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衰老病理機(jī)制與川產(chǎn)道地藥材黃連的抗衰老效應(yīng)研究進(jìn)展

2020-03-04 07:33蒙雨丹吳詩(shī)惠龔曉麗趙軍寧李曉魯
世界中醫(yī)藥 2020年2期
關(guān)鍵詞:黃連抗衰老提取物

蒙雨丹 吳詩(shī)惠 龔曉麗 趙軍寧 李曉魯

摘要 黃連作為川產(chǎn)道地藥材在中醫(yī)藥歷史上有重要地位?,F(xiàn)代藥理研究證明,黃連及其提取物在抗衰老、抗炎、抗腫瘤、調(diào)血脂、降血糖、神經(jīng)保護(hù)等方面具有廣泛的藥理作用。衰老及其相關(guān)疾病在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展中具有重要意義,黃連及其提取物在抗衰老及衰老相關(guān)性疾病方面的效應(yīng)及機(jī)制的研究進(jìn)展,對(duì)發(fā)掘川產(chǎn)道地藥材黃連的治療新功效及新靶點(diǎn),為其抗衰老新用途提供理論依據(jù),為衰老及其相關(guān)疾病的臨床治療提供現(xiàn)代的科學(xué)依據(jù)及臨床轉(zhuǎn)化可能。

關(guān)鍵詞 黃連;生物堿;小柴堿;衰老;抗衰老;衰老相關(guān)性疾病;效應(yīng);機(jī)制

Abstract Rhizoma Coptidis has an important position in the history of traditional Chinese medicine as a native medicinal material in Sichuan. Modern pharmacological research has further proved that the related biologically active components in Rhizoma Coptidis and its extracts have a wide range of pharmacological effects, which have a clear role in anti-aging, anti-inflammatory, anti-tumor, blood lipid regulation, hypoglycemic, neuro-protection. The effects and research progress of Rhizoma Coptidis and its extracts in anti-aging related aspects are highlighted by us. We look forward to discovering new therapeutic effects and new targets for the Chinese medicinal herbs Rhizoma Coptidis from the Sichuan. Secondly, it provides theoretical basis for new uses and further provides modern scientific basis for clinical applications.

Keywords Rhizoma Coptidis; Alkaloid; Berberine; Aging; Anti-aging; Aging-related diseases; Effect; Mechanism

中圖分類號(hào):R285.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2020.02.015

黃連(Rhizoma Coptidis,RC)又名川連、川黃連、姜制黃連、姜連、萸連等,是我國(guó)最常用的川產(chǎn)道地藥材之一,始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,其味苦,性寒。歸心、脾、胃、肝、膽、大腸經(jīng)。能清熱燥濕、瀉火解毒,用于濕熱痞滿、嘔吐吞酸、瀉痢、黃疸、高熱神昏、心火亢盛、心煩不寐[1-2]。黃連主要來源于毛茛科植物黃連(CoptischinensisFranch)、云連(Coptisteeta Wall)或三角葉黃連(CoptisdeltoideaC.Y.Cheng et Hsiao)的干燥根莖,以上3種分別習(xí)稱“味連”“云連”“雅連”,主要分布于我國(guó)湖北、云南、四川等地。

雅連為四川著名道地藥材,《本草綱目》記載“今雖吳蜀皆有,惟以雅州,眉州者良”。據(jù)記載1740年雅連已栽培于當(dāng)時(shí)的峨眉山龍池、凈水,洪雅縣之張村、高廟等鄉(xiāng)。雅連中含有多種生物堿,包括表小檗堿(含0.20%~0.68%)、黃連堿(含1.03%~1.62%)、巴馬?。ê?.75%~2.11%)和小檗堿(含4.86%~6.17%)4種生物堿,至于是否含有藥根堿還有待繼續(xù)研究[3]。其主要成分小檗堿,賦予了它多種藥理學(xué)作用。小檗堿又稱黃連素,最初于19世紀(jì)初被分離并鑒定為植物異喹啉堿生物堿,除抗菌效用外還具有廣泛的藥理作用,在衰老及其相關(guān)疾病,如:高血壓、高血糖、高脂血癥、癌癥、心律失常、抑郁、阿爾茨海默病(Alzheimer′s Disease,AD)等[4-7]都有明確的作用。研究發(fā)現(xiàn),黃連的這些作用主要?dú)w因于其生物堿成分,尤其是異喹啉生物堿(小檗堿、巴馬汀、黃連堿、表小檗堿、藥根堿[8]。

