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医药导报
医药导报, 2022, 41(3): 355-360
doi: 10.3870/j.issn.1004-0781.2022.03.015 开放科学(资源服务)标识码(OSID)
白芍总苷与芍药苷抗衰老作用及其机制研究进展*
Research Progress of Anti-aging Effects and Mechanisms of Total Glucosides of Paeony and Paeoniflorin
金超1,2,, 孙璇君3, 刘婷婷2,,
1.安徽医科大学药学院,合肥 230032
2.安徽医科大学第一附属医院药剂科,国家中医药管理局中药化学三级实验室,合肥 230022
3.安徽中医药大学第一附属医院肾病科,合肥 230031
JIN Chao1,2,, SUN Xuanjun3, LIU Tingting2,,
1.School of Pharmacy,Anhui Medical University,Hefei 230032,China
2.Department of Pharmacy,the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University,the Grade 3 Pharmaceutical Chemistry Laboratory of State Administration of Traditional Chinese Medicine,Hefei 230022,China
3.Department of Nephrology,the First Affiliated Hospital of Anhui University of Chinese Medicine,Hefei 230031,China
通信作者 刘婷婷(1989-),女,安徽蚌埠人,主管药师,副教授,硕士生导师,博士,研究方向:抗炎免疫药理学、临床药学。ORCID:0000-0002-4850-2718,电话:0551-62922423,E-mail: 908810474@qq.com。

作者简介 金超(1998-),男,安徽六安人,在读硕士,研究方向:抗炎免疫药理学。ORCID:0000-0003-1166-3873,电话:0551-62922423,E-mail: 1613738145@qq.com。

基金资助: 国家自然科学基金资助项目(81903622)
中图分类号: R285;R965     文献标识码: A     文章编号: 1004-0781(2022)03-0355-06
摘要:

衰老是一种自然的生命过程,是机体内外多种因素共同作用的结果。近年来研究发现,白芍总苷(TGP)及其主要活性成分芍药苷(Pae)对各种衰老现象及年龄相关疾病有一定改善作用,进一步探索TGP及Pae的抗衰老作用及其机制,对提高老年人生活质量和减缓社会人口老龄化有重要意义。该文将从抗炎、免疫调节、改善睡眠、调节生物节律以及抗氧化等方面,探讨TGP及Pae对年龄相关疾病的治疗作用及其相关机制。
关键词: 白芍总苷; 芍药苷; 年龄相关疾病; 抗衰老机制

Abstract:

Aging is a life process,which related to multiple factors. In recent years,there are some studies show that total glucoside of paeony (TGP) and paeoniflorin (Pae),the main active constituent of TGP,exhibit anti-aging effects on various age-related disease (ARD). The investigation to the anti-aging effects and mechanisms of TGP and Pae is significant for improving the life quality of the elderly and slowing down the population aging. This article reviews the current possible mechanisms relate to TGP or Pae in ARD from multiple aspects, such as anti-inflammatory,immunomodulatory,sleep improving,biorhythm regulation and oxidative stress.
Key words: Total glucosides of paeony; Paeoniflorin; Age-related disease; Anti-aging mechanism

衰老是一种自然的生命现象,是机体随着年龄增长,体内各项功能活动所发生的自然退化过程[1,2]。当前,全球人口老龄化日益加剧,衰老相关疾病如高血压、冠心病、阿尔茨海默病 (Alzheimer's disease,AD)、帕金森病 (Parkinson's disease,PD) 等患病人数不断增加,严重降低了患者生活质量,已成为威胁人类生命健康的重大问题之一[3]。积极研究、开发抗衰老药物有利于延缓社会老龄化进程,减轻社会经济负担[4]。

白芍是毛茛科植物芍药的干燥根,具有补血调津、平抑肝阳、敛阴收汗作用。白芍总苷 (total glucosides of paeony,TGP) 是从芍药根中得到的芍药苷(paeoniflorin,Pae)、羟基芍药苷、芍药花苷、芍药内酯苷、苯甲酰芍药苷等具有生理功效成分的混合物,是临床第一个用于治疗类风湿关节炎 (rheumatoid arthritis,RA) 的抗炎免疫调节药,疗效肯定,不良反应少[5]。Pae是TGP中研究较多的主要活性成分,也具有良好抗炎、免疫调节等活性[6]。TGP及Pae还具有解痉镇痛、扩张血管等多种药理活性[7]。近年来,对其抗衰老的研究热度高涨,笔者在本文拟对TGP及Pae在抗衰老方面的研究成果及作用机制进行综述。

