虎杖苷制备方法及其药理活性研究进展

王乐1,任静2,路文涛3,杨云霞3,张小飞4,门靖*5,武莉5

(1.汉中市市场监管综合执法支队南郑大队,陕西 汉中 723100;2.陕西省药品和疫苗检查中心汉中分中心,陕西 汉中 723000;3.陕西省药品和疫苗检查中心,陕西 西安 710077;4.陕西杰康医药科技有限公司,陕西 西安 710065;5.陕西共裕康宸医药科技有限公司,陕西 西安 710086)

摘要:虎杖苷是中国传统中药材虎杖提取的天然活性成分,属于一种应用广泛的二苯乙烯葡萄糖苷类天然产物,具有丰富的药理活性。虎杖苷的制备方法有化学合成法、植物提取法及生物合成法。生物合成法主要是基于在糖基转移酶催化下将尿苷二磷酸葡萄糖等糖基转移至白藜芦醇的羟基上实现的,具备高效、精准、绿色等优势,有望成为未来虎杖苷大规模工业化生产的制备方法,应用前景广阔。现代药理研究表明虎杖苷具有抗炎、抑制氧化应激、抗肿瘤、调节免疫、调节血脂血糖等活性,同时在治疗脊髓损伤、护肝作用、治疗皮肤疾病以及抗动脉粥样硬化等方面展现出良好的应用潜力。特别的,虎杖苷抗肿瘤活性相关研究取得了重要成果。虎杖苷对结直肠癌、肝癌、肺癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤均有治疗效果,且其抗肿瘤作用机制也多样,可通过抑制肿瘤细胞增殖、迁移、转移、凋亡,调控肿瘤微环境等多途径发挥疗效。本文针对虎杖苷的制备方法、药理活性的研究进展展开综述,分析了虎杖苷在规模化制备、临床应用等方面面临的关键挑战,并提出今后的研究重点可关注高区域选择性生物合成构建新型制备方法、优化结构修饰、构筑纳米药物递送体系、以及加强联合用药等方面,旨在为虎杖苷的开发和应用提供借鉴。

关键词:虎杖苷;制备方法;药理活性;抗肿瘤;天然产物;生物合成;研究进展

虎杖苷(Polydatin,图1),又称云杉新苷(Piceid),主要来源于蓼科植物虎杖的干燥根茎,是一种应用广泛的二苯乙烯葡萄糖苷类天然产物[1]。虎杖苷作为我国传统中药虎杖的主要活性成分,具有抗炎、抑制氧化应激、抗肿瘤、免疫调节、保护神经等丰富的药理活性,药用功效显著[2,3],在药物研发、食品保健、纳米材料、生物工程等方面具有广阔的应用前景[4]。随着中医药理论的蓬勃发展及中药新药研发的强劲势态[5],虎杖苷的制备方法和药理活性是中医药领域的热点研究方向之一,吸引了众多研究者的关注。基于此,首先从资源、制备方法方面归纳虎杖苷的研究现状,再结合现代药理学研究,对其药理活性的研究成果进行综述,以期为虎杖苷的高效开发和综合利用提供借鉴。

图1 虎杖苷的化学结构

Fig.1 Chemical structure of polydatin

1 资源概述

虎杖苷化学名称为3,5,4′-三羟基二苯乙烯3-β-D葡萄糖苷,为一种白色针状结晶粉末,属于一种白藜芦醇的糖基化衍生物,具有比白藜芦醇更高的水溶性、稳定性和更强的抗氧化能力。目前,虎杖苷市场主要的供应方式来源于中药材虎杖植物提取。中药材虎杖在全国范围内分布较为广泛,主产于江苏、浙江、安徽、河北、湖北、湖南、陕西、四川、重庆、贵州等地区。近年来随着中医药快速发展及种植技术的不断提高,虎杖人工种植得到推广,种植量较大的有湖北、湖南、陕西、四川、贵州等省份和重庆直辖市,市场供应稳定[6]。例如,湖北作为虎杖主产区之一,种植面积约7万亩,已有虎杖粉、虎杖苷等产品,形成了一套绿色生产的虎杖产业链。重庆地区虎杖种植面积约10万亩,其亩产可达5000~6000 kg左右。陕西作为中药材种植重要区域,虎杖资源主要分布在汉中、安康等秦巴地区,其亩产普遍可达6000~7000 kg左右,已形成虎杖种植、提取物生产、制剂深加工的绿色产业链[7]。随着国家生态保护、乡村振兴等政策快速推进,以及绿色、环保的天然产物理念深入人心,虎杖种植模式逐渐多样化,呈现出规模化种植、合作社带动等形式,推动了虎杖产业的绿色化发展。

2 制备方法

目前,虎杖苷的制备方法主要包括化学合成法(Chemical Synthesis Method)、植物提取法(Plant Extraction Method)、生物合成法(Biological Synthesis Method)。

2.1 化学合成法

从化学结构上分析,虎杖苷(1)是白藜芦醇的糖基化衍生物,因此可以直接以白藜芦醇为原料进行糖苷化反应合成出虎杖苷。例如,Brandolini等[8]直接将白藜芦醇与乙酰溴-α-D-葡萄糖(2)进行糖苷化反应来制得虎杖苷,总收率约25%(图2a)。

a.以白藜芦醇为原料直接通过糖苷化反应合成虎杖苷;b.以简单商业化原料全合成虎杖苷

图2 虎杖苷的化学合成路线

Fig.2 Chemical synthetic routes of polydatin

考虑到白藜芦醇具有3个羟基,在进行糖苷化反应时容易形成多羟基糖苷或者α-D-葡萄糖偶联在其他位羟基等副产物,造成虎杖苷总合成收率较低。为了获得高收率的虎杖苷,可以应用简单原料全合成虎杖苷。例如,Orsini等[9]以 3,5-二(叔丁基二甲基硅氧基)苯甲醛(3)为原料,首选与磷叶立德试剂(4)发生Wittig反应以及脱羟基保护基构建出了中间体5,接着进行糖苷化合成了化合物6,最后用甲硫醇钠进行脱烷基制得虎杖苷,总收率约10%(图2b)。

