黄酮化合物对PPAR的调节作用及其对代谢综合征的影响

黄酮化合物对PPAR的调节作用及其对代谢综合征的影响

耿丽刘康刘保林王晓虎

耿丽1刘康2刘保林2王晓虎3（通讯作者）

（1南京市胸科医院药剂科江苏南京210029；2中国药科大学中药药理教研室江苏南京211198）

（3中国药科大学中药生物机能实验中心江苏南京211198）

【摘要】过氧化物酶体增殖物活化受体(peroxisomeproliferators-activatedreceptor，PPAR)对糖脂代谢及心血管反应性具有明显的影响，被视为防治代谢综合征的重要靶点。黄酮化合物可以通过多种途径调节糖脂代谢及胰岛素敏感性，从而改善代谢综征。本文主要根据细胞及动物实验相关文献，针对黄酮化合物的PPAR调节作用及这种作用对代谢综合征多因素的影响进行概述。

【关键词】黄酮PPAR代谢综合征

【中图分类号】R96【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2013）04-0349-03

代谢综合征是包括胰岛素抵抗、中心肥胖、血脂障碍、高血压等危险因素在内的一个疾病簇[1]，这些危险因素增加了2型糖尿病和心血管疾病的危险性和临床控制的难度。PPAR是配体激活的核转录因子，对糖、脂代谢具有重要调节作用，相应的配体在临床上已被用于治疗高血脂和2型糖尿病。众多研究组希望研发出更理想的新型PPAR激活剂，但是迄今为止，这些化合物由于具有严重不良反应，很少能进入III期临床试验阶段[1]。黄酮类化合物在植物界分布广范，其在人类日常饮食中有相当的摄入量，能改善糖、脂代谢和心血管功能，并且安全性较大。在这篇综述中，我们将概述黄酮类物质对PPAR转录活性和基因/蛋白表达的影响，以及这种影响对代谢综合征的改善作用。

1．PPAR的结构及功能[1，2]

PPAR有PPARα、PPARβ/δ和PPARγ3种亚型，它们在结构上都具有4个功能区，即A/B、C、D和E/F功能区。其中，A/B区位于氨基末端，是配体非依赖性转录活性功能区，其中的某些氨基酸残基可以被一些激酶磷酸化，继而调节PPAR的转录活性[2]。C区也称PPARDNA结合区，能促进PPAR与靶基因启动子内的PPAR反应元件（PPAR-responsiveelements,PPRE）结合。D区，是连接DBD和配体结合区的中间结构；PPAR的羧基末端（C末端）称为E/F区，也就是配体结合区（Ligandbindingdomain,LBD）。LBD区含有配体依赖性转录活性区-2，还包含与视黄醇类X受体（RXR）相互作用的区段，通常PPAR与RXR形成异二聚体后，与靶基因的PPRE结合，激活靶基因转录。众多内源性配基可以与LBD结合，从而激活PPAR。这些内源性配基主要包括脂肪酸、花生四烯酸类似物和脂蛋白等。

PPARα分布于多种组织，在肝、心、骨骼肌分布密度最高。可调节脂肪酸β氧化、脂质代谢，具有抗炎、扩血管、抗动脉粥样硬化等功能。贝特类药物能激活PPARα，临床上用于调节血脂。但其可致肝细胞异常增生，可能会增加肝癌易感性。PPARβ/δ在肝、心、肾、脑等分布较多，对糖、脂代谢也具有调节作用，也可抗炎、减肥、改善胰岛素抵抗和粥样硬化症，以及调节平滑肌细胞增殖。目前PPARβ/δ激动剂还没有用于临床。PPARγ在脂肪组织高表达，也分布在血管内皮及巨噬细胞，具有促进脂肪细胞分化、抗炎等作用。噻唑烷酮类化合物能激活PPARγ，提高胰岛素敏感性，临床用于治疗T2DM，但长期应用可致体重增加、心衰、头痛、肌痛等不良反应。

随着对PPARs的结构、功能以及相关药物效应、毒性的深入研究，开发双重或范PPAR激动剂（dual/panPPARagonists）及特异性PPAR调节剂（如弱PPARγ激活剂）的思路逐渐形成，一些化合物正处于临床前或临床研究中，但迄今为止，由于安全性等原因，这些药物开发尚未获得重大进展。同时，源于植物界的黄酮类化合物因为其对代谢综合征的干预作用且具有相对较大的安全性，吸引了很多研究者的目光[3]。

2．黄酮物质对PPAR调节作及及其对代谢综合征的影响

黄酮化合物源于植物的代谢产物，具有抗炎、抗氧化、扩张血管、减肥、提高胰岛素敏感性等多种药理活性，目前发现，这些作用与其PPAR调节作用有一定相关性。

2.1异黄酮

2.1.1大豆异黄酮：大豆异黄酮是异黄酮的典型代表，富含大豆异黄酮的饮食被认为是亚洲人群代谢综合征发病率低于欧美国家的一个主要原因[4]。虽然目前对大豆异黄酮的效应、机制及不良反应的研究还不够全面，但其作为有益健康的膳食补充剂已深入人心。在黄酮物质研究中，有关大豆异黄酮对PPAR活性及基因、蛋白表达影响的报道最多见。现已发现，大豆异黄酮对PPAR3种亚型均具调节作用。

