2. 常州大学生物医学工程与健康科学研究院，江苏 常州 213164
2. Institute of Biomedical Engineering and Health Sciences, Changzhou University, Changzhou, Jiangsu 213164, China
随着人口老龄化的加速, 肝脏疾病的发生率和死亡率日收稿日期: 2019 - 11 - 28, 修回日期: 2020 - 02 - 26基金项目:国家自然科学基金资助项目(No 81300059);中国博士后科学基金项目(No 2014M560408, 2016T90432);镇江市社会发展指导性项目(No FZ2019005)作者简介:张谊(1990 -), 女, 硕士生, 临床药师, 研究方向:中药药理, E-mail: zhangyiujs@ 163. com; 黄晓佳(1980 -), 男, 博士, 副教授, 研究方向:神经药理, 通讯作者, E-mail: huangxj@ cczu. edu. cn趋上升。尽管有疫苗接种计划和抗病毒药物的使用, 但由于长期不良的生活习惯和营养过剩, 全球肝病问题进一步加重, 已经严重影响着人类的健康。因此, 开发有效的肝病治疗和预防药物已迫在眉睫。丹参为唇形科植物鼠尾草属丹参的干燥根和茎, 丹参酮ⅡA(tanshinone ⅡA, Tan ⅡA)是其有效脂溶性成分之一, 具有广泛的药理活性。但Tan ⅡA是小分子脂溶性物质, 口服吸收差, 生物利用度低, 临床使用受限, 因此, 研究和开发新的Tan ⅡA剂型受到越来越多的关注。本文就近十年来对Tan ⅡA在肝脏疾病中的作用机制研究及剂型的发展进行综述。
1 Tan ⅡA在肝脏疾病中的作用 1.1 Tan ⅡA在炎症相关性肝损伤中的作用炎症相关性肝损伤是一种由多种肝脏炎症性疾病所引起的肝脏损伤, 其具体的致病因素包括炎症因子的释放、活性氧自由基的激活、氧化应激损伤以及线粒体功能障碍。Tan ⅡA具有显著的抗炎及抗氧化作用, 可保护肝细胞, 减轻肝脏损伤, 如Tan ⅡA可通过下调炎性介质高迁移率族蛋白B1(high mobility group box-1, HMGB1)蛋白和mRNA表达, 抑制细胞肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)等其他炎症因子的释放, 继而减轻大鼠肝细胞损伤[1]; 也可通过作用于网格蛋白和小窝蛋白促进肝细胞对HMGB1的摄取作用, 从而降低肝损伤[2]。此外, Tan ⅡA能够通过抑制炎症相关信号通路, 减少炎症细胞的活化, 如通过下调p38和NF-κB表达, 抑制促炎因子白细胞介素-1(interleukin-1, IL-1)、IL-6和TNF- α的释放, 减轻肝脏的损伤[3]。
正常情况下, 细胞氧化与抗氧化能力处于平衡状态, 过量的氧自由基可破坏生物膜而导致脂质过氧化, 是肝损伤的重要原因之一。Tan ⅡA具有良好的抗氧化应激作用, 有明显的肝脏细胞保护作用。在雷公藤内酯醇与对乙酰氨基酚诱导的大鼠急性肝损伤模型中, Tan ⅡA处理可显著增强肝细胞活力并改善肝功能指标, 降低大鼠肝细胞中的丙二醛活性, 提高其超氧化物歧化酶及过氧化氢酶的含量[4-5]。此外, Tan ⅡA可抑制乙醇诱导的肝细胞氧自由基的产生, 减少细胞内活性氧的生成, 可能与其激活孕烷X受体而诱导肝脏中代谢酶CYP3A表达有关[6]。
1.2 Tan ⅡA在肝纤维化中的作用肝脏发生持续性损伤时, 刺激细胞外基质(extracellular matrix, ECM)的生成和降解平衡失控, 过多的ECM聚集在肝脏内, 重塑肝脏的组织结构, 形成纤维瘢痕, 导致肝纤维化。肝脏中主要产生ECM的细胞是肝星状细胞(hepatic stellate cell, HSC), 其在激活后转化为表达α平滑肌肌动蛋白的肌成纤维细胞。目前认为, HSC的激活是肝纤维化发展的关键环节, 抑制HSC的活化和促进其凋亡是逆转肝纤维化的有效途径之一。
在各种致病因素的作用下, 细胞因子可通过多种信号转导途径激活HSC。NF-κB信号通路是经典的通路之一, 可通过促进多种细胞因子分泌, 诱导HSC活化, 因此阻断其信号转导则可抑制HSC的激活。Tan ⅡA预处理脂多糖(lipopo- lysaccharide, LPS)刺激的大鼠HSC, 可明显抑制HSC中NF- κB-p65的核转位及蛋白表达, 减弱炎症因子表达, 从而保护肝细胞[7]。除了NF-κB信号通路, Tan Ⅱ A还能够阻断TGF-β1 /Smad3信号通路, 减少HSC中的TGF-β1、Smad2、Smad3蛋白及mRNA的表达, 抑制MAPK信号通路, 从而抑制HSC的活化[7-9]。
