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  • 姜黄素药理作用研究进展

  • 来源:中医药临床 作者:赵鹏 蔡辉 时间:2013-04-25 09:52:00
  • 核心提示: 姜黄(Curcuma longa L_)为姜科草本植物姜黄的干燥根茎,其味辛、苦,性温,入肝脾二经,是一种常用的中药,具有行气、散风活血、通经止痛之功效。现代药理学研究认为,姜黄的化学成分主要为姜黄素类和姜黄挥发油,姜黄素类主要
        姜黄(Curcuma longa L_)为姜科草本植物姜黄的干燥根茎,其味辛、苦,性温,入肝脾二经,是一种常用的中药,具有行气、散风活血、通经止痛之功效。现代药理学研究认为,姜黄的化学成分主要为姜黄素类和姜黄挥发油,姜黄素类主要包括姜黄素(curcumine)、脱甲氧基姜黄素(deme—thoxycurcumin)和双脱甲氧基姜黄素(bisdemethoxycurcu-min)。其中姜黄素是姜黄发挥药理作用最重要的化学成分,研究显示,具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎、抗血管生成、清除自由基及对心血管系统、消化系统等多方面药理作用。近年来,姜黄素已成为国内外的研究热点,涉及的研究领域也越来越广泛。本文对其近年国外有关药理作用的研究作如下归纳、综述。
        抗肿瘤作用
        姜黄素对多种肿瘤有抑制作用,如肝癌、胃癌、大肠癌、食管癌、乳腺癌、前列腺癌、皮肤癌、淋巴瘤及白血病等。姜黄素能影响肿瘤发生发展的多个环节与步骤,如诱导肿瘤细胞凋亡、抑制癌基因表达、抗肿瘤侵袭和转移以及增加肿瘤细胞对化疗的敏感性等。虽然姜黄素的抗癌作用早于1985年由印度学者Kuttan提出,但到1995年Menon发现其对黑色素瘤B16-F10细胞肺转移具有抑制作用后,姜黄素的抗肿瘤作用才被国内外学者逐渐重视。到目前为止,关于姜黄素的抗肿瘤研究报道非常多。
        姜黄素能够通过调节活性氧簇介导的Bcl-2蛋白下调,从而诱导非小细胞肺癌的失巢凋亡现象,证实姜黄素可以抑制肿瘤的转移。lin L等通过对N18细胞的免疫印迹检测发现,姜黄素可以制止PKC、FAK、NF-kappaB、p56等蛋白水平来抑制ERKl/2、MKK7、COX-2 and ROCKl的表达,最终抑制MMP-2、MMP-9的水平,从而抑制肿瘤细胞的发生、发展及肿瘤的转移。姜黄素可抑制STAT3的磷酸化从而对胰腺肿瘤细胞的BIRC5基因表达有下调作用来治疗肿瘤  。Aggarwal等   研究发现,10—20t~mol姜黄素处理人乳腺癌MCF-7细胞24~48h,细胞阻断于M期,DNA合成受到抑制,48h后细胞形成多个微核。Siwak等  报道,姜黄素对8种人恶性黑素瘤细胞株(其中4种野生型,4种p53突变型)有促进凋亡的作用。实验表明,姜黄素诱导细胞凋亡是通过激活caspase-3和caspase-8,且与剂量和时间呈正相关。由于突变型恶性黑素瘤细胞对传统的化疗有强烈的抵抗性,因此姜黄索有望成为一种新的治疗药物。研究者发现,低浓度的姜黄素就可以抑制BKS细胞株(未成熟的淋巴瘤细胞)增殖,比对普通的淋巴瘤细胞作用效果明显,其作用与剂量和作用时间呈正比,而且可以下调早期生长反应基因.1、p53基因等的表达,但低浓度姜黄素抑制细胞增殖可被未甲基CpG寡聚核苷酸和抗跨膜蛋白阻断  。姜黄素是通过下调生长基因和存活基因的表达,而抵制BKS-2细胞的增殖以及诱导其凋亡。Radhadkfishna等  研究,姜黄素对人肺癌细胞A-549和ti-1299的作用,其中H•1299是p53缺陷型,两种细胞分别用0~160Ixmol/L的姜黄素处理12~72h,对二者增殖的抑制率均与浓度呈正相关,其中H-1299还与作用时间有关,但在这过程中并没有促进细胞凋亡。但实验结果和作用机制相差很大,甚至矛盾,表明姜黄素抗肿瘤机制比较复杂。
        许多抗肿瘤药物都具有肝肾毒性、消化道不适等不良反应,迄今为止还没有发现姜黄素有明显的毒副作用。Dhillon等  在胰腺癌病人中进行的Ⅱ期临床实验中,病人口服姜黄素8gd,8周,无l例出现毒副反应。其中1位病人按此剂量口服姜黄素超过18个月亦未出现治疗相关的的毒副反应。姜黄素已被许多卫生部门如美国食品与药品管理局、联合国粮食及农业组织、世界卫生组织认定是安全药物  。
