锁阳抗应激药理作用及机理研究进展
锁阳抗应激药理作用及机理研究进展
罗军德,张汝学,贾正平
730050)
摘要 本文介绍了锁阳抗应激药理作用和机制的现代研究进展。结合现代中药药理筛选理论及其模型,探讨了锁阳增强和改善免疫系统功能,清除体内自由基,保护和调节神经内分泌系统,调节机体代谢等作用以适应、缓减和加速消除应激对机体损伤的药理学作用和机理。
关键词 锁阳;免疫系统;自由基;神经内分泌
中图分类号:R285 5 文献标识码:A 文章编号:1001 4454(2006)07 0744 04
1
2
2*
(1 兰州大学生命科学学院,甘肃兰州730000;2 兰州军区兰州总医院全军临床药理基地,甘肃兰州
应激(Stress)一词意为紧张或特殊压力。加拿大病理学家HanksSelye博士最早在1936年即提出了应激学说
1
锁阳中含有多种化学成分,随着化学分析技术的不断进步,其主要成分已被逐步发现和确定。锁阳中主要含挥发性成分如油酸、2,3,5 三甲基吡嗪、四甲基吡嗪、棕榈酸乙酯、2,6 二乙基 3 甲基吡嗪、棕榈酸等23种,占总挥发性成分的63%。其中主要成分为棕榈酸和油酸。吡嗪类化合物在天然产物中分布不多,而在锁阳中就发现了三种;三萜类主要有熊果酸
4
。认为应激是一种全身性适应反应,
主要通过垂体一肾上腺系统的反应来实现。而实际上应激反应还涉及到动员机体的多种生理反应。抗应激就是要抵抗、减轻、加速消除应激。
长期以来,国内外众多研究者期望能找到一种安全、有效、无毒副作用的良方来有效地减缓应激的发生和加速应激的消除。现代中药药理研究表明,中药具有良好的抗应激作用,并可避免药物残留对人体健康的危害。因此,利用中药对抗应激反应具有广阔的发展前景。中医将应激的预防和治疗归为扶正固本的范畴,所以中药抗应激主要是补肾、健脾。锁阳为传统补肾健脾中药,随着现代化学分析技术和中药药理理论的发展及筛选模型的完善,锁阳的化学成分已被逐步揭示,对其药理作用及机制有了更加广泛的认识。本文就目前已知的锁阳抗应激药理作用及机理进行综述。1 锁阳植物概述
锁阳(CynomoriumsongaricumRupr )又名铁棒槌、地毛球、乌兰高腰(蒙语),是锁阳科(Cynomori aceae)锁阳属的单科单属单种植物,主要寄生于蒺藜科(Zygophyllaceae)白刺属(NityariaL )植物根部,是全寄生种子植物。主要产于甘肃、新疆、青海、内蒙古等干旱沙漠地带
2
、乙酰熊果酸
5
、熊果酸丙二酸半酯
7
4
、
齐墩果酸丙二酸半酯等
6
;糖苷类主要为黄酮类如
等以
槲皮苷、根皮苷、柑桔素 4# O 吡喃葡萄糖苷
及苯丙素类如松柏苷、异落叶松树酯醇 4 O 吡喃葡萄糖苷和(7S,8R)脱氢双松柏醇 9# 吡喃葡萄糖苷等;甾体类有胡萝卜苷、 谷甾醇、 谷甾醇棕榈酸酯。徐秀枝
8
等从锁阳中分离得到5 豆甾 9
9
(11) 烯 3 醇和5 豆甾 9(11) 烯 3 醇 二十四碳三烯酸酯;马超美
等从锁阳二氯甲烷提取物中
得到 谷甾醇油酸盐和一系列6# O 脂肪酸类胡萝卜苷。锁阳还含有邻羟基苯甲酸、没食子酸以及琥珀酸、邻羟基肉桂酸、原儿茶酸等有机酸;维生素E、B1、B2和尼克酸。从锁阳中还分得17种氨基酸
10
、15种无机阳离子
11
和6种阴离子。其中
Phe、Met、Val、Ile和Lys等5种为人体必需氨基酸和
两种半必需氨基酸Arg和His;Fe、Cu、Zn、Mn、N、iCo、Mo等七种WHO公布的人体必需微量元素含量丰富,而Fe、Zn含量较高。此外锁阳还含有少量鞣质,木质素
12
。中医学将锁阳植物的
去花序干燥茎用做传统的中药锁阳,又名!不老药∀、!沙漠人参∀等。据史书和药典记载,临床用锁阳补阳气,治阳痿精虚,阴衰血竭,老年气弱阴虚,大便燥结等
3