因反应步骤长、合成难度大、收率低、成本高以及有毒试剂的使用,目前化学合成法仍然停留在实验室阶段,中试规模的虎杖苷全合成工艺尚未见报道。

2.2 植物提取法

相比化学合成法存在反应试剂种类多、有机溶剂消耗大、设备要求高等缺点,植物提取法具有绿色、污染小、操作便捷等优势。植物提取法多以中药虎杖为原料,应用较多的是有机溶剂提取法,通常采用乙醇、甲醇、正丁醇等醇类有机溶剂进行提取(表1)。例如,康帅等[10]和张玉千等[11]均采用正交设计法分别建立了虎杖苷的最佳提取工艺。杨晓英等[12]、周军等[13]、郑燕飞等[14]和陶婷等[15]分别采用响应面法优化虎杖苷提取工艺。任薇等[16]采用低共熔溶剂法对虎杖苷进行提取,并发现采用低共熔溶剂氯化胆碱-乙二醇(ChCl-Gly)、氯化胆碱-乳酸(ChCl-Lac)和甜菜碱-乳酸(Bet-Lac)作为溶剂提取虎杖苷的含量要高于2020版《中华人民共和国药典》提供的方法。随后,杨俊[17]也报道了采用Ch/Tg作为提取溶剂,微波辅助提取获得了14.21 mg/g虎杖苷。此外,廖国平等[18]还报道了采用超高压法对虎杖苷的提取率高于回流、超声和微波法。虽然开发了多种技术并优化工艺条件来提取虎杖苷,但是植物提取法也面临提取效率低、植物资源持续利用性差等问题,其进一步开发应用受到限制。

表1 植物提取法中虎杖苷提取工艺比较

Tab.1 Comparison of polydatin extraction processes in plant extraction methods

提取方法最佳工艺条件提取量参考文献正交设计法70%乙醇作溶剂、料液比1∶6(g/mL)、提取温度90 ℃、提取3次、提取时间每次2 h。27.43 mg/g[10]80%乙醇作溶剂、料液比1∶20(g/mL)、提取温度为60 ℃、提取1次、提取时间40 min。24.2 mg/g[11]响应面法78%乙醇作溶剂、料液比1∶10.7(g/mL)、提取温度51 ℃、提取1次、提取时间2 h。18.3 mg/g[12]78%乙醇作溶剂,料液比1∶14(g/mL)、提取温度室温(0~10 ℃)、匀浆时间5 min。18.3 mg/g[13]60%乙醇作溶剂、料液比1∶16.53(g/mL)、提取温度77.54 ℃、提取1次、提取时间1.54 h。45.60 mg/g[14]60%乙醇作溶剂、料液比1∶150(g/mL)、提取温度70 ℃、提取1次、提取时间75 min。15.19~36.36 mg/g[15]低共熔溶剂法ChCl-Gly为溶剂(物质的量比为1∶4)、含水量为40%,料液比为1∶10(g/mL)、提取温度80 ℃、提取时间45 min;ChCl-Lac为溶剂(物质的量比为1∶3)、含水量为40%,料液比为1∶20(g/mL)、提取温度40 ℃、提取时间30 min;Bet-Lac为溶剂(物质的量比为1∶4)、含水量为60%,料液比为1∶20(g/mL)、提取温度40 ℃、提取时间30 min。14.33~18.21 mg/g[16]Ch-Tg为溶剂(物质的量比为1∶4)、含水量为80%,料液比为1∶20(g/mL)、微波温度 62 ℃、提取时间16 min。14.21 mg/g[17]超高压法55%乙醇作溶剂,含水量为80%,料液比为1∶30(g/mL)、室温、压力170 MPa、提取时间2 min。14.29 mg/g[18]

2.3 生物合成法

生物合成法是利用生物体的代谢途径和酶的催化作用,能够在较为温和的条件下快速合成目标产物,具有高效、精准、绿色等优势,是生产虎杖苷的一个极具发展潜力的工艺途径[14,15]。虎杖苷的生物合成途径主要是在糖基转移酶(Glycosyltransferases)催化下将尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)等糖基转移至白藜芦醇的羟基上实现的(图3)。但是,在白藜芦醇的糖基化过程中,其C3位羟基与C4′-羟基均可被糖基化,生成两种糖苷的混合物(虎杖苷(1)与白藜芦醇-4′-O-β-葡萄糖苷(7)),为后续的分离与应用带来困难[19]。因此,科研人员致力于进行糖基转移酶突变以及发现新型的糖基转移酶来提高白藜芦醇糖苷化反应的专一性,获得高收率的虎杖苷。

图3 虎杖苷生物合成示意图

Fig.3 Scheme of polydatin biosynthesis

通过缺失、突变UGT合成虎杖苷:近年来,来源于枯草芽孢杆菌168的尿苷二磷酸糖基转移酶(UGT)在白藜芦醇糖基化方面已经展现出了潜在应用价值,但是野生型的UGT在催化白藜芦醇发生糖基化反应时,其区域选择性通常较差。为了实现白藜芦醇特异性位点糖基化的调控,可以对UGT采用缺失突变改造策略来提高糖基化酶的反应专一性。例如,Chen等[20]发现UGT三重突变体I62G/M112D/K143G在虎杖苷合成中实现了近乎完美的区域选择性控制(区域选择性约99%),将虎杖苷与白藜芦醇-4′-O-β-葡萄糖苷的比值提高了786倍;进一步将该突变体与蔗糖合成酶AtSuSy偶联,可实现虎杖苷的高效合成,产量高达10.33 g/L。与此同时,Zhu等[21]也构建了一个UGT三重突变体IGW(Y14I/I62G/M315W)可使虎杖苷占总产物的91%,进一步机制研究表明,突变后提升了酶对白藜芦醇C3位羟基的亲和力,稳定了酶-底物中间体,进而促进虎杖苷的生成。随后,戴景莉等[22]进一步联合IGW与AtSuSy1实现了80.6%的白藜芦醇在1 h内转化为虎杖苷。最近,Fan等[23]采用缺失突变改造策略,将UGT位于蛋白环区的62位异亮氨酸(I)和63位天冬氨酸(D)缺失,构建的缺失突变体Δ(62-63)可将虎杖苷的区域选择性从野生型的12.2%提升至约90.0%。因此,缺失和突变UGT策略为虎杖苷区域选择性生物合成提供了一种高效方法。

尽管通过改造UGT酶使其具有专一糖基化位点可显著提高虎杖苷的收率,可作为虎杖苷商业化生产工艺的最快路径。但是,在酶突变位点选择时需要依赖结构和信息生物学等专业技术,且在改造后需进行大量筛选才能获得高效的突变体,因此前期研发门槛高、投入高;此外,虽然突变提高了UGT酶活性,但可能对酶的热稳定性或半衰期产生不利影响。因此,在大规模工艺生产中,如何保持酶的稳定性以及活力仍面临着挑战。