本文重點(diǎn)關(guān)注黃連及其提取物抗衰老的效應(yīng)及相關(guān)信號(hào)通路,旨在挖掘其潛在的機(jī)制和途徑,為預(yù)防衰老與治療相關(guān)的疾病提供科學(xué)依據(jù)。

1 衰老對(duì)人體健康的影響

持久性衰老細(xì)胞是在與人類健康有關(guān)的至少3種情況下產(chǎn)生的:正常衰老,與衰老有關(guān)的疾病和治療干預(yù)措施。在衰老的個(gè)體中,由多種機(jī)制引起的衰老細(xì)胞殘留會(huì)使衰老的組織功能降低,同時(shí)面對(duì)其他壓力時(shí)更容易進(jìn)一步惡化。

1.1 自然衰老 1881年進(jìn)化生物學(xué)家Weismann在其論文《生命的持續(xù)時(shí)間》中提出了一個(gè)被認(rèn)為是激進(jìn)主義的觀點(diǎn):“之所以會(huì)發(fā)生死亡,是因?yàn)橐粋€(gè)破舊的組織無法永遠(yuǎn)自我更新,并且因?yàn)橥ㄟ^細(xì)胞分裂來增加的能力不是持久的而是有限的”。直到1961年Hayflick在證明哺乳動(dòng)物細(xì)胞確實(shí)確實(shí)具有有限的細(xì)胞分裂能力,這個(gè)概念被稱為“Hayflick限制”[9]。自然衰老是由于內(nèi)在因素引起的,包括:年齡老化,生理老化,皮膚中膠原蛋白和彈性蛋白合成能力下降,細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞間質(zhì)流動(dòng)性降低。這種衰老又被稱之為固有衰老或者內(nèi)在衰老,表現(xiàn)為細(xì)胞衰老退出細(xì)胞周期,該細(xì)胞周期的退出受p53/p21CIP1和p16INK4a/Rb腫瘤抑制途徑的激活控制[10]。

除了退出細(xì)胞周期外,衰老通常伴隨著明顯的細(xì)胞形態(tài)變化,衰老的細(xì)胞變得扁平、擴(kuò)大和空泡狀,有時(shí)出現(xiàn)帶有多個(gè)或擴(kuò)大的核;在功能方面,衰老細(xì)胞除不能通過增殖促進(jìn)組織修復(fù)外,還通過分泌募集炎性細(xì)胞,重塑細(xì)胞外基質(zhì),觸發(fā)有害細(xì)胞死亡,誘發(fā)纖維化和抑制干細(xì)胞功能的因子來破壞正常的組織功能。同時(shí)衰老細(xì)胞還經(jīng)歷了許多其他表型改變,例如代謝重編程、染色質(zhì)重排或自噬調(diào)節(jié)等,從而導(dǎo)致疾病風(fēng)險(xiǎn)增加及健康壽命受到威脅。

1.2 衰老相關(guān)性疾病 細(xì)胞衰老最初被認(rèn)為是一種細(xì)胞內(nèi)在程序,然而,越來越多的證據(jù)表明衰老細(xì)胞具有發(fā)放信號(hào)并影響其周圍環(huán)境的能力。衰老細(xì)胞產(chǎn)生可溶和不可溶因子的復(fù)雜混合物,統(tǒng)稱為衰老相關(guān)分泌表型(Senescence-Associated Secretory Phenotype,SASP),SASP在轉(zhuǎn)錄、翻譯等多個(gè)水平受到調(diào)控。包括轉(zhuǎn)錄,翻譯,mRNA穩(wěn)定性和分泌。與青年時(shí)期的疾病不同,隨著人口的老齡化,與年齡相關(guān)的疾病發(fā)生在已經(jīng)因衰老過程,這些“原代”衰老細(xì)胞是組織維護(hù)固有的正常磨損過程造成的。衰老通過祖細(xì)胞停滯以及SASP引起的干細(xì)胞和實(shí)質(zhì)細(xì)胞功能障礙,降低了組織對(duì)引起疾病的壓力的抵抗力[11]。隨著疾病的發(fā)生和發(fā)展,病理部位會(huì)產(chǎn)生另一些衰老細(xì)胞,這樣周而復(fù)始惡性循環(huán),也部分解釋了為什么疾病易感性會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而增加,疾病的進(jìn)程會(huì)被放大,同時(shí)疾病本身也推動(dòng)著衰老的加速。