和多糖类
13
。锁阳中这些丰富的化
学成分,为锁阳具有或行使某些特殊的生物学功能奠定了基础。
3 锁阳抗应激药理作用和机理
俞腾飞等试验发现,锁阳水煎剂对多种耐缺氧
。
2 锁阳已知的化学成分
基金项目:本课题为兰州军区医药卫生科研基金(LXH 2005012)资助课题
作者简介:罗军德(1980 ),硕士研究生,主要研究方向:生化药理学。 *通讯作者:贾正平,电话:(0931)8975460,emai:lempriqqq@public lz gs cn。
∃744∃
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动物模型有较好的对抗作用;并可增强动物的抗疲劳及耐寒、耐热能力。经提取分离得到的锁阳总糖、总苷类、总甾体类对多种耐缺氧动物模型也均有较好的对抗作用。
根据现代中药药理研究,具有益气、养阴、补血、温阳作用的中药,能增强机体免疫能力,提高应激水平。调节中枢神经兴奋性,增加血红蛋白含量,抗缺氧及自由基氧化等功效,增强机体整体抗应激系统的功能。
3 1 锁阳对免疫系统的促进和保护作用 应激会改变机体红白细胞系统,进而影响机体的正常体液免疫,使整个机体的免疫功能呈抑制状态。近代免疫学研究证明,应激源可通过非特异的生理机制改变其特异的免疫功能。
锁阳可从不同方面对抗应激引起的免疫低下和损伤,主要表现为:(1)锁阳可经补肾而促进肾皮质分泌促红细胞生成素(EPO)、肾上腺皮质分泌糖皮质激素,此二者兴奋骨髓造血功能,刺激骨髓血细胞的成熟,使小鼠粘系祖细胞(CFU D)的产出率明显增加,从而可维持应激状态下红白细胞系的平衡与稳定。提示了锁阳可从免疫细胞的生成初期即可发挥免疫调节作用。还有研究表明锁阳体外可诱导HL 60细胞系的凋亡
16 14、15
其亚群比例这一免疫系统重要的调节机制而发挥其促进免疫系统功能的作用还有待证实。
近年研究表明锁阳中的棕榈酸具有抗炎作用,
儿茶素可抗氧化,三萜类及其衍生物都具有抗HIV 蛋白酶活性作用护作用。
3 2 锁阳清除自由基的作用 自由基的产生在应激中广泛存在,机体中过量自由基可导致核酸碱基缺失、氢键破坏,蛋白质交联,多肽链断裂,发生脂质过氧化反应,生成丙二醛,同时可形成大分子脂褐素在溶酶体中沉积,导致细胞功能严重受损,促进细胞凋亡发生。因此,自由基的清除也是有机体实现抗应激的一个主要途径。
锁阳清除自由基的机制主要有:(1)直接参与清除自由基或阻断其产生。锁阳中所含乙酸、硬脂酸、油酸、亚油酸及其他酸性物质比油脂更容易失H∃,从而延缓脂质的氧化,终止了油脂氧化链式反应的传播,起到抗氧化剂的作用。另有报道黄酮类化合物可通过其自身的酚羟基起到供氢或稳定自由基中间体的作用,与自由基反应生成较稳定的半醌式自由基,从而终止自由基链式反应。推测通过其富含的黄酮类化合物清除自由基也是锁阳清除自由基的主要机制。(2)调节体内与自由基代谢相关的酶类。锁阳内含物的体内试验能阻止白酒损伤造成的血清和线粒体内的超氧化物歧化酶(SOD)活性降低及过氧化脂质(LPO)升高,降低血清中丙二醛(MDA)含量,降低细胞损伤的程度
24
23 22
21
10,20
,从而也可对免疫系统起到保
,锁阳是否也可通过此种作
用在体内调节红白细胞系比例而维持免疫稳定值得进一步研究。(2)减缓或加速恢复应激引起的脾脏
17
和胸腺萎缩。(3)促进细胞免疫。锁阳能使阳虚小鼠降低的中性粒细胞升高,可明显对抗应激状态下腹腔巨噬细胞吞噬功能及脾脏淋巴细胞转化率的降低。(4)增强体液免疫。锁阳可增加阳虚小鼠及正常小鼠脾脏溶血空斑形成细胞数,促进免疫球蛋白的形成。锁阳蜜可使应激小鼠降低的血清IL 2水平升高,IL 2进而刺激CTL和NK细胞增值;促进B细胞分化和增值,促进抗体生成,诱导生成淋巴因子激活的杀伤细胞
