性良性腫瘤抑制作用。用TSRP治療的裸鼠的惡性良性腫瘤生長速率和惡性良性腫瘤品質顯著降低,并且誘導細胞凋亡。免疫組化測定顯示TSRP處理的細胞中Bcl-2基因下調,真核起始因子4E(eIF4E)和STAT3磷酸化水準明顯降低。同時,TSRP在有效抑制白血病細胞增殖的同時,對正常的骨髓造血幹細胞毒性較小,顯示了良好的開發前景。

許曉峰等[13]研究表明,TSRP能夠體外抑制K562和人原代白血病細胞的增殖,并呈濃度相關性,在一定濃度範圍内TSRP和化療藥有顯著的協同作用;TSRP和化療藥協同較單用化療藥表現出明顯的惡性良性腫瘤細胞凋亡現象,其主要通過線粒體途徑誘導惡性良性腫瘤細胞凋亡。不同品質濃度(200、400、800 mg·L-1)的TSRP對HL-60細胞生長的抑制作用呈劑量相關性;TSRP幹預HL-60細胞後出現明顯的凋亡現象,早期凋亡率明顯增加,呈現劑量相關性;TSRP顯著抑制細胞Bcl-2和Fas mRNA表達,同時Bax、Caspase-9和Caspase-3 mRNA表達明顯增加,均呈劑量相關性[14]。表明在體外TSRP通過Bcl-2和Fas途徑誘導HL-60細胞凋亡。

1.3 抗肝癌作用

胡小剛等[15]對人肝癌HepG2細胞進行體外抗惡性良性腫瘤活性研究,結果顯示茅莓正丁醇萃取物、醋酸乙酯萃取物、石油醚萃取物在品質濃度1 mg·mL-1、500 μg·mL-1作用下,均具有抑制惡性良性腫瘤生長的作用,且呈明确的量效關系,結果提示在正丁醇萃取物、醋酸乙酯萃取物和石油醚萃取物中均具有抗惡性良性腫瘤活性組分的分布,并首次從茅莓中分離鑒定了二萜類化合物。

2 神經保護作用

Wang等[16]采用大鼠缺血-再灌注損傷的大腦中動脈閉塞(MCAO)模型,假手術組和腦缺血-再灌注(CIR)模型組均給予0.9%氯化鈉溶液,而其他組則ig給予TSRP或尼莫地平(Nim)。造模前開始給藥,每天1次,持續3 d。在MCAO後24 h,與CIR組相比,TSRP組大鼠的神經功能缺損顯著緩解,腦梗死體積顯著減少,腦水腫減輕;且TSRP劑量在5、10、20 mg·kg-1時均顯著降低了細胞凋亡率。此外,與CIR組比較,TSRP組和Nim組Bcl-2蛋白和mRNA表達均顯著升高,而TSRP 10、20 mg·kg-1組和Nim組Bax蛋白表達顯著降低,TSRP組和Nim組Bax mRNA表達顯著降低。是以,TSRP可能通過增加 Bcl-2表達和降低Bax表達來防止缺血-再灌注損傷。

王繼生等[17]以動物實驗進行研究,結果表明小鼠ig給予茅莓提取物10 g·kg-1 3 d後,與其他組比較,正丁醇萃取物能顯著延長斷尾小鼠出血時間,增加肝素化小鼠出血量,延長小鼠常壓缺氧生存時間,延長斷頭小鼠喘氣時間,降低結紮雙側總動脈小鼠死亡率。上述結果表明正丁醇萃取物對腦缺血缺氧有明顯的保護作用,經過化學成分确認,正丁醇萃取物中的主要有效部位為茅莓總皂苷。

3 抗炎作用

楊柳青等[18]研究表明,茅莓不同藥用部位高、中、低劑量組均能在一定程度上抑制由角叉菜膠引起的大鼠足跖腫脹,其作用由大到小依次為:茅莓葉提取物>根提取物>莖提取物;除了茅莓根低劑量組,茅莓根、莖、葉提取物各劑量組均降低了大鼠棉球肉芽腫的品質(P<0.05),其作用由大到小依次為:茅莓葉提取物>根提取物>莖提取物。表明茅莓根、莖、葉提取物均有一定的抗炎作用,茅莓葉提取物的作用最強。

4 抗氧化及肝髒保護作用

鄭紅等[19]研究表明,茅莓根、莖、葉總黃酮均具有一定的抗氧化能力,并且在一定濃度範圍内,其清除羟自由基、超氧負離子、有機自由基及抑制丙二醛(MDA)的作用均呈量效關系。茅莓葉中黃酮含量相對較高,是以其體外抗氧化活性相對較高。這種抗氧化能力來自于其酚羟基的供氫或供電子能力,進而與活性氧發生氧化還原反應。此外,茅莓總黃酮對大鼠肝組織勻漿自發性脂質過氧化産物MDA均有一定的抑制作用,是以茅莓中總黃酮對脂質過氧化有一定的抵抗能力,且與總黃酮濃度呈量效關系。

