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西红花及其活性成分对肝脏疾病作用及其机制的研究进展

 廿氏春秋 2021-11-15


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摘  要:西红花Crocus sativus是一种具有多种生理功能的传统药食两用物质,已有大量研究报道其可以预防和治疗精神类疾病、神经退行性疾病、心血管疾病以及高脂血症等疾病。研究结果表明,西红花主要通过其抗炎、抗氧化、抗凋亡和调节脂质代谢等药理作用对各种肝脏疾病产生治疗效果。对西红花及其活性成分治疗肝脏疾病的药理作用及其作用机制进行综述,为西红花在临床上发挥更广泛的治疗作用及其抗肝脏疾病作用的深入研究提供科学合理的参考。

西红花Crocus sativus L.为鸢尾科番红花属植物,在我国浙江、江苏、上海、安徽、西藏等多地都有种植。西红花原产于伊朗、西班牙、印度等国家,经我国西藏流传入全国,故又名藏红花。西红花的应用有几千年的历史,它不仅可以作为药品,还可以作具有活血化瘀、凉血解毒、解郁安神之功效,可用于经闭癥瘕、产后瘀阻、温毒发斑、忧郁痞闷、惊悸发狂等症[3]。西红花药理活性多样,在多[10]、冠状动脉粥样硬化[11-12]、肿瘤[13-14]、糖尿病[15]和眼部疾病[16-17]都有治疗作用。西红花在临床上主要用于心血管系统疾病和肝脏疾病的治疗。目前市场上已有多种含有西红花的中成药,如西红花总苷片、六味西红花口服液、八味西红花清肝热胶囊、八味西红花止血散和藏红花油等,其中八味西红花清肝热胶囊被广泛用于肝胆疾病。此外,西红花还被开发为具有调节血脂、增强免疫力、改善女性月经不调等功能的保健食品。
藏医药经典《晶珠本草》中有记载:“西红花可治疗一切肝病”。西红花是很好的抗炎剂、抗氧化剂和抗凋亡剂,有显著的肝保护作用[18]。西红花在肝脏疾病的应用一直受到重视,国内外研究人员建立了各种体内、体外肝病模型,对西红花在肝脏疾病的作用及其机制进行了深入的探讨与研究。本文结合国内外相关文献,对西红花在肝脏疾病中的应用及其机制的研究进展进行综述,为更好地利用西红花治疗肝脏疾病提供理论支持,为西红花产品的开发和临床合理应用提供一定参考。

1  主要活性成分

目前从西红花中已提取分离出150多种化合物[19]但只鉴定出其中大约2/3的化合物。西红花的化学成分主要包括萜类、黄酮类、蒽醌类、酚酸类、呋喃类和生物碱类等[20]

1.1  萜类

萜类成分是西红花中含量最高的一类化合物,包括单萜类、二萜类、三萜类和四萜类成分。目前已分离鉴定了21个单萜类化合物[21-27]12个二萜类化合物[21-22,27-31]2个三萜类化合物[32]5个四萜类化合物[28]。西红花主要的有效成分西红花酸和藏红花醛均属于萜类化合物。西红花酸为二萜类化合物。藏红花醛是单萜类化合物的代表性成分。Pfander[28]认为西红花中分离出的四萜类化合物玉米黄素可能是西红花苷类的前体化合物。《中国药典》2020年版规定,西红花柱头按干燥品计算,含西红花苷和西红花苷的总量不得少于10.0%,含苦番红花素不少于5.0%[33]

西红花中的主要萜类化合物见图1和表1

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1.2  其他类

黄酮类成分主要存在于西红花花瓣中,以黄酮(醇)及其糖苷和花色苷为主,其中糖苷类包括山柰酚及其糖苷类成分、异鼠李素及其糖苷类成分和槲皮素及其糖苷类成分,花色苷成分包括飞燕草素、锦葵色素和牵牛花素的葡萄糖苷[34]。高文运等[35]从西红花中分离出4个蒽醌类化合物,分别是大黄素、2-羟基大黄素、1-甲基-3-甲氧基-8-羟基蒽醌-2-羧酸和1-甲基-3-甲氧基-6,8-二羟基蒽醌-2-羧酸。西红花花瓣、花粉和球茎中含有酚酸类成分,包括4-羟基苯甲酸[36]、对香豆酸[26]、芥子酸[37]和咖啡酸[38]等。西红花还含有呋喃类化合物,分别是(4R)-4-hydroxy dihydrofuran-2-one-