目前與衰老相關(guān)性疾病的研究主要集中在心血管疾病、癌癥、關(guān)節(jié)炎、癡呆、白內(nèi)障、骨質(zhì)疏松癥、糖尿病和高血壓以及神經(jīng)退行性疾病(Neurodegenerative Diseases,NDs),例如AD、亨廷頓舞蹈?。℉untington′s Disease,HD)、帕金森氏?。≒arkinson′s Disease,PD)和肌萎縮性側(cè)索硬化癥(Amyotrophic Lateral Sclerosis,ALS)等。

1.3 治療帶來的衰老 治療呈現(xiàn)的效應(yīng)并非只有有益的一面,例如發(fā)生在涉及骨髓移植的小兒血液癌治療中電離放射或化學(xué)療法會(huì)損傷患者的免疫系統(tǒng),在殺傷癌細(xì)胞的同時(shí),會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞衰老和內(nèi)環(huán)境的惡化[12]。經(jīng)過此類治療的小兒癌癥幸存者表現(xiàn)出過早衰老的跡象[13-14]。這些可能是治療引起的持續(xù)的細(xì)胞衰老帶來的不良后果,持久性衰老細(xì)胞可能通過SASP破壞或損害周圍組織。

2 川產(chǎn)道地藥材黃連的抗衰老效應(yīng)

2.1 延長(zhǎng)壽命和維護(hù)健康 衰老是人類疾病的最大危險(xiǎn)因素,因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)停滯,組織功能和新陳代謝受損,最終影響壽命。果蠅因其生命周期短、遺傳背景簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)基因技術(shù)成熟等優(yōu)勢(shì),一直是衰老基因篩選和功能研究的理想模式生物。Navrotskaya VV[15]等研究發(fā)現(xiàn)用黃連的主要成分——小檗堿(1 mmol/L、5 mmol/L)添加到培養(yǎng)基影響果蠅的運(yùn)動(dòng)活性和壽命??紤]到高劑量毒性的作用,最終采用1 mmol/L的小檗堿處理培養(yǎng)基,每3~4 d觀察并記錄1次結(jié)果,發(fā)現(xiàn)低劑量組可以通過抑制催化色氨酸轉(zhuǎn)化為犬尿氨酸的酶活性來延長(zhǎng)雌性果蠅的壽命,同時(shí)可刺激果蠅的自發(fā)活動(dòng)。同一研究小組證明小檗堿在高溫促衰老果蠅模型中具有保護(hù)作用[16]。但在延長(zhǎng)哺乳動(dòng)物壽命中的作用尚未見報(bào)道。

2.2 黃連及其提取物對(duì)皮膚抗衰老的效應(yīng)作用 Denham Harman1956年首次提出活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)隨著時(shí)間的推移而積累,是老化過程的主要貢獻(xiàn)者[17]。人體皮膚由外側(cè)的表皮和下方的真皮兩層組成,通過基底層相互連接。隨著衰老的進(jìn)展,表皮和真皮皮膚層變薄。由于細(xì)胞外基質(zhì)的破壞,老化的皮膚急劇丟失膠原蛋白I、III和VII,加之彈性纖維和透明質(zhì)酸的減少而產(chǎn)生細(xì)紋。此外隨著內(nèi)在性激素的產(chǎn)生減少和神經(jīng)末梢的數(shù)目減少,皮膚也失去了敏感性[18]。不論是內(nèi)在固有的衰老因素,還是外在環(huán)境影響等都加速著皮膚的老化進(jìn)程。Kim S[19]等發(fā)現(xiàn)黃連及其提取物對(duì)皮膚具有特別的抗衰老作用。研究發(fā)現(xiàn),添加有5~100 μmol/L的不同濃度小檗堿的培養(yǎng)基處理48 h,在不影響人正常角質(zhì)形成細(xì)胞活性的條件下,其中濃度為20 μmol/L、100 μmol/L的小檗堿,呈現(xiàn)出劑量依賴性地顯著抑制MMP-9和IL-6的表達(dá),可以預(yù)防皮膚發(fā)炎和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的降解,從而用作抗皮膚衰老產(chǎn)品的有效成分;其次,在皮膚光老化實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),小檗堿可降低人皮膚成纖維細(xì)胞中紫外線誘導(dǎo)的MMP-1表達(dá),增加I型膠原蛋白的表達(dá)[20]。

