[成果11] 中华腐植酸医药研究现状与展望

2022-07-29

   文献引用:秦谊,张敉,向诚,等. 中华腐植酸医药研究现状与展望[J]. 腐植酸,2018(3):30-41.

腐植酸在我国的药用历史可追溯至唐代。进入新世纪以来,随着科技的迅猛发展以及国家对医药健康事业的重视,腐植酸的医药研究与应用又焕发出了别样的光彩,特别是在人类重大和多发疾病,如糖尿病、癌症、艾滋病、心脑血管疾病等的防治和药理研究方面展示出了新的活力该文从药品的“安全、有效、质量可控”这三大基本要素出发,简要评述了近20年来国内学者在矿物源腐植酸医药研究领域的进展,主要涉及医药研发的有效性研究、安全性研究、质量控制研究、面临的问题等几个方面,同时对其发展前景进行了展望。

腐植酸(HumicAcid,HA)作为一类天然大分子有机弱酸混合物,在自然界的土壤、水体中广泛存在,是腐殖质最重要的组成部分。形成腐植酸的原始材料主要是植物残体,需经过微生物分解与转化以及一系列的地球化学作用和过程。腐植酸在植物残体形成煤炭的中间产物(泥炭、褐煤)中含量最高。因富含羧基、酚羟基、芳环等结构,腐植酸也被认为是一种复杂的酚酸类物质。腐植酸的相对分子量范围一般从几百到几万,按分子量大小及溶解性不同,又可分为黄腐酸、棕腐酸及黑腐酸3个部分。一般认为,黄腐酸(FulvicAcid,FA)是腐植酸类物质中相对分子量较小、溶解度最好、生物活性往往也最高的部分,其既含有小分子物质也含有大分子物质,氧化程度高,活性官能团多,易被植物或人体吸收利用,在化学组成和功能上均最具代表性。腐植酸类物质成分复杂、结构多样,官能团多、极性强,分子量大、分布广,这些化学特性使其表现出众多优良的理化性质和生物活性,特别是药理活性突出,在中国很早就被人们用来治疗多种疾病,其在医药上的应用历史十分久远。本文就近20年来国内学者在矿物源腐植酸医药研究方面的进展做一概述,涉及医药应用的有效性研究、安全性研究、质量控制研究、面临的问题等几个方面。更早一点的相关研究,已有很多文献进行了总结和介绍,本文就不再赘述。

1、国内医药应用历史

在古代,腐植酸的医药应用主要以使用富含该类物质的矿物为主。人们自发以腐植酸治疗疾病的文献记载最早可追溯至唐代(柳宗元《答崔黯书》),距今已有1200多年的历史。到引入《鸡峰普济方》(宋·张锐)、《儒门事亲》(金·张从正)、《本草纲目》(明·李时珍)等中医药经典至少已有800多年的历史。所使用的矿物有土炭、石炭、乌金石、铁炭、井底泥、腐木等,它们绝大部分是煤炭或成煤物质,治疗的疾病涉及疼痛、出血、腹泻、疮毒、烫伤、骨伤等等。明清以来,乌金石已成为一味传统中药,以煤炭入药臻于成熟。到了现代,人们开始从褐煤、泥炭或风化煤中提取腐植酸类物质直接治疗疾病或进行科学研究。特别是上世纪七八十年代,在国家主管部门的重视和领导下,国内几十家医疗单位和大专院校纷纷投入力量,对腐植酸开展了大量的药理学、生理学、毒理学及临床应用研究。这段时期是中国腐植酸现代医药研究与应用的第一个繁荣期,积累了大量宝贵的临床试验与应用资料和基础研究资料,为我国腐植酸的医药应用奠定了科学基础。九十年代以后,国内的腐植酸医药研究逐渐步入了低潮,但仍有个别科研院所在“坚守阵地”。进入新世纪以来,随着现代科研技术和分子生物学等学科的迅猛发展,以及国家对医药健康事业的重视,腐植酸的医药研究与应用又焕发出了别样的活力与光彩。