1 TGP及Pae与年龄相关疾病 (age-related disease,ARD)

衰老通常通过一些疾病形式表现出来,随着年龄增长机体会发生生理机能衰退和综合性能退化。机体一方面储备功能减退,表现为糖原储存降低,抗体、三磷腺苷 (adenosine triphosphate,ATP) 生成减少,出现负氮平衡等;另一方面调稳能力下降,对疾病易感性增加,表现为血管硬化、心肺功能下降、代谢失调、视听力减退、反应迟钝、免疫力下降、记忆力下降等。这些生理性老化若并发病理性改变,则称之为衰老[8]。衰老的机体常患有各种慢性疾病,如高血压、高脂血症、动脉粥样硬化、冠心病、肺源性心脏病、肺气肿、糖尿病肾病(diabetic kidney disease,DKD)、AD和PD、骨质疏松、白内障、前列腺增生、恶性肿瘤等,这些疾病的发生发展均与增龄相关,被统称为ARD[9]。ARD是老年人最普遍的疾病,年龄是其最主要危险因素,ARD的发生发展与人体衰老同步进行,也是机体在衰老过程中的具体病理体现。研究显示,TGP及Pae能通过缓解血管内皮损伤、改善血脑屏障通透性、扩张脑血管等,防治动脉粥样硬化、脑梗死、脑缺血;通过拮抗黑质和纹状体多巴胺能神经元损伤、促进学习记忆功能,来防治PD、老年痴呆;通过降低尿白蛋白排泄率、总胆固醇、三酰甘油和低密度脂蛋白、促进成骨细胞分化和扩散等,来防治肾组织病理损伤、高脂血症及骨质疏松[10,11,12,13]。

1.1 TGP及Pae与动脉粥样硬化

研究发现,动脉粥样硬化模型大鼠经TGP干预治疗后,其心脏指数降低,主动脉病变和炎症病变均有所改善,分级水平显著降低[14]。王晓纲[15]在TGP对大鼠动脉粥样硬化的保护作用及机制的研究中发现,TGP可降低大鼠血清丙二醛(malondialdehyde,MDA)、活性氧(reactive oxygen species,ROS),血浆C反应蛋白(c-reactive protein,CRP)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素(IL)-1β、IL-6含量,提高血清超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活性。提示TGP能够通过抑制氧化应激和炎症反应,有效调节血脂,发挥抗动脉粥样硬化作用。WANG等[16]研究认为,Pae通过上调沉默调节蛋白1(sirtuin 1,SIRT1)表达,增强自噬,抑制氧化低密度脂蛋白诱导的人脐静脉内皮细胞凋亡和粘附分子表达,减轻血管内皮功能障碍,抑制动脉粥样硬化发生发展。

