金茹娜 ,張騰 ,2,陳瑜 ,2
石斛(Dendrobium)屬蘭科植物,其多種植物的新鮮或干燥莖可為藥用。最早有《神農(nóng)本草經(jīng)》記載:“主傷中,除痹,下氣,補(bǔ)五臟虛勞,羸瘦,強(qiáng)陰,久服厚腸胃,輕身延年”。后有《本草綱目》、《本草衍義》、《本草綱目拾遺》等著作中均對(duì)石斛倍加推崇,作為我國(guó)傳統(tǒng)名貴中藥之一,享有“中華九大仙草”、“千金草”的美譽(yù)。
中國(guó)石斛屬植物中被認(rèn)定有藥用價(jià)值的種類已超過(guò)50余種[1],2015年版《中華人民共和國(guó)藥典》(以下簡(jiǎn)稱《中國(guó)藥典》)中收錄了4種石斛,有鐵皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)、金釵石斛(Dendrobium nobile Lindl)、鼓槌石斛 (Dendrobium chrysotoxum Lindl) 和流蘇石斛(Dendrobium fimbriatum Hook)。其中,鐵皮石斛從2010年版《中國(guó)藥典》中即被單列出來(lái),獨(dú)立形成一項(xiàng)[2],至2015年版《中國(guó)藥典》則延續(xù)了這一分類方法[3],并將石斛及鐵皮石斛的功能與主治均記載為:益胃生津,滋陰清熱,用于熱病津傷,口干煩渴,胃陰不足,食少干嘔,病后虛熱不退,陰虛火旺,骨蒸勞熱,目暗不明,筋骨萎軟。因其具明目功效,可用于治療目暗不明等內(nèi)障眼病,歷代中醫(yī)眼科醫(yī)家對(duì)其偏愛(ài)有加,因此眼科名方石斛夜光丸、石斛明目丸等經(jīng)典方劑流傳至今不衰。
隨著現(xiàn)代分子化學(xué)及藥理學(xué)研究的不斷進(jìn)展,從石斛中分離出來(lái)多種化學(xué)成分,且揭示了其多重藥理學(xué)效應(yīng)。值得注意的是,不同種類的石斛中有效成分含量和藥理學(xué)效應(yīng)也有所不同,因此,本文將對(duì)上述《中國(guó)藥典》收錄的4種石斛的有效成分在治療眼科疾病方面的藥理學(xué)研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)歸納。
中藥鐵皮石斛為蘭科植物鐵皮石斛的干燥莖,經(jīng)加熱烘干形成螺旋形,習(xí)稱鐵皮楓斗,也稱耳環(huán)石斛,經(jīng)切段烘干的習(xí)稱鐵皮石斛[3]。鐵皮石斛的主要化學(xué)成分包括多糖、菲類、聯(lián)芐類、精油、生物堿、酚類、酸類、酯類、氨酰類等,具有抗氧化、保護(hù)肝功能、抗腫瘤、降血糖、降血脂、降血壓、抗疲勞和抗胃潰瘍等方面的藥理作用[4-5]。其中多糖在鐵皮石斛中的含量最高[6],是其發(fā)揮包括糖尿病視網(wǎng)膜病變?cè)趦?nèi)的多種疾病治療效應(yīng)的主要的化學(xué)成分。
李氏等[7]采用鏈脲佐菌素(streptozotocin,STZ)腹腔注射誘導(dǎo)的SD大鼠糖尿病模型,觀察鐵皮石斛多糖對(duì)大鼠視網(wǎng)膜及血清中炎癥因子表達(dá)水平的影響。結(jié)果顯示,與糖尿病模型對(duì)照組比較,鐵皮石斛多糖低、中、高各劑量治療組大鼠視網(wǎng)膜白介素-6(interleukin-6,IL-6)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor–α,TNF-α)、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的蛋白表達(dá)明顯降低,大鼠血清IL-6、TNF-α的水平下降;免疫組化分析顯示,正常大鼠視網(wǎng) 膜 未 見(jiàn) 明 顯 NF-κB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells)陽(yáng)性染色,糖尿病模型對(duì)照組大鼠視網(wǎng)膜內(nèi)NF-κB表達(dá)高于正常對(duì)照組,與糖尿病模型對(duì)照組比較,鐵皮石斛多糖各劑量治療組NF-κB表達(dá)降低。結(jié)果提示鐵皮石斛多糖可以降低糖尿病視網(wǎng)膜病變大鼠視網(wǎng)膜及整體炎癥因子(IL-6、TNF-α)的水平,抑制視網(wǎng)膜VEGF表達(dá)上調(diào),其作用機(jī)制可能與下調(diào)NF-κB通路有關(guān)。