发现新型糖基转移酶合成虎杖苷:发现新型、专一性催化白藜芦醇C3位糖苷化酶也是获得高收率虎杖苷的有效方法,目前已有数个从植物中鉴定出来的葡萄糖基转移酶用于合成虎杖苷。例如,Ozaki等[24]从美洲商陆(Phytolacca Americana)中发现了葡萄糖基转移酶PaGT3,并将其在大肠杆菌中表达、纯化以及用于催化白藜芦醇生成O-β-葡萄糖苷产物。该酶在催化反应时展现出了中等的区域选择性,生成虎杖苷与白藜芦醇-4′-O-β-葡萄糖苷物质的量比为10∶3。利用表达PaGT3基因的大肠杆菌全细胞合成糖缀合物比植物细胞培养所需时间更短,也无需额外添加UDP-葡萄糖等外源糖基供体,并几乎能将苷元完全转化为葡萄糖苷产物。Liu等[25]通过对虎杖进行转录组分析,鉴定出了参与白藜芦醇糖基化的关键糖基转移酶PcR3GAT,其与UGT序列相似度仅为27.81%,可将约99%的白藜芦醇转化为虎杖苷。通过将PcR3GAT整合到酿酒酵母中开创性地实现以葡萄糖为底物全合成虎杖苷,证明了用生物合成法替代植物提取法是完全可行的。尽管经发酵后的虎杖苷含量是虎杖根中的两倍,但是0.545 g/L的产量仍需进一步提高。随后,Shang等[26]以解脂耶氏酵母为底盘菌株,通过优化培养基中的葡萄糖浓度以及抑制产品降解等组合策略,使得虎杖苷的产量提高到了6.88 g/L,是目前报道的微生物生产虎杖苷的最高产量。最近,Ma等[27]从虎杖中鉴定出一种新的可催化合成虎杖苷的糖基转移酶PcUGT95D10,并确定了5个与其表达相关的MYB转录因子,均可特异性结合PcUGT95D10启动子区域的AC-box元件;其中PcMYB1、PcMYB10与PcMYBR01为激活因子,可增强启动子活性,而PcMYB114和PcMYB306则发挥抑制作用。因此,有望通过激活或抑制这些转录因子来调控虎杖中虎杖苷的合成。

与UGT酶突变相比,尽管发现新型糖基转移酶的技术门槛比较低,但是研究研发周期较长,需先在庞大数据库中挖掘、克隆、表达、筛选,且失败率高。此外,目前报道的以新型糖基转移酶生产的虎杖苷收率远低于经UGT酶突变法,仍需后续改造才能用于工业生产。

在上述3种虎杖苷制备方法中,化学合成法需要开展繁琐的保护/脱保护步骤,使用昂贵的重金属催化剂来提高白藜芦醇糖基化合成中的立体与区域选择性,其操作复杂、成本高、收率低、不具备产业化前景,已基本被放弃。植物提取法可直接制备虎杖苷,不产生白藜芦醇-4′-O-葡萄糖苷等副产物,具有高度的结构专一性,技术成熟,是当前市场供应虎杖苷的主要来源。但是植物提取法也存在产区与季节依赖性、虎杖苷含量低(约2%)、使用乙醇或甲醇等有机溶剂存在安全隐患等局限性。生物合成法以廉价的白藜芦醇或葡萄糖为底物、酶为催化剂制备虎杖苷,反应条件温和、产物单一、副产物少、收率高、基本无有毒废弃物排放,较化学合成法和植物提取法更加绿色环保。由于在成本、效率和环保上的巨大潜力,生物合成法中酶突变法正向工业化迈进,是虎杖苷制备的未来趋势。

虽然植物提取法、化学合成法与生物合成法均可制备出虎杖苷,但是3种方法获得的虎杖苷可能不具备生物等效性,纯度、晶型、杂质谱上的差异也影响虎杖苷的药理活性。例如,普通工业级植物提取法获得的虎杖苷常混有能影响代谢酶活性或肠道菌群组成的其他成分(杂质),可产生协同/拮抗的药理活性。然而,目前对不同制备方法所得虎杖苷进行药效学比较研究仍然匮乏。因此,建立全面的虎杖苷杂质谱,并系统开展不同来源、不同晶型虎杖苷的药代动力学与药效学比较研究,明确其质量属性与药理活性之间的内在关联,是虎杖苷标准化生产和临床应用的重要研究方向。

3 药理活性

虎杖苷由亚甲基桥连接2个酚环构成,这一结构赋予了其独特的生物活性,现已发现虎杖苷具有多种药理作用,包括抗炎、抗氧化应激、抗肿瘤、调节免疫等活性。

3.1 抗炎活性

虎杖苷可以通过抑制减少肿瘤坏死因子-α(TNF-α),白细胞介素-1β(IL-1β)、IL-6和IL-7等促炎细胞因子含量,并调控基质金属蛋白酶-2和9(MMP-2,9)的表达发挥抗炎效果[28]。例如,Kamel等[29]发现虎杖苷可通过调控关键的IL-6/STAT-3/IL-17/NF-κB信号级联反应来减轻关节炎症。Sun等[30]报道虎杖苷在前交叉韧带切断小鼠骨关节炎模型中可有效延缓骨关节炎进展,并证实虎杖苷是调节局部免疫微环境、抑制巨噬细胞向促炎型M1表型极化发挥治疗骨关节炎效果。Zheng等[31]研究表明虎杖苷能预防右旋糖酐硫酸钠诱导的溃疡性结肠炎,有效缓解结肠长度缩短、减少对肠黏膜的形态损伤,进一步指出其可通过调节转录因子(Nrf2)、溶质载体家族7a成员11(Slc7a11)、谷胱甘肽过氧化物酶(Gpx4)通路依赖性抑制铁下垂信号激活,有望作为潜在的溃疡性结肠炎治疗剂。Zarneshan等[32]发现虎杖苷通过抑制促炎基质金属蛋白酶-2和9(MMP-2,9)活性减轻神经炎症,缓解阿尔茨海默病大鼠的认知及其他行为学损伤。赵丽琼等[33]研究虎杖苷对干眼症大鼠炎症反应的影响及潜在机制发现,虎杖苷可通过增加大鼠的泪液分泌量、提高结膜组织杯状细胞密度等方式,对角膜组织发挥抗炎活性。

3.2 抗氧化应激活性

当机体产生过量的活性氧(ROS)时,就会发生氧化应激,随后损伤线粒体内膜,并最终引起身体特定部位的器官功能障碍。现已发现氧化应激与衰老、心脑血管疾病、代谢性疾病、免疫性疾病、呼吸系统疾病以及神经退行性疾病等多种疾病密切相关[34]。虎杖苷可通过多种信号通路发挥抑制氧化应激活性[35]。例如,Yoon等[36]发现虎杖苷可通过氧化还原反应清除单线态氧,提高氧化磷酸化(OXPHOS)效率,减少其低效代谢副产物ROS的生成,减轻氧化应激,进而逆转衰老相关表型,并增强皮肤保护能力。Niccolini等[37]针对长波紫外线(UVA)可诱导人皮肤成纤维细胞发生氧化应激导致皮肤老化与损伤,发现虎杖苷可调控细胞抗氧化核心调控因子Nrf2的表达,增强细胞防御能力,减轻UVA诱导的线粒体分裂,维持线粒体动力学平衡,具有预防皮肤光老化与氧化性损伤效果。Valenti等[38]发现虎杖苷可通过调控miR-155与B细胞淋巴瘤因子(CBL)来改善线粒体生物能并纠正唐氏综合征关键表型异常以及预防过早衰老。Demirkapi等[39]报道虎杖苷能够缓解黄曲霉毒素B1诱发的氧化应激与DNA损伤,对小鼠肾组织具有良好的保护作用。Wang等[40]报道虎杖苷可通过抑制神经炎症与氧化应激减轻小鼠抑郁样和焦虑样行为。

