芍药苷抗氧化应激研究进展_芍药苷的稳定性

氧化应激是指体内有害的氧化物质过多，超过抗氧化系统的清除能力，导致细胞和组织受损[1]。氧化应激状态通常由活性氧（reactive oxygen species，ROS）和活性氮（reactive nitrogen species，RNS）积累导致。氧化应激状态下，生物机体通过增强抗氧化防御系统减轻氧化损伤，涉及激活超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽合成酶（glutamate cysteine ligase，GCL）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GPX）等内源性抗氧化酶，以及调控核因子E2相关因子1（nuclear factor erythroid 2-related factor 1，Nrf1）、Nrf2、蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）和缺氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）等途径发挥抗氧化效应。此外，外源性抗氧化剂也是提高机体抗氧化应激的有效手段。

芍药苷是从牡丹Paeonia suffruticosa Andr.、芍药P. lactiflora Pall.和川赤芍P. veitchii Lynch.中提取的水溶性单萜糖苷[2]。芍药苷药理作用丰富，包括抗炎、抗氧化、抗血栓、抗癫痫、镇痛、心脏保护、神经保护、抗抑郁和肝脏保护等，尤其是抗氧化作用显著[3]。因此，芍药苷具有作为外源性抗氧化剂抗氧化应激的潜力[4]。芍药苷因其增强免疫调节和不干扰细胞增殖的优势，能在发挥抗氧化应激作用的同时不干扰正常的生理过程。芍药苷通过抑制炎症反应和调节T细胞活性增强免疫防御功能[5]，通过抑制细胞凋亡和促进组织修复增强细胞增殖[6]。本文对芍药苷的临床应用研究进展进行综述，阐述其抗氧化应激的作用机制，并探讨提高芍药苷生物利用度的新型技术策略。

1 芍药苷的临床应用

芍药苷能通过抗氧化特性改善神经系统疾病、心血管疾病、消化系统疾病、肝肾疾病、糖尿病和皮肤病的症状。芍药苷应用广泛，但对阿尔茨海默病及帕金森等神经系统退行性疾病疗效更为显著。目前关于芍药苷靶向至脑的新型递送系统研究相对广泛，如芍药苷搭载脂质体、脂质液晶纳米颗粒、微胶囊、微乳剂等通过鼻内给药从而靶向脑，缓解神经系统疾病[7]。

目前，芍药苷与其他药物联合应用、芍药苷负载新型材料和以芍药苷为主要有效成分的制剂进入临床试验阶段，其临床应用见表1。芍药苷与其他药物联合应用广泛。芍药苷联合木犀草素可缓解急性肺损伤[8]，联合毛蕊异黄酮苷可减轻缺血性卒中损伤[9]，芍药苷联合β-蜕皮甾酮可保护心脏肥大[10]、抗帕金森病[11]，芍药苷联合甘草次酸可抗帕金森病[12]、缓解痛经[13]。此外，肢体远程缺血后调理（limb remote ischemic postconditioning，LRIP）联合芍药苷可减轻脑缺血性损伤[14]。芍药苷被制成水凝胶可促进伤口愈合。芍药苷因其抗氧化作用被搭载于OBPG & MP糖肽水凝胶，可调节伤口微环境和促进皮肤组织再生重塑[15]。OBPG & MP糖肽水凝胶由氧化白及多糖（oxidized bletilla striata polysaccharide，OBSP）、没食子酸接ε-聚赖氨酸（gallic acid-grafted ε-polylysine，PLY-GA）和负载芍药素的胶束（paeoniflorin-loaded micelles，MIC@Pae）构建而成。芍药苷因其ROS的高响应性被制成微环境响应性水凝胶，能连续止血、抗菌和促血管生成，促进慢性感染糖尿病伤口愈合[16]。芍药苷搭载于氧化锌（zinc oxide，ZnO）纳米颗粒中，Zn2+从磁性ZnO降解中释放出来杀死细菌促进伤口愈合[17]。此外，以芍药苷为主要有效成分的制剂也已被应用于临床，如血必净注射液、芎芍胶囊和糖脂清片。血必净注射液中芍药苷占检出的单萜糖苷总剂量的85.5%，适用于感染和多器官功能失常综合征的脏器功能受损[18-19]。芎芍胶囊由川芎和芍药苷组成，临床应用于冠心病和心绞痛[20-21]。糖脂清片以芍药苷为质量标志物用于治疗糖尿病[22-23]。芍药苷在治疗各类疾病的抗氧化机制见表2。

2 芍药苷减少ROS

ROS源于线粒体内膜的氧化磷酸化过程的电子传递链（electron transport chain，ETC）的副产物，包括超氧阴离子、羟基自由基（hydroxyl radical，OH·）和过氧化氢（hydrogen peroxide，H2O2）。SOD将氧化性强的超氧阴离子转化为H2O2，而CAT则进一步清除H2O2，且单个分子能够中和60亿分子的H2O2[52]。芍药苷在H9c2细胞心脏肥大模型[46]、帕金森病模型[53]、黑色素细胞氧化应激模型[44]中上调SOD和CAT水平，其机制分别涉及激活Nrf2途径、热休克转录因子1（heat shock transcription factor 1，HSF1）-Nrf1途径和JNK/Nrf2/HO-1途径。芍药苷在肝损伤模型中激活去乙酰化酶1（silent information regulator 2 homolog 1，SIRT1）/叉头转录因子O1亚型a（forkhead box protein O1a，FOXO1a）/SOD2促进线粒体清除ROS[40]。SIRT1激活的情况下，FOXO1a去乙酰化增强其在核内的保留能力和DNA结合活性，促进SOD2表达[54-55]。此外，芍药苷在阿尔茨海默病[28]和心肌损伤[56]模型中上调SOD，其机制分别与抗铁死亡和抑制p38/NF-κB机制有关。芍药苷通过上调SOD和CAT的活性消除ROS。