2.3 黃連及其提取物在衰老相關(guān)疾病中的作用 衰老是一個(gè)多因素影響的不可逆的生物學(xué)過程,其特征是逐漸失去生理完整性,導(dǎo)致功能受損和脆弱性增加,直至死亡。隨著年齡增長(zhǎng)及壓力的增加,當(dāng)代人機(jī)體的衰老明顯加速[21]。身體可能會(huì)出現(xiàn)諸如癌癥、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病、營(yíng)養(yǎng)和代謝性疾病等衰老相關(guān)性疾病,任何一種疾病的存在都會(huì)增加罹患其他疾病的風(fēng)險(xiǎn)。研究表明使用雷帕霉素、白藜蘆醇、煙酰胺衍生物、二甲雙胍等物質(zhì)可通過誘導(dǎo)自噬延緩衰老,延長(zhǎng)壽命,并改善衰老過程中的心血管等功能[22-23]。黃連作為天然藥物及其提取物被證明在衰老相關(guān)疾病的治療方面具有諸多有益的藥理學(xué)作用。在降血脂治療方面,黃連堿被證實(shí)具有降低血脂水平作用。高膽固醇血癥患者口服黃連素50 mg/(kg·d)3個(gè)月可以降低血液總膽固醇29%,甘油三酸酯降低35%,低密度膽固醇(LDL)降低25%[24];在調(diào)節(jié)血糖方面,黃連堿以劑量每天0.5~1.5 g,分2劑或3劑口服,干預(yù)8~24周不等,在臨床和實(shí)驗(yàn)研究中均被證實(shí)具有安全有效的降血糖作用,類似二甲雙胍和羅格列酮,試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的低血糖事件,由小檗堿引起的可預(yù)見不良反應(yīng)——便秘是患者可忍受和緩解的。更值得一提的是,它還可以改善糖尿病并發(fā)癥,包括腎病、內(nèi)皮功能障礙和神經(jīng)病變[25-26]。對(duì)2型糖尿病患者血糖的影響的研究總結(jié)中最新發(fā)現(xiàn),小檗堿與降血糖藥物聯(lián)合使用的降血糖療效優(yōu)于單獨(dú)的小檗堿或者降血糖藥物,小檗堿的使用劑量、治療時(shí)間及患者的年齡可能會(huì)改變治療效果[27];在對(duì)抗神經(jīng)退行性疾病方面,與衰老相關(guān)的認(rèn)知能力下降的嚴(yán)重程度易導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病,例如AD作為癡呆癥最常見的原因,是一種不可逆、進(jìn)行性的神經(jīng)變性疾病。小檗堿被證實(shí)可抑制Aβ生成和老年斑形成,減輕膽堿能缺乏癥并改善神經(jīng)傳遞,采用20 μg/mL的小檗堿處理表達(dá)tau的HEK293細(xì)胞模型24 h,顯著地降低了Calyculin A誘導(dǎo)的tau過度磷酸化,提示小檗堿可能是AD潛在的治療藥物[28];在心血管保護(hù)方面,61名急性冠脈綜合征患者,經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療后除常規(guī)治療外,接受小檗堿治療(300 mg,2次/d,持續(xù)30 d),與對(duì)照組比較,血清中MMP-6、ICAM-1、IL-6、C反應(yīng)蛋白等顯著降低,預(yù)示其可作為急性冠脈綜合征患者抗炎的輔助療法[29]。