大豆总黄酮：大豆总黄酮降低血浆胆固醇的作用很明显。刘莉等报道大豆异黄酮灌胃给药能使代谢综合征大鼠血胆固醇及LDL-C水平降低，肝脏PPARα的基因表达增强，并且大鼠主动脉核因子κB及血管细胞黏附分子VCAM-1的蛋白表达明显降低，提示其具有调节血脂和抗炎作用[5]。另一个针对高脂饲料喂养诱导的去卵巢大鼠高脂模型实验结果则证实大豆异黄酮灌胃22周能够明显增加大鼠肝脏、小肠、及血管中的PPARδ蛋白表达，降低肝脏和血管脂肪堆积[6]。ShayNF等采用野生型和PPARα基因敲除型129/Sv小鼠研究了大豆黄酮的降脂作用，亦证实大豆异黄酮降低甘油三酯的重要机制之一在于激活PPARα[7]。

染料木素：染料木素是被广范研究的大豆异黄酮主要活性成分之一，它对PPAR具有明显影响。LöwikCW小组利用KS483前骨细胞株对其激活PPARγ的活性进行研究[8]，发现染料木素具有激活雌激素受体和PPARγ的双重作用。高浓度时（>1μM）染料木素能与PPARγ结合并激活PPARγ，促进脂肪细胞分化，同时能抑制雌激素受体的活化。其对PPARγ和雌激素受体的影响程度取决于染料木素的浓度及这两种受体的分布密度，这种特性可能决定了染料木素作用的组织特异性及作用程度的差异性。LeeYS、KimS等人以10μM染料木素作用于HepG2细胞株24h，发现其明显增强与肝细胞脂代谢密切相关的线粒体、过氧化物酶体β-氧化相关酶的基因、蛋白表达，机制在于其能增强PPARα的转录活性，效应与PPARα激动剂WY14643（1μM）相当[9]。此外，染料木素还能促进PPARα的mRNA及蛋合表达，提示染料木素可降低血脂，这在整体实验中获得证实。与KimS小组的结果类似，FSquadrito研究组也发现染料木素能增强PPAR基因表达[10]。他们采用雌性自发性高血压肥胖大鼠（spontaneouslyhypertensiveobeserats，SHROB）研究染料木素对代谢综合征的影响。SHROB或去卵巢4周的SHROB以4.8mg/kg染料木素灌胃4周后能增强大鼠肝PPARα和PPARγ基因表达，降低胰岛素抵抗指数、甘油三酯、LDL及收缩压，升高HLD，并且提高离体主动脉对ACh的舒血管反应。这些数据进一步证实了染料木素调节PPAR的数量及活性对代谢综合征的改善效应。

YongEL小组对大豆异黄酮的研究获得的结果很有趣[11]。他们利用嵌合PPARα/γ的荧光素酶报告基因转染HeLa和HepG2细胞株筛选PPARs双重激动剂，发现毛蕊异黄酮、芒柄花素和大豆苷元为主要活性成分，并与染料木素、鹰嘴豆素A作了比较研究，数据显示鹰嘴豆芽素A和芒柄花素对PPARα/γ激活作用最强，二者的EC50与阳性对照药相近，但最大效应则较低。利用全长PPARs荧光素酶报告基因转染HepG2细胞，检测到仍是这两种异黄酮活性最强，这种激活作用与黄酮对PPARα/γ的竞争性结合程度相关。这些较弱的对PPARα/γ双重激活作用可能减小异黄酮不良反应，并有助于限制化学合成药的不良反应。大豆苷元对PPARα/γ、PPARβ/δ均有较弱的激活作用，表现出PPAR范激动剂效应，目前上市的药物中只发现贝特类药具有这种“范”激动特点。

2.1.2异戊烯基异黄酮：甘草醇浸膏中含有异戊烯基异黄酮。KitaharaM研究组在猴肾CV-1细胞利用酵母活性转录因子GAL-4-PPARγ嵌合检测系统检测这类黄酮的PPARγ活性，发现其中的3-Arylcoumarins（甘草香豆素、甘草灵）和Isoflave-3-ens（dehydroglyasperinCanddehydroglyasperinD）可以与PPARγ结合并激活后者的转录活性，两类结构分别在浓度为5mg/L和1～2mg/L时转录活性与1μM曲格列酮相当。而且整体实验结果表明，甘草异戊烯基异黄酮能降低动物脂肪含量、血糖及胰岛素水平，也能降低血压[12]。