芍药苷对ETC上复合体的调控有助于芍药苷减少线粒体ROS。泛醌氧化还原酶（ubiquinone oxidoreductase，NADH:）复合体I和细胞色素C还原酶（cytochrome C reductase）复合体III是线粒体功能障碍时ETC产生超氧阴离子的主要位点[49]。Li等[40]证实芍药苷在急性肝损伤模型中增加复合体I和III的酶活性以及清除线粒体ROS。芍药苷通过调控线粒体蛋白减少线粒体ROS。芍药苷增加Schwann细胞和糖尿病周围神经病变大鼠坐骨神经线粒体硫氧还蛋白2（mitochondrial thioredoxin 2，Trx2）、Trx还原酶2（Trx reductase 2，TrxR2）和过氧化物还原蛋白3（peroxiredoxin 3，Prx3）水平增强线粒体功能并减少线粒体ROS[57]。TrxR2利用NADPH提供还原当量维持Trx2的还原状态。Trx2通过还原作用清除线粒体内的H2O2。Prx3被H2O2氧化后，通过Trx2系统再生，循环利用。三者协同作用，维持线粒体内的氧化还原平衡。芍药苷上调线粒体上相关酶减少线粒体ROS，包括复合体I、III、Trx2、TrxR2和Prx3。此外，芍药苷抑制NOX相关酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶1（NADPH oxidase 1，NOX1）、NOX2和NOX4活性减少ROS生成。NADPH在NOX相关酶催化作用下，向氧气（oxygen，O2）提供电子形成超氧阴离子，且NOX4能迅速将超氧阴离子转化为H2O2。芍药苷在心肌细胞凋亡模型[58]和HUVECs氧化损伤模型[49]中抑制NOX2和NOX4，减少ROS生成。芍药苷在胆汁淤积性小鼠模型[39]和胃癌细胞[59]中抑制NOX4并减少ROS释放。芍药苷在ARPE-19细胞中抑制NOX1减少ROS水平[60]。芍药苷通过增强线粒体复合体、线粒体蛋白和NOX相关酶减少ROS。

3 芍药苷减少RNS

RNS包括一氧化氮（nitric oxide，NO）、二氧化氮（nitrogen dioxide，NO2）和过氧亚硝酸盐（peroxynitrite，ONOO-），在有氧和无氧环境中均能产生。抑制iNOS和NO水平有利于减少RNS导致的氧化应激。芍药苷在肾脏炎症[61]、帕金森病[53]、炎症性疾病[62]，能抑制iNOS，其机制分别与激活Krüppel样因子4（Krüppel-like factor 4，KLF4）介导的线粒体自噬、激活HSF1-Nrf1轴、抑制ROS/NF-κB/MAPK途径有关。NO易与ROS作用产生强氧化活性的自由基和硝基类化合物，一旦NO浓度超过1 μmol/L就可能引发氧化应激[63]。NO在iNOS的催化下和超氧阴离子反应产生大量强氧化物ONOO-、OH·，长时间暴露于NO会抑制复合体I和GSH等抗氧化性[64]。芍药苷在产前约束应激模型和谷氨酸诱导的SH-SY5Y细胞兴奋性毒模型中激活Nrf2/HO-1途径，抑制iNOS并减少NO水平[50]。

4 芍药苷改善线粒体功能障碍

ATP和MMP能反映线粒体膜的完整性，是线粒体功能的重要指标。在呼吸氧化过程中，膜的两侧形成不对称的质子和离子浓度分布，形成MMP，这在维持线粒体氧化磷酸化和推动ATP产生中起着关键作用。芍药苷在小鼠认知障碍模型[29]、HUVECs氧化损伤模型[49]、MC3T3-E1成骨细胞氧化应激模型[51]中促进ATP的合成、恢复MMP，从而改善线粒体功能障碍。芍药苷通过增强Na+, K+ATPase活性来改善能量代谢，从而改善线粒体功能。激活的Na+, K+ ATPase分解ATP以维持能量代谢，而氧化应激状态降低Na+, K+ATPase活性，阻碍ATP分解，使ATP供应不足。芍药苷在脑梗死大鼠模型[33]和急性炎症模型[65]增强Na+, K+ATPase活性，改善能量代谢。ROS增加导致线粒体分裂增加、融合减少[66]。研究表明，芍药苷在高糖环境诱导的Schwann细胞[67]和C2C12成肌细胞[68]，上调线粒体融合蛋白1（mitofusin 1，Mfn1）、Mfn2和视神经萎缩蛋白1（optic atrophy 1，Opa1）表达，下调动力相关蛋白1（dynamin-related protein 1，DRP1）表达。DRP1是线粒体裂变的关键蛋白，芍药苷下调p-DRP1（Ser616）和上调p-DRP1（Ser637）抑制线粒体裂变，以及激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）/SIRT1/过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α（peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1α，PGC-1α）信号通路缓解线粒体功能障碍[68]。芍药苷能促进ATP合成、恢复MMP、激活Na+, K+ATPase活性、减少线粒体分裂和增加线粒体融合增强线粒体功能。