2.4 黃連及其提取物對(duì)細(xì)胞早衰的作用 細(xì)胞衰老其特征之一是其穩(wěn)定的細(xì)胞周期停滯,衰老的生長(zhǎng)停滯通常是由內(nèi)在因素(氧化損傷、端粒磨損等)或外在因素(紫外線、γ射線照射等)引起的持久性DNA損傷反應(yīng)(DNA Damage Response,DDR)觸發(fā)的,是一個(gè)惡性循環(huán)的過程,表現(xiàn)為反復(fù)的細(xì)胞分裂和端粒侵蝕以及激活癌基因,染色質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞和氧化應(yīng)激,使細(xì)胞增殖停滯[30]。從而造成組織修復(fù)能力喪失,其次,衰老細(xì)胞產(chǎn)生促炎性細(xì)胞因子和細(xì)胞外基質(zhì)降解酶[31]。細(xì)胞形態(tài)學(xué)的特征與衰老標(biāo)記的免疫細(xì)胞化學(xué)檢測(cè)相結(jié)合,例如細(xì)胞周期蛋白激酶抑制劑(如p21WAF1的過表達(dá))和rpS6的磷酸化,被認(rèn)為是衰老細(xì)胞最具體的生物標(biāo)記。在經(jīng)過早衰的A549細(xì)胞培養(yǎng)物中施用小檗堿可以減少衰老表型的發(fā)展,通過激活SA-β-gal和誘導(dǎo)的CDK抑制劑p21WAF1、p16INK4A和p27KIP1,小檗堿以濃度依賴的方式明顯減少衰老標(biāo)記檢測(cè)水平[32]。

3 川產(chǎn)道地藥材黃連及其提取物在抗衰老作用中的機(jī)制研究

中草藥黃連及其主要生物活性成分已被用于與衰老相關(guān)的疾病研究,且取得良好效果。這些作用的機(jī)制涉及多個(gè)細(xì)胞激酶和信號(hào)傳導(dǎo)途徑,主要包括相關(guān)途徑NF-κB/MAPK/PI3K-Akt/AMPK/ERS和氧化應(yīng)激[33]。

3.1 黃連及提取成分抑制NF-κB通路的分子機(jī)制 NF-κB通路在所有有核細(xì)胞中表達(dá),與調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫、增殖、分化和凋亡等途徑有關(guān)。與衰老密切相關(guān)的過度細(xì)胞凋亡和吞噬作用降低,可能導(dǎo)致慢性炎性反應(yīng),包括激活NF-κB信號(hào)通路,其特征是促炎性細(xì)胞因子(IL-1β,IL-6,TNF-α)的循環(huán)水平升高。黃連及提取成分可能通過調(diào)節(jié)NF-κB途徑,發(fā)揮抗炎和抗凋亡作用。其機(jī)制至少包括以下4個(gè)途徑:1)抑制包括TLR4、CD14在內(nèi)的膜受體的活性;2)抑制核因子κB激酶的磷酸化(IKK);3)抑制NF-κB抑制劑(IκBα)的降解;4)抑制活化的NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核及其與DNA的結(jié)合活性[4]。

3.2 黃連及提取成分抗炎作用抑制 MAPK途徑的分子機(jī)制MAPK(絲裂原活化蛋白激酶)是信號(hào)從細(xì)胞表面?zhèn)鲗?dǎo)到細(xì)胞核內(nèi)部的重要傳遞者。黃連及其提取物可以通過多種途徑調(diào)節(jié)MAPK途徑,主要通過ERK(細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶)、JNK(c-Jun N-末端激酶)和p38這3種途徑進(jìn)行調(diào)節(jié),在炎性反應(yīng)、細(xì)胞增殖、分化和凋亡等方面起重要作用。例如,小檗堿可以有效抑制LPS或IFN-γ誘導(dǎo)的BV-2小膠質(zhì)細(xì)胞中ERK的活化來抑制促炎反應(yīng)[34]。黃連堿可以通過抑制MAPK信號(hào)通路的激活,下調(diào)IL-6、IL-1β和TNF-α水平,p-p38和p-JNK1/2蛋白表達(dá)水平降低。在治療apoE-/-小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化時(shí),可顯著降低粥樣硬化斑塊面積,達(dá)到抗炎降血脂的作用,為黃連堿在動(dòng)脈粥樣硬化和其他慢性炎性反應(yīng)性疾病的治療中提供新的應(yīng)用[35]。