2 对肝损伤的治疗作用

肝脏作为代谢多种外源性物质的主要场所,其暴露在各种有毒化学物质、药物、辐射和酒精等环境中,有可能会发生肝损伤。西红花抗肝损伤作用主要与其强大的抗氧化、抗炎和抗凋亡作用有关。

2.1  化学性肝损伤

双酚A[48]、柠檬黄[49]、甲基磺酸甲酯[50]、尼古丁[51]、氯化铍[52]和脂多糖及D-氨基半乳糖胺[53]等化学性肝毒物质诱导的肝损伤具有保护作用。

研究表明西红花苷和西红花酸都能拮抗CCl4诱导的急性肝损伤,主要通过降低实验动物肝脏丙二醛(malondialdehydeMDA)水平,升高超氧化物歧化酶(superoxide dismutaseSOD)、过氧化氢酶(catalaseCAT)和谷胱甘肽(glutathioneGSH西红花苷同样通过抗氧化应激保护丙烯酰胺、玉米赤霉烯酮、柠檬黄和氯化铍引起的肝损伤。Hassani[48]发现西红花苷可以降低经双酚A处理的大鼠c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinaseJNK)、细胞外信号调节激酶(extracellularregulated protein kinasesERK)、丝裂原激活蛋白激酶(mitogenactivated protein kinaseMAPK)和miR-122的表达水平,下调大鼠肝脏的转录水平,通过抑制肝细胞凋亡发挥保肝作用。西红花苷抑制肝细胞凋亡的分子机制还包括下调p53、细胞凋亡促进基因(Bcl-2-associatedXBax)和B细胞淋巴瘤/白血病-2B-cell lymphoma/leukemia-2Bcl-2)和细胞色素Ccytochrome cCyt-c)的水平,抑制

西红花及其活性成分抗化学性肝损伤的作用见表2

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2.2  药物性肝损伤

西红花对化疗药物丝裂霉素C[43]、顺铂[54]、环磷酰胺[55]、甲氨蝶呤[56]和抗结核药物利福平-异烟肼[57]等药物导致的肝损伤具有保护作用。西红花苷能降低p38p-p53的表达,降低cleaved Caspase-3的水平,抑制肝细胞凋亡,从而保护顺铂诱导的肝损伤[54]。西红花苷还可提高抗氧化酶水平,抑制MDA的积累,减少H2O2和活性氧簇(reactive oxygen speciesROS)的蓄积,降低炎症因子水平,αtumor necrosis factor-αTNF-α)、环氧合酶-2cyclooxygenase-2COX-2)和MDA表达,升高SODCAT水平,进而改善利福平-异烟肼导致的肝损伤。综上,西红花主要通过抑制肝细胞凋亡、提高抗氧化防御、抑制氧化应激和减轻肝脏炎症改善药物性肝损伤。

西红花及其活性成分抗药物性肝损伤的作用见表3

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2.3  放射性肝损伤

放射性肝损伤是由放射性治疗导致的一种肝损伤,放疗射线包括放射性同位素产生的αβγ射线和各类X射线等。Tawfik[58]使用西红花苷200 mg/kg对大鼠进行ip预防给药7 d,评价了西红花苷对γ射线所致肝损伤的保护作用,发现治疗组大鼠血清肝酶水平均显著下降,经预处理的大鼠TNF-αIL-1βMDA和硫代巴比妥酸反应物水平显著降低,SODCATGSH-PxTOS水平显著升高,从而减轻肝损伤。这表示西红花苷通过抗氧化和抗炎机制对γ射线所致的肝损伤发挥保护作用。与γ射线损伤组相比,西红花苷预防治疗组的肝组织结构相对完好,无坏死、退行性病变或凋亡,并伴有或不伴有轻度白细胞浸润,说明西红花苷能减轻γ射线损伤所致的组织病理学改变。