3.3 抗肿瘤活性

虎杖苷对多种肿瘤均有治疗效果[41],且可通过抑制肿瘤细胞增殖、迁移、转移、凋亡,及调控肿瘤微环境等多途径发挥抗肿瘤疗效(表2)。

表2 虎杖苷的抗肿瘤活性

Tab.2 Antitumor activity of polydatin

肿瘤类型研究对象作用机制参考文献结直肠癌细胞与小鼠细胞细胞下调BMP-Ⅰ上调miR-382,抑制肿瘤细胞增殖上调NOX5、ROS和ATF4,诱导肿瘤细胞DNA损伤[42][43][44]肝癌 细胞与小鼠细胞上调caspase-3、caspase-9和Bax,下调Bcl-2,抑制Wnt/β-catenin上调FOXO1,下调AKT、JAK1及STAT3[45][46]肺癌 细胞细胞下调TNF-α、MMP-2/9、CD44、TLR3、integrin β4、p-AKT、TGF-β和NF-κB上调p53和p21,下调mTOR[47][48]乳腺癌 细胞细胞与小鼠细胞与小鼠上调Bax、下调Bcl-2,抑制细胞增殖下调JAK2和STAT3下调PI3K/AKT/mTOR/SREBPs,抑制ECM1a[49][50][51]宫颈癌 细胞细胞细胞与小鼠下调c-Myc下调PI3K/AKT/mTOR/p70S6K下调JAK1和STAT3[52][53][54]卵巢癌 细胞细胞细胞下调EGFR、ERK和VEGF,抑制三维细胞聚集体形成下调EGFR和ERK,抑制VEGF上调PARP、caspase-9和Bax,下调Bcl-2[55][56][57]白血病 细胞细胞细胞与小鼠细胞细胞上调ROS和Bax,下调Bcl-2,抑制JAK2上调cyclin A,下调cyclin D1上调cAMP/PKA,抑制EMT上调DR4、TRAIL、Bax、LC3及Beclin1,下调DR5、Bcl-2与P62上调caspase-8以及细胞色素C,促进BID棕榈酰化[58][59][60][61][62]骨肉瘤 细胞细胞细胞细胞与小鼠上调Wnt/β-Catenin上调Bax和caspase-3,下调Bcl-2上调Atg12、Atg14、BECN1与PIC3K3,下调STAT3上调Bax和PTEN、下调Bcl-2、p53和c-Myc[63][64][65][66]胆囊癌 细胞与小鼠上调p53,下调AKT和MDM2[67]口腔癌 细胞上调EMT-钙黏蛋白,下调N-钙黏蛋白、Slug和Snail[68]

结直肠癌:虎杖苷可通过诱导结直肠癌细胞凋亡、抑制癌细胞的侵袭与增殖等机制治疗结直肠癌。例如,Chen等[42]报道虎杖苷可通过抑制Lgr5+肿瘤干细胞增殖、促进其凋亡以及调控骨形态发生蛋白Ⅰ型(BMP-I)受体信号通路降低结直肠癌干细胞的放射抗性,进而提高肿瘤细胞对放射治疗的敏感性。Jin等[43]报道虎杖苷可通过上调miR-382来抑制结直肠癌细胞增殖、促进细胞凋亡,并在体内抑制结直肠癌肿瘤生长。最近,Zhao等[44]研究表明虎杖苷可通过促进烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶5(NOX5)介导的活性氧生成、激活内质网(ER)应激转录因子4并诱导DNA损伤,从而发挥抗结直肠癌作用。

肝癌:虎杖苷在抑制肝癌进展中发挥重要作用。例如,Jiao等[45]报道虎杖苷可通过上调半胱氨酸蛋白水解酶(Caspase-3、Caspase-9)以及促凋亡蛋白(Bax),下调抗凋亡蛋白(Bcl-2)表达,抑制Wnt/β-连环蛋白信号通路活动来抑制肝癌细胞的增殖、侵袭和迁移。Jiang等[46]发现虎杖苷通过可下调磷酸化蛋白激酶B(AKT)、磷酸化Janus激酶1及磷酸化信号转导与转录激活因子3(STAT3)水平降低,上调转录因子(FOXO1)表达来阻滞肝癌细胞在G2/M期,抑制肝癌细胞的迁移与侵袭,并促进细胞凋亡。

肺癌:虎杖苷可通过诱导肺癌细胞DNA损伤、阻滞细胞周期进程、诱导细胞发生凋亡等途径治疗肺癌。例如,孙蓓等[47]研究表明虎杖苷可通过下调肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、MMP-2/9、分化抗原44(CD44)、Toll样受体3(TLR3)、整合素β4(integrin β4)、磷酸化AKT(p-AKT)、转化生长因子β(TGF-β)和核因子(NF-κB)来抑制肺癌细胞增殖与侵袭。Verma等[48]发现虎杖苷可通过调控参与DNA损伤应答(DDR)相关蛋白的多种基因表达,包括上调p53和p21、下调mTOR,进而诱导肺癌细胞衰老或凋亡。

乳腺癌:乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,虎杖苷具有显著的抗乳腺癌活性。例如,刘建波等[49]报道虎杖苷可通过上调促凋亡蛋白Bax、下调抗凋亡蛋白Bcl-2表达发挥抑制乳腺癌细胞MCF-7增殖作用,并诱导其凋亡。Liu等[50]发现虎杖苷可下调磷酸化Janus激酶2(JAK2)和STAT3蛋白表达水平来抑制4T1细胞增殖。最近,Wang等[51]发现虎杖苷可通过下调PI3K/AKT/mTOR/SREBPs信号通路,破坏细胞外基质蛋白1a(ECM1a)介导的肿瘤脂肪酸生物合成程序。

宫颈癌:虎杖苷可通过调控c-Myc通路,抑制宫颈癌细胞的增殖、细胞周期进程以及迁移与侵袭[52]。潘纪红等[53]报道虎杖苷可通过下调PI3K/AKT/mTOR/p70S6K信号通路,进而抑制HeLa细胞增殖,促进细胞凋亡,并阻滞细胞在S期。最近,林小婷等[54]发现虎杖苷可下调JAK1和STAT3的表达抑制HeLa细胞增殖、迁移、侵袭,诱导其凋亡。