3.3 黃連及其提取物成分調(diào)節(jié)AMPK途徑的分子機(jī)制 AMP激活的蛋白激酶(AMPK)在多種代謝途徑中發(fā)揮重要作用,包括在細(xì)胞水平上調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)、營(yíng)養(yǎng)和激素信號(hào),從而控制全身的能量消耗和底物利用率并維持能量代謝的平衡[36]。黃連的活性成分可通過激活包括LKB1在內(nèi)的上游靶標(biāo)來部分激活A(yù)MPK[34]。激活后,增強(qiáng)了線粒體的生物發(fā)生,線粒體的抗氧化保護(hù),并增加了葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和糖酵解酶的表達(dá)和活性。同時(shí),減少了蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和碳水化合物的不必要合成。黃連及其提取成分主要發(fā)揮以下功能:(A)激活A(yù)S160和GLUT4以促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn);(B)調(diào)節(jié)PFK-2以促進(jìn)糖酵解;調(diào)節(jié)FAS和ACC以抑制糖異生和糖原形成;(C)抑制SREBP1c及其下游PPARγ、FAS和ACC1的抗肥胖作用[37]。

3.4 黃連及其提取物成分調(diào)節(jié)PI3K-Akt途徑的分子機(jī)制 PI3K-Akt途徑是一個(gè)復(fù)雜的過程,該途徑一旦激活,就會(huì)刺激下游信號(hào)(例如GSK3β,mTOR,Nrf2等)表現(xiàn)出多種生物學(xué)效應(yīng)。它可以通過調(diào)節(jié)BAD(Bcl-2的相關(guān)死亡啟動(dòng)子)、Bcl-2和caspase-9表達(dá)的Akt抑制細(xì)胞凋亡;通過控制mTORC1(mTOR復(fù)合物1)的表達(dá)來調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng),該表達(dá)控制核糖體的翻譯和合成;Akt參與營(yíng)養(yǎng)吸收和代謝過程及血管生成和細(xì)胞遷移[38]。黃連及其提取物可以部分調(diào)節(jié)PI3K-Akt途徑,首先小檗堿通過調(diào)節(jié)抑制PI3K/AKT/GSK3磷酸化,下調(diào)MITF和酪氨酸酶的表達(dá)來抑制黑色素的合成和酪氨酸酶的活性。以上這些發(fā)現(xiàn)可能有助于小檗堿在預(yù)防和治療皮膚色素沉著癥中的潛在應(yīng)用。通過AKT/ mTOR的/p70S6K的途徑調(diào)節(jié)心臟成纖維細(xì)胞增殖,膠原蛋白合成和誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡;其次還可以通過增加PI3K/Akt/eNOS的表達(dá)來保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受TNF-α的損害[39-40]。

3.5 黃連及其提取成分調(diào)節(jié)ERS途徑的分子機(jī)制 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Endoplasmic Reticulum,ER)是重要的亞細(xì)胞器,可完成蛋白質(zhì)折疊和修飾。當(dāng)細(xì)胞受到強(qiáng)烈刺激(例如缺氧,葡萄糖饑餓,Ca2+穩(wěn)態(tài)紊亂)時(shí),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)將積累未折疊/錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)并誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(Endoplasmic Reticulum Stress,ERS)[41]。黃連及其提取物至少可以通過2種途徑抑制ERS途徑,包括抑制IRE-1的表達(dá)和抑制PERK的磷酸化,通過下調(diào)ERS途徑中的蛋白質(zhì)(包括PERK,IRE-1α,eIF2α和CHOP)對(duì)ER應(yīng)激相關(guān)疾?。òǚ逝职Y,炎性反應(yīng)和糖尿?。┚哂兄委熥饔肹42-43]。

3.6 黃連及提取成分調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激途徑的分子機(jī)制 在氧化磷酸化過程中線粒體產(chǎn)生的ROS對(duì)DNA造成持續(xù)性損傷是衰老的主要機(jī)制[44]。DNA雙鏈斷裂是由ROS引起的最嚴(yán)重的損傷,修復(fù)過程中涉及端粒DNA病變可導(dǎo)致端粒的功能障礙,從而阻礙DNA修復(fù)和驅(qū)動(dòng)細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制衰老。此外,作為許多自由基的前體,超氧化物已被證明可以調(diào)節(jié)DNA甲基化、組蛋白甲基化和組蛋白乙?;闹饕碛^遺傳過程,所有這些均可促進(jìn)衰老過程[45]。黃連及其提取物可通過以下機(jī)制調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激反應(yīng):(A)ROS的調(diào)節(jié)/RNS自由基物質(zhì),小檗堿通過增加自由基清除活性對(duì)抗高反應(yīng)性過氧亞硝酸鹽和羥基自由基可猝滅ROS和活性氮簇(RNS);(B)調(diào)節(jié)抗氧化蛋白的生成,包括ROS代謝酶;(C)調(diào)節(jié)氧化還原敏感轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá),包括NF-κB、MAPK、AP-1、HIF及PI3K/Akt。(D)刺激Nrf2的轉(zhuǎn)運(yùn)活性和核積累,并促進(jìn)Nrf2-DNA結(jié)合活性[46]。