2.4  酒精性肝损伤

人体摄入的乙醇大部分由肝脏进行代谢,长期过量饮酒会导致肝脏损伤。Rezaee-Khorasany[59]分别对西红花苷102040 mg/kg组大鼠配合50%乙醇(5 g/kg)进行预防治疗及造模,持续4周,1/d。结果显示西红花苷能够通过减少Bax/Bcl-2的水平,抑制Caspase-3Caspase-8Caspase-9的活性,减少肝细胞的凋亡;降低MDA含量,减轻脂质过氧化反应;抑制炎性因子IL-6TNF-α的表达,减缓乙醇诱导的肝细胞炎症损伤。西红花花瓣中含有具强抗氧化性的多酚类物质。西红花花瓣乙醇提取物通过下调IL-6TNF-α的表达水平减轻肝细胞的炎症损伤,且剂量越高,肝脏保护作用越明显[60]

2.5  肝脏缺血再灌注损伤ischemia reperfusion injuryIRI

肝脏IRI常发于肝移植术中肝损伤以及创伤和切除手术中,会导致早期肝脏移植后器官衰竭、急慢性组织排异现象和器官损伤[61]。已有研究报道ROS的产生会导致氧化应激状态,从而加重肝脏缺血再灌注损伤[62]Pan[63]发现西红花乙醇提取物可以使SOD1CAT水平上升,降低p47phox蛋白表达,抑制还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamideadenine dinucleotide phosphateNADPH)氧化酶的活化,使肝细胞内ROS的浓度显著降低,保护肝脏氧化应激损伤。西红花乙醇提取物还能降低伴侣蛋白的羰基化水平,抑制IRI诱导的内质网应激和蛋白质泛素化。这表明西红花可以通过调节蛋白质氧化减少肝脏IR。另有研究发现,西红花苷能提高肝脏抗氧化酶活性,激活核因子红细胞2-相关因子2nuclear factor erythroid 2-relatedfactor 2Nrf2)信号通路,发挥抗炎、抗氧化作用;降低miR-122miR-34ap53的表达,抑制肝细胞凋亡,保护肝脏免受IR[64-65]。另有研究使用西红花苷和藏红花醛进行实验,发现它们均能通过抗肝细胞凋亡发挥肝保护作用[66]

西红花及其活性成分抗肝脏IR的作用见表4

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2.6  失血性休克损伤

失血性休克会导致炎症反应过度、细胞损伤和细胞死亡,其中一个主要的机制是线粒体损伤引起的细胞凋亡[67]Yang[68]研究发现西红花酸对大鼠失血性休克造成的肝脏损伤具有保护作用。与未经西红花酸治疗的对照组大鼠相比,复苏期间ip西红花酸2 mg/kg的实验组大鼠肝组织内游离Cyt-c水平和Caspase-3水平降低,Bcl-2水平升高。由此可见,西红花酸能减少线粒体外膜损伤,抑制肝细胞凋亡,最终保护失血性休克引起的肝脏损伤。

3 脂肪肝

3.1  非酒精性脂肪肝nonalcoholic fatty liver diseaseNAFLD

西红花对NAFLD和酒精性脂肪肝均有治疗作用。NAFLD是脂肪组织在肝脏沉积的结果。目前,NAFLD是全国患病人数众多的慢性疾病。2018年,我国NAFLD患病率达到32.9%。到2030年,中国NAFLD患者总数预计将增至3.1458亿,成为全球NAFLD患病率增长最快的国家[69]

西红花对NAFLD具有早期干预、治疗作用[70]Mohajeri[71]连续4周给高脂饮食诱导的肝脂肪变性模型大鼠ig西红花苷100mg/(kg·d),结果发现单独饲喂高脂饲料的大鼠血浆肝细胞酶活性升高,抗氧化物含量显著下降,肝脏脂质过氧化指数升高。而西红花苷组的肝组织损伤标志物显著减少,脂质过氧化产物MDA升高。这说明西红花苷能通过抗氧化作用使肝脏抗氧化物和血清脂质过积累恢复正常,从而抑制肝脏脂肪沉积。另有研究发现西红花能通过降低肝组织局部的氧化应激水平延缓NAFLD的进展[72]