        抗炎作用
        姜黄素是一个强大的多效分子,它能和与炎症相关的大量分子靶标相互作用。姜黄素调控炎症反应主要通过下调COX-2、脂肪氧化酶、诱导型一氧化氮合酶的活性,抑制炎症细胞因子如TNF-ot、IL-1、IL-2、IL-6、IL8一、IL-12、单核细胞趋化蛋白和迁移抑制蛋白的产生,下调丝裂原活化蛋白激酶和Janus激酶的表达  。大量的细胞培养、动物实验和临床研究表明,姜黄素可用于预防或治疗炎症性肠炎,胰腺炎和关节炎等炎症相关疾病。
        Siddiqui等  在巨噬细胞系RAW264.7细胞中发现,用50trM和100/~M姜黄素预处理的细胞比单纯用脂多糖处理的细胞PPAR-3,mRNA表达水平分别增加86%和125%,从体外实验表明,姜黄素可通过上调PPAR-~/发挥抗炎作用。Gukovsky等   研究发现,姜黄素对于乙醇性和非乙醇性胰腺炎模型的胰脏组织形态学、血清淀粉酶、胰蛋白酶、中性粒细胞浸润等方面均有改善作用,其机制为抑制NF-KB和激活蛋白AP-1的活性。蔡辉等   采用弗氏完全佐剂复制出大鼠佐剂性关节炎(AdjuvantArthritis,AA)模型,每天腹腔注射姜黄素50mm(kg•d)进行治疗,15d后取膝关节腔液和血液进行检测,结果,姜黄素组的TNF-ct、IL-1 p水平明显低于模型组,提示姜黄素具有抑制AA大鼠TNF-ct、IL-1 B异常分泌的作用,可抑制B细胞增殖和自身抗体的产生并阻止效应性T细胞的功能,达到减轻炎症的作用。
        抗血管新生
        血管新生在胚胎发生和创伤愈合中为一个基本生理过程,但在一些疾病过程中如:肿瘤、子宫内膜异位、类风湿关节炎、视网膜血管增生及糖尿病微血管病变等病理过程中也具有重要作用。近期姜黄素抗血管生成作用也成为研究热点。高承贤等   研究发现,姜黄素可以通过抑制内皮细胞增殖与内皮细胞迁移从而抑制新生血管生成,并呈浓度依赖性,这种抑制作用是通过对VEGF与KDR的mRNA及其蛋白的表达抑制实现的。El_Azab    等也认为,姜黄素的抗血管生成作用通过抑制VEGF及其受体_2来实现。Bin.ion等”钊研究发现,姜黄素通过抑制COx.2的表达及PGE2的生成来抑制微血管的上皮细胞增生。
        张颖  等通过EMs模型大鼠发现在位内膜MVD和局部VEGF的蛋白表达各用药组与对照组差异无显著性;姜黄素可明显减少异位组织内新生血管的数量,异位内膜组织VEGF蛋白的表达随用药浓度的增加而逐步降低,且各治疗组大鼠异位子宫内膜组织中MVD与VEGF均呈明显正相关,说明,EMs模型大鼠在位内膜与异位内膜对药物姜黄素抑制血管生成的反应不一,可能与在位内膜与异位内膜之间存在异质性有关,分析其主要通过抑制异位组织VEGF的高表达而显著抑制EMs模型大鼠异位移植物的血管形成,且呈剂量依赖性,最终达到缩小异位病灶、使移植物萎缩的目的,缓解或阻止了EMs的发生发展,提示,姜黄素对EMs的治疗具有潜在的应用前景。
        RA滑膜早期表现是微血管数量显著增加,炎症细胞向RA关节内移行和浸润。滑膜绒毛的增生伴随着新生血管的形成   。姜黄素已被Gururaj  等研究采用腹膜血管生成和尿囊绒膜两种体内血管生成分析系统,证实具抑制血管生成作用。国内研究通过与甲氨蝶呤的对比发现姜黄素对佐剂性关节炎大鼠具治疗作用,可降低血清VEGF,抑制滑膜VEGF及VEGFR~的表达,减少滑膜血管密度  。
        在眼科方面,Kim等  通过兔模型发现局部应用姜黄素可以减少角膜新生血管形成,同时抑制角质层血管发生,并且作用强度与姜黄素浓度成正相关。在视网膜血管生成方面,Arbiser等发现碱性成纤维生长因子(b-FGF)可以诱导小鼠角膜新生血管生成,b-FGF的这种促生成作用可以被姜黄素所抑制  。Mrudula等研究发现姜黄素可以抑制糖尿病大鼠视网膜血管内皮生长因子(VEGF)的表达,表明,姜黄素可以抑制新生血管生成  。
        抗纤维化作用