4 川產(chǎn)道地藥材黃連及其提取物在抗衰老相關(guān)疾病作用中的潛在機(jī)制

黃連及其提取物在抗衰老相關(guān)疾病中的機(jī)制研究主要集中在AMPK信號(hào)相關(guān)通路上。AMPK被認(rèn)為是細(xì)胞的“能量傳感器”,因?yàn)樗梢酝ㄟ^提高AMP+ADP與ATP的細(xì)胞比例來激活通路。當(dāng)(AMP+ADP)/ATP比率增加時(shí),AMPK被激活,AMPK是目前已知的唯一抑制細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的靶標(biāo)。

研究表明,黃連及其提取物均可顯著地增加高脂飲食喂養(yǎng)小鼠的內(nèi)臟脂肪組織和肝臟中AMPK的mRNA表達(dá),其發(fā)揮AMPK激活作用的機(jī)制可能是通過線粒體靶向[47]。其中小檗堿/黃連可以抑制mTOR信號(hào),可能通過調(diào)節(jié)AMPK信號(hào)下游靶標(biāo),例如:AMPK通過抑制雷帕霉素復(fù)合物1(mTORC1)的哺乳動(dòng)物靶標(biāo)的活性來模擬與卡路里限制相關(guān)的生長(zhǎng)因子下調(diào),小檗堿可能通過調(diào)節(jié)AMPK/ mTOR信號(hào)通路誘導(dǎo)的自噬[48];作為AMPK激活劑,黃連已被報(bào)道可以增加肝細(xì)胞系L02的SIRT1的表達(dá)水平,在氧化應(yīng)激中,SIRT1可以誘導(dǎo)FOXOs轉(zhuǎn)錄因子去乙?;?,發(fā)揮抗氧化、調(diào)節(jié)代謝和細(xì)胞增殖的作用。黃連可能通過AMPK誘導(dǎo)的SIRT1/FOXO途徑增加應(yīng)激調(diào)節(jié)基因SOD表達(dá),發(fā)揮抗衰老及延年益壽的功效[49];NF-κB信號(hào)通路的激活,其特征是促炎性細(xì)胞因子(IL-1β,IL-6,TNF-α)的循環(huán)水平升高,許多研究表明,AMPK激活下調(diào)了各種細(xì)胞中的NF-κB激活。其中NF-κB激活,最終將導(dǎo)致諸如AD、帕金森氏病、肌萎縮性側(cè)索硬化、動(dòng)脈粥樣硬化等與衰老相關(guān)的慢性炎性疾病的發(fā)生率增加。小檗堿通過發(fā)揮抗炎作用調(diào)節(jié)衰老相關(guān)性疾病可能涉及AMPK抑制了NF-κB依賴性途徑[50]。

綜上所述,川產(chǎn)道地藥材黃連及其提取物抗衰老及衰老相關(guān)性疾病作用確切,相關(guān)通路機(jī)制較為復(fù)雜,仍未得到充分闡明。但上述這些證據(jù)支持了黃連及其提取物,特別是小檗堿是非常有前景的抗衰老天然產(chǎn)物,并具有成為對(duì)抗衰老相關(guān)疾病的藥物潛力。我們發(fā)現(xiàn)黃連的多種藥理作用是由于其對(duì)多個(gè)靶標(biāo)和途徑的整體網(wǎng)絡(luò)作用,但是哪些成分調(diào)節(jié)靶標(biāo)以及這些成分之間是否存在協(xié)同/拮抗作用等,有待進(jìn)一步研究。雅連作為川產(chǎn)道地藥材,如何整合黃連的有效成分,在抗衰老、皮膚保護(hù)、治療衰老相關(guān)性疾病等領(lǐng)域明確其藥理作用和靶點(diǎn),將對(duì)川產(chǎn)道地中藥材現(xiàn)代研究及應(yīng)用有重要意義。

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(2020-01-09收稿 責(zé)任編輯:王明)

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