西红花不仅能够抑制肝脏氧化应激反应,还能调节肝脏脂质代谢。Luo[73]研究发现西红花苷能抑制促进db/db小鼠脂质生成的相关基因的表达,包括固醇调节元件结合蛋白-1cSterol-regulatoryelement binding protein-1cSREBP-1c)、过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferators-activated receptorsPPARsγ、脂肪酸合成酶(fatty acid synthaseFAS)、硬脂酰辅酶A去饱和酶1stearyl coenzyme A dehydrogenase-1SCD-1)和二DGAT-1)的mRNA表达;上调参与脂肪酸β-氧化和脂肪转运相关基因PPARα、酰基辅酶A氧化酶1acyl-CoAoxidase 1ACOX-1)和肉碱棕榈酰转移酶1carnitine palmitoyl transferase1CPT1)的mRNA水平,改善肝脏脂质堆积。西红花苷还通过腺苷酸激活蛋白激酶/雷帕霉素靶蛋白(5′-adenosinemonophosphate-activated protein kinase/mammalian target of rapamycinAMPK/mTOR)通路调节自噬进而改善肝脏脂代谢紊乱。

西红花及其活性成分抗NAFLD的作用见表5

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3.2 酒精性脂肪肝

酒精性脂肪肝是酒精性肝炎的早期阶段,长期饮酒会增加肝细胞中脂肪生成与积蓄,从而诱发脂肪肝[74]。如果持续饮酒,可能会发展为肝炎、肝纤配合饲喂高脂饲料以得到酒精性脂肪肝大鼠模型,造模的同时ig西红花酸50 mg/kg进行预防治疗。结果表明西红花酸治疗组的大鼠血清三酰甘油triglyceridesTG)含量、肝脏TG含量和游离脂肪酸(freefat acidFFA)含量、肝重系数均显著低于模型组。西红花酸组的肝脏病变程度减轻,脂肪沉积减少,脂肪变性程度改善,说明西红花酸对酒精性脂肪肝有预防及保护作用。研究发现西红花酸组的脂肪酸线粒体β-氧化能力升高,苯胺羟化酶(anilinehydroxylaseANH)、dehydrogenaseALDH)、GSHSOD活性显著增加。说明西红花酸能够活化线粒体脂肪酸氧化系统,加速脂肪酸氧化,减少肝脏脂肪堆积;加速乙醇和乙醛的清除,对酒精性脂肪肝产生保护作用。王建敏等[76]对该实验进行重现,得到了相同的结论。

4 肝癌

原发性肝癌是临床常见的恶性肿瘤之一。在体外,西红花醇提取物对肝癌HepG2细胞的细胞毒性高于非恶性细胞,并呈浓度和时间相关性地降低肝癌细胞的存活率[77]。研究发现西红花苷还能通过抑制HepG2细胞的端粒酶活性和人端粒酶反转录酶(human telomerase reverse transcriptasehTERT)水平[78],阻滞细胞周期于S期和G2/M期达到抑制肝癌细胞增殖的作用[79]
西红花及其活性成分在体内也表现出抗肝癌的作用。Amin[80]发现西红花苷可以减少COX-2和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxidesynthaseiNOS)的表达,发挥抗炎作用;恢复体内抗氧化剂CATSODGSH水平,减轻氧化应激;下调核因子κBnuclearfactor κBNF-κB-p65表达,促进肝癌细胞凋亡。Kim[81]进行体外实验发现西红花苷对白介素-6interleukin-6IL-6)诱导的Hep3BHepG2细胞信号传导与转录激活因子3signal transducer and activator oftranscription 3STAT3)的活化具有抑制作用。西红花苷还下调了p-JAK1p-JAK2p-SrcBcl-2、细胞周期蛋白D1cyclin D1)、趋化因子受体4chemokine receptor 4CXCR4)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factorVEGF)和Survivin的表达,增加BaxCaspase-3Caspase-9和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶mRNA表达,从而诱导肝癌细胞凋亡并抑制肝癌细胞增殖。这表明西红花苷通过调节IL-6/STAT3信号通路产生抗肝癌活性。另有双盲临床实验发现,在化疗期间,4名转移性肝癌患者服用西红花胶囊(50 mg2/d),其中有2名患者经西红花治疗后的肝脏转移灶发生部分、全部清除[82]。说明西红花对转移性肝癌有治疗效果。