卵巢癌:晚期卵巢癌常伴随腹水形成,腹水中含有卵巢癌细胞,可在腹腔内自由扩散,这些游离的癌细胞在腹腔内游走时通常会形成微小的三维聚集体,最终发展为微小肿瘤并发生广泛转移。虎杖苷可通过降低表皮生长因子受体(EGFR)磷酸化水平以及细胞外调节蛋白激酶(ERK)和血管内皮生长因子(VEGF)的生成,阻止卵巢癌细胞系形成三维细胞聚集体[55]。Hogg等[56]也利用三维细胞聚集体模型发现虎杖苷可显著降低 EGFR的磷酸化水平以及ERK的表达,并抑制 VEGF的分泌来抑制SKOV-3细胞增殖。最近,孙雅等[57]报道虎杖苷可上调凋亡蛋白cleaved PARP、cleaved caspase-9和Bax,下调Bcl-2来抑制卵巢癌细胞增殖、并促进其凋亡。

白血病:白血病是最常见的血液肿瘤之一,也是20岁以下人群癌症相关死亡的首要原因。研究发现虎杖苷可通过诱导ROS产生、上调促凋亡蛋白Bax、下调抗凋亡蛋白Bcl-2以及抑制Janus激酶2(JAK2)活性来抑制MOLT-4白血病细胞增殖、促进其凋亡,并阻滞细胞在S期[58]。Wang等[59]发现虎杖苷还可以上调细胞周期蛋白A(cyclin A)和下调细胞周期蛋白D1(cyclin D1)来抑制急性单核细胞白血病细胞THP-1的生长,促进其凋亡,并阻滞细胞在S期。华敏等[60]也发现虎杖苷可通过激活环磷酸腺苷/蛋白激酶A(cAMP/PKA)信号通路以及抑制上皮-间充质转化(EMT)来发挥抗肿瘤作用。Zhang等[61]报道虎杖苷可通过上调死亡受体4(DR4)、凋亡配体(TRAIL)、Bax、微管相关蛋白(LC3)及自噬相关蛋白(Beclin1),下调死亡受体5(DR5)、Bcl-2与泛素结合蛋白(P62)来显著抑制急性髓系白血病细胞MOLM-13增殖,诱导细胞凋亡与自噬流,引发细胞S期周期阻滞以及降低线粒体膜电位并促进ROS生成。最近,Zhang等[62]发现虎杖苷能够通过上调凋亡相关蛋白caspase-8以及细胞色素C,促进BID棕榈酰化来诱导HL-60和MOLM-13细胞凋亡。

骨肉瘤:骨肉瘤是多发于儿童和青少年的肿瘤,其特征为间充质成分增殖活跃,易引发转移与复发。研究发现虎杖苷具有抗骨质疏松与抗炎作用,还可激活Wnt/β-Catenin通路,进而促进人骨髓基质细胞的成骨分化[63]。Xu等[64]还发现虎杖苷除了激活Wnt/β-Catenin通路还能上调Bax表达、下调Bcl-2表达,进而增强caspase-3活性诱导骨髓瘤细胞凋亡。Jiang等[65]报道虎杖苷以剂量和时间依赖性方式显著抑制骨肉瘤细胞MG-63的增殖,并能增加细胞凋亡和自噬流。进一步作用机制研究表明,虎杖苷可降低STAT3的表达和磷酸化水平,上调自噬相关基因(Atg12、Atg14、BECN1、PIC3K3)的表达,从而触发MG-63细胞的自噬性细胞死亡。最近,张春旭等[66]还发现虎杖苷可通过上调Bax和PTEN,下调Bcl-2、p53和c-Myc表达来促进骨肉瘤细胞凋亡,抑制骨肉瘤的生长。

其他肿瘤:除了上述肿瘤外,虎杖苷还被发现对人胆囊癌、口腔癌等有抑制活性。例如,祝金华等[67]研究表明虎杖苷通过上调p53,下调AKT和鼠双微体基因2(MDM2)来抑制胆囊癌细胞GBC-SD增殖、迁移以及胆囊癌肿瘤的生长。Bang等[68]报道虎杖苷可通过上调EMT-钙黏蛋白,下调N-钙黏蛋白、Slug和Snail的表达以及促进细胞色素c释放来抑制口腔鳞状细胞癌增殖。

尽管虎杖苷可通过诱导肿瘤细胞凋亡、重塑免疫微环境、调控多种信号通路等途径发挥抗肿瘤效果[69],但其对大多数实体瘤如甲状腺癌、乳腺癌等仅展现出了中等抑制效果,且水溶性差、生物利用度低等因素也限制了其临床应用,目前还未开展虎杖苷抗肿瘤的临床试验研究。为了提升虎杖苷的抗肿瘤效果,虎杖苷产业化研究聚焦两大重点:一是开发纳米递送技术,二是将其打造为抗肿瘤辅助治疗药物与放疗增敏剂(表3)。

表3 虎杖苷与其他药物或干预方式在肿瘤中的联用

Tab.3 Summary of polydatin in combination with other drugs or interventions in different cancers

联用类别联用方式肿瘤类型研究对象抗肿瘤机制参考文献与纳米聚乳酸-羟基乙酸共聚物聚己内酯透明质酸/乳铁蛋白/聚乳酸-羟基乙酸共聚物口腔鳞状细胞癌骨肉瘤肺癌细胞细胞细胞上调ROS、caspase-3/9和PARP-1上调ALP下调CD44[70][71][72]与化疗药物 氟尿嘧啶顺铂奥沙利铂索拉非尼紫杉醇结直肠癌肺癌结直肠癌乳腺癌骨肉瘤细胞细胞与小鼠细胞细胞细胞上调Bak、Bax、caspase-3/9和细胞色素C上调ROS、NOX5、p-eIF2α、ATF4、p-JNK和p-p38,下调Ki-67下调LRP和P-gp上调ROS,下调AKT1与ABCB1上调p21、Caspase-3、PARP,下调Ki67、Cyclin A、Cyclin E、CDK2、MMP-2、MMP-9及PARP1[73][74][75][76][77]与活性分子 2-脱氧-D-葡萄糖鸦胆子苦醇姜黄素乳腺癌乳腺癌胶质母细胞瘤细胞与小鼠细胞与小鼠细胞下调PI3K、AKT HK2、GLUT1、LDH-A、HIF1α下调Nrf2、HO-1和NQO下调c-Myc和cleaved-PARP[78][79][80]与放疗电离辐射放射照射放射线结直肠癌肺癌骨肉瘤细胞与小鼠细胞与小鼠细胞上调caspase-3下调B细胞浸润下调TNF和EGFR上调OPN和Notch2[81][82][83][84]