李氏等[8]檢測(cè)了鐵皮石斛多糖對(duì)高糖狀態(tài)下大鼠視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞活力和凋亡的影響。結(jié)果顯示,正常糖濃度培養(yǎng)條件下,鐵皮石斛多糖對(duì)Müller細(xì)胞活力和細(xì)胞凋亡無(wú)顯著影響;高糖培養(yǎng)條件下,與正常對(duì)照組相比,Müller細(xì)胞活力顯著降低,細(xì)胞凋亡率顯著增加,與高糖組相比,高糖+鐵皮石斛組Müller細(xì)胞活力顯著增加,細(xì)胞凋亡率顯著降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示鐵皮石斛多糖可能通過(guò)維持Müller細(xì)胞活性,減少M(fèi)üller的凋亡而達(dá)到抗高糖狀態(tài)下視網(wǎng)膜損傷的作用。
陳氏等[9]利用RT-PCR技術(shù)從分子水平初步研究了鐵皮石斛多糖對(duì)高糖環(huán)境下人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞系ECV304中NF-κB表達(dá)的干預(yù)情況。結(jié)果顯示,與對(duì)照組比較,不同濃度鐵皮石斛多糖均顯著降低ECV304細(xì)胞NF-κB的表達(dá),提示鐵皮石斛多糖對(duì)高糖誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞NF-κB的高表達(dá)有顯著的抑制作用。張氏等[10]通過(guò)優(yōu)化鐵皮石斛多糖提取工藝,研究了鐵皮石斛多糖對(duì)高糖狀態(tài)下人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞HUVEC的保護(hù)作用及機(jī)制,結(jié)果顯示,與正常組相比,高糖組細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制,Bax的表達(dá)上調(diào),Bcl-2的表達(dá)下調(diào),鐵皮石斛多糖可促進(jìn)高糖狀態(tài)下細(xì)胞的生長(zhǎng),下調(diào)Bax的表達(dá),上調(diào)Bcl-2的表達(dá)。結(jié)果提示,鐵皮石斛多糖可抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,在一定程度上可防治糖尿病血管病變。
金釵石斛是蘭科石斛屬植物,又名金釵石、扁金釵、扁黃草等,其莖為中藥石斛的來(lái)源之一,為歷版《中國(guó)藥典》所收載。金釵石斛主要化學(xué)成分為生物堿、多糖、倍半萜類、菲類、聯(lián)芐類等,其生物堿類成分含量高于鐵皮石斛[11],具有抗白內(nèi)障、興奮腸道、免疫調(diào)節(jié)、降血糖、抗腫瘤、抗氧化、抗疲勞等藥理藥效學(xué)作用[12-13]。金釵石斛相關(guān)有效成分具有抗白內(nèi)障的藥理學(xué)效應(yīng)。
魏氏等[14]腹腔注射D-半乳糖誘導(dǎo)Wistar大鼠白內(nèi)障模型,采用金釵石斛生物堿灌胃治療,結(jié)果顯示,金釵石斛生物堿高劑量組能明顯減輕晶狀體混濁度,顯著升高晶狀體水溶性蛋白、谷胱甘肽(glutathione,GSH)的含量及總超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase,T-SOD)的活性,降低丙二醛(malondialdehyde,MDA)的活性,并可使大鼠晶狀體總蛋白質(zhì)恢復(fù)正常水平,糖基化蛋白水平降低。結(jié)果提示,糖尿病性白內(nèi)障伴隨一系列晶狀體蛋白表達(dá)水平的改變,其差異可能參與了晶狀體混濁的形成,金釵石斛生物堿具有較為顯著的抗糖尿病性白內(nèi)障作用。此外,魏氏等[15]還觀察了金釵石斛生物堿對(duì)半乳糖所致糖尿病性白內(nèi)障大鼠晶狀體中一氧化氮(nitric oxide,NO)水平、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthases,iNOS)的活性及其基因表達(dá)的影響,結(jié)果顯示,金釵石斛生物堿治療組和正常對(duì)照組、陽(yáng)性對(duì)照組的NO水平及iNOS的活性均顯著低于模型組,金釵石斛生物堿可降低iNOS基因的表達(dá)。提示金釵石斛生物堿能有效降低iNOS基因的表達(dá),對(duì)糖尿病性白內(nèi)障具有較好的治療作用。
