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常用中药肝毒性成分代谢与毒理研究进展

 profniu 2019-08-01

肝脏是人体内药物代谢的最主要器官,也是重要的解毒器官。化学合成药物和中药入血成分在肝脏代谢的同时,往往由于其结构本身带有特殊官能团,生成潜在的毒性代谢物,会对肝脏造成直接或间接的损伤。药物性肝损伤(drug-induced liver injury,DILI)是指应用临床治疗剂量的药物时,机体受药物或其代谢产物产生的毒性作用,或发生过敏反应所引起的肝损害[1-2]。DILI是导致发达国家急性肝衰竭患病的首要诱因,也是美国食品药品监督管理局(FDA)对药物采取药物黑框警告的最主要原因[3-5]。我国DILI临床案例也较为常见,其中由中药所诱发的肝损伤病例已超过45.43%[6],是引起药物肝损害的首要原因。由于中药本身含有毒性成分、加工炮制工艺不当、与其他中药或化学药配伍不当、过量或长期服用所引起急性或慢性肝损害日趋见多[7],严重者甚至危及患者的生命安全。

中药本身是一个复杂化合物库,成分复杂,其中绝大部分中药成分本身并无毒性,然而某些特定成分在代谢过程中,其特殊官能团在体内特殊药物代谢酶催化下,生物转化成潜在的毒性化合物,对肝脏造成直接或间接损伤。反应性代谢产物(reactive metabolite)是指药物经代谢酶代谢活化(metabolic activation)后形成的反应性中间体,通常具有亲电性,可与体内的亲核试剂含硫化合物如谷胱甘肽、半胱氨酸结合,或与生物大分子蛋白质、DNA结合引起蛋白变性、DNA交联,从而诱发体内毒性反应。本文综述了近年来常见中药肝毒性成分的研究进展,从代谢和毒理两方面着手分析,分类阐述引起肝毒性的主要成分(生物碱、萜类、蒽醌以及苯丙素类化合物等),以期为中药肝毒性产生规律的发现及中药临床安全用药提供有益借鉴。

1  具肝毒性生物碱类成分的代谢与毒理机制研究

目前发现多种中药生物碱成分对肝脏均有不同程度的损害,常见具有肝毒性的生物碱类成分主要有吡咯里西啶类生物碱(千里光碱、倒千里光碱、山冈橐吾碱、天芥菜碱等)、二萜类生物碱(乌头碱、次乌头碱、新乌头碱等)[8-9]、异喹啉类生物碱(蝙蝠葛碱、青藤碱等)[10]、吲哚类生物碱(吴茱萸次碱)[11-12]、喹诺里西啶类生物碱(苦参碱和氧化苦参碱)[13]。近年来吡咯里西啶类生物碱所诱发的肝毒性得到国际上的广泛关注,其代谢与毒理机制研究也较为透彻,以吡咯里西啶类生物碱为例,阐述其代谢与致毒机制。

吡咯里西啶生物碱(pyrrolizidine alkaloids,PAs)是一类2个吡咯烷骈和共用氮原子的一类生物碱,因此又称为双稠吡咯啶生物碱,具有显著的肝毒性。在自然界中分布广泛,主要分布在菊科的千里光属Senecio L.、橐吾属Ligularia Cass.、款冬属Tussilago L.、泽兰属Eupatorium L. 和菊三七属Gynura Cass. nom. cons.,豆科的猪屎豆属Crotalaria Linn.,紫草科的聚合草属Symphytum L. 和天芥菜属Heliotropium L.,兰科的羊耳蒜属Liparis L. C. Rich. 植物中[14-15]。目前含有该类成分并被《中国药典》2015年版收录的中药品种有千里光Senecio scandens Buch. -Ham. ex D. Don、款冬花Tussilago farfara L.、返魂草Aster tataricus L. f.、佩兰Eupatorium fortunei Turcz.、野马追Eupatorium lindleyanum DC.、一点红Tmilia sonchifolia (L.) DC.、紫草Lithospermum erythrorhizon Sieb. etZucc.。该类成分也在欧美多种药用植物中广泛分布,并可通过传统草药、茶饮、谷物食品或沿着牧草、蜜源或食物链逐级传递,如蜂蜜、蛋奶制品、面包、肉类等被人类摄食,可引起人体急性肝损伤,严重者甚至死亡,引起了世界各国的普遍关注[16-17]