18
。张延英
等研究发现锁阳蜜可升高小鼠脑、血清中SOD活性,同时降低MDA含量。Ve是锁阳中所含维生素之一,王枫
25
等人的研究表明,单独增加Ve摄入
可以降低冷应激大鼠RBC膜MDA含量,增加膜(Na,K) ATPase活性,推测膳食Ve可能通过抗体内脂质过氧化,清除自由基,保护细胞膜引起了细胞膜(Na,K) ATPase活性升高。但其抗氧化机制并不完全与锁阳相同,因此锁阳中Ve在锁阳抗氧化作用中的角色还有进一步研究。
3 3 锁阳对神经系统的保护作用 神经系统是应激调节的中枢,锁阳对神经系统的保护作用主要通过以下几条途径来实现:(1)通过调节与NO生成的酶而减少NO的生成,从而减轻NO介导的神经毒作用;(2)提高SOD活性,同时减少LPO、MDA含量,减缓细胞衰老;(3)上调bcl 2表达,抑制bax基因表达以对抗细胞凋亡;(4)调节神经细胞Ca稳
2+
态,防止胞内Ca超载;(5)降低血浆黏度,改善血液循环,增加脑区血流量;(6)促进细胞代谢;(7)增
∃745∃
2+
。提示锁阳可明显调节细胞
因子水平、抑制自身免疫抗体的生成,提高体液免疫功能,从而改善机体整体免疫功能,达到抗应激的目的。
另据曹静
19
等人研究显示,热应激后T细胞亚
群出现异常,CD3、CD4均有明显下降,CD8升高,CD4/CD8比值也明显下降,提示热应激抑制了机体的免疫功能。而单独补充精氨酸后,CD3、CD4和CD4/CD8比值均有回升,提示精氨酸能有效恢复热应激小鼠T细胞亚群数量,促进T淋巴细胞增殖、分化,调整辅助和抑制性T细胞的比例。锁阳中富含精氨酸,但锁阳是否也能通过调整T淋巴细胞及
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加突触后膜致密物增厚而直接参与保护神经细胞。
脑神经细胞是氧代谢最为活跃,同时也是自由基生成最多,最易受自由基攻击,引起膜脂质过氧
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化,导致细胞受损乃至死亡。田秀梅等研究显示锁阳可降低致衰小鼠nNOS活性,减少NO含量,提高SOD活性,激活bcl 2基因表达,抑制bax基因表达。锁阳成分中含有多种黄酮类、三萜类、糖苷、无机元素等物质,可补充机体抗氧化物质,抑制自由基及活性氧中间产物的产生,阻断了自由基损伤的链式反应,维持了神经元内的钙稳态,进而抑制了脑神经细胞凋亡的发生。锁阳中的TGS和TCS对体外血小板凝聚有极好的对抗作用,提示可对抗血液凝固,改善应激状态下脑区的血液供应。还有研究推测锁阳对脑细胞的保护作用可能是通过对脑细胞直接保护,改善其缺血状态,加强蛋白质代谢和影响胆碱能系统等多种途径实现。
赵永青
27
轴受抑雄性小鼠的糖皮质激素水平具有双向调节作用,可使受抑模型小鼠血浆皮质醇明显升高;而对正常小鼠血清皮质醇浓度则无影响;锁阳也可增加促性腺激素释放及性激素分泌以促进性功能
30,32,33
31
。但亦有相反的报道称灌服锁阳水煎剂的
小鼠也显示出下丘脑 垂体 肾上腺皮质轴受抑的特征,同时还有典型的下丘脑 垂体 性腺轴功能受抑的特征。因此锁阳对神经内分泌的调节还有待商榷和进一步完善。
5 羟色胺(5 HT)作为中枢疲劳的神经递质在运动疲劳中起重要作用。在应激状态下,HPA轴功能亢进,增高的糖皮质激素通过诱导肝脏色氨酸吡咯化酶,降低血浆中的色氨酸,血液中芳香族氨基酸及Phe,Tyr,Trp进入脑内,调整中枢Trp不足和5 HT合成低下,动物脑内可出现5 HT更新加速,使脑内Trp和5 HT等递质升高,从而引起中枢性运动疲劳及对免疫系统产生复杂的影响
33,34,35
等人研究表明,锁阳可能具有延缓线。而锁阳
粒体损伤变化的过程,以及促使线粒体损伤及时恢