5 芍药苷抑制Ca2+超载

芍药苷对Ca2+的调节作用与calbindin-D28K、钙调蛋白（calmodulin，CaM）和钙/钙调素蛋白依赖性蛋白激酶II（
calcium/calmodulin-dependent protein kinase II，CaMKII）有关。Calbindin-D28K是重要钙结合蛋白，通过结合多余的Ca2+抑制Ca2+超载[69]。芍药苷在PC12细胞神经毒性模型中增加calbindin-D28K的表达[31]。CaM是细胞内重要的钙信号转导分子，能激活CaMKII。芍药苷在脑缺血模型中上调CaM和p-CaMKII，并激活cAMP反应元件结合蛋白（cAMP response element-binding protein，CREB）途径抑制Ca2+超载[70]。芍药苷激活CaMKII、AMPK途径改善游离型全跨视网膜的异常积累[60]。此外，芍药苷还在经前综合征抑郁大鼠模型[71]和PC12细胞[72]中激活CaMKII。线粒体功能障碍导致Ca2+摄取减少和线粒体Ca2+外流增加，引起Ca2+超载。Liu等[65]发现芍药苷增强钙/镁-ATP酶（
calcium/magnesium-dependent ATPase，Ca2+, Mg2+/ ATPase）活性减轻急性脑损伤。芍药苷靶向N-甲基-D-天冬氨酸受体（N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR）的NR1和NR2亚基抑制Ca2+超载。谷氨酸受体与AMPA受体的结合促进Na+进入突后膜，产生兴奋性突后电位并增加突后膜电位。这将导致Mg2+从NMDAR脱离和NMDAR离子通道的开启，神经元细胞持续去极化并促进Ca2+内流。随后，Ca2+被储存在线粒体中，导致这些细胞器中Ca2+超载。Wang等[50]研究表明芍药苷能在SH-SY5Y细胞兴奋毒性模型中下调NMDAR的NR1和NR2亚基，抑制Ca2+超载。此外，Ca2+超载涉及NO的调节。Zhong等[27]研究发现芍药苷在大鼠海马神经毒性模型中调节Ca2+稳态和抑制NOS活性。NMDAR的激活能增加iNOS的产生。iNOS与NMDAR-突触后致密蛋白95（postsynaptic density protein 95，PSD95）复合体的结合增加Ca2+内流，产生自由基和NO[73-75]。此外，NO通过P/Q型Ca2+通道调节Ca2+内流[76]。芍药苷通过激活
calbindin-D28K/CaM/ICaMKII，增强Ca2+, Mg2+/ATPase活性以及调节NO而抑制Ca2+超载。

6 芍药苷增强GSH系统

氧化应激时GSH更多地被氧化为氧化型谷胱甘肽（oxidized glutathione，GSSG），为维持氧化还原平衡，GSSG从细胞排出或与蛋白质巯基团反应形成混合二硫键，将导致细胞内GSH耗竭[77]。GSH自行或与其他酶一起作用，减少超氧阴离子、OH·和ONOO-生成。芍药苷在胆汁淤积[41]、肝损伤[39]和神经毒性模型[27]中上调GSH，确保机体处于氧化还原平衡状态。GCL催化谷氨酸和半胱氨酸结合形成γ-谷氨酰半胱氨酸从而促进GSH生成，由GCLc和GCLm组成[77]。芍药苷通过激活PI3K/Akt/Nrf2途径增加胆汁淤积的大鼠模型的GCLc和GCLm水平，恢复GSH水平[41]。芍药苷在帕金森病小鼠模型和1-甲基-4-苯基吡啶离子诱导的SH-SY5Y细胞模型中增加GCLc进而提高GSH水平，其机制涉及激活Nrf2途径[12]。GST催化GSH与细胞内的亲电子物质发生共轭反应，形成水溶性的硫醚化合物，进而中和这些有害物质，保护细胞免受氧化损伤。芍药苷上调高糖诱导的Schwann细胞中GST活性，清除亲电子物质，减轻氧化应激[36]。GPX催化GSH与HO或其他有机过氧化物反应，将过氧化物还原为水或相应的醇[78]。芍药苷在蛛网膜下腔出血[32]、肝缺血再灌注损伤[79]以及糖尿病相关血管并发症模型[80]中增加GPX水平，减少氧化应激。芍药苷通过增强GCL、GST和GPX活性以及促进GSH生成提高机体抗氧化能力。