PAs的结构对其毒性有着重要的影响,研究表明双稠吡咯啶环中C-1,2位不饱和双键是其毒性必需基团,若其双键饱和,则毒性表现大大减弱,甚至表现为无毒。另外,其千里光酸(necine acid)环上酯基取代数目和空间位阻也可影响PAs的代谢活化,从而影响其毒性[18]。根据骨架取代官能团不同,C-1,2不饱和PAs可分为5类:(+)-倒千里光碱 [(+)-retronecine]、奥索千里光裂碱(otonecine)、(−)-supinidine、(+)-crotanecine和(+)-天芥菜碱[(+)-heliotridine]。其中倒千里光碱型(野百合碱和倒千里光碱)、奥索千里光裂碱型和天芥菜碱型3种类型的毒性报道较多[19]

目前关于PAs诱导肝毒性最经典公认的机制为“代谢吡咯(metabolic pyrroles)”学说,即毒性由吡咯啶环代谢活化所致[18,20]。代谢吡咯的形成主要起始于肝药酶细胞色素P450超家族(CYP)的催化激活[21]。其代谢过程涉及一系列的电子级联传递反应,导致C-1,2不饱和双键环氧化,形成C-3或C-8位的羟基取代的烯丙醇酯活性中间体;由于该氧化中间体比较活泼,极易脱水形成高亲电性的脱氢PAs(DHPAs)或吡咯醇酯(DHR ester),即为吡咯代谢物(或初级毒性代谢物)。Otonecine型的PAs经脱甲基后可通过以上途径脱氢化形成吡咯醇酯(图1)。吡咯醇酯可水解掉千里光酸环形成双稠吡咯啶环[18,22-24]。吡咯代谢物具有较强的电负性,生成后迅速进入细胞质中,与含巯基氨基酸(半胱氨酸、乙酰半胱氨酸)、小分子肽类(GSH)亲核官能团(巯基、氨基、羟基)结合,生成毒性加成物。另外一部分吡咯代谢物则迅速降解,生成一系列的次生毒性代谢物,如组织结合吡咯(tissue-bound pyrroles)、谷胱甘肽吡咯结合物(7- GSH-DHR)、吡咯醇(dehydroretronecine,DHR)等[19]。这些“反应”导致了肝细胞在解毒中又不断的“中毒”,形成恶性循环,不可逆性地造成肝细胞功能紊乱、坏死直至组织损伤。肝脏是CYPs的主要分布器官,所以肝脏是PAs致毒受损的最大靶器官。另外,代谢DHR与大分子蛋白或核酸(DNA、RNA)交联,产生肺毒性和基因毒性(致癌、致突变)[25-27]。药物代谢酶和转运体对PAs的代谢和转运有着重要的影响,研究表明,retrorsine型PAs可通过抑制MDCK和LLC-PK1细胞内代谢酶CYP3A4和有机阳离子转运体(OCTs)表达,抑制本身代谢和摄取,引起药物在细胞内蓄积,加剧肝毒性[28]。类似地monocrotaline型PAs也可抑制转运体OCT1介导的药物摄取,产生肝毒性[29]。另外,药物代谢酶CYP和黄素单氧化酶催化的氮氧化反使PAs极性增大,促进排出体外,毒性减弱[30]


PAs所致肝毒性的相关临床生化分析是其诊断的重要手段,采用PAs损伤人肝实质细胞和肝窦内皮细胞模型,采用UPLC-MS方法,可灵敏地检测到受损细胞中的代谢活性中间体DHPAs和DHR捕捉和交联胞内蛋白致毒的吡咯-蛋白加成物(pyrrole-proteinadducts)[31]。在15例临床PAs引起的肝窦阻塞综合征患者[32-33]和5例PAs氮氧化物引起的肝窦阻塞综合征患者的血清研究中[34],也检测到吡咯-蛋白加成物。因此吡咯-蛋白加成物可作为临床诊断PAs引起肝损伤的检测标志物。