2、有效性研究

“安全、有效、质量可控”是药品的三大基本要素,也是腐植酸医药研究要阐明的三大目标。从上个世纪五十年代至本世纪初,国内外这几十年的基础研究及临床实践基本肯定了腐植酸类物质在抗炎、抗溃疡、止泻、止血、抗菌、抗病毒、提高免疫力、改善微循环、调节内分泌等方面的药效和作用。就之前的研究来说,腐植酸的有效性更多地表现在其对皮肤或机体粘膜系统的作用。例如,用于治疗皮肤表面疾病(皮疹、银屑病、鱼鳞癣、湿疹、疱疹、烧烫伤)、消化疾病(肠胃炎、肠胃溃疡、腹泻、消化道出血)、妇科疾病(阴道炎、宫颈炎、外阴白斑)等。其中,对消化系统的作用最为确切、突出,也最为实用。目前国内仅有的两类腐植酸上市药品——腐植酸颗粒(片)和乌金口服液,主要也是作用于消化系统。在之前研究的基础上,近年来腐植酸的有效性研究不断深入,且以其易吸收部位(黄腐酸)的研究为主导,并在治疗疾病种类上有所拓展,特别是在人类重大和多发疾病,如糖尿病、癌症、艾滋病、心脑血管疾病等的防治和药理研究方面显示出了新的活力

2.1 降血糖

研究发现腐植酸类物质及它们的盐不仅具有降血糖的药理作用,而且还能够在一定程度上治疗或抑制糖尿病引发的一些并发症。李宝才等研究了黄腐酸及其钠盐对正常小鼠的血糖和糖尿病小鼠血糖、甘油三酯、总胆固醇以及口服葡萄糖耐量的影响,结果显示黄腐酸及其钠盐具有降血糖及改善脂质代谢的作用,不同产地样品的降血糖活性有所差异;认为其降糖机制可能是通过激活己糖激酶等酶的活性促进糖转化,或者通过清除氧自由基减轻对胰岛β细胞的破坏。李月梅通过给小鼠注射四氧嘧啶造成Ⅱ型糖尿病模型,考察了黄腐酸钠和腐植酸钠对糖尿病小鼠血糖的影响。实验结果证明,寻甸黄腐酸钠、寻甸腐植酸钠、峨山腐植酸钠均能不同程度降低血清中血糖浓度、增强小鼠的糖耐量,推测其可能是通过对有氧氧化过程中的多种酶的调节,促进葡萄糖转运及周围组织、靶器官对糖的利用来达到快速降血糖的效果。

袁明霞等从形态学和功能学两个方面研究了河南巩义风化煤黄腐酸钠对糖尿病大鼠视网膜病的治疗作用及机制,发现给予黄腐酸钠治疗的糖尿病鼠,其血糖含量没有显著变化,但视网膜组织超微结构变化有明显改善(未达到正常对照组水平),提示黄腐酸钠虽不能从根本上预防糖尿病视网膜病变的发生,但对病变的进展有一定抑制作用;并认为该抑制作用的产生可能与黄腐酸钠维持血浆t-PA与PAI-1之间的动态平衡、改善纤溶活性有关。在另一项研究中,袁明霞等通过观察不同浓度水平高糖环境对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的细胞间黏附分子(ICAM-1)表达的影响,发现黄腐酸钠可抑制高糖诱导的ICAM-1过量表达,对糖尿病大血管病变可能具有积极干预作用。宋美利等通过临床疗效观察,发现胰岛素与腐植酸钠联合用药对糖尿病足溃疡的治疗效果良好,可以缩短治疗时间,增加疗效。

从以上这些研究不难发现,对于腐植酸类物质的降血糖作用,不同样品的表现或不同学者的研究结论是有诸多差异的,这在腐植酸其他药理活性的研究结果中往往也有所体现。腐植酸是结构复杂的有机弱酸混合体系,加之矿源、产地、生产工艺的不同,其化学组分、结构特性、杂质组成等存在较大差异,很容易导致其表现出的药理功能在种类或强弱上有较大区别。提示矿源的道地性、制备纯化工艺的标准化、含量或理化检测及活性评价方法的统一等因素对腐植酸医药研究及开发意义重大。