        姜黄素的抗纤维化作用主要表现在抗肝纤维化、肺纤维化、肾纤维化以及胰脏纤维化等。姜黄素可抑制啮齿动物的肝纤维化,并且对于在肝纤维化发生与发展中具有重要作用的肝星状细胞(Hepatic stellate ceils.HSCs)显示出多重生物效应。HSCs通过自分泌和旁分泌作用产生大量细胞外基质和活化基质金属蛋白酶抑制剂,并抑制胶原酶活性,从而降低细胞外基质降解,造成其大量沉积而形成纤维化,姜黄素可诱导HSCs凋亡,抑制其增殖。Wu等研究发现姜黄素可修复四氯化碳造成的肝纤维化损伤心 。姜黄素抑制细胞外基质形成的作用机制是通过PPARy 途径增强HSCs基质金属蛋白酶的表达,以及通过ERK途径和NF-KB激活抑制结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)的表达  。Punithavathi等  在胺碘酮诱导的动物肺纤维化模型的研究中证实,应用姜黄素对肺纤维化具有治疗作用,姜黄素可降低肺纤维化模型大鼠支气管肺泡灌洗液的细胞总数和蛋白总量,以及乳酸脱氢酶活性,抑制肺髓过氧化物酶的活性,转化生长因子-Bl(transforming growthfactor-B1,TGF-p1)的表达,还可减少肺组织羟脯氨酸的含量,I型胶原和c-Jun蛋白的表达。
        抗氧化作用
        姜黄素的抗氧化作用与其化学结构密切相关,其分子结构中的酚性羟基可以捕获或清除自由基,因此姜黄素被认为是一种天然的抗氧化剂。超氧化物歧化酶(superoxidedis-mutase,SOD)是氧自由基的特异性岐化酶,能催化超氧阴离子自由基的歧化反应,阻止氧自由基链式反应的传递和扩大。还原型谷胱甘肽(reduced—utathione hormone,GSH)是机体重要的自由基清除剂,它能有效地清除生物氧化产生的自由基。丙二醛(malondialdehyde,MDA)为脂质过氧化反应的主要产物之一,可反映机体的脂质过氧化的程度。Hemei-da等  观察姜黄素对于氨甲喋呤引起的大鼠肝脏氧化损害时发现,连续5d给予大鼠lOOmg/(kg•d)姜黄素,能明显提高肝的SOD、过氧化氢酶(catalase,CAT)、GSH活性,降低其MDA水平,提示姜黄素抗氧化作用不仅依赖于GSH非酶抵抗系统,也依赖于SOD、CAT等酶系统。Kowluru等  研究显示姜黄素能明显阻止糖尿病导致的抗氧化能力减弱,延缓糖尿病视网膜病变的发展,其机制是姜黄素能抑制氧化DNA在视网膜的积聚和提高GSH水平。
        其他药理作用
        20世纪90年代,体外研究发现姜黄素有抗HIV活性。近年研究认为姜黄素可抑制HIV复制,具有抗HIV-1和HIV-2活性。临床已将姜黄素用于艾滋病患者的试验性治疗。姜黄素具有抑制HIV整合酶和蛋白酶、HIV长末端(基因)重复序列活性、HIV组蛋白和反式作用因子Tat的乙酰化以及显著降低HIV基因表达的作用。另外姜黄素还可下调HIV相关细胞因子的表达,抑制HIV患者B细胞淋巴瘤的增殖  。Kurup等  研究发现,姜黄素能降低乳胶致敏大鼠的Th2型免疫反应,显著减少嗜曙红细胞增多和抗原递呈细胞共刺激分子(CD80,CD86和0X40L)、MMP-9、鸟氨酸转氨酶、胸腺基质淋巴细胞生成素的表达,对于变态反应疾病具有潜在的治疗价值。在阿尔茨海默症动物实验中发现,姜黄素可减少AD病程中蛋白淀粉样变性,成为有希望治疗或预防阿尔茨海默症的药物  。此外,姜黄素还具有抗真菌、抗凝血、抗微生物、利胆、保护皮肤、抗溃疡等多种作用。
        结  语
        姜黄素药理作用广泛,其作用机制的研究渐进成熟,并已深入至细胞和分子水平。姜黄素对同一作用途径在不同的靶器官上所起的效果是否不一样,是否还存在与某些中药类似的对机体的双重调节作用,目前尚未十分明确,在与常用西药联合应用的疗效上也有待进一步研究。此外研究发现,姜黄素本身不溶于水,且其水溶液在中性至碱性pH条件下不稳定,在体内易被代谢,血药浓度较低。因此在进一步的研究中,需要注重其构效关系的研究,衍生物的合成及新剂型的开发,以提高其溶解度,增强其药理作用及方便给药途径。使之成为具有更大的实用性的更高效、低毒的新型药物。

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