1.2 TGP及Pae与脑衰老相关疾病

神经退行性疾病的发生发展与年龄密切相关,也是人脑衰老的重要体现,AD和其他痴呆(路易体痴呆、血管性痴呆和额颞叶痴呆)、PD和PD相关疾病是最常见的神经退行性疾病[17]。TGP及Pae对神经细胞损伤和凋亡有显著改善作用,近年来,许多相关机制被阐明。钟树志等[18]研究发现,Pae通过激活核因子E2相关因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)/抗氧化反应原件(antioxidant reaction element,ARE)通路,能改善β-淀粉样蛋白海马内注射诱导的AD大鼠模型学习和记忆功能,对海马神经元损伤起保护作用。WANG等[19]发现,Pae能显著改善谷氨酸诱导的细胞活力降低、细胞核和线粒体凋亡以及ROS累积,防止细胞内钙离子超载和抑制钙调蛋白激酶Ⅱ表达,保护神经。CONG等[20]研究发现,Pae可抑制丝裂原活化蛋白激酶激酶-4(mitogen-activated protein kinase kinase 4,MKK4)-c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)通路,发挥对神经退行性疾病的治疗作用。ZHENG等[21]发现,Pae在PD模型中可剂量依赖性地减少多巴胺能细胞的丢失,逆转多巴胺能转运体减少和酪氨酸羟化酶蛋白水平降低,并通过改变多巴胺分解代谢和抑制多巴胺转换来保护多巴胺能神经元。CHEN等[22]发现,Pae能逆转人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞中p38丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路活化,发挥神经保护作用。另有研究人员发现,Pae通过激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)通路而上调B淋巴细胞瘤-2(B lymphocyte tumor-2,Bcl-2)基因表达,下调含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶家族(cysteinyl aspartate specific proteinase,Caspase)-3、-9和Bal-2相关x蛋白(Bcl-2 associated x protein,Bax)表达,从而保护神经细胞,减少凋亡[23]。GU等[24]在Pae对6-羟基多巴胺(6-hydroxydopamine,6-OHDA)损伤PD大鼠模型的神经保护作用的研究中发现,Pae通过调节酸敏感离子通道1a(acid sensing ion channel 1a,ASIC1a)表达,降低α-突触核蛋白(alpha-synuclein,α-SYN)水平,改善自噬功能障碍,来保护多巴胺能神经元免受6-OHDA神经毒性。综上所述,Pae及TGP可治疗神经退行性疾病,延缓脑衰老。

1.3 TGP及Pae与DKD

DKD是由糖尿病引起的肾脏病变。有研究认为,肾脏多种固有细胞衰老和功能减退是导致糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)各种病理损害加速进展的重要原因,DN发生发展也是肾脏衰老的重要体现[25]。SHAO等[26]研究发现,Pae通过抑制Toll样受体4(toll like receptor 4,TLR4)信号通路改善链脲佐菌素诱导的DN中巨噬细胞浸润和活化,减少小鼠DN发病及临床症状。张培等[27]发现,TGP可能通过增加糖尿病大鼠肾脏足细胞相关蛋白(nephrin)表达,降低糖尿病大鼠尿蛋白,抑制DN发生与发展。王喆等[28]研究认为,DN大鼠肾组织存在硫氧还蛋白(thioredoxin,Trx)系统异常,TGP可能通过抑制p38 MAPK通路,降低Trx相互作用蛋白(thioredoxin-interacting protein, Txnip)表达、提高Trx表达,进而降低凋亡信号激酶1(apoptosis signal-regulating kinase-1,ASK1)水平,发挥抗氧化应激效应,从而保护糖尿病大鼠肾组织,抑制DN发展,延缓肾脏衰老。

2 TGP及Pae延缓衰老作用机制

目前,衰老进展的机制主要涉及自由基氧化应激学说、DNA损伤学说、端粒学说、遗传程序学说、免疫学说、炎性学说、内分泌学说、细胞凋亡学说、生物钟学说、情志致衰学说等[29,30]。在衰老机体中发现许多与年龄相关的炎症因子如IL-1β、IL-6、TNF-α等表达异常[31];氧化应激指标如SOD、MDA、CAT、ROS表达失衡[32]。衰老还涉及睡眠及生物节律改变、退化。多种基因及信号转导通路参与调控衰老过程,在ARD中发挥作用。TGP和Pae可通过抑制炎性细胞因子分泌;清除自由基,抗氧化应激;调控衰老相关基因表达等机制发挥抗衰老作用。