芍药苷减少ROS、RNS水平、调节Ca2+超载、增强GSH系统以及改善线粒体功能障碍的机制见图1。

7 芍药苷激活Nrf1、Nrf2途径

激活Nrf1有利于激活线粒体生物发生途径，提高抗氧化能力[81]。芍药苷通过激活α型雌激素受体α（estrogen receptor alpha，αERα）/Nrf1线粒体生物发生途径减轻卵巢切除小鼠的骨骼肌萎缩骨骼肌萎缩[82]。芍药苷在甲基乙二醛介导的成骨细胞MC3T3-E1增加Nrf1的表达，减少线粒体功能障碍[51]。αErα能上调Nrf1促进线粒体相关基因转录，使粒体数量和功能提升。Nrf1是线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）转录和翻译途径中的关键靶点，调节mtDNA结合蛋白线粒体转录因子A（mitochondrial transcription factor A，Tfam）的磷酸化水平以及mtDNA的转录和复制[83]。此外，芍药苷通过激活HSF1/Nrf1途径减轻帕金森病的氧化应激[53]。芍药苷能通过途径激活Nrf1激活线粒体生物发生途径，而αERα和HSF1能激活Nrf1途径。

下调Keap1是激活Nrf2经典途径。芍药苷在糖尿病周围神经病变模型[36]、急性肾损伤模型[37]、急性肺损伤模型[84]通过下调Keap1激活Nrf2途径。Nrf2-ECH同源结构域2（Nrf2-ECH homology domain 2，Neh2）的天冬氨酸-亮氨酸-甘氨酸三肽基序（aspartate-leucine-glycine tripeptide motif，DLG）和谷氨酸-苏氨酸-甘氨酸-谷氨酸四肽基序（
glutamate-threonine-glycine-glutamate tetrapeptide motif，ETGE）与Keap1二聚体的Kelch结构域结合，而Keap1的泛素E3连接酶复合体泛素化降解Nrf2。正常情况下，Nrf2不断合成但被Keap1降解。氧化应激时，亲电试剂和氧化剂靶向Keap1中的硫醇-半胱氨酸富集残基，引起构象变化，影响其底物结合功能[85]。因此，通过减少Keap1的泛素化降解Nrf2，促进Nrf2的核转位。Nrf2转移至细胞核后，Neh1域的bZIP与小Maf蛋白形成异二聚体，使Nrf2识别结合抗氧化反应元件（antioxidant response element，ARE），促进HO-1、NQO1和GPX转录[86]。HO-1作为Nrf2调控的下游抗氧化酶，将血红蛋白转化为胆绿素。而胆绿素很快被还原为抗氧化性强的胆红素[87]。芍药苷在长波紫外线辐射的人真皮成纤维细胞可激活Nrf2/HO-1/NQO1途径[45]。芍药苷在心肌肥大[10,46]、炎症性肠病[43]、急性肾损伤[37]、帕金森病[24]、阿尔茨海默病[88]、脑损伤[32,65]、白癜风[44,89]、产前应激[50]、糖尿病周围神经病变[36]、小鼠卵巢发育[90]和胆汁淤积性肝损伤[91-92]模型中激活Nrf2/HO-1途径。芍药苷对GPX的激活作用主要作用于GPX4。芍药苷在帕金森病[24]和胆汁淤积[41]模型通过激活Akt途径激活Nrf2途径发挥抗氧化活性。芍药苷预处理H2O2诱导的正常人皮肤黑色素细胞系PIG1和永生化的人类白癜风黑色素细胞系PIG3V中，敲低PDZ-LIM结构域蛋白1（PDZ and LIM domain protein 1，PDLIM1）增加Nrf2的表达[89]。PIG3V细胞中芍药苷在H2O2诱导的黑色素细胞模型中激活JNK途径和Nrf2途径发挥抗氧化活性[44]。芍药苷通过下调Keap1、上调Akt和PDLIM1激活Nrf2途径，从而激活HO-1、NQO1和GPX。

8 芍药苷激活Akt途径

芍药苷能通过激活Akt途径减轻氧化应激。芍药苷可通过激活Akt/Nrf2途径显著增强抗氧化活性，这一机制已在帕金森病[24]和胆汁淤积[41]模型中得到验证。通常PI3K的激活会磷酸化Akt，进而磷酸化糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK3β）的Ser9位点，导致GSK3β失活[93-94]。GSK3β磷酸化Nrf2-ECH同源结构域2（Nrf2-ECH homology domain 6，Neh6）中特定丝氨酸（serine，Ser）残基，创建1个降解结构域，随后被泛素连接酶适配器β-TrCP识别，并由Cullin家族蛋白1（Cullin-1 protein，Cullin1）/RING-box蛋白1（RING-box protein 1，Rbx1）复合物降解[95]。因此，激活Akt途径使GSK3β失活对于激活Nrf2转录十分关键。芍药苷在多种模型中上调Akt Ser473和GSK3β Ser9的磷酸化水平，包括PC12细胞损伤模型[96]、糖尿病大鼠认知功能障碍模型[3]和大鼠缺血性卒中损伤模型[9]。另外，芍药提取物能通过激活Akt而激活自噬减轻脑缺血损伤[97]。芍药苷在骨质疏松模型能激活Akt/雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin，mTOR）/自噬信号通路，其中含BECN1结构域的自噬相关蛋白1（BECN1 autophagy-related protein 1，Beclin-1）、微管相关蛋白1轻链3-II（microtubule-associated protein 1 light 3-II，LC3-II）/ LC3-I表达增加[98]。芍药苷能激活PI3K/Akt通路抑制血管紧张素II（angiotensin II，AngII），从而减轻小鼠的心脏肥大及氧化应激[99]。芍药苷通过激活Akt而激活Nrf2途径、自噬途径和AngII水平，从而减少氧化应激。