西红花及其活性成分抗肝癌的作用见表6

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5 肝纤维化

肝纤维化是肝脏损伤修复失衡的结果,表现为肝内结缔组织异常增生。这个过程涉及到一个重要的细胞即肝星状细胞(hepatic stellate cellHSC)。HSC可以产生以胶原为主要成分的细胞外基质(extracellularmatrixECM),ECM逐渐沉积会引起肝纤维化。HSC的激活和凋亡是肝纤维化的进展和逆转的核心环节[83]

MMP-2mRNA的表达,降低基质金属蛋白酶组织抑制因子-1tissueinhibitor of metalloproteinase-1TIMP-1mRNA的表达,增强MMP-2的活性,减弱TIMP-1的活性,使MMPs/TIMPs比值增大,从而加强对胶原的降解能力[85]。西红花还能下调肝组织中p38 MAPK蛋白的表达[86],抑制肝星状细胞分泌型胶原、透明质酸和层黏连蛋白从而表现出改善肝纤维化的作用[87]。还有研究表明西红花酸能通过抑制Smad2Smad3蛋白表达水平,提高Smad7蛋白表达水平,从而抑制促纤维化细胞因子生长因子β1transforming growth factorTGF-β1)表达,发挥抗肝纤维化作用[88-89]。研究发现NF-κB水平升高会促进肝细胞中炎性和趋化因子的分泌,并加重肝的炎症和纤维化[90]Algandaby[91]对硫代乙酰胺诱导的肝纤维化小鼠进行实验,发现西红花苷可以降低NF-κBCOX-2TNF-αIL-1β表达,从而抑制炎症反应。此外,西红花苷还能阻碍肝纤维化小鼠α-平滑肌肌动蛋白(α-smoothmuscle actinα-SMA)和collagen-1α的表达。总之,西红花抗肝纤维化的主要机制:(1)促进HSC凋亡,抑强抗炎能力以减轻肝组织学异常;(4)抑制胶原蛋白生成以防止其过量产生而发生交联现象。

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6  结语

西红花及其活性成分对肝损伤、脂肪肝、肝脏缺血再灌注损伤、肝癌和肝纤维化等肝脏疾病都有良好的治疗作用。其中,关于西红花对肝损伤的治疗作用的研究最多,包括化学性肝损伤、药物性肝损伤、放射性肝损伤和酒精性肝损伤等。西红花对肝病的作用机制主要为抗氧化、抗炎、抗凋亡、促进自噬、调节脂质代谢、诱导肿瘤细胞凋亡、阻滞肿瘤细胞周期、诱导HSC凋亡、抑制ECM合成和促进ECM降解等。针对各种肝病,西红花的作用机制有所不同,但均可产生显著的保护效果,说明其在肝病防治方面具有光明的前景。
在藏医药典籍《晶珠本草》中有记载:“西红花治一切肝病”。今后还可进一步研究西红花对其他肝病如病毒性肝炎和肝硬化的治疗保护作用,对其抗氧化、抗炎及抗凋亡作用机制进行系统性的研究。虽然西红花对各种啮齿动物肝病模型以及离体培养的肝损伤细胞具有广泛且优越的治疗作用,但缺乏相关的临床研究进一步证实其疗效。且西红花活性成分的安全性也缺乏临床研究,西红花活性成分的量--毒关系仍是其药理毒理研究中待解决的关键问题。因此,后续还应对西红花进行相关的安全性评价和临床实验研究。此外,现有西红花治疗肝病的研究还局限于西红花单体的研究。将西红花与其他肝病药物联合使用,充分发挥中医药多组分、多靶点、多途径的治疗特点,探索它们可能的协同作用效果值得深入研究。已有的研究表明西红花及其活性成分对多种肝病的具有明确的治疗效果,因此开发西红花高端大健康产品具有极高价值与广阔的应用前景。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献(略) 

来  源:钟晴柔,尤  雅,朱  琳,姜玉丽,徐子金,林素素,王  平.西红花及其活性成分对肝脏疾病作用及其机制的研究进展    [J]. 中草药, 2021, 52(14): 4386-4397 .

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