PAs所致肝毒性在临床主要表现为肝窦内皮细胞毒性和肝实质细胞毒性,可分别发展为肝窦阻塞综合征与肝硬化[35]。实验小鼠给予10 mg/kg DHPAs后,肝窦内皮细胞形态发生明显变化,内皮细胞变为圆形,并且膨胀、脱落,导致血窦微循环堵塞,这是肝窦阻塞综合征的典型症状,因此DHPAs可作为实验肝窦阻塞综合征动物模型的诱导剂[36]。PAs致肝窦阻塞综合征患者初期表现为周围肝组织坏死、肝纤维化、肝结节增生、胆管增生等症状,并最终恶化为肝硬化和肝衰竭。

氧化应激损伤是PAs导致肝损伤的主要机制之一,PAs可通过氧化应激损伤肝细胞,在肝内可迅速与抗氧化剂还原型谷胱甘肽(GSH)的巯基共价结合,引起肝内GSH耗竭。胞内基质金属蛋白酶(MMP)是锌离子依赖性内源多肽酶家族,主要功能是降解胞外基质和基底膜,在多种PAs致毒过程中发挥关键作用。肝窦内皮细胞比肝实质细胞对DHPAs更加敏感,这与胞内MMP密切相关,在损伤过程中MMP-9更容易被肝窦内皮细胞所释放到胞外,损伤周围细胞,正常生理情况下MMP-9的活性可被GSH所调控和抑制,但在肝损伤GSH耗竭情况下,MMP-9活性较强,可迅速水解和损伤周围内皮细胞,导致血窦微循环堵塞,胆汁酸积累[37]。另外,PAs还可诱导肝细胞凋亡和炎症反应,在兰蓟定(echimidine)、天芥菜碱、senecione和肾形千里光碱(senkirkine)处理的人原代肝细胞损伤模型中,全基因转录组分析发现,4种PAs主要通过影响细胞周期、细胞死亡和癌症发展3条路径上的基因表达,上调转录因子TP53、MYC、NFjB和NUPR1的表达水平,通过抑制核转录因子FXR、LXR、SREBF1/2和 PPARa/c/d表达,来干扰肝细胞胆汁酸合成[38]。采用代谢组学和基因组学研究千里光宁(senecionine)致大鼠胆汁瘀积型肝损伤模型中,代谢组学分析表明总胆汁酸和结合型胆汁酸含量明显上升,这与其造成的胆汁瘀积密切相关。基因组学发现调控胆汁酸合成转运的基因明显被扰乱,胆汁酸合成基因CYP7A1、BATT、NTCP、OATPS表达明显下调,MRP3表达明显上调,这与体内胆汁酸积累吻合[39]

2  具肝毒性萜类成分的代谢与毒理机制研究

2.1  雷公藤甲素(triptolide

雷公藤甲素主要是从卫矛科雷公藤属植物分离得到的松香烷型二萜内酯类化合物,从多种抗风湿药用植物雷公藤Tripterygium wilfordii Hook. f.、昆明山海棠T. hypoglaucumHutch、东北雷公藤T. regelii Sprague et Takeda中均可分离得到。其具有抗肿瘤、抗炎、免疫调节等多种药理活性,目前在国内外被广泛研究与应用。然而,雷公藤甲素的肝脏、肾、心脏和生殖系统等多脏器毒性引起了人们的广泛关注,也极大地限制了其临床应用[40]

不同于PAs通过代谢活化产生毒性,雷公藤甲素本身具有强烈的毒性,其毒性官能团核心在于结构中的环氧环,而代谢途径则可使雷公藤甲素脱毒。在添加GSH微粒体孵育,GSH加成代谢物被检测到(图2)。使用GSH耗竭剂L-丁硫醚-S,R-磺酰亚

关于雷公藤甲素毒性机制,主要表现在细胞凋亡和自噬、炎症因子、胆汁酸代谢功能紊乱、氧化应激等方面。细胞凋亡和自噬是雷公藤甲素致肝毒性的主要机制之一,雷公藤甲素体外诱导正常人肝细胞株L-02凋亡可能与上调Caspase-3、9的活性有关[50]。雷公藤甲素可引起L-02细胞凋亡,可能与其促进活性氧(ROS)生成、氧化应激反应、抑制细胞膜ATPase活性、降低线粒体膜电位和促进细胞凋亡因子释放有关[51]。另外,有研究表明胞内钙离子的释放及p38MAPK的磷酸化可能参与了雷公藤甲素引起的L-02细胞毒性[52]。0.8 mg/kg雷公藤甲素ig给予大鼠12 h后,可诱导小鼠肝组织发生炎细胞浸润、结构破坏、细胞坏死及代偿性增生;透射电镜下亦可见肝细胞内细胞骨架结构异常、细胞器大量脱落、自噬体明显增多;增殖细胞核抗原(PCNA)及TUNEL染色结果表明,雷公藤甲素可