9 芍药苷调控MAPK途径

芍药苷调控MAPK途径减少氧化应激涉及ERK、JNK和p38 MAPK途径。

芍药苷能双重调节ERK途径。芍药苷在X射线诱导的人皮肤成纤维细胞[100]、辐射诱导的胸腺细胞[101]、新霉素诱导的毛细胞[102]、H2O2诱导的ARPE-19细胞[103]、血小板衍生生长因子B诱导的血管平滑肌细胞[104]等细胞类型中抑制ERK并减轻氧化应激。芍药苷对p-ERK的下调作用是由ROS[104]和蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）[105]介导，通过对两者的抑制作用下调p-ERK。芍药苷（40、80 μmol/L）在醋酸铅诱导的大鼠海马神经元细胞中上调p-ERK，并消除ROS[106]。芍药苷（3 μmol/L）在1-甲基-4-苯基吡啶离子诱导的SH-SY5Y细胞中能上调p-ERK水平[12]。大鼠海马神经元和SH-SY5Y细胞属于神经元，而上述其他细胞则属于非神经元，芍药苷在两类细胞中对p-ERK作用相反。基于现有文献报道，提出以下假设：芍药苷在神经元中主要通过激活ERK通路促进神经元存活和突触可塑性，减轻神经损伤；在非神经元中主要通过抑制ERK通路发挥抗炎和促血管生成的作用。这种差异反映芍药苷在不同细胞类型中的多功能性和靶向性。Wang等[50]研究表明在谷氨酸刺激的SH-SY5Y细胞模型中，10、100 μmol/L芍药苷能下调p-ERK。据此，推测芍药苷处理SH-SY5Y细胞对p-ERK的不一致调控作用与芍药苷剂量、造模时间和药物造模相关，而具体原因则亟需实验验证。芍药苷对ERK的2种调控作用均有利于其对抗氧化应激从而改善疾病症状。

芍药苷能通过抑制JNK改善X射线损伤的人皮肤成纤维细胞[100]、辐射诱导的胸腺细胞[101]、谷氨酸刺激的SY5Y细胞[50]和黑色素细胞[44]的氧化应激。芍药苷通过抑制JNK可以减少PIG1中Nrf2的表达，但在PIG3V中增加Nrf2的表达[44]。由此可见，细胞类型是影响因素之一。研究表明，p-JNK直接与Nrf2-ECH同源结构域1（Nrf2-ECH homology domain 6，Neh1）相互作用，并磷酸化Nrf2-Neh6结构域中的SDS1 Ser335位点，从而触发Nrf2降解，影响Nrf2的激活[107]。非磷酸化和磷酸化Nrf2之间的平衡决定了Nrf2靶基因的激活或抑制。

芍药苷在辐射诱导的胸腺细胞[101]、血小板衍生生长因子B诱导的血管平滑肌细胞[104]、谷氨酸刺激的SH-SY5Y细胞[50]和人角质形成细胞[108]中能抑制p38MAPK途径，从而减少氧化应激。芍药苷在谷氨酸刺激的SH-SY5Y细胞中表现为抑制p38 MAPK和上调Nrf2的表达。此外，激活p38 MAPK导致促凋亡蛋白激活[109]。芍药苷在布比卡因诱导的SH-SY5Y细胞中能抑制p38 MAPK、Bcl-2、Bax和Caspase-3等促凋亡蛋白活性[110]。

10 芍药苷抑制HIF-1α途径

芍药苷降低HIF-1α表达能改善低氧导致的氧化应激。低氧水平呼吸链中氧气与电子流的不平衡导致产生过多的ROS[111]。通常芍药苷能抑制ROS介导的HIF-1α途径减轻氧化应激。芍药苷单体衍生物在类风湿性关节炎模型中通过抑制ROS/G蛋白偶联受体激酶2（G protein-coupled receptor kinase 2，GRK2）/HIF-1 α/NLRP3通路消除过量ROS[112]。Song等[49]研究表明芍药苷抑制ROS/NF-κB/HIF-1α/血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）改善晚期氧化蛋白产物诱导的HUVEC中的氧化损伤。NF-κB介导细胞迁移和内皮细胞激活，并在体外调节血管生成。HIF-1α作为血管生长因子是NF-κB的下游靶标。HIF-1α途径由自噬介导，Zhao等[113]研究表明芍药苷通过mTOR依赖性途径抑制HIF-1α缓解肝纤维化。HIF-1α的积累有利于激活凋亡途径。Ji等[114]研究表明芍药苷预处理可抑制氯化钴诱导的HIF-1α积累，并下调促凋亡蛋白p53、BNIP3水平，上调抗凋亡蛋白Bcl-2水平。Xing等[37]研究表明在急性肾损伤模型中芍药苷降低HIF-1α的表达，增加Bcl-2和减少Bax来抑制细胞凋亡。芍药苷通过调控ROS、NF-κB和mTOR途径抑制HIF-1α途径，而HIF-1α途径通过抗凋亡缓解氧化损伤。