魏氏等[16]采用溶劑提取法分離提取金釵石斛總生物堿和粗多糖,研究其對(duì)體外培養(yǎng)條件下H2O2誘導(dǎo)的Wistar大鼠晶狀體氧化損傷及白內(nèi)障形成的影響,發(fā)現(xiàn)石斛總生物堿組、粗多糖組晶狀體水溶性蛋白、GSH含量及T-SOD活性均顯著升高,同時(shí)MDA活性降低;其中總生物堿高劑量組晶狀體水溶性蛋白含量顯著高于陽(yáng)性對(duì)照組水平,其MDA活性則顯著低于陽(yáng)性對(duì)照組。提示金釵石斛總生物堿和粗多糖在體外均具有一定的抗白內(nèi)障的效應(yīng),而總生物堿的效果優(yōu)于粗多糖。
馬氏等[17]將H2O2與傳代培養(yǎng)的人晶狀體上皮細(xì)胞(HLEC)共同孵育,復(fù)制氧化損傷模型,同時(shí)加入不同極性(脂溶性、水溶性、低極性、弱極性)的金釵石斛生物堿,檢測(cè)其對(duì)HLEC的增殖與凋亡的影響。結(jié)果顯示,H2O2組HLEC增殖下降,金釵石斛脂溶性生物堿和高劑量水溶性生物堿可促進(jìn)氧化損傷狀態(tài)下HLEC的增殖,其中脂溶性生物堿可顯著增強(qiáng)氧化損傷狀態(tài)下的HLEC的增殖。此外,脂溶性生物堿可以明顯抑制H2O2誘導(dǎo)的HLEC凋亡。結(jié)果提示,金釵石斛脂溶性生物堿可通過(guò)抗氧化損傷而促進(jìn)HLEC的增殖、抑制HLEC的凋亡。
鼓槌石斛作為蘭科植物石斛的基源之一,首次收錄于2010版《中國(guó)藥典》,又名金弓石斛、粗紅草,主要含有芐類、菲類、芴酮類等化合物,其藥理學(xué)效應(yīng)包括抗腫瘤、抗HIV、免疫調(diào)節(jié)、心血管系統(tǒng)調(diào)節(jié)效應(yīng)、抗白內(nèi)障、胃腸系統(tǒng)作用、抗氧化及抗誘變等[18]。鼓槌石斛多糖具有抗氧化和抗高血糖的活性[19],乙醇提取物及毛蘭素對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病變具有一定治療效應(yīng),石斛酚具有一定的抗糖尿病性白內(nèi)障的效應(yīng)。
龔氏等[20]采用STZ誘導(dǎo)的小鼠糖尿病模型,觀察鼓槌石斛 乙 醇 提 取 物 (ethanol extract of Dendrobium chrysotoxum Lindl,EEDC)對(duì)視網(wǎng)膜病變的作用及機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)EEDC可降低STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠視網(wǎng)膜VEGF受體VEGFR1和VEGFR2的基因表達(dá),下調(diào)視網(wǎng)膜基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)2/9的mRNA表達(dá)水平,并降低STZ糖尿病小鼠血清VEGF、MMP2/9、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)、 血 小 板 源 生 長(zhǎng) 因 子(platelet-derived growth factor,PDGF)A/B、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1 (insulin-like growth factor-1,IGF-1)、IL-1β 及 IL-6 的水平,此外,EEDC還降低p65的磷酸化和細(xì)胞間黏附因子-1(in-tercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)的表達(dá)。研究顯示EEDC可在糖尿病視網(wǎng)膜病變進(jìn)程中減緩視網(wǎng)膜新生血管的形成,并通過(guò)抑制NF-κB途徑減輕視網(wǎng)膜的炎癥反應(yīng)。