2.2 醒酒、保肝

毕艳艳等通过对小鼠预防性灌胃不同浓度的经过纯化的云南寻甸黄腐酸,研究其醒酒作用及机制,实验结果显示黄腐酸具有明显缩短小鼠醉酒时间及降低血浆中乙醇浓度的作用,且效果强于“海王金樽”;黄腐酸具有防醉和醒酒作用,其机制可能是所含的多种含氧官能团能够参与氧化还原反应,激活乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶;同时还可能与丰富的羧基乙醇发生酯化反应,使乙醇经其他路径代谢掉,从而降低其在血浆中的浓度。该研究团队又采用酒精性肝损伤模型,以云南峨山、寻甸和昭通三地精制的黄腐酸为样品,进一步考察了黄腐酸对酒精性肝损伤的保护作用及机制,结果证实黄腐酸可明显提高肝组织中超氧化物歧化酶活性并降低丙二醛含量,还可降低血清中谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性;同时病理切片显示,黄腐酸使肝组织损伤程度有所减轻。虽然产地和剂量对结果有一定影响,但并不改变黄腐酸对小鼠酒精性肝损伤的保护作用,该作用可能是通过减少生物膜脂质过氧化和清除自由基来实现的。

洪宇明等通过肝缺血/再灌期(I/R)给予药物预处理动物模型来探索了不同药物、不同给药途径防治肝脏I/R期损伤的方法,发现黄腐酸钠可提高正常肝脏微循环,明显改善肝缺血/再灌注后微循环障碍,认为黄腐酸钠是预防肝缺血/再灌注损伤的优秀保肝药物。余江洪等通过四氯化碳橄榄油造成肝硬化大鼠模型,观察术前施用黄腐酸钠对模型动物缺血再灌注损伤的作用,实验发现黄腐酸钠通过减少血浆中ET-1、TNF-α、IL-6含量,减轻微循环障碍,改善肝细胞灌流,从而对肝细胞起到保护作用;无明显的毒副作用。提示黄腐酸钠是一个很有前途的临床药物,有利于避免醋酸泼尼松龙大剂量或长期应用带来的不良反应。在之后进一步的研究中,该研究团队又发现黄腐酸钠对大鼠肝脏纤维化病变具有明显的抑制作用,推测其机制可能与黄腐酸钠的活血化瘀及细胞保护作用有关。高金岗等观察了小鼠在添加黄腐酸饲养19周后肝酶组织的化学变化,发现试验组肝细胞内琥珀酸脱氢酶、单胺氧化酶和肝巨噬细胞内酸性磷酸酶的活性均有不同程度的增强,表明黄腐酸在促进肝细胞的物质代谢和增强肝生物转化功能等方面有一定的作用。以上这些研究提示,黄腐酸具有开发成为一种新型醒酒保肝药物的巨大潜力。

2.3 对心脑血管的作用

人们很早就发现,改善机体血液微循环是腐植酸类物质实现抗炎、抗溃疡、调节免疫、抗血栓等药理作用的重要途径。比如,之前提到的黄腐酸钠保护大鼠肝缺血/再灌期(I/R)的肝功能及肝硬化大鼠肝缺血再灌注的损伤,就是最好的例子。刘驰等在研究黄腐酸钠对大鼠脑缺血再灌注损伤炎症反应的作用时,发现黄腐酸钠能明显改善血脑屏障通透性,减轻脑水肿,减轻白细胞的浸润,从而减轻脑缺血再灌注损伤的炎症反应,最终实现对该损伤的保护。

杨静等采用HUVEC体外模型和鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)体内模型评价了来自云南三个产地的黄腐酸钠(SF)对血管新生的影响,结果发现云南峨山SF和云南寻甸SF在低浓度下均能促进血管生成,随着浓度的增加血管生成则受到抑制,寻甸SF比峨山SF表现的更为有效;而云南昭通的SF在低浓度时对血管新生无促进作用,但高浓度时则表现出抑制作用。该项研究的结果进一步证明了矿源产地等因素对腐植酸药理活性研究的重大影响,也表明腐植酸的作用机制可能是一个典型的多成分、多靶点、多因素作用的过程。

另外,毕艳艳考察了黄腐酸及其钠盐对糖尿病小鼠血液中糖类、甘油三酯、总胆固醇的影响,发现黄腐酸及其钠盐不仅具有降血糖的功能,还具有改善糖尿病小鼠脂质代谢的作用,这可能对预防和治疗糖尿病人心脑血管并发症具有重要意义。但在李月梅的研究中,黄腐酸钠无论是对高血脂模型小鼠还是对糖尿病模型小鼠,均无明显的降血脂作用。