11 芍药苷激活自噬

氧化应激状态激活自噬，进而清除受损的线粒体及累积的ROS。磷酸化的PTEN诱导激酶1（phosphorylated PTEN-induced putative kinase 1，p-PINK1）在线粒体外膜积累，改善线粒体去极化及招募Parkin E3泛素连接酶（Parkin RBR E3 ubiquitin-protein ligase，Parkin）至线粒体，激活Cullin家族蛋白3（Cullin protein3，CUL3），泛素化多个线粒体外膜蛋白，放大级联信号，吞噬受损线粒体[115]。芍药苷能通过PINK1/Parkin途径启动自噬。芍药苷在心脏肥大模型通过上调Nrf2水平来激活PINK1/Parkin[46]。研究显示，芍药苷能上调AngII诱导的H9c2细胞中PINK1和Parkin水平，而芍药苷处理敲低Nrf2的AngII诱导的H9c2细胞则下调PINK1和Parkin水平。芍药苷还能上调线粒体自噬相关蛋白PINK1、Parkin、LC3、Bcl-2/腺病毒E1B 19 kDa相互作用蛋白3（Bcl-2/adenovirus E1B 19 kDa protein-interacting protein 3，Bnip3）、Beclin-1水平，其机制涉及激活SIRT1[116]、KLF4[61]及降低白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）水平[117]。芍药苷通过激活p62自噬，进一步激活Nrf2途径。泛素结合蛋白p62与Keap1相互作用结构域349-DPSTGE-354基序相互作用，使p62将Keap1隔离至自噬体中，减弱Nrf2的泛素化及激活Nrf2[118-119]。Wen等[120]研究表明芍药苷通过增加自噬相关蛋白p62、LC3-II和Beclin-1表达改善缺氧/复氧对IEC-6细胞的影响。芍药苷通过抑制MAPK/mTOR途径启动自噬。Deng等[121]研究表明芍药苷在肝损伤模型中抑制MAPK/mTOR途径启动自噬。另外，芍药苷通过PINK1/Bcl-2相关死亡促进因子（Bcl-2-associated agonist of cell death，BAD）通路激活线粒体自噬和抑制线粒体凋亡，二者协同发挥作用。芍药苷通过降低ROS水平、上调PINK1和下调线粒体上BAD，从而减轻线粒体凋亡[122]。芍药苷通过上调Nrf2、SIRT1、KLF4和降低IL-6水平激活PINK1/Parkin，抑制p62、MAPK/mTOR途径启动自噬，以及协同抗凋亡诱导自噬。

12 芍药苷抑制铁死亡

芍药苷能上调GPX4表达抑制铁死亡。铁死亡是以铁依赖性脂质过氧化为特征的程序性细胞死亡。氧化应激和铁过载均导致体内ROS大量积累，引起细胞损伤和死亡。芍药苷通过激活溶质载体家族7成员11（solute carrier family 7 member 11，SLC7A11）/GPX4途径抑制铁死亡。胱氨酸/谷氨酸转运体（cystine/glutamate transporter，XCT）由轻链SLC7A11和重链溶质载体家族3成员2（solutecarrier family 3 member 2，SLC3A2）组成，将胱氨酸运输到细胞内，同时将谷氨酸运输到细胞外，从而维持细胞内胱氨酸水平。胱氨酸是生成半胱氨酸所必需的，半胱氨酸作为生成GSH的底物，充足的GSH有利于GPX4发挥抗铁死亡作用。GPX4是GPX家族中唯一减少脂质过氧化氢并防止铁死亡的成员[123]。芍药苷在心脏肥大模型[10]、创伤性脑损伤模型[124]和急性肾损伤模型[125]中通过激活SLC7A11/GPX4途径减轻铁死亡。芍药苷能激活Akt/Nrf2/GPX4减轻铁死亡。Wang等[25]研究表明芍药苷在帕金森病模型中激活Akt/Nrf2/GPX4抑制铁死亡。结果显示，芍药苷的抗铁死亡作用能被Nrf2抑制剂ML385和LY29400 Akt抑制剂阻断。芍药苷拮抗凋亡调控因子p53减少铁死亡。肿瘤蛋白p53乙酰化从而抑制SLC7A11，增加细胞对铁死亡的敏感性，抑制胱氨酸摄取并降低GSH水平[126]。Zhi等[124]研究表明，芍药苷增加p53泛素化和减少p53乙酰化从而激活SLC7A11/GPX4途径。芍药苷在阿尔茨海默病小鼠模型通过抑制p53激活XCT/GPX4途径[28]。另外，含有芍药苷的芍药提取物目前已被证明通过PI3K/Akt通路激活自噬和减轻铁死亡，上调Beclin-1和GPX4水平，从而改善减轻脑缺血性损伤[97]。自噬通过清除受损的线粒体减轻损伤，一旦自噬功能受损，细胞易发生铁死亡[127]。综上，芍药苷通过SLC7A1、Akt/Nrf2、p53途径激活GPX4抗铁死亡，并与自噬、抗凋亡发挥协同作用。

