2018, Vol. 2
大黄素(emodin)别名为朱砂莲甲素，主要提取自中药大黄的根茎，也存在于虎杖、芦荟等蓼科药用植物中。大黄素的化学名为1, 3, 8-三羟基-6甲基蒽醌(1, 3, 8-trihydroxy-6-methyl-anthraquinone)，属于羟基蒽醌类，并且是分布最广泛的一种羟基蒽醌类化合物。现代医学对大黄素的研究主要集中在抗肿瘤、抗微生物、护肝、抗氧化和调节免疫等方面[1~3]，而对凝血功能的作用研究较少。
脓毒症是宿主对感染的反应失调而导致的致命性器官功能障碍[4]。凝血功能障碍是脓毒症的常见并发症，脓毒症患者一旦并发凝血功能障碍，病死率可明显升高[5~6]。祖国医学认为中药大黄具有攻积滞、清湿热、泻火、凉血、祛瘀、解毒等功效，如《神农本草经》云：“大黄味苦，寒。主下瘀血、血闭、寒热……”[7]。《血证论》中云：“大黄一味，既是气药，又是血药，止血而不留瘀，尤为妙药[8]。”这说明祖国医学早已发现大黄对凝血功能具有调正作用。而大黄素是大黄的主要成分，本文拟针对大黄素的药理特点和其对脓毒症性凝血功能紊乱的调正作用做一综述。
一、大黄素的药理特点大黄素难溶于水，在甲醇中的溶解度为5.4 mg/mL，在乙醇中的溶解度为1.81mg/mL。大黄素在pH值为12.0的水或磷酸盐缓冲溶液中的溶解度为1.35mg/mL，在pH值为14.0的水或磷酸盐缓冲溶液中的溶解度为2.7mg/mL，在酸性条件下大黄素的溶解度更低。因此，甲醇和乙醇的混合溶液可以作为大黄素的溶剂之一。大黄素可在pH7.4~8.87范围内的平衡盐(Hank'S Balances salt solution，HBSS)溶液中保持24h的稳定。
(一) 药代动力学特征大黄素的药代动力学特征因给药途径的影响而各不相同。按4mg/kg剂量对SD大鼠静脉注射大黄素后，其药代动力学表现为二室模型，特点为分布较快，但消除较慢。药代动力学参数受性别影响，雄鼠的分布半衰期(t1/2α)为13.26± 6.28min，消除半衰期(t1/2β)为187.378± 74.52min，血药浓度曲线下面积(AUC0-∞, i.v)为430± 160μg/mL·min；雌鼠的t1/2α为13.52± 7.28min，t1/2β为118.5033± 83.09min，AUC0-∞, i.v为283± 98μg/mL·min。大黄素在静脉给药后可迅速代谢成大黄素葡萄糖醛酸化物，此代谢物在体内的血药浓度变化符合一室模型特征，其药代动力学参数表现为：雄鼠t1/2Ke为167.4± 50.9min，AUC0-∞，i.v为2210± 980μg/mL·min；雌鼠t1/2Ke为251.3± 114min，AUC0-∞，i.v为1540± 290μg/mL·min。由此可知，大黄素静脉给药时在大鼠体内的代谢方式以消除为主，并表现较强的首过效应，因此其生物利用度较低。同时，大黄素及其葡萄糖醛酸结合物的药代动力学参数均表现出明显的性别差异[9]。
为了进一步研究大黄素在体内代谢的组织分布特征，有学者经小鼠尾静脉注射131Ⅰ-标记的大黄素，发现131Ⅰ-标记的大黄素在小鼠的肾脏和肺分布浓度最高，而在肝脏、胃、小肠等器官含量较低，脑组织中的含量最低。静脉给药2h后在小鼠体内监测不到放射活性，表明131Ⅰ-标记的大黄素在小鼠体内的主要消除途径是通过肾脏经尿排泄，几乎不能透过血脑屏障。因为大黄素在小鼠体内消除速度较快，所以大黄素在体内产生毒性的可能性较低[10]。