雷公藤甲素所致的肝损伤可能通过激活免疫相关的Toll样受体4(TLR4)信号,增加炎症因子白细胞介素-17(IL-17)、IL-6的表达,影响T辅助细胞17(Th17)特异性转录因子ROR-γt,进而促进Th17细胞活化,增强其致炎功能[54]。使用抗IL-17单克隆抗体中和小鼠体内IL-17后,其肝毒性减弱。相反,当雷公藤甲素与重组IL-17共同作用,雷公藤甲素所诱导的肝毒性显著加重,说明IL-17介导参与了雷公藤甲素肝毒性[55]。另外,T淋巴细胞Th17/Tregs的失衡在雷公藤甲素诱导肝损伤起了明显作用,表现为Th17细胞数量明显上升,Tregs细胞数量明显下降,Th17和Tregs数目比值与上升的转氨酶水平呈正相关[56]。除此之外,雷公藤甲素会导致胆汁酸代谢异常,报告基因转入胆汁酸调节基因FXR过表达后,其诱导的肝毒性加剧,相反FXR敲除沉默后可加剧雷公藤甲素诱导的肝毒性。在动物毒性中,FXR激动剂GW4064可减弱雷公藤甲素诱导的小鼠肝毒性,缓解肝结构紊乱、结构受损、GSH耗竭、脂质过氧化[57]。Sirt1/FXR信号通路可减弱雷公藤甲素诱导的肝损伤,在肝损伤中,FXR受体下游胆汁酸转运体BSEP表达显著降低,胆汁酸合成酶胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)表达明显升高。Sirt1激动剂SRT1720和FXR激动剂奥贝胆酸(OCA)可明显减弱雷公藤甲素诱导的肝损伤[58]

系统组学是分析雷公藤甲素毒性较全面的手段,全基因组微阵列分析表明雌性小鼠肝脏中3 329个基因表达受雷公藤甲素影响,发生明显变化,

2.2  黄独素B(diosbulbin B

克罗烷二萜内酯类化合物是按其结构可分为含呋喃型二萜和不含呋喃型二萜,其中含呋喃环的黄独素类化合物表现出明显的肝毒性。呋喃型克罗烷二萜在自然界中主要分布在薯蓣科的黄独属Dioscorea L.,木防己属Cocculus DC.[61],唇形科的香科科属Teucrium Linn.[62]、筋骨草属Ajuga Linn.[63]、黄芩属Scutellaria Linn.[64],马鞭草科的紫珠属Callicarpa Linn.[65]植物中,其中在黄独Dioscoreae bulbiferae L.、粉防己Stephania tetrandra S. Moore、金果榄Tinospora capillipes含量较高。黄独[66]和粉防己[67]在临床应用过程中都曾发生过严重的肝毒性不良反应,据现代研究可能与其所含呋喃二萜相关。

化学成分研究表明,黄药子的毒性成分主要是黄独素类化合物。黄独素B目前的研究较为透彻,以黄独素B为例,阐述该类化合物的代谢和毒理作用机制。黄独素B其本身并不具有毒性,而是进入体内之后,在CYP3A酶催化下,结构中的呋喃环经代谢活化生成开环的顺烯二醛(cis-enedial)的活性中间体[68],该中间体可在大鼠体内捕获半胱氨酸、乙酰半胱氨酸、谷胱甘肽,分别生成相应加成的代谢物(图3),此类加成代谢物在添加半胱氨酸或GSH的人微粒体和鼠微粒体孵育实验中也得到有效验证。另外,黄独素B还可与肝脏蛋白质的半胱氨酸巯基和赖氨酸氨基发生共价结合而引起肝毒性。对黄独素B进行选择性结构改造,对呋喃环进行还原使之生成四氢呋喃所得到的四氢黄独素B则不会导致大鼠产生肝毒性,因此说明呋喃环是黄独素B产生毒性的关键基团[69]。另有研究表明,黄独素B也可通过CYP3A4代谢活化,对大鼠肝原代细胞、HepG2和L02细胞产生明显的细胞毒作用,CYP3A4抑制剂酮康唑通过抑制其代谢活化,可抑制黄独素B诱导大鼠原代细胞和CYP3A4转染HepG2和L02细胞的细胞毒性[69]。另外,给予小鼠50 mg/kg黄独素B,发现小鼠肝脏药物外排型转运体Mrp2表达下降,阻碍肝内胆红素、胆汁酸及毒性物质外排,从而造成其在体内及肝内的蓄积,加剧其本身造成的肝毒性,可能是黄独素B引起药源性肝损伤的机制之一[70]