2.4 抗人体免疫缺陷病毒

从上世纪六十年代开始,国内外大量的研究证实了腐植酸类物质的抗病毒活性,其对疱疹病毒、流感病毒、口蹄疫病毒、牛痘病毒、人乳头瘤病毒等多种类病毒均有抑制作用。进入新世纪以来,伴随着人们对攻克艾滋病的殷切期盼,医药科研工作者自然将目光投向了神奇的腐植酸类物质。但国内在腐植酸治疗艾滋病或其并发症领域的研究乏善可陈。笔者目前只在周霞萍等申报的一项专利中见到国内学者关于黄腐酸改性物提高HIV感染小鼠免疫力的研究内容,而国外在该领域则有较多的报道。

vanRensburgCEJ等通过湿法氧化烟煤制备了一种氧化腐植酸盐,发现它可以通过干扰病毒进入细胞时的CD4结合和V3环介导步骤来抑制HIV-1对MT-2细胞的感染;同时还进行了氧化腐植酸盐在HIV感染病人中的口服临床实验,证实其在短期内具有极好的安全性。KotwalGJ在其综述文章中介绍了一种名为SecometV的广谱抗病毒制剂,被证实主要活性成分为黄腐酸,其可能是通过与糖或脂质部分或两者的包膜表面糖蛋白相互作用而阻断了病毒对细胞的侵入。研究人员认为黄腐酸应该同石榴汁一样可以中和包括HIV在内的各种包膜病毒,是一种极具发展潜力的包膜病毒中和化合物(EVNCs);而体液中的EVNCs可以中和血流中的病毒,并引发机体对中和后的病毒颗粒的免疫应答,从而促进潜在的保护性免疫的发展。KaramovE等利用PBMC、MDM、DC、Caco-2、HEC-1A等细胞株评估了腐植酸的抗HIV活性及其与逆转录酶抑制剂(NRTI)或凝集素蛋白(LP)组合的协同潜力。实验结果显示,除了PBMC和DC细胞株不明显外,在其他细胞株上均体现了较好的抗HIV-1活性,同时可以增强NRTI和LP的抗病毒作用,且自身的细胞毒性较低,那么开发腐植酸成为治疗HIV感染的安全高效药物可能具有不错的前景。

KhaitovMR等考察了一种名为Olipifat的药物在体外抑制HIV复制的能力,该药物是一种化学合成的腐植酸衍生物。研究结果表明,Olipifat对叠氮胸苷敏感或耐药型HIV分离株均具有显著的抑制作用,且具有剂量依赖性。此外,Olipifat与叠氮胸苷合用还可以产生协同作用增强彼此的抗HIV活性。ZhernovY为寻找新型的抗HIV药物,分别对腐植酸、黄腐酸和棕腐酸的抗HIV功效进行了评估,结果显示,3种样品都有不同程度的抗病毒活性,其中黄腐酸的活性最弱。它们的抗病毒活性表现在HIV融合、DNA到RNA的逆转录以及病毒DNA整合到宿主细胞基因组的多个阶段。腐植酸类物质的低细胞毒性和高抗HIV活性表明这类物质具有开发成安全有效的抗HIV药物的巨大潜力。ZhernovYV等利用完整的HIV-1复制系统验证了一种腐植酸阴离子聚合物对实验性HIV-1病毒株的抑制作用,并通过结构-活性分析揭示了该聚合物中多个特征结构与其抗病毒活性之间相互关系,认为该腐植酸阴离子聚合物是开发具有多模式抗HIV活性和低细胞毒性药物的优秀前体。

(未完待续......)

6、展望

总的来说,腐植酸医药研发要想有快速、长远的发展,需在药理毒理的深入化系统化研究、创新性结构研究模式构建、特色质控方法建立等方面着力,解决现有问题,扫除障碍,突破瓶颈。医药产品开发应该循序渐进,分步实施,由简单到复杂。从明确、显著、普遍的药效开始,由外用药、医疗器械或保健品到内服药再到针剂。推动腐植酸进入药典也可以先从推动传统中药“乌金石”进入药典开始。这些工作无不需要发挥行业协会及国家部门的组织协调、统筹指导作用,最好组织多学科合作攻关,避免各自为战、重复性研究。中华腐植酸医药产业的发展正迎来天时、地利、人和的大好时机。充分发挥腐植酸类物质在医药领域的独特优势,构建腐植酸医药健康产业体系,服务国家“健康中国战略”,必然能为中华腐植酸医药产业开启新时代!

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