HSC激活过程很难被逆转, 促进其凋亡也是减少HSC活化的主要方式。在肝纤维化恢复期, 活化HSC的清除主要依赖于其凋亡。Tan Ⅱ A可以激活ERK-Bax-caspase途径, 释放线粒体细胞色素C, 诱导caspase-3裂解, 上调Bax / Bcl-2蛋白比例, 同时抑制Akt的磷酸化, 从而促进HSC凋亡[10]; 也可通过改变细胞周期蛋白A和细胞周期蛋白E来诱导活化HSC中S期细胞周期停滞, 促进细胞凋亡[11]。
1.3 Tan ⅡA在非酒精性脂肪肝中的作用非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)是一种与胰岛素抵抗和遗传易感性密切相关的获得性代谢应激性肝脏损伤, 其临床病理的主要特征是指除外酒精和其他明确的损肝因素所致的肝细胞内脂肪过度沉积, 包括单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎及其相关肝硬化。
NAFLD最初表现为脂肪变性, 在炎症因子诱导下进一步发展成NAFLD。Tan ⅡA衍生的水溶性化合物丹参酮ⅡA磺酸钠(sodium tanshinone ⅡA sulfonate, STS)可通过降低TNF-α、TGF-β1以及IL-1的转录, 抑制油酸和棕榈酸处理的人肝癌细胞HepG2和原代永生化人肝细胞中的炎症反应和脂质积累, 减轻肝细胞内脂质沉积[12]。对高脂血症大鼠, Tan ⅡA可通过调节肝脏低密度脂蛋白受体、肝脏固醇反应元件结合蛋白-2以及相关胆固醇基因的表达; 还能够通过调节miR-33a和SREBP-2 /Pcsk9信号通路蛋白来减轻高脂血症大鼠肝脏中的脂质沉积[13-14]。
过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferators- activated receptors, PPARs)是一类核受体, 可介导脂质代谢的转录调节作用, 已成为治疗NAFLD的关键靶点, 活化的PPARγ调节脂质合成的相关基因表达, 促进脂肪酸储存, 其过表达可诱导肝脏脂质积累。
1.4 Tan ⅡA在肝癌中的作用肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是一种发病率和死亡率极高的恶性肿瘤, 其发病机制复杂, 与多种信号通路都有密切关系。在人肝癌HepG2细胞中, Tan Ⅱ A可通过miR30b-p53-PTPN11 /SHP2信号途径来诱导肝癌细胞的死亡[15]; 也能够降低金属蛋白酶MMP-2和MMP-9的表达, 阻断NF-κB的活化而抑制HCC细胞在体外和体内的侵袭和转移[16]。
凋亡在肝癌细胞中也起着重要角色。在体外, Tan ⅡA可以通过阻滞细胞周期于G2 /M期和G0 /G1期, 抑制人肝细胞癌细胞系的增殖[17-18]。Tan ⅡA处理HepG2细胞后, 半胱天冬酶-8形成同型二聚体, 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶裂解, RIP1 /RIP3复合物引起了细胞坏死性凋亡, 表明Tan ⅡA可引起细胞坏死性凋亡[19]。
多项研究也证实, Tan ⅡA与其他药物同时应用还可发挥协同作用。Tan ⅡA可加强P-糖蛋白的表达, 抑制多柔比星在HCC细胞中的流出[20]。同样, Tan ⅡA可与反式白藜芦醇结合而发挥协同作用, 产生与顺铂相当的细胞毒性, 使细胞周期停滞G1期和DNA片段化, 诱导HepG2和HCC细胞凋亡[21]。
2 Tan ⅡA在肝脏疾病中新剂型的研究由于Tan ⅡA对肝脏疾病具有明显的治疗效果, 为克服其口服吸收生物利用度低, 以及水溶性差的缺点, 研究者们尝试Tan ⅡA的多种新剂型, 以提高Tan ⅡA的生物利用度, 降低不良反应, 达到更好的药效。
2.1 纳米颗粒纳米技术是一种增加药物溶解度的有用方法, 携药纳米颗粒靶向治疗疾病已经取得巨大进步, 但由于生物可降解性、免疫相容性、生物利用度和生物相容性等原因, 常选用蛋白质等其他物质作为递送药物的载体[22]。