将大黄素按8mg/kg的剂量对大鼠进行灌胃后，大黄素的药代动力学参数为：雄鼠血药达峰浓度(Cmax)为0.31± 0.094μg/mL，血药浓度达峰时间为(Tmax)18± 6.71min，血药浓度曲线下面积(AUC0-∞, p.o)为65.76± 34.77μg/mL·min；雌鼠的Cmax为0.39± 0.011μg/mL，Tmax为18.75± 7.5min，AUC0-∞, p.o为33.82± 4.09μg/mL·min。口服大黄素后大黄素-葡萄糖醛酸结合物的药代动力学参数为：雄鼠的Cmax为6.69± 1.058μg/mL，AUC0-∞, p.o为2261.89 ± 655.87μg/mL·min；雌鼠的Cmax为1.807± 0.576μg/mL，AUC0-∞, p.o为458.50 ± 373.29μg/mL·min。由此可知，大黄素及其葡萄糖醛酸结合物经口服给药的药代动力学参数同样存在显著的性别差异。因为十二指肠和空肠的肠道酶对大黄素的水解作用较强，所以大黄素主要在十二指肠和空肠吸收，在结肠和回肠吸收较少[9]。
(二) 毒副作用大鼠灌胃过量大黄素后可出现排稀便、软便、体重不增长，被毛脏乱、红染，精神不振等毒性反应[11]。大黄素能抑制人肾小管上皮细胞(HK-2)的增殖，其半抑制浓度(IC50)为136.5μmol/L；同时大黄素也能抑制肝癌细胞(HepG2)的增殖，其IC50值为125.30μmol/L[8]。大黄素毒性的主要靶器官是肾近曲小管上皮细胞和肝细胞，其引起肝肾毒性的病理表现为肝细胞萎缩、肾小管上皮细胞水样变性、肾小管上皮细胞内的色素沉积，此毒性作用部分可逆。此外，大黄素还被报道具有生殖毒性，其毒性机制为阻断睾丸基因的表达[12]。有体外实验表明大黄素是通过抑制精子游离钙离子浓度与酪氨酸磷酸化来影响人精子功能[13]。同时大黄素还具有遗传毒性，其对脱氧核糖核酸(DNA)的损伤表现为能稳定拓扑异构酶Ⅱ-DNA(Topo Ⅱ-DNA)裂解复合物与抑制腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)水解[14]。另外大黄素对间质细胞也有一定毒性作用，体现在细胞膜的损伤和能量代谢障碍方面，其机制是通过抑制钠离子-钾离-ATP酶(Na+-K+-ATPase)和钙离子-ATP酶(Ca2+-ATPase)的活性以及增强肌醇三磷酸(IP3)和环磷酸腺苷(cAMP)活性[15]。
二、大黄素对凝血功能紊乱的调正作用正常的凝血功能要求完整的内皮细胞系统、数量与功能正常的血小板、凝血系统与抗凝系统的平衡和纤溶系统与抗纤溶系统的平衡。目前研究发现，大黄素对凝血功能紊乱相关的诸多环节均有调正作用。
(一) 对血管内皮细胞的作用内皮细胞功能障碍是血管炎性疾病发展的基础[16]。目前已有体外实验证实大黄素对血管内皮细胞具有保护作用。TNF可通过激活细胞信号传导通路(NF-kappa B)途径促使细胞间黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1, ICAM-1)、血管细胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule 1, VCAM-1)和内皮白细胞黏附因子-1(endothelial leukocyte adhesion molecule-1, ELAM-1)等细胞因子的释放，进而促进单核细胞与内皮细胞的黏附。大黄素则是NF-kappa B天然的抑制剂，能够抑制ICAM-1、VCAM-1和ELAM-1等细胞因子的释放，减少炎症对血管内皮细胞的损伤。高血糖可产生显著的内皮细胞毒性，可导致人脐静脉内皮细胞(Human Umbilical Vein Endothelial Cells, HUVEC)内DNA含量降低12%~19%，亚二倍体染色体凋亡增加40%~109%，趋化因子(CCL5)的信使核糖核酸(mRNA)和蛋白水平均显著升高, 体外实验将浓度为20、40、80μmol/L的大黄素作用HUVEC 72h，结果能够显著抑制细胞的增殖，并且呈现剂量依赖性。提示大黄素有可能具有抑制HUVEC的增殖作用，机制可能是抑制血管内皮细胞增殖，促进血管内皮细胞凋亡[17]。2015年，Yun Gao等应用含3μmol/L的大黄素的高糖培养液培养HUVEC后，发现在大黄素的作用下，HUVEC的CCL5的mRNA和蛋白水平均接近正常，单核细胞的黏附能力和趋化能力均有明显改善，而这个效应主要由大黄素抑制p38 MAPK和ERK1/2途径的激活来实现[18]。