2.1 TGP及Pae的抗炎及免疫调节作用

炎性衰老是对有害刺激和损伤的一种复杂的全身性生物反应,与许多ARD发生有关,如恶性肿瘤、高血压、高脂血症、动脉粥样硬化等[33]。核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)通过上调细胞衰老相关通路p53/p21并触发衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype,SASP)成分的分泌,可以激活促炎细胞因子的转录、氧化应激和DNA损伤,诱导或促进年龄相关的炎症,引发机体炎性衰老。炎性衰老机体中,IL-1、TNF等促炎细胞因子和一氧化氮(nitric oxide,NO)等炎症递质含量较高[34]。通过一些干预性模型,发现阻止NF-κB激活可使小鼠实现衰老延缓和寿命延长[35]。在狼疮、RA等疾病模型中,TGP及Pae也表现出明确抗炎作用,下调NF-κB、TNF-α、IL-1β、IL-6等炎症因子活性,削弱炎症因子与免疫细胞相互作用,机制涉及抑制IL-1受体相关激酶1(interleukin-1 receptor-associated kinase 1,IRAK1)-NF-κB通路;诱导G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)脱敏;阻断MAPKs通路;上调前列腺素E2受体EP2/EP4-刺激性G蛋白-环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)-蛋白激酶A(proteinkinase A,PKA)通路;下调β2-AR-cAMP-PKA通路等[36,37,38]。

一项临床研究将76例DKD患者随机分为氯沙坦组(n=38,氯沙坦100 mg·d-1治疗6个月)和TGP组(n=38,氯沙坦100 mg·d-1+TGP1800 mg·d-1治疗6个月)。两组治疗后血清TNF-α、单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemo-attractant protein-1,MCP-1)、hs-CRP水平均显著降低;与氯沙坦组相比,TGP组血清TNF-α、MCP-1、hs-CRP下降幅度更大[39],提示TGP在DKD中可通过抑制炎症因子分泌发挥抗炎作用。另有研究发现[40],Pae可抑制NF-κB和细胞外调节蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)通路,降低TNF-α诱导的趋化因子mRNA表达,抑制白细胞迁移,发挥抗炎作用。

在免疫调节方面,TGP对小鼠T、B淋巴细胞和大鼠腹腔巨噬细胞等免疫细胞活性及功能,呈现低浓度促进和高浓度抑制的双向作用。此外,TGP可以使RA患者外周血单个核细胞过度产生的IL-1恢复至正常范围,发挥机能依赖性免疫调节作用[41]。免疫衰老是老年人免疫功能变化的重要特征,免疫系统的衰老或功能重塑,成为老年性疾病包括皮肤病发生的重要基础[42]。张颖[43]将70例老年荨麻疹患者随机分为咪唑斯汀治疗组和咪唑斯汀联合TGP(每次0.6 g,饭后30 min口服,tid)治疗组,结果发现与治疗前相比,咪唑斯汀联合TGP治疗组患者 CD 4 + T细胞比例升高, CD 8 + T细胞比例降低;C D 4 + T细胞分化比例高于咪唑斯汀治疗组, CD 8 + T细胞含量低于咪唑斯汀治疗组。提示咪唑斯汀联合TGP治疗老年荨麻疹效果优于单纯使用咪唑斯汀,同时也提示TGP可通过调节机体 CD 4 + T、 CD 8 + T细胞分化,在治疗中发挥免疫调节作用。

2.2 TGP及Pae改善睡眠及对生物节律的调节机制

研究发现,充足的睡眠有助于对抗机体衰老,故一般认为良好的睡眠质量可以间接起到抗衰老作用[44]。CHEN等[45]研究发现,Pae通过腺苷A1受体抑制组胺能系统,降低组胺能神经元放电频率,显著缩短睡眠潜伏期,促进非快速动眼睡眠。李越峰等[46]通过分析白芍冻干粉在鼠血清中移行成分,发现Pae可能是其改善睡眠作用的药效物质基础。下丘脑视交叉上核被认为是哺乳动物的生物钟,研究认为生物节律会影响大鼠的睡眠时间和抑郁状态,良好的生物节律和心情有利于对抗衰老。王俊苹[47]研究发现,抑郁模型大鼠出现海马区生物钟基因表达节律的改变,Pae可明显改善其抑郁症状及体温节律变化。具体机制为Pae通过改变抑郁模型大鼠海马内生物钟基因蛋白和mRNA的表达,改善其生物钟基因表达节律,发挥抗抑郁作用。