虎杖苷纳米递送技术研究方面,Vijayalakshmi等[70]将虎杖苷包载于聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米颗粒中(PD-PLGA-NPs)中,不仅改善了虎杖苷生物利用度、稳定性,而且还可通过缓释释放增强虎杖苷的抗口腔鳞状细胞癌(OSCC)作用,同时降低全身毒性。Lama等[71]制备了聚己内酯-虎杖苷(PCL-PD)生物支架,兼具抑瘤与成骨分化双重作用。实验表明,虎杖苷可从PCL-PD纳米支架中缓释,显著抑制Saos-2骨肉瘤细胞增殖,同时提升间充质干细胞的碱性磷酸酶(ALP)活性、诱导细胞呈梭形形态分化。该研究提示基于虎杖苷的仿生支架在骨肉瘤治疗与骨组织再生中具有双重应用前景。最近,Nashaat等[72]也构建了透明质酸/乳铁蛋白双层包覆的虎杖苷/PLGA纳米粒(HA/Lf-PD/PLGA NPs),通过对CD44受体的主动靶向递送,使得A549细胞对该纳米颗粒的摄取显著高于虎杖苷,且抑制A549细胞的活性也优于虎杖苷,证实纳米递送策略可有效提升虎杖苷的疗效。

将虎杖苷转化为抗肿瘤辅助治疗药物和研发成为放疗增敏剂,也是当前虎杖苷产业化的关键研究内容。例如,虎杖苷与5-氟尿嘧啶(5-FU)联用可逆转结直肠癌耐药细胞对5-FU的化疗抵抗[73];虎杖苷与顺铂[74]、奥沙利铂[75]联用分别对肺癌和结直肠癌具有协同地抑瘤效果;此外,虎杖苷与索拉非尼[76]、紫杉醇[77]、2-脱氧-D-葡萄糖[78]、鸦胆子苦醇[79]、姜黄素[80]联用也可产生协调效果,逆转耐药性。最近的研究也显示虎杖苷对肿瘤放疗具有增敏和减毒效应[81-84]

在虎杖苷的药理活性研究中,不难发现抗肿瘤研究几乎占据了半壁江山。研究表明虎杖苷对结直肠癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌、卵巢癌、白血病、骨肉瘤等均有良好的治疗效果。其抗肿瘤研究之所以占据主导地位,主要得益于其明确的作用靶点和相对成熟的评价体系,而其他药理活性的临床转化尚处于更早期阶段。

3.4 调节免疫活性

免疫抑制会增加疾病发生风险,虎杖苷可调节免疫相关疾病。例如,刘秀苹等[85]研究发现虎杖苷对环磷酰胺诱导的免疫抑制(CTX-IS)小鼠的免疫功能具有调节作用;进一步的机制研究显示,虎杖苷可显著上调免疫抑制小鼠脾脏指数,对肝、脾和胸腺病理损伤产生积极的修复作用,增强机体免疫水平。Sun等[86]也评估了虎杖苷调节CTX-IS小鼠的免疫活性。结果表明,虎杖苷能较好的促进脾淋巴细胞增殖和胸腺T细胞的发育功能,有效缓解CTX-IS小鼠的免疫抑制作用,并改善了肿瘤坏死因子(TNF-α)及干扰素(IFN-γ)水平。张正菊等[87]研究表明虎杖苷可改善结缔组织病相关性间质性肺病模型小鼠的肺组织炎症病理损伤,对机体免疫性能产生积极调节作用,抑制免疫炎性损伤,进而产生对博来霉素诱导肺间质病变小鼠的干预作用。

3.5 调节血脂血糖活性

虎杖苷能够有效降低血脂、改善糖尿病视网膜功能障碍,在高血脂症、糖尿病并发症治疗中具有潜在价值。例如,王文佳等[88]通过建立高脂血症小鼠模型探讨了虎杖苷调节血脂作用。结果表明,虎杖苷可明显降低小鼠血清胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C),提高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)含量,改善肝脏脂肪变性。Zhao等[89]研究表明虎杖苷可通过调节肠道菌群来提升粪便中戊酸和己酸水平,激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK),从而改善高胆固醇血症。赵圣剑等[90]研究表明虎杖苷可增强过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性、降低丙二醛活性,进而发挥抑制高脂血症,改善肝脏脂肪病变,防止脂肪堆积。

抑制葡萄糖苷酶对碳水化合物的水解活性和促进肠道葡萄糖吸收,是控制餐后高血糖的有效手段之一[91]。虎杖苷具有潜在的葡萄糖苷酶对碳水化合物的水解和肠道葡萄糖吸收的双重抑制活性,在调节血糖方面具有较好的开发优势[92]。例如,Xu等[93]研究发现虎杖苷对葡萄糖苷酶的催化位点具有较高的亲和力,可通过氢键和疏水相互作用与变构位点产生非共价结合,从而诱导葡萄糖转苷酶的二级结构展开,发挥降血糖效果。此外,虎杖苷对肠道Caco-2细胞的葡萄糖摄取具有显著的抑制作用,能抑制肠道葡萄糖转运,是潜在的体内降血糖活性化合物。

3.6 其他活性

除了上述活性外,虎杖苷被报道还具有治疗脊髓损伤、护肝作用、治疗皮肤疾病以及抗动脉粥样硬化等药理活性。

治疗脊髓损伤:虎杖苷在脊髓损伤后具有显著的治疗效果,包括恢复运动、感觉功能和提供神经保护等作用[94]。例如,虎杖苷通过下调诱导型一氧化氮合酶(iNOS)表达,降低NO水平并调控MMP活性,进而减轻脊髓损伤[95]。Bagheri等[96]发现静脉注射2 mg/kg虎杖苷的脊髓损伤大鼠在负重能力和步态协调方面有明显地改善,且减轻了脊髓损伤后的感觉功能障碍。

护肝活性:虎杖苷对酒精性肝病(ALDs)、非酒精性脂肪性肝病(NAFLDs)、肝损伤、肝纤维化、肝功能衰竭(HF)等多种肝损伤均具有保护作用[97]。例如,He等[98]报道虎杖苷可通过调控线粒体功能相关的关键基因来调节线粒体自噬通路,激活SIRT3-FOXO3-BNIP3信号轴及PINK1-PRKN依赖性线粒体自噬机制,改善非酒精性脂肪性肝病小鼠与肝细胞的肝功能、组织病理形态及线粒体生物合成。虽然目前尚无单用虎杖苷治疗肝脏疾病的临床研究报道,但是临床上多种护肝的中药制剂例如抑毒调肝合剂[99]、肝康宁片[100]和护肝宁胶囊[101]等均将虎杖作为主要药材之一,而虎杖苷是虎杖中主要的活性成分之一。这些研究表明虎杖苷在护肝领域具有潜在的应用前景。