复的双重作用,从而加强了线粒体的能量交换效益,进一步提高了细胞的整体能量代谢水平,防止运动性疲劳的过早出现。在锁阳治疗痴呆(AD)模型的研究中也显示,锁阳能使AD模型大鼠记忆相关脑区神经元细胞器的病理变化显著地逆转,使突触后膜致密物质增厚
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中含有5 HT的前体物质Phe和Tyr,它们在锁阳抗疲劳作用中到底起什么样的作用还有待进一步研究。
3 5 锁阳对机体代谢的影响 锁阳可使缺氧疲劳状态下Hb含量升高,增加氧的输送,促进有氧代谢,减少乳酸产生。还有研究表明,锁阳可提高血清中LDH的活性,因此可加速乳酸的消除,延缓疲劳的产生。
4 对锁阳研究丞待完善和加强的方面
锁阳作为一种传统的补肾健脾中药,其抗应激等相关药理作用已得到实验证明。现代中医药理理论及对锁阳的研究也取得丰富的成果,但其仍有许多丞待完善和加强的地方。(1)虽然锁阳产地相对集中,但各地自然环境和条件仍有一定差别,所产锁阳的品质及其主要生物活性成分含量、功能是否也有差别的研究有待补充。(2)目前对锁阳的研究还集中在水煎剂和一类总成分及部分复方的研究,而相对锁阳所含具有生物活性成分的丰富程度而言,其略显不足和过于笼统,有待完善。(3)锁阳整体的药理作用与其所含的部分单体成分的药理作用不尽相同,由此锁阳的药理作用与其所含具有药理活性的单体之间的关系需要加强,同时锁阳含有的大量人体所需的营养物质与其对机体的调理作用之间的关系亦有待加强。(4)虽然目前有许多抗应激的经典模型,但无标准的造模方法,试验条件也未必都能得到严格有效的控制,从而影响了对锁阳药效学的观察,有时还出现分歧。这也是中药药理研究所面临的共同问题。因此需要建立稳定有效的动物应
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。锁阳中的熊果酸可通过调节
AMPA受体,保护线粒体及减少或清除自由基而保
29
护大鼠海马神经元细胞免受应激损伤。3 4 锁阳对内分泌系统的调节作用 内分泌系统常常在多层次、多水平上参与应激反应。应激时包括交感神经系统(HPA轴和HPT轴的激活),肾上腺素(E)和去甲肾上腺素(NE)分泌增强;下丘脑释放促肾上腺皮质激素释放激素(CRH),垂体促肾上腺皮质激素(ACTH)分泌加强;下丘脑促性腺激素释放激素(GnRH)的释放降低,随后垂体促性腺激素降低;垂体分泌催乳激素(PRL)和生长激素(GH)(在灵长类)、胰腺分泌胰高血糖素增强。之后包括糖皮质激素(GC)分泌受到刺激;性固醇激素分泌降低。由此可见,以神经递质为媒介的自主神经系统、以神经肽和激素为媒介的神经内分泌系统二者共同参与应激反应。
在对锁阳的研究中发现锁阳对人性功能、肾上腺皮质分泌功能都具良好的增强和促进作用。说明锁阳提取物及复方锁阳冲剂对肾上腺皮质的作用表现为促进其分泌,并保护肾上腺皮质,拮抗外源激素的反馈抑制。
锁阳水提物对正常和下丘脑 垂体 肾上腺皮质
∃746∃
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激模型。(5)目前对锁阳抗应激的研究缺乏深入探讨,对其作用机理缺少逻辑而缜密的分析。因此,在现有条件下,应密切结合中医的理论体系,加强对锁阳抗应激的药理效应及其机制的研究。
综上所述,锁阳可通过多种途径发挥抗应激的作用,同时也存在许多有待完善和加强的地方。因此利用现代生物医药学等高新技术手段,以中医理论作指导,对锁阳进行科学有效的研究必将为锁阳的大规模应用提供科学指导。锁阳的研究开发将具有非常广阔的前景。
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