以GSH和对溴苄胺为捕获剂,可建立高灵敏度、高选择性的有毒呋喃化合物的筛查技术,来分析表征黄独素B活性中间体烯二醛与交联蛋白的相互作用,实验发现半胱氨酸和赖氨酸残基均可与黄独素B通过半胱氨酸加成、希夫碱(schiffsbase)、半胱氨酸/赖氨酸交联3种方式形成共价相互作用,并呈现时间和剂量依赖性。CYP3A4特异性抑制剂酮康唑预处理可抑制CYP3A4对黄独素B代谢活化,减少黄独素B和蛋白交联物形成,从而减轻其毒性。共服用CYP3A4诱导剂地塞米松或丁硫氨酸磺西汀促进黄独素B代谢活化,黄独素B和蛋白交联物形成则会增加,毒性也会相应增加。上述结果显示黄独素B和肝蛋白加合物的水平与肝毒性的严重程度呈正相关。因此,黄独素B与肝蛋白加合物可作为诊断黄独素B诱导肝损伤的标志物[71]。另外,通过顺烯二醛和匙孔血蓝蛋白联合合成抗原,免疫家兔后获得血清,酶联免疫吸附实验(ELISA)显示免疫家兔具有高滴度的抗血清。免疫印迹分析表明,顺烯二醛修饰的牛血清白蛋白(BSA)是以浓度依赖性的方式获得多克隆抗体,竞争性ELISA法和竞争性免疫印迹分析确定其特异性。使用该抗体进行免疫印迹分析发现黄独素B损伤后的肝脏中存在多条化学发光带[72]

关于黄独素B及其类似物的毒理机制研究,目前报道比较多的是通过氧化应激、GSH耗竭损伤肝脏。当200 mg/kg黄独素B ig给予小鼠时,血清中的丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)和碱性磷酸酶(ALP)水平明显升高,血清中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量也明显升高,并能够显著诱导肝组织中氧化应激血红素氧合酶-1(HO-1)的表达,表明由TNF-α介导的炎性肝损伤以及氧化应激损伤可能是黄独素B所致急性肝毒性的机制之一[73]。在16、32、64 mg/kg黄独素B连续灌服小鼠12 d的毒性研究中,小鼠肝脏明显受损,肝脏HE染色显示肝细胞肿胀,肝组织中丙二醛(MDA)含量增加,而与氧化应激相关的酶包括谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、铜/锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)、锰超氧化物歧化酶(MnSOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著降低。与酶活性一致,CuZn SOD和CAT基因的表达明显下降,综合表明氧化应激损伤是黄独素B造成小鼠肝脏损伤机制之一[74]。黄独素B对体外培养的人正常肝细胞株也表现强烈的细胞毒性,使胞内GSH水平下降,而ROS含量显著上升,而抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸则可明显逆转黄独素B对肝细胞的毒性作用,由此表明黄独素B致毒机制也可能与其引起肝细胞氧化应激损伤有关[75]。在代谢组学研究黄独素B所致小鼠肝毒性实验中,UPLC-MS分析血清中胆汁酸含量,牛磺酸结合型的胆汁酸含量明显升高,与肝毒性诊断物ALT和AST活性呈现良好的相关性,因此,以牛磺酸结合型为主的胆汁酸可作为评价黄独素B致小鼠肝毒性的生物标志物[76]