余氏等[21]研究發(fā)現(xiàn),EEDC不同劑量均能夠明顯減輕STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠視網(wǎng)膜血管新生的程度,機(jī)制研究結(jié)果表明,EEDC能降低STZ糖尿病小鼠視網(wǎng)膜低氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α),VEGF 及其受體 VEGFR1和VEGFR2的基因表達(dá),并降低STZ糖尿病小鼠玻璃體和血清中VEGF的含量。結(jié)果提示,EEDC具有改善糖尿病性視網(wǎng)膜病變的藥效活性,其機(jī)制可能為抑制視網(wǎng)膜VEGF通路相關(guān)基因的表達(dá),并降低玻璃體和血清中VEGF水平,進(jìn)而抑制糖尿病視網(wǎng)膜病變進(jìn)程中的視網(wǎng)膜血管新生。余氏等[22]還在觀察EEDC對(duì)STZ誘導(dǎo)糖尿病小鼠非增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變的改善作用及機(jī)制實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,模型組小鼠視網(wǎng)膜組織伊文思藍(lán)滲漏量明顯增加,EEDC能夠減少視網(wǎng)膜組織伊文思藍(lán)滲透量,EEDC能夠顯著降低模型小鼠視網(wǎng)膜IL-1β、IL-6、TNF-α及早期生長(zhǎng)反應(yīng)因子(early growth response factor-1, Egr-1)、組織因子(tissue factor, TF)、纖溶酶原激活物抑制劑(serpin E1)等基因的表達(dá),EEDC能夠顯著下調(diào)模型小鼠血清中IL-1β、IL-6、TNF-α及凝血/纖溶相關(guān)基因TF、serpin E1的水平。結(jié)果提示,EEDC具有抗STZ小鼠非增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變的作用,其機(jī)制可能為通過(guò)抑制非增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變小鼠視網(wǎng)膜和血清中炎性因子 IL-1β、IL-6、TNF-α 及 TF、serpin E1 的基因表達(dá),緩解血視網(wǎng)膜屏障的破壞,從而發(fā)揮改善非增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變的作用。
此外,余氏等[23]觀察了鼓槌石斛中的毛蘭素抗糖尿病視網(wǎng)膜新血管生成的效應(yīng)及機(jī)制。結(jié)果顯示,毛蘭素可抑制高糖誘導(dǎo)的脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞RF/6A的管形成和遷移。在RF/6A細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞BV-2細(xì)胞中,毛蘭素可抑制高糖誘導(dǎo)的VEGF表達(dá),抑制缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)核轉(zhuǎn)位以及ERK1/2的激活。此外,在RF/6A細(xì)胞中,毛蘭素可抑制VEGF誘導(dǎo)的新生血管生成、抑制VEGF誘導(dǎo)的VEGFR2的活化,以及其受體下游cRaf-MEK1/2-ERK1/2和PI3K-AKT信號(hào)通路的活性。除此之外,毛蘭素能減少STZ糖尿病小鼠和氧誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜病變小鼠的視網(wǎng)膜血管增加,抑制VEGF表達(dá)和小膠質(zhì)細(xì)胞活化。因此認(rèn)為毛蘭素可通過(guò)抑制脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞中ERK1/2介導(dǎo)的HIF-1α表達(dá),抑制脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞中VEGF誘導(dǎo)的VEGFR2的活化及其下游信號(hào)傳導(dǎo),消除高糖誘導(dǎo)的VEGF表達(dá),抑制視網(wǎng)膜新血管的生成。