2.2其他黄酮类化合物

2.2.1表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）：EGCG是绿茶的主要活性成分之一，属黄烷醇类。LambertJD研究组曾报道，给小鼠喂饲高脂饲料建立胰岛素抵抗模型同时在饲料中加入0.32%EGCG能明显降低胰岛素抵抗指数和体重，小鼠骨骼肌的PPARα基因表达增强[13]。但在高脂喂饲诱导大鼠胰岛素抵抗实验中，WeisingerRS小组的结果与上述不太一致。EGCG（1mg/kg/day）给大鼠饮用6个月，EGCG明显改善糖耐量，但降低肝脏PPARα基因表达[14]，同时EGCG提高肾周脂肪组织PPARγmRNA水平。更多的实验数据则表明EGCG具有抑制PPARγ的活性。在另一个以高脂饲料诱导小鼠肥胖模型的实验中，以含0.2%，0.5%EGCG的高脂饲料继续喂养小鼠8周，附睾周围脂肪组织PPARγ等基因表达明显降低，小鼠脂肪重量及血脂水平亦低于模型组[15]。与此一致的是，500mg/kg的EGCG灌胃给药能抑制高脂饲料喂养的大鼠脂肪细胞分化，5μM的EGCG体外同样也抑制3T3-L1前脂肪细胞分化。推测可能在低浓度低剂量给药时，EGCG表现为上调PPARγ基因作用，而高剂量时则表现出抑制效应。绿茶提取物体外尚能选择性激活心肌细胞PPARβ/δ[16]，这一效应或许有助于糖尿病心血管并发症的防治。

2.2.2木犀草素：木犀草素属黄酮亚类。关于木犀草素对PPARγ的影响存在相反的报道。KimMS小组的结果显示木犀草素能抑制PPARγ基因表达，对抗罗格列酮诱导的PPARγ转录活性及脂肪细胞分化[17]。ChenX小组则报道木犀草素促进3T3-L1脂肪细胞的PPARγ2基因及蛋白表达，并且证实木犀草素促进PPARγ与PPRE结合，增强PPARγ的转录活性[18]。这种矛盾的结果可由PolikarpovI研究组的实验进行解释[19]。他们在HepG2细胞株应用荧光素酶报告系统进行细胞转录活性分析，证明木犀草素实际上是PPARγ的部分激动剂。共晶结构分析表明木犀草素通过与无活性的PPARγLBP（配体结合功能区）构象异构体（B链）（活性异构体为A链）结合发挥部分激动剂作用，这种作用方式很独特，提示木犀草素在联合应用时有可能影响一些化学合成药的效应，如降低噻唑烷酮类降糖药的不良反应等。

2.2.3白果素：白果素属于双黄酮，它所具有的明显降低血脂和改善胰岛素抵抗作用与PPARα激活有关。Lin-FengYue研究组报道以高脂饲料喂养大鼠8周后再以白果黄素灌胃2周，白果黄素明显提高胰岛素敏感性，降低血脂水平。但与贝特类药物不同，白果素并不是作为配基与PPARα结合，而是通过激活蛋白激酶A活性，从而使PPARα丝/苏氨酸残基磷酸化，最终激活PPARα而实现的[20]。因此，这是一种PPARα配体非依赖性的激活方式。PanduratinA是源于提琴形凹唇姜根茎的查耳酮类物质，可以激活AMPK信号通路，促进AMPKα2入核与PPARα/δ结合，进而激活PPARα/δ，促进脂肪代谢[21]。

2.2.4花色素：MasellaR等人应用人肠系膜脂肪细胞和3T3-L1脂肪细胞研究了车矢菊苷及及代谢物原儿茶酸对糖转运的影响[22]。细胞经氧化修饰低密度脂蛋白（oxLDL）刺激后，胰岛素介导的糖摄取、GLUT4转位均明显降低，50µmol/L车矢菊苷或100µmol/L原儿茶酸预处理后明显对抗oxLDL的效应。在无胰岛素存时，二者具有明显拟胰岛素作用，这种作用得益于其提高PPARγ转录活性。而在KurodaM小组的实验中，则观察到花色素明显抑制包括抑制PPARγ在内的促进脂肪细胞分化的相关基因表达，抑制脂肪细胞分化，而这种效应与其抑制胰岛素信号通路有关[23]。推测这两种相反的对胰岛素反应性及对PPARγ的调节活性可能与细胞所处的不同状态有关，前者源于oxLDL刺激下的脂肪细胞，后者则相对处于一种生理环境下。

其他数种黄酮如川陈皮素、香橙素等对PPAR基因表达或转录活性有正性影响。

综上所述，黄酮类物质具有广范的PPAR调节活性，并且具有不同的特点：（1）既影响PPAR的转录活性，也影响PPAR的基因和蛋白表达。（2）有的黄酮具有双重甚到多重PPAR亚型激动作用。（3）对于PPAR活性的影响，有的黄酮可作为配基与PPAR结合并激活PPAR，有的通过影响内源性激酶的活性而间接调节PPAR的激活，有的则表现为PPAR的部分激动剂，有的则模拟胰岛素的作用影响PPAR的活性。（4）同样的黄酮化合物，可以表现出相反的作用，而这种作用可能与所应用的浓度/剂量有关，也可能与细胞、组织所处的环境有关。总体而言，细胞和动物试验表明黄酮类化合物本身对PPAR活性及表达量的调节有助于改善代谢综合征，并且其调节特点提示其在联合应用时可能限制现有糖脂代谢调节药的不良反应。其作用仍需更多的试验研究，尤其是临床试验的证实，而其作用机制也有待深入探讨。

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