2.3  川楝素(toosendanin

川楝素最早是从楝科植物川楝MeLia toosendan Sieb. et Zucc. 和苦楝M. azedarachLinn.的树皮或果实中提取的柠檬苦素型四环三萜化合物,也是川楝、苦楝的主要药效成分,亦是常见的植物源农药(杀虫剂)。川楝子在临床使用中会出现肝脏损伤的现象,毒理学研究发现川楝素具有明显的肝脏毒性,类似的化合物还有印楝素(azadirachtin)[77]。代谢研究表明呋喃环是川楝素的毒性官能团,川楝素中的呋喃环在CYP3A4的介导下生成了3-取代的烯二醛中间体。该中间体易与GSH反应生成3-吡咯啉-2-酮的结合物,此外,可与巯基形成不稳定的S-结合物。肝细胞和CYP3A-null小鼠实验证明川楝素导致的肝毒性与其代谢活化关系密切,CYP3A介导的代谢活化能减弱川楝素引起的肝毒性,且这一过程与胆汁酸水平的改变相关。以GSH为捕获剂的人肝微粒体代谢研究中体,发现川楝素的多种GSH结合物,提示有反应性代谢物的生成,并且这些GSH结合物的生成能够被酮康唑完全抑制;大鼠体内毒性研究显示ig给药前给予酮康唑能够降低川楝素的肝毒性。当代谢活化被抑制后,川楝素可通过诱导小鼠肝脏中CYP7A1、Ostβ和Mrp4基因水平使血浆和肝脏中胆汁酸水平显著升高,川楝素诱导的肝毒性也增加[78-79]

在10 μmol/L川楝素处理体外培养致大鼠原代肝脏细胞损伤研究中,川楝素可以增加大鼠原代肝脏细胞凋亡相关的Caspase-8、9和3的活性,提示川楝素可能激发Caspases依赖的细胞凋亡过程,并能够诱发原代细胞ROS生成。在体外肝毒性研究中, 5、10 μmol/L川楝素处理大鼠原代肝脏细胞1 h内,胞内磷酸化ERK1/2和磷酸化应激活化蛋白激酶(JNK)的水平显著升高。原活化蛋白激酶MEK1/2抑制剂PD98059可通过激活ERK1/2增强川楝素的肝细胞毒性,提示ERK1/2激活能改善川楝素对肝细胞的细胞毒性。JNK抑制剂SP600125能减轻川楝素的肝细胞毒性,提示JNK的激活会损伤肝细胞。丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号转导通路激活后,对川楝素的肝脏细胞毒性会起不同的作用[80],通过以上分析表明,细胞凋亡在川楝素肝损伤中发挥了重要作用。MicroRNA和信使mRNA表达谱分析发现,川楝素所引起的小鼠肝脏毒性的mRNA和miRNA基因变化具有明显的时间和剂量依赖性。连续给予8 d川楝素(80 mg/kg)可引起小鼠严重肝损伤,川楝素所造成肝损伤表现为小鼠肝内GSH耗竭、肝细胞线粒体功能障碍及脂质代谢紊乱,可能是其主要肝毒性机制[81]

2.4  柴胡皂苷

柴胡皂苷是从柴胡Bupleurum chinense (Wall. ex Hk. f.et Thoms.) S. H. Fu、大叶柴胡B. longiradiatum Turcz. 等柴胡属植物中分离出的三萜皂苷,也是其有效成分。虽然柴胡属于常见保肝中药,具有解表退热、疏肝解郁、升举清气之功效,但是目前研究表明柴胡水提物[82]、柴胡总皂苷[83]及单体成分柴胡皂苷a(saikosaponina)、柴胡皂苷d(saikosaponin d)都具有肝毒性,这可能与使用剂量不当有关。研究表明,连续给予51.2~125.0 g/kg柴胡总皂苷粗品15 d,可造成大鼠明显的肝损伤,使血清中ALT、AST水平升高,肝指数增大;HE染色显示受损肝脏表现出不同程度的肝细胞水肿和脂肪变性[84]。在其进一步的毒性机制研究中,柴胡总皂苷粗提物可导致肝损伤大鼠血清中总巯基(-SH)量增加,并使血和肝内氧化应激相关的MDA、GSH含量增加,SOD、GSH-Px活性下降,表明柴胡总皂苷粗提物诱导的肝毒性与肝细胞脂质过氧化作用和抗氧化剂巯基损耗相关[85]。在体外培养的人肝细胞L02研究中,柴胡皂苷a也可通过氧化损伤机制,降低L02细胞SOD活性,升高MDA和乳酸脱氢酶(LDH)含量,破坏细胞膜,使细胞发生损伤而发挥毒性,而非通过诱导细胞凋亡产生肝细胞毒性[86]。另外,柴胡皂苷d也可使人肝细胞L02 LDH释放率增高,溶血实验发现其毒性作用呈剂量依赖性[87]。柴胡皂苷肝毒性研究目前还停留于表面,其毒性官能团不清,其相关代谢和相关毒性机制仍需进一步深入探讨。