将血红蛋白中的珠蛋白溶液加入到Tan ⅡA乙醇溶液中可获得Tan ⅡA负载珠蛋白纳米颗粒(TA-Gb-NPs), 该纳米颗粒增加了Tan ⅡA的水溶性, 具有良好的肝脏靶向能力, 使药物在肝脏中有更高的浓度和更长的保留时间, 能显著改善硫代乙酰胺诱导的小鼠肝纤维化, 可成为治疗肝纤维化的药物载体[23]。以水包油乳液/溶剂蒸发方法可得到Tan ⅡA聚乳酸纳米颗粒(TS-PLA-NPs), 对人肝癌细胞的生长抑制作用具有浓度和时间依赖性, 可预防小鼠肿瘤生长、延长肝癌小鼠存活时间[24]。而负载在甲氧基聚乙二醇, 聚乳酸-乙醇酸, 聚L -赖氨酸和环状精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸中的Tan ⅡA纳米颗粒(TNPs)可用于治疗体内外肝细胞癌, 稳定性较好, 并具有均匀的尺寸分布, 可延长Tan ⅡA释放的时间并提高肿瘤靶向活性[25], 是一种新型靶向治疗肝癌的载药系统。
2.2 聚合物胶束聚合物胶束由于其高载药量和体内长期循环而成为一种有前途的药物递送载体。传统的聚合胶束特异性差、生物安全性低, 可设计具有多功能的载药胶束。
将甘草次酸(GA)与聚乙二醇-二硫化物键的聚乳酸共乙醇酸偶联, 可得到双官能团可生物降解的胶束体系(GA- PEG-SS-PLGA), 实现肝癌靶向和氧化还原反应性细胞内药物释放。Tan ⅡA封装于多功能胶束后, 表现出在肝脏快速聚集和更快的药物释放, 上调细胞内ROS水平, 诱导细胞周期停滞在S期, 上调凋亡蛋白caspase-3、p38蛋白的表达, 促进细胞凋亡, 在小鼠肿瘤模型中具有更强的抗肿瘤作用, 说明该聚合胶束是一种新的Tan ⅡA递送系统, 有望用于肝癌的治疗[26]。
2.3 固体分散体固体分散体是一种将药物高度分散在固体载体中形成的固体分散系统, 一般粒径为1 ~ 100 μm, 固体分散体可以将液态药物固态化, 以掩盖药物的不良气味, 可缓慢释放药物, 减慢药物的水解以及氧化。
多孔二氧化硅的表面上具有许多硅烷醇基团, 可以用作药物赋形剂, 用多孔二氧化硅制备的固体分散体可以改善药物的溶出速率和稳定性。体外溶出研究中, Tan ⅡA与多孔二氧化硅以1 : 8的比例混合制备的固体分散体, 能够表现出显著改善体外溶出速率, 在室温条件下储存12个月, 药物溶出略有下降, 但能保持物理稳定性。生物利用度实验中, 固体分散体的Tan ⅡA表现出更快的吸收速率和更高的生物利用度[27]。
2.4 脂质体脂质体属于靶向递药系统的一种新剂型, 以磷脂为膜材分散在水中, 形成脂质双分子层, 具有良好的生物相容性。通过表面修饰, 脂质体可聚集于特定组织部位, 如脂质体因被动靶向作用而分布于内皮系统丰富的组织[28]。
以新型甘草次酸衍生物- - -甘氨酸丁二酸甘草次酸十八烷酯为配体, 采用薄膜分散-高压乳匀法制备Tan ⅡA脂质体, 经尾静脉给药后, 测定小鼠在不同时间点血浆样本, 以及小鼠的心、肝、脾、肺、肾组织样本中Tan ⅡA的含量。结果显示Tan ⅡA脂质体的粒径、电位、包封率、配体结合率均符合要求, 且能够增加其在肝组织的峰浓度, 表明该Tan Ⅱ A脂质体具有良好的肝靶向性作用。
3 总结与展望本文简要地综述了Tan ⅡA在肝脏疾病方面的保护作用及其新剂型的研究现状, 随着Tan ⅡA体内、体外及临床试验的深入研究, 进一步研究其作用机制对扩大临床应用范围和提高其有效性具有重要意义。
目前, Tan ⅡA在肝病中的作用研究主要集中在其治疗肝脏损伤和肝癌作用上, 对于抗肝纤维化的研究相对较少, 而肝纤维化是各种慢性肝病的必要途径, 进一步研究Tan Ⅱ A在肝纤维化中的作用具有重要的意义。此外, 大多数研究对象仅限于离体培养的肝细胞, 以及啮齿动物模型, 对其作用机制的研究相对较少且比较浅显。为确保Tan ⅡA临床使用的安全性和有效性, 需要进行大规模的随机临床试验和进一步的科学研究, 以揭示Tan ⅡA的作用机制, 也有利于推广Tan ⅡA作为治疗肝病的替代药物。
提高Tan ⅡA的水溶性并增加其在血浆中的浓度具有重要意义。研究发现, 良好的载药体系可增加Tan ⅡA在肝组织中的浓度, 部分解决其口服吸收差, 生物利用度低以及体内消除快的缺点, 但是仍有一些问题有待解决。新载体材料的开发仍具有重要意义, 如开发粒径小, 无毒, 生物降解性和生物相容性好, 在血液循环中稳定, 能够穿过血脑脊液屏障, 避免网状内皮细胞的吞噬, 并能在血液循环中保留较长时间的材料, 以进一步提高Tan ⅡA治疗肝脏疾病的作用。
总之, 随着研究人员对Tan ⅡA在肝病学中作用机制的研究, 优良制备技术的开发, 有效衍生物的研制, Tan ⅡA在肝脏疾病中的应用将得到更广泛的认可, 使其在临床上具有广阔的应用前景。
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