2.3 TGP及Pae的自由基清除及抗氧化作用

氧化应激学说认为,衰老早期阶段,小剂量ROS能够引发机体保护性压力应激反应,从而延缓衰老;随着年龄增加,氧化平衡被打破,线粒体内ROS不断蓄积,超过机体清除能力,蓄积的ROS加剧衰老相关性DNA损伤,加速细胞衰老,诱导疾病发生。因此维持细胞内部ROS在一个适中的生理水平,对预防疾病、延缓衰老具有重要意义[48]。氧化应激导致组织损伤的一个主要机制是ROS通过打开线粒体膜通透性转换孔和释放限制细胞存活的因子(如细胞色素C)诱导细胞凋亡和坏死。为了维持平衡,哺乳动物细胞通过包括SOD、CAT和GSH-Px等在内的复杂抗氧化防御系统将ROS清除为无毒形式。与ROS类似,自由基也会导致氧化应激,自由基清除酶的活性随着年龄的增长而降低,产生氧化应激的不利影响[49]。

刘芬等[50]通过芬顿反应生成·OH自由基,向具塞试管中加入TGP溶液,观察不同浓度TGP溶液对自由基的清除作用,发现TGP对·OH和DPPH·均存在一定清除作用,且与浓度存在正比例量效关系,TGP浓度越高,·OH和DPPH·清除率越大,其IC50分别为0.62 g·L-1和6.6 mg·L-1。另有研究表明,Pae具有显著抗氧化作用,巩仔鹏等[51]采用灯盏细辛和赤芍配伍组成的辛芍组方处理脑缺血-再灌注损伤大鼠模型,结果发现辛芍组方及其主要活性成分Pae可通过提高SOD和降低乳酸脱氢酶(LDH)来发挥抗氧化作用。TAO等[52]研究发现,Pae可提高小鼠肝组织内SOD、GSH和GSH-Px活性,降低MDA含量。ZHAI等[53]发现,Pae可通过激活Janus激酶2/信号转导及转录激活因子3(Janus kinase/signal transduction and transcription activator 3,JAK2/STAT3)和ERK1/2途径下调AD潜在生物标志物miR-135a表达,显著降低ROS产生,减轻H2O2诱导的小鼠海马神经元细胞(HT-22)氧化损伤,发挥抗氧化作用。ZHAO等[54]发现,Pae能降低胆汁淤积大鼠血清NO、ROS、MDA和NADPH氧化酶(NADPH oxidase,NOX)4水平,提高谷胱甘肽(glutathione,GSH)水平。WANG等[55]研究发现,Pae可减轻蛛网膜下腔出血后氧化应激,表现为ROS、MDA、3-硝基酪氨酸和8-羟基-2-脱氧鸟苷水平降低,SOD、GSH-Px和CAT活性升高,上调Nrf2/血红素加氧酶1(hemo oxygenese-1,HO-1)途径。刘玲等[56]在脂多糖诱导的小鼠炎性脑损伤模型中发现,Pae可提高抗氧化酶活性,改善线粒体功能,调节热休克蛋白32(heat shock protein 32,HSP32)表达,发挥抗氧化应激作用。余婧萍等[57]研究也发现,Pae可促进SH-SY5Y细胞自噬小体与溶酶体结合,下调ROS水平,降低自噬相关蛋白LC3Ⅱ表达,促进自噬受体蛋白p62降解,进而促进H2O2损伤后SH-SY5Y细胞自噬,改善细胞氧化损伤,发挥神经保护作用。

3 总结

综上所述,TGP及Pae对多种与衰老并行的ARD有一定改善作用,其机制主要涉及抗炎、免疫调节、改善睡眠、生物节律、抗氧化等。TGP作为一种已上市的用于治疗RA的药物,对这类化合物及其主要活性成分抗衰老作用及机制进行深入研究,可为抗衰老治疗提供新思路。目前,Pae结构修饰后的活性小分子化合物芍药苷-6-氧-苯磺酸酯的相关研究也有报道,其起效时间和作用强度更优[58]。TGP及Pae的深度探索、开发与利用,老药新用、一药多用的实现,对提高老年人生活质量、减缓社会人口老龄化、改善社会老龄多病化具有重要意义。

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白芍总苷
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Total glucosides of paeon...
Paeoniflorin
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Anti-aging mechanism
作者
金超
孙璇君
刘婷婷
JIN Chao
SUN Xuanjun
LIU Tingting