3  具有肝毒性蒽醌类成分的代谢与毒理机制研究

蒽醌类化合物在自然界中主要分布在蓼科植物中,大黄素(emodin)是一种主要存在于蓼科植物中的蒽醌类成分,在常用中药大黄Rheum palmatum L.、何首乌Fallopia multiflora (Thunb.) Harald.、虎杖Polygonum cuspidatum Houtt中含量较高,具有广泛的药理学作用。何首乌虽然是一种常见补益类药材,但在临床应用中发现肝损伤不良反应[88]。何首乌总蒽醌20 g/kg连续ig 3周,可使大鼠发生严重肝损伤,HE染色显示大鼠肝细胞坏死和炎性细胞浸润。何首乌总蒽醌通过代谢活化,形成活泼的环氧化的亲电反应性代谢物,随后开环与胞内的GSH共价结合生成大黄素-GSH加成物,在大鼠胆汁检测到该加成物也证实了以上结果[89]。在大黄素体内外代谢研究中,微粒体孵育检测到大黄素3个常规的羟化代谢产物,体外重组酶揭示CYP1A2、CYP2C19和CYP3A4是其氧化代谢的主要I相代谢酶,体内代谢揭示大鼠胆汁中检测到原型药物可被亲电的半胱氨酸和GSH加成,此类加成物有助于解释大黄素的肝毒性(图4)[90]。类似地,在大黄素甲醚代谢研究中,3个新颖大黄素甲醚(physcion)与乙酰半胱氨酸加成代谢产物也在鼠微粒体和大鼠尿中检测到[91]。药物II相代谢相关的葡萄糖醛酸转移酶UGT1A1是催化胆红素形成胆红素葡萄糖醛酸结合的主要酶,若UGT1A1酶被抑制,则可导致胆汁代谢异常,因此在UGT1A1在胆汁瘀积性肝损伤中发挥了重要的作用,通过考察大黄素对该酶的抑制作用预测其肝毒性,大黄素在人微粒体、鼠微粒体和rUGT1A1体外孵育体系中对UGT1A1酶均有中等程度的抑制作用,且抑制类型均为竞争型抑制,其米氏常数(Ki)分别为5.400±0.956、10.020±0.611、4.850±0.528。因此,大黄素可抑制UGT1A1酶活性,而导致胆红素代谢异常[92]

大黄素、大黄酸在终浓度6.25~50 μmol/L时,随着浓度的增加、作用时间的延长对人肝L02细胞和BEL细胞的损伤加大、抑制率增加。在大黄素对体外培养的肝细胞L02损伤研究中,给药48 h培养后, LDH释放率明显升高。采用PCR进行相关肝药酶基因分析,大黄素能诱导CYP450各亚型mRNA表达增加,并可剂量依赖性诱导CYP1A1、CYP1B1的表达[93]。另外,脂多糖(LPS)可加剧大黄素引起大鼠的肝损伤,共用组血清中炎症因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-1b和IL-6水平明显升高。这可能与两者协同的致炎作用相关[94]。高内涵成像分析发现在浓度为100 μmol/L时,芦荟大黄素、大黄素、大黄酸均可引起HepG2细胞数目的明显下降,芦荟大黄素还引起胞核的肿胀,导致细胞核面积增大[95]。此外,芦荟大黄素可显著抑制HepaRG细胞增殖,诱导细胞凋亡,通过Fas死亡途径与ROS线粒体途径产生肝损伤作用[96]