(二) 对血小板的作用血小板的主要生理功能是通过黏附、聚集和分泌等功能参与止血和血栓形成。最近的动物实验研究显示，大黄素(250mg/kg.d)能改善盲肠结扎穿孔(Cecal ligation and puncture，CLP)诱导的脓毒症后期小鼠的血小板数量及聚集功能，降低脓毒症后期病死率[19]。脓毒症晚期并发弥散性弥散性血管内凝血，因微血栓的广泛形成，大量的凝血因子及血小板被消耗，此时大黄素上调血小板的数量及聚集功能，调正脓毒症凝血紊乱。因为大黄素具有较强的抗炎和抗氧化作用，Nemmar A等在小鼠模型上研究大黄素对柴油机排气微粒(diesel exhaust particles, DEP)造成的心血管反应的治疗作用，结果发现大黄素除了具有显著下调白细胞、TNF-α和IL-1等炎症因子水平以外，还能在体外显著下调血小板聚集率，阻止DEP引起的活化部分凝血活酶时间(APTT)和凝血酶原时间(PT)缩短，并改善软脑膜小动脉和小静脉的血栓前状态[20]。
(三) 对凝血因子的作用凝血因子是凝血过程中的重要组成部分，脓毒症时，促凝物质如组织因子(Tissue factor，TF)功能上调，而抗凝物质如抗凝血酶(Antithrombin，AT)、血栓调节蛋白(Thrombomodulin，TM)、组织因子途径抑制物(Tissue factor pathway inhibitor，TFPI)和蛋白C(Protein C，PC)功能受抑制，以及纤维蛋白溶解机制受损等，导致机体早期处于高凝状态，消耗大量凝血因子等形成微血栓[21~23]，进而导致机体从高凝向低凝状态的转变。近期采用CLP诱导脓毒症模型的动物实验研究，结果显示CLP大鼠整体凝血状态因凝血因子及纤维蛋白原功能均减弱而表现为低凝倾向，予大黄素(50mg/kg.d)干预后CLP大鼠内源性凝血因子功能和纤维蛋白原功能得到改善，降低了24h病死率。因此，大黄素能从改善凝血因子方面纠正脓毒症凝血紊乱[24]。
(四) 对抗凝系统的影响内皮细胞蛋白C受体(endothelial protein C receptor, EPCR)是蛋白C抗凝途径和细胞保护通路中的重要物质，可与PC结合并促进PC活化形成活化蛋白C(activate protein C，APC)。当机体发生全身炎症反应时，肿瘤坏死因子α转化酶(tumor necrosis factor-α converting enzyme，TACE)表达增高可促进细胞膜上的EPCR进行释放，使血液中的可溶性EPCR浓度迅速升高，进而使PC迅速活化并发挥抗凝作用。Lee W等研究发现，给CLP模型小鼠静脉注射EG后，EG可通过抑制TACE的表达来减少CLP诱发的EPCR释放，从而达到调节抗凝的作用[25]。
(五) 大黄素对纤溶系统的影响尿激酶型纤溶酶原激活物(urokinase-type plasminogen activator，uPA)属于丝氨酸蛋白酶家族，可激活纤溶酶原(plasminogen，Plg)转变为纤溶酶(plasmin)纤溶酶能降解血栓中的纤维蛋白，形成水溶性降解片段，从而使血栓溶解。纤溶酶原激活物抑制剂-1(plasminogen activator inhibitor，PAI-1)是PA的主要抑制剂[26]。Radha等研究发现大黄素可以剂量依赖性方式提高uPA的基因表达和蛋白活性，进而增加成纤维细胞的纤溶活动。同时，PAI-1也随uPA活性的升高而升高，以拮抗uPA的作用[27]。
综上所述，大黄素是大黄的主要成分，具有分子量小、起效快、代谢快等药理学特点；具备保护血管内皮细胞、调节血小板聚集功能、改善凝血因子及纤维蛋白原功能和调节纤溶的多重作用，在治疗脓毒症相关的凝血功能紊乱具有较大临床前景。但是大黄素在凝血研究方向的临床资料缺乏，是下一步深入研究的方向。
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