吳氏等[24]用鼓槌石斛的提取物石斛酚作用于葡萄糖誘導(dǎo)的人晶狀體上皮細(xì)胞系HLEC,基因表達(dá)分析結(jié)果顯示石斛酚可以抑制HLEC中醛糖還原酶(aldose reductase,AR)的基因表達(dá),紫外可見(jiàn)光譜初步表明AR基因和石斛酚之間的相互作用可以遵循groove模式,結(jié)合常數(shù)為1.85×103L/mol。原子力顯微鏡數(shù)據(jù)表明,石斛酚可能插入AR基因雙螺旋的堿基對(duì),表面增強(qiáng)拉曼光譜研究進(jìn)一步支持了這些觀察結(jié)果。上述研究結(jié)果提示,鼓槌石斛石斛酚直接抑制AR基因的表達(dá),是其抗糖尿病性白內(nèi)障的可能機(jī)制之一。
2010年之前,歷版《中國(guó)藥典》中未曾出現(xiàn)流蘇石斛的名字,直至2010版,馬鞭石斛的拉丁來(lái)源修改為流蘇石斛。其化學(xué)成分主要有菲類、聯(lián)芐類、大黃素型蒽醌類、香豆素類等,但尚未分離得到生物堿類及芴酮類等有效成分。藥理作用主要體現(xiàn)在抗腫瘤活性及抗氧化活性方面[25]。目前尚未見(jiàn)與眼科疾病相關(guān)的研究報(bào)道。
綜上所述,有關(guān)石斛在眼科疾病治療的實(shí)驗(yàn)研究主要集中于與糖尿病有關(guān)的白內(nèi)障和視網(wǎng)膜并發(fā)癥方面,多項(xiàng)研究提示了石斛具有抗糖尿病性白內(nèi)障及視網(wǎng)膜并發(fā)癥的藥理學(xué)效應(yīng)。值得關(guān)注的是,近年來(lái)多項(xiàng)機(jī)制研究提示在微血管病變之前,已出現(xiàn)視網(wǎng)膜神經(jīng)元如光感受器細(xì)胞的相關(guān)病理改變,提出視網(wǎng)膜神經(jīng)血管單元(neurovascular unit,NVU)在糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)生發(fā)展中的重要意義[26]。目前來(lái)源于不同種類石斛的多種有效組分在糖尿病視網(wǎng)膜病變過(guò)程中實(shí)驗(yàn)研究多基于視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞保護(hù)、抗新血管生成及抗炎等效應(yīng),對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病變病理形成過(guò)程中基于相關(guān)視網(wǎng)膜神經(jīng)元病理生理改變的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。不同石斛有效組分的組合針對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病的復(fù)雜發(fā)生機(jī)制是否具有更好的協(xié)同干預(yù)效應(yīng)亦值得進(jìn)一步研究。此外,基于機(jī)理的石斛有效成分藥理學(xué)效應(yīng)的研究仍存在一定的空間。例如,有研究提示[27-28]金釵石斛生物總堿及多糖均能夠拮抗外源性內(nèi)毒素脂多糖引起的炎癥反應(yīng),減少炎性因子的生成,其作用與抑制大鼠大腦皮層小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活及其炎癥因子的釋放密切相關(guān)。鑒于炎癥反應(yīng)在糖尿病視網(wǎng)膜病變進(jìn)程中重要意義,金釵石斛生物總堿及多糖應(yīng)用于糖尿病視網(wǎng)膜病變的可能性也值得關(guān)注。