黄樟醚(safrole)是存在于细辛Asarum sieboldii Miq. 根部[97]、肉豆蔻Myristica fragrans Houtt. 挥发油中的一类简单苯丙素类化合物。黄樟醚的亚甲氧基苯基和烯丙基苯的亚结构经过CYP450代谢作用形成活性中间体,Cocktail法表明黄樟醚可抑制CYP1A2活性,鼠微粒体孵育产生的活性中间体1,2-二羟基-4-烯丙基苯(1,2-dyhydroxyl-4-allyl benzene)和1′-羟基黄樟素(1′-hydroxylsafrole)可被GSH捕获,生成GSH加成物(图5)[98]。黄樟醚是潜在肝毒性或肝癌诱导物,主要与活性中间体黄樟醚-2,3-环氧物(safrole-2,3-oxide,SAFO)密切相关。使用彗星尾距和微核双核细胞法分析表明黄樟醚-2,3-环氧物以剂量依赖性对HepG2细胞表现出细胞毒性,给药24、48 h的半数中毒浓度(TC50)分别为361.9、193.2μmol/L。60 mg/kg黄樟醚-2,3-环氧物长期ig给予小鼠,小鼠肝脏会发生显著病理损伤,其邻近中央静脉的肝细胞表现出空泡化和气球样变性[99]

在大鼠体内毒性研究中,黄樟醚剂量依赖性诱导血清中ALT和AST水平升高,使用抗氧化剂维生素E、去铁胺、乙酰半胱氨酸可减轻黄樟素诱导的肝损伤。相反,使用谷胱甘肽合成抑制剂丁硫氨酸砜肟则可加剧黄樟素诱导的肝损伤,这表明黄樟素主要诱导肝部氧化应激损伤[100]。使用LC/MS和32P同位素标记技术成功在嚼槟榔的肝癌患者的癌组织中检测到黄樟醚与DNA加成物,表明其存在致癌的可能性[101]

5  中药肝损伤的防治策略

诱发药源性肝损伤的因素既包括药物本身的毒性,也与患者的体质和代谢状态和服用不当等密切相关,因此,为防治中药所引起的肝损伤,笔者认为应采取如下的防治策略:(1)重视中药肝毒性,提高临床中医师和中药师认知,加强患者的科普教育,使患者了解肝损伤典型的症状,从而做到早发现、早治疗。(2)建立肝毒性的中药材和化学成分数据库,收录在临床使用中药及其制剂所导致的肝损伤病例,记录产生肝毒性的服用剂量和时间等关键信息。对于肝毒性单体成分,应阐明其肝毒性的分子机制。(3)坚持合理使用中药,避免长期或大剂量服用毒性药材。切忌滥用药物,慎用或忌用有肝损伤的中药,对原有肝功能不全或肝衰竭的患者用药更是应该谨慎;严格控制中药用量和服用期限,注意个体体质、年龄、性别、种族的差异,因人而异适当调整剂量。(4)加强对肝毒性药材及其制剂质量的管控,建立毒性成分分析检测标准,完善和规范中药的生产、加工炮制、保存、制剂工艺等全过程质量控制。在剂量、疗程、配伍、给药途径等环节应有严格的规定,以防止因使用不当而致中毒。(5)服药期间,对使用具有潜在肝毒性中药的患者进行及时有效的血-毒性成分浓度检测,并及时监测毒副反应,定期对患者血象、尿液、肝功能等进行检查。一旦发现肝损伤,应及时撤药去除诱因。对肝损伤进行分型诊断,建立相应的专属治疗策略,达到中药肝损伤可防可治的目标。

6  结语

中药用药安全性问题受到了广泛的重视,其肝毒性问题严重地限制了其临床应用。中药所引起的药物性肝损伤也是限制中药现代化发展、走向国际化的难题,因此合理使用中药,做到减毒控毒是中药发展和临床应用的重大目标。目前,我国尚未建立全面成熟的中药肝损害监测体系,迫切需要药监部门和临床药学的有效监管和严格控制。近年来,随着化学分析方法的进步,越来越多的中药肝毒性代谢成分被发现,这些毒性成分或是本身产生毒性或代谢活化产生毒性,随着相关的毒性机制的不断深入研究,使其毒理作用越来越明晰。针对有毒成分如何进行严格监控,确保临床用药安全,是亟需解决的重大问题。

参考文献(略) 

来  源:张  凯,董晓敏,王  琦,汪晓娟. 常用中药肝毒性成分代谢与毒理研究进展 [J]. 中草药, 2018, 49(22):5435-5447.

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