治疗皮肤疾病:虎杖苷对皮肤也展现出了良好的保护作用。例如,Maria等[102]研究发现虎杖苷能够下调热应激下人角质形成细胞(HaCaT)中IL-8、IL-6及TNF-α基因的表达、上调热休克蛋白70B′(Hsp70B′)的表达,从而促进皮肤再生并减轻细胞损伤。Fuggetta等[103]对34例接受EGFR酪氨酸激酶抑制剂阿法替尼治疗的突变型非小细胞肺癌(NSCLC)患者进行研究发现,使用含虎杖苷的乳膏可有效降低中重度皮肤毒性的发生率;此外,使用更高剂量虎杖苷制剂的患者,其皮肤丘疹和脓疱性皮疹症状得到快速改善。

抗动脉粥样硬化:虎杖苷可通过调节脂质代谢、肠道菌群、保护内皮细胞等多方面发挥治疗动脉粥样硬化效果[104]。例如,Li等[105]报道了虎杖苷可通过重塑肠道菌群,调控糖脂代谢相关通路、降低炎症因子水平并减少动脉粥样硬化斑块形成。Qiao等[106]发现人脐静脉内皮细胞(HUVEC)在使用过氧化氢后细胞活力降至48%,但再用浓度为3 μg/mL或更高的虎杖苷孵育可使细胞活力提高至72%,表明虎杖苷具有保护内皮细胞功能,而血管内皮细胞损伤是动脉粥样硬化的始动环节。

治疗呼吸系统疾病:虎杖苷在肺纤维化、急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征、哮喘等呼吸系统疾病中也显示出潜在的治疗价值[107]。例如,Wu等[108]通过构建二氧化硅诱导的矽肺大鼠模型确证了虎杖苷可通过抑制TNF信号通路、降低促炎细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1β)和凋亡相关靶点(p53、caspase-3)的表达来延缓纤维化进展。Chen等[109]发现虎杖苷可通过阻断PI3K/AKT/mTOR信号通路减少氡暴露ALI细胞中的凋亡。Li等[110]报道虎杖苷可促进E3泛素连接酶 Parkin从胞质转位至受损线粒体,激活Parkin依赖性线粒体自噬,从而在脂多糖(LPS)诱导的体内外ARDS模型中对抗线粒体依赖性细胞凋亡和肺损伤。针对铁死亡和铁蛋白自噬是哮喘进展中的关键调控因子,Li等[111]通过虎杖苷抑制NCOA4介导的铁蛋白自噬以及减少肺内铁蛋白沉积等方式减轻了气道炎症,显著改善了哮喘病情。

虽然虎杖苷具有丰富的药理作用,但其应用大多集中在细胞和动物水平的临床前研究,开展的临床试验主要集中在创伤性休克(CTR20160804)、烧伤合并全身炎症反应综合征(CTR20132636)、女性疼痛及痛经(ACTRN12620001311943)、重症失血性休克[112]、慢性难愈性创面[113]、儿童肠易激综合征预防[114]和治疗EGFR抑制剂引起的皮肤丘疹/脓疱反应[115]等少数几项人体应用研究,其中进度最快的是深圳市海王生物工程股份有限公司开发的虎杖苷注射液在中、美两国同时开展了Ⅱ期临床试验以及澳大利亚墨尔本大学的棕榈酰乙醇酰胺联合虎杖苷对拟腹腔镜手术治疗疑似子宫内膜异位症女性疼痛及痛经进入了Ⅲ期临床试验,尚未有获批成为正式上市的虎杖苷药品。因此,应加强虎杖苷的应用开发与临床转化,未来的研究核心应致力于实现从“实验室证据”向“临床精准治疗”的跨越。

4 结论与展望

虎杖苷是中国传统中药材虎杖中的一种天然二苯乙烯苷类化合物,具有丰富的药理活性,包括抗氧化、抗炎、保肝、抗肿瘤、神经保护等。其中我国自主研发的虎杖苷注射液有望成为全球首个获批的抗休克单体中药创新药。但是,虎杖苷提取收率低、水溶性差、生物利用度低、体内代谢快仍是临床转化的主要瓶颈。

由于白藜芦醇发生糖基化时立体选择性和收率较低,导致虎杖苷化学合成成本高,且金属催化剂对环境压力大。当前主要是通过提取法直接从植物虎杖根茎中获取虎杖苷,虽然工艺成熟,但成本高、周期长、资源消耗大,且面临可持续供应的挑战。利用微生物细胞工厂或生物酶的生物合成法在生产成本、效率和环保方面具有明显优势,有望成为未来虎杖苷大规模工业化生产的制备方法。此外,鉴于口服吸收差、生物利用度低,虎杖苷胶囊、片剂的成熟度明显低于注射剂,目前多处于探索和早期研究阶段,其体内药效与安全性评价有待进一步探索。利用纳米技术、脂质体、磷脂复合物等现代制剂技术,提高虎杖苷溶解度和吸收率,是将其开发为便捷口服药的关键技术。另外,虽然虎杖苷在体外实验或细胞中表现出强大的药效潜力,但进入体内后其效果减弱。一方面,受限于自身活性强度有限,因此可以对虎杖苷进行结构修饰,深入研究其构效关系,例如根据药物拼合原理在虎杖苷骨架上引入其他活性单元以提高药理活性;另一方面,虎杖苷体内代谢迅速,且主要以代谢物形式(而非原形药物)排出,导致到达病灶的药物浓度较低。因此,开发出虎杖苷前药也是提升其活性的重要策略。

总之,通过高区域选择性生物合成、构建新型制备方法、开展结构修饰、构筑纳米药物递送体系、加强联合用药等综合策略突破虎杖苷的天然瓶颈,有助于提升临床应用疗效和推动虎杖苷的高效开发和综合利用。

参考文献:

[1]Chen J F,Feng Z,Yu F Q,Qiu R Q,Li X,Lin J B.FrontPharmacol.,2025,16:1589143.

[2]Shu J,Xu Z H,Chen Y Y,Yu W,Min Q,Yao H.JHubei UnivSciTechnol.(MedSci.),2025,39(1):89-92.舒璟,徐梓豪,陈媛媛,余薇,闵清,要辉.湖北科技学院学报(医学版),2025,39(1):89-92.

[3]Al-ateeq R,Elsafadi M,Muthurangan M,Al-hadlaq S.JFunctBiomater.,2025,16(9):331.

[4]Wu C,Zhuang L,Ma J J,He Z R,Sun Y S.JInternMedConcepts Pract.,2025,20(1):76-80.吴超,庄蕾,马君俊,何子锐,孙永顺.内科理论与实践,2025,20(1):76-80.

[5]Wang Q Y,Bi Y Y,Xu S J,Han Z H,Liu K.ChemReag.,2025,47(4):43-51.王庆彦,毕映燕,徐生杰,韩子豪,刘珂.化学试剂,2025,47(4):43-51.