13 芍药苷抑制凋亡

芍药苷直接抑制凋亡蛋白活性抗凋亡。Bcl-2家族蛋白（Bax、Bcl-2）是细胞凋亡的关键调节因子。Bax促进线粒体外膜通透性增加，释放细胞色素C，激活Caspase-9，进而激活Caspase-3。Bcl-2能抑制这一过程。而氧化应激会触发线粒体通透性转换孔通道的开启，促进细胞色素C释放，加剧ROS的积累和细胞凋亡[128]。芍药苷在心肌缺血/再灌注损伤大鼠细胞中下调Bax和Caspase-3，上调Bcl-2水平[47]。芍药苷在心肌细胞肥大模型中下调Bax、Caspase-3和Caspase-9，上调Bcl-2水平[46]。芍药苷在H9c2心肌细胞凋亡模型中下调Caspase-9和Caspase-3水平[129]。芍药苷通过降低ROS水平抑制凋亡。Dong[26]研究表明芍药苷在帕金森病模型中抑制ROS/PKCδ/NF-κB通路。Yu[102]研究表明芍药苷在新霉素诱导的毛细胞耳毒性模型中抑制ROS/ERK从而减轻线粒体凋亡途径的不平衡。芍药苷通过激活Nrf2途径抑制凋亡。芍药苷在叔丁基过氧化氢诱导的人脐静脉内皮细胞[130]和高葡萄糖诱导的雪旺细胞[36]中激活Nrf2途径抑制细胞凋亡。芍药苷通过抑制p53途径抗凋亡。芍药苷在血吸虫病小鼠[131]、氯化钴诱导的内皮细胞[114]和紫外线诱导的人角质细胞[108]中抑制p53减少细胞凋亡。芍药苷通过抑制HIF-1α途径抑制p53抗凋亡。Ji等[114]研究表明芍药苷抑制HIF-1α通路抑制内皮细胞凋亡。芍药苷通过抑制MAPK途径抑制p53抗凋亡。芍药苷在紫外线B诱导的人角质细胞模型中抑制ROS/p38 MAPK/p53通路缓解氧化应激[108]。芍药苷抑制JNK/p53减少神经元凋亡，改善帕金森症状[132]。芍药苷通过抑制p53增强XCT和GPX4活性[133]。因此，芍药苷通过抑制HIF-1α和MAPK途径从而抑制p53途径抗凋亡。另外，芍药苷通过PINK1/BAD途径使抗凋亡协同自噬抗氧化[122]。芍药苷通过抑制ROS/PKCδ/NF-κB、ROS/ERK、p53通路，激活Nrf2途径抑制凋亡蛋白Bax、Caspase-3、Caspase-9，激活抗凋亡蛋白Bcl-2，以及协同自噬和抗铁死亡发挥抗凋亡作用。

14 芍药苷抑制焦亡

细胞焦亡是一种程序性坏死，其特征是细胞膜上形成孔隙，细胞逐渐膨胀，最终破裂，从而导致细胞内容物的释放和炎症反应的激活。NLRP3、消皮素D（gasdermin D，GSDMD）、含CARD结构的凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC）、Caspase-1、Caspase-11、IL-18和IL-1β是细胞焦亡相关蛋白。NLRP3感知应激信号与ASC组装成NLPR3炎症小体，激活Caspase-1，Caspase-1或Caspase-11被激活后会切割GSDMD，使其N端片段（GSDMD-N）寡聚化并嵌入细胞膜，形成孔道，导致细胞内容物外泄和细胞死亡，而IL-18和IL-1β是其释放的炎症因子。芍药苷通过抑制GSDMD途径抑制细胞焦亡。Hong等[112]研究表明芍药苷单体衍生物在类风湿性关节炎模型中抑制ROS/GRK2/HIF-1α/NLRP3途径，下调GSDMD水平，减少焦亡。Wang等[134]研究表明芍药苷在抑郁症模型中调控SIRT1/NF-kB/NLRP3途径，上调SIRT1、下调NF-κB、NLRP3、Caspase-1、IL-1β和GSDMD-N水平，减少焦亡。Zhou等[135]研究表明芍药苷在急性肺损伤模型中激活Nrf2途径和抑制NLRP3途径减少焦亡。芍药苷通过激活Nrf2、抑制NLPR3、HIF-1α途径抑制GSDMD减少细胞焦亡。

15 芍药苷调控其他途径

Song等[136]研究表明芍药苷激活ACS减轻6-对苯二胺醌在秀丽隐杆线虫中的毒性和ROS积累。Liu等[34]研究表明芍药苷在大鼠脊髓慢性缩窄损伤模型增强Nrf2核转移并抑制NLRP3炎症体的激活及NF-κB活性。Zhai等[137]研究表明芍药苷下调HT-22细胞中microRNA-135a以及激活Janus激酶2（Janus kinase 2，JAK2）/信号转导与转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）和ERK1/2途径缓解氧化损伤。芍药苷通过抑制丙酮酸脱氢酶激酶3（pyruvate dehydrogenase kinase 3，PDK3）活性防止雪旺细胞-神经元共培养体外模型中的神经元死亡[138]。芍药苷还能通过激活ACS、JAK2/STAT3，抑制NLRP3、NF-κB、microRNA-135a和PDK3缓解氧化损伤。