Gao等[20]采用注射CCl4化學誘導建立急性肝損傷模型,在CCl4處理之前,茅莓提取物組ig給與20 mg·kg-1 RPL水溶液,陽性對照組ig給予200 mg·kg-1聯苯雙酯,每日2次,持續7 d。結果表明,茅莓提取物具有顯著的、濃度相關的DPPH自由基清除作用。茅莓正丁醇提取物處理後的小鼠可顯著減輕CCl4中毒引起的血清丙氨酸氨基轉移酶(ALT)和天冬氨酸氨基轉移酶(AST)水準升高,還顯著阻止超氧化物歧化酶(SOD)活性的降低和肝組織中MDA含量的增加。通過病理組織學觀察,發現茅莓提取物處理顯著減少氣球變性肝細胞,顯著減少壞死面積,肝損傷的組織病理學變化得到顯著改善,茅莓提取物在CCl4誘導的急性肝損傷中比聯苯雙酯具有更強的保護作用。

另一方面,茅莓提取物對DPPH的強效清除活性表明,茅莓提取物可能是有效的自由基清除劑,可以改善氧化應激并抑制脂質過氧化的鍊式反應。是以,茅莓提取物的自由基清除活性被認為是其對CCl4在體内誘導肝損傷的保肝作用的原因。通過HPLC-MS/MS對茅莓提取物的正丁醇提取物進行植物化學分析,得出酚類化合物可能是該提取物的主要有效部位。

茅莓根提取物(RRE)對DPPH自由基具有較強的清除能力,呈現出較強的體外抗氧化能力,與其總酚和黃酮含量都具有很高的相關性;RRE具有一定的2,2'-聯氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)陽離子自由基清除能力,與其酚類化合物含量豐富有關;RRE中超氧陰離子自由基清除能力與總黃酮含量相關性最高,與總酚含量的相關性不高,表明RRE具有一定的體外抗氧化能力[21]。

關于茅莓的抗乙型肝炎病毒(HBV)的作用,與國内報道的相當多的藥物體外有抑制病毒複制作用,而體内并無抗病毒作用相一緻。柳勤譯等[22]采用麻鴨體内實驗,結果表明經聚合酶鍊式反應(PCR)法篩選3日齡鴨乙型肝炎病毒(DHBV)陽性麻鴨,茅莓提取物400、200、100 mg·kg-1組,拉米夫定50 mg·kg-1組,每天2次ig給藥,連續21 d。結果顯示,ig拉米夫定21 d可顯著抑制血清DHBV-DNA,停藥3 d和7 d後DHBV-DNA顯著回升,茅莓提取物各劑量組各時點血清DHBV-DNA變化的差異無顯著性;肝髒病理檢查示各組差異無顯著性。是以,茅莓提取物抗HBV作用主要是通過其原形發揮作用,其在麻鴨體内經過代謝後,失去抗HBV作用。

5 抗骨吸收

Sakai等[23]研究茅莓提取物對骨吸收的作用,将骨髓巨噬細胞(BMMs)用巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)和核因子-κB受體活化因子配體(RANKL)培養3 d,直至形成多核破骨細胞,對照組顯示出許多吸收坑,而茅莓提取物0.24、2.4、

9.6 μg·mL-1組顯著且劑量相關地抑制凹坑的形成,揭示了茅莓提取物的抗骨吸收活性。進一步研究顯示,其鞣質成分Sanguiin H-6抑制了成熟破骨細胞的擴散,并顯著且劑量相關地抑制了凹坑的形成,顯著抑制了RANKL誘導的破骨細胞分化和骨吸收。Sanguiin H-6劑量相關地抑制活性氧(ROS)的産生,并抑制核因子-κB(NF-κB)抑制蛋白α(IκBα)和p38絲裂原活化蛋白激酶的磷酸化;降低了活化T細胞核因子c1(NFATc1)、組織蛋白酶K和細胞酪氨酸蛋白激酶(c-Src)的蛋白水準。此外,Sanguiin H-6在體外抑制NFATc1、磷酸化細胞癌基因fos(c-Fos)和NF-κB的核易位,以及惡性良性腫瘤壞死因子α(TNF-α)介導的體内破骨細胞生成。是以,茅莓具有抗骨吸收活性,其成分Sanguiin H-6可用于預防和治療與過度破骨細胞形成及其骨破壞相關的骨病。

6 抗菌

柳勤譯等[24]發現,包含茅莓在内的8種懸鈎子屬植物提取物對供試菌種都有一定程度的抑制作用,其中山莓、插田泡、茅莓、東南懸鈎子的提取物抑菌效果較好,且抑菌譜較廣,茅莓提取物對大腸杆菌的抑制作用最好,對金黃色葡萄球菌的最低殺菌濃度(MBC)達到37.5 mg·mL-1;懸鈎子屬植物水提取液對羟自由基的清除能力随濃度增大而增強,對超氧負離子也具有一定的清除能力。