[6]Li Y H.Study on Habitat Suitability and Seed Quality Evaluation of Polygoni Cuspidati Rhizoma et Radix.Hefei:Anhui University of Traditional Chinese Medicine,2023.李宇航.虎杖药材产地适宜性及种子质量评价研究.合肥:安徽中医药大学,2023.

[7]Ouyang Y X,Liang S,Feng H D,Du H W,Yuan X H,Xu H X,Chen S H,Zhou M.South China Agric.,2024,18(13):164-167.欧阳友香,梁双,封海东,杜红卫,袁修华,许红霞,陈盛虎,周明.南方农业,2024,18(13):164-167.

[8]Brandolini V,Maietti A,Tedeschi P,Durini E,Vertuani S,Manfredini S.JAgricFood Chem.,2002,50(25):7407-7411.

[9]Orsini F,Pelizzoni F,Verotta L,Aburjai T,Rogers C B.JNatProd.,1997,60(11):1082-1087.

[10]Kang S,Yin Z Q,Jia R Y,Peng L C,Qu J,Liang C.NatProdResDev.,2014,26(12):2014-2021.康帅,殷中琼,贾仁勇,彭练慈,曲径,梁陈.天然产物研究与开发,2014,26(12):2014-2021.

[11]Zhang Y Q,Zhang Y,Gong S N,Xu J,Yang Y C.JNanjing NormUniv.(EngTechnolEd.),2020,20(2):88-92.张玉千,张宇,龚赛男,许瑾,杨阳春.南京师范大学学报(工程技术版),2020,20(2):88-92.

[12]Yang X Y,Chong Y,Chen J C.Food SciTechnol.,2011,36(11):205-208.杨晓英,种阳,陈劲春.食品科技,2011,36(11):205-208.

[13]Zhou J,Xu L T,Xiong M,Dong L G,Li X Z.JForEng.,2017,2(3):58-63.周军,徐雷涛,熊曼,董兰改,李湘洲.林业工程学报,2017,2(3):58-63.

[14]Zheng Y F,Guo Y.JEmergTraditChinMed.,2020,29(6):970-973;997.郑燕飞,郭莹.中国中医急症,2020,29(6):970-973;997.

[15]Tao T,Liu Z B,Zhang T,Xu L,Dai Q,Pu X F.JChengdu UnivTraditChinMed.,2023,46(5):43-49.陶婷,刘子博,张婷,许莉,代琪,蒲旭峰.成都中医药大学学报,2023,46(5):43-49.

[16]Ren W,Li S H,Chen X J.JLiaoning UnivTraditChinMed.,2023,25(5):52-57.任薇,李少华,陈雪娇.辽宁中医药大学学报,2023,25(5):52-57.

[17]Yang J.Mechanistic Study on the Extraction and Transformation of Polydatin using Microwave-assisted Deep Eutectic Solvents.Guangzhou:South China University of Technology,2023.杨俊.微波协同低共熔溶剂对虎杖苷提取及转化的机理研究.广州:华南理工大学,2023.

[18]Liao G P,He S,Zhang Z Y.China JChinMaterMed.,2010,35(24):3282-3286.廖国平,贺帅,张忠义.中国中药杂志,2010,35(24):3282-3286.

[19]Lepak A,Gutmann A,Kulmer S T,Nidetzky B.ChemBioChem,2015,16(13):1870-1874.

[20]Chen T Y,Chen Z Y,Wang N,Chu J L,Fan B,Cheng C,Qin S,He B F.JAgricFood Chem.,2021,69(31):8695-8702.

[21]Zhu F C,Dai J L,Yan Z X,Xu Q L,Ma M H,Chen N D,Liu D D,Zang Y J.Food Chem.,2024,460:140698.

[22]Dai J L,Yan Z X,Zhao K X,Li X L,Zang Y J,Xu Q L,Zhu F C.ChinJBiotech.,2025,41(1):461-473.戴景莉,闫子旭,赵科学,李小利,臧永军,徐麒麟,朱富成.生物工程学报,2025,41(1):461-473.

[23]Fan B,Zhao H B,Liu Y T,Di J H,He Y C.JAgricFood Chem.,2025,73(50):32123-32131.

[24]Ozaki S I,Imai H,Iwakiri T,Sato T,Shimoda K,Nakayama T,Hamada H.BiotechnolLett.,2012,34(3):475-481.

[25]Liu T,Liu Y Q,Li L,Liu X N,Guo Z K,Cheng J,Zhu X X,Lu L N,Zhang J L,Fan G W,Xie N Z,Lu J,Jiang H F.JAgricFood Chem.,2021,69(21):5917-5925.

[26]Shang Y Z,Zhang P,Wei W P,Li J,Ye B C.BioresourTechnol.,2023,381:129129.

[27]Ma H P,Chen S L,Lin F,Chen J H,Fan H L,Zhang T,Kong X Q,Zhang S Q,Chai T Y,Wang H.IndCrops Prod.,2025,226:120612.

[28]Baggio C,Sfriso P,Damasco A C,Cozzi G,Ravagnan G,Ramonda R,Oliviero F.Food Biosci.,2026,77:108453.

[29]Kamel K M,Gad A M,Mansour S M,Safar M M,Fawzy H M.Inflammation,2018,41(5):1974-1986.

[30]Sun Q,Nan X Y,Wang H,Pan S,Ji G,Guo Y F,Zhao Y H,Li G C,Guo S S,Lin L F,Jin Y J,Zhang X L,Liu C C,Liu G B.FrontBioengBiotechnol.,2025,12:1514483.

[31]Zheng S M,Yin J B,Wang B B,Ye Q J,Huang J L,Liang X Z,Wu J F,Yue H,Zhang T.FrontPharmacol.,2025,15:1513020.

[32]Zarneshan S N,Fakhri S,Kiani A,Abbaszadeh F,Hosseini S Z,Mohammadi-noori E,Echeverría J.FrontPharmacol.,2025,16:1574323.

[33]Zhao L Q,Wei R H.China Pharm.,2024,35(18):2213-2218.赵丽琼,魏瑞华.中国药房,2024,35(18):2213-2218.

[34]Maes M,Almulla A F,You Z L,Zhang Y Q.NatRevNeurol.,2025,21(9):473-489.

[35]Liu K,Liu J X,Xu A J,Ding J Y.JEthnopharmacol.,2024,331:118322.

[36]Yoon J H,Kim Y H,Jeong E Y,Lee Y H,Byun Y,Shin S S,Park J T.Antioxidants,2024,13(9):1110.

[37]Niccolini B,Riente A,Hatem D,Bottoni P,Pizzoferrato M,Tringali G,Tabolacci E,Maulucci G,