16 结语

芍药苷通过抗氧化应激机制缓解多种疾病中，Nrf2途径是关键机制。芍药苷能通过Nrf2途径调控多种途径，促使Nrf2核易位及转录，激活HO-1、NQO1、GPX等下游抗氧化酶，Nrf2途径的激活有利于激活自噬途径、抑制铁死亡、抗凋亡和抗焦亡。芍药苷抗氧化应激各途径机制见图2。

本文总结了芍药苷对多类疾病的抗氧化应激机制，但对于芍药苷调控ERK途径仍不明确。芍药苷在神经元和非神经元中对p-ERK作用不一致，影响因素可能是细胞类型。然而在SH-SY5Y细胞中却仍然双重调节p-ERK，也许与芍药苷剂量有关，但仍需进一步实验验证。尽管芍药苷通过抗氧化应激机制有效治疗多种疾病，但2%～4%的生物利用度限制其广泛应用[139]。肠道微生物、p-糖蛋白和低脂溶性影响芍药苷的生物利用度[140]。芍药苷进入体内后，经过肠道菌群等微生物作用转化为芍药内酯苷、芍药苷代谢素I、II等I相代谢产物[141]。这可能是芍药苷生物利用度降低的原因。芍药内酯苷生物利用度高、毒性小[142]。而芍药苷代谢素I、II和芍药苷目前并无研究表明是否具有毒性。

P-糖蛋白是一种外排转运蛋白，依靠ATP水解产生的能量将药物泵出细胞以维持较低的细胞内药物浓度。芍药苷与p-糖蛋白抑制剂（维拉帕米、奎尼丁、聚山梨酯80）联合给药时，肠道吸收增加。除此之外，1 mmol/L 18β-甘草次酸显著增加空肠和回肠对芍药苷的吸收，其机制与肠道p-糖蛋白介导的芍药苷外排转运干预有关[143]。

芍药苷因其脂溶性较低，跨膜吸收能力较弱，芍药苷通过搭载脂质体提高生物利用度[144]。脂质体是由磷脂双分子层构成的纳米级囊泡，有效包裹药物增加生物利用度。纳米制剂使药物粒子减小至纳米级别而提高药物溶解度，其小粒径特点和表面修饰作用提高药物吸收，并通过靶向递送药物增加药物浓度。脂质液晶纳米粒（lipid liquid crystalline nanoparticles，LLCN）是由一定浓度的两亲性脂质材料和表面活性剂在水中自乳化形成的含双连续水道和脂质区的闭合脂质双层且具有蜂窝状结构的纳米粒子，芍药苷脂质液晶纳米粒提高芍药苷生物利用度和稳定性[145]。药物纳米晶体（nanocrystal，NCs）以维生素E聚乙二醇琥珀酸酯（D-α-tocopheryl polyethylene glycol succinate，TPGS）为稳定剂，几乎100%由表面活性剂或聚合物空间稳定剂稳定的药物制成。芍药苷搭载NCs通过鼻内给药的方式靶向给药至大脑，从而治疗帕金森病[146]。黑磷（black phosphorus nanosheets，BP）纳米片是层状半导体材料，通过光热效应增强血脑屏障渗透性，BP搭载芍药苷能显著增强治疗帕金森病的疗效[147]。此外，芍药苷搭载聚乳酸-羟基乙酸共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，PLGA）纳米颗粒通过乳化法能增加其生物利用度[148-149]。

芍药苷的化学结构中含有多个羟基和糖苷基团，这些集团与自由基发生反应能中和自由基的活性。多羟基结构通常使糖苷类化合物生物利用度降低，而在糖苷类化合物中加入脂肪族或芳香酰基，合成糖苷类酯衍生物，能有效解决糖苷类化合物脂溶性低、稳定性弱的问题。芍药苷-6'-O-苯磺酸盐（paeoniflorin-6'-O-benzenesulfonate，CP-25）在芍药苷中葡萄糖6-羟基上引入苯磺酸盐可提高其生物利用度[150]。相比于芍药苷，CP-25脂质溶解度增加、p-糖蛋白抗性增加[151]。芍药苷与P-糖蛋白抑制剂联合用药、脂质体、纳米技术以及CP-25的广泛应用，极大提高了芍药苷生物利用度，相信未来芍药苷将更加广泛应用于临床，扩大其药物及经济价值。

本文综述了芍药苷的抗氧化应激机制，主要包括降低ROS和RNS水平、改善线粒体功能障碍，激活GSH系统、Nrf1、Nrf2、AKT途径和自噬，抑制HIF1α途径、铁死亡、凋亡和焦亡，调控MAPK途径（双重调节ERK途径，抑制JNK和p38 MAPK途径）。其中，Nrf2途径是芍药苷抗氧化应激的关键途径，Nrf2途径协同Akt途径、自噬、铁死亡、凋亡和焦亡途径发挥抗氧化应激作用。

来 源：黄程泽芳，刘 波，沈长虹，杨芳弟，刘 菲，代金鑫，张若琪．芍药苷抗氧化应激研究进展 [J]. 中草药, 2025, 56(12): 4499-4515.