7 抗疲勞

Chen等[25]采用小鼠負重遊泳實驗來觀察茅莓提取物抗疲勞作用,結果顯示,茅莓提取物及其組分可有效增加遊泳到疲憊的時間,表明茅莓提取物具有抗疲勞活性。其潛在機制可能包括血清尿素氮(SUN)和乳酸(LA)積累的延遲,通過增加脂肪消耗降低三酰甘油(TG)水準,增加肝糖原(HG)和乳酸脫氫酶(LDH)以減少肌肉中的乳酸和氨積累,以及抑制增加的免疫活化和炎性細胞因子(IL-6)和TNF-α的産生。其組分比較顯示,茅莓提取物抗疲勞作用的主要有效部位是其總皂苷。

8 其他作用

微循環血流障礙引起的腸缺血再灌注損傷是嚴重創傷、燒傷或休克後常見的病理和生理過程,可引起腸道嚴重發炎損傷。茅莓中含有的皂苷類成分可減輕腸道損傷,減少腸缺血再灌注誘導的腸道發炎反應,為腸缺血再灌注損傷提供了新的治療方式[26]

9 結語

中醫藥古籍對茅莓早有記載,名稱有蛇泡簕、薅田藨、三月泡、紅梅消等。茅莓的根、莖、葉含有黃酮類、二萜類、三萜及三萜皂苷類成分,總皂苷及黃酮類化合物是其主要的有效部位。茅莓提取物對皮膚惡性良性腫瘤、白血病及肝癌細胞均具有增殖抑制作用,活性物質為茅莓總皂苷,茅莓總皂苷在體内的低毒性顯示了良好的藥物開發前景。茅莓對腦缺血-再灌注損傷具有神經保護作用,活性物質為其正丁醇萃取物茅莓總皂苷。

茅莓能夠通過減輕發炎反應發揮抗炎作用,并通過清除自由基來改善氧化應激,但其體内抗乙型肝炎病毒的作用并未得到明确證明。茅莓顯示出對金黃色葡萄球菌和大腸杆菌良好的抑菌能力。茅莓總皂苷通過減少肌肉中的乳酸和氨積累,以及抑制相關細胞因子的産生,發揮一定的抗疲勞作用。茅莓中含有的皂苷可減少腸缺血-再灌注誘導的腸道發炎反應,為腸缺血再灌注損傷提供了新的治療方式。

值得關注的是,醫藥典籍記載茅莓可用于治療風濕骨痛,然而很少有相關體内外實驗的開展與記載。有學者從分子水準上證明了茅莓中的特定化學成分能夠抑制破骨細胞的骨吸收活性,進而達到治療破骨細胞生成增強所緻的骨病的目的,如骨質疏松症和類風濕性關節炎。然而其有效部位及作用機制尚未闡明。從中醫治療風濕骨痛上拓展思維和方法,這一思路證明在實驗研究中同樣有用,能夠達到預期的實驗目的和結果。同時提示了茅莓在臨床治療疾病方面具有廣闊的應用前景。

目前對茅莓提取物及有效部位的藥理作用研究尚存在一些亟待解決的問題,總結為以下4點:(1)有關茅莓療法、療效的研究資料尚不充分,其确切的作用機制仍有待闡明,在分子水準上提供的資料有限。以往的研究表明,茅莓對多種癌細胞具有抗惡性良性腫瘤活性,然而其對惡性良性腫瘤細胞的潛在藥理作用仍然未知,其具體活性成分仍不十厘清楚,這也限制了對茅莓作為潛在抗癌藥的進一步開發與利用;(2)茅莓提取物發揮神經保護作用的有效部位被證明是其總皂苷,目前局限在抗腦缺血方面,尚存在可探索的空間;(3)茅莓能夠通過減輕發炎反應發揮抗炎作用,但其發揮作用的活性成分和機制均不明确;(4)茅莓的臨床研究較為匮乏,其臨床效果如何尚有待驗證,同樣缺少對茅莓及其有效部位安全性的研究。

是以,未來可對茅莓有效部位、活性成分進行全面系統的藥效物質篩選,明确其藥效成分,進一步開展以闡明茅莓作用機制為目标的基礎研究和加強茅莓應用的開發研究,拓寬、加深茅莓提取物在神經保護作用方面的研究;在茅莓提取物的抗炎作用方面,兼顧内服和外用兩種用法;在安全性方面,考慮其潛在的藥物毒性問題,進一步對茅莓及其有效部位的毒理作用以及作用機制、體内代謝等進行深入研究,進而确定其相對安全、有效的使用劑量,并進一步與臨床應用相結合。

來 源:張瑩,馬會園,賈英傑,孔凡銘,易丹.茅莓提取物及有效部位的藥理作用研究進展 [J]. 藥物評價研究, 2024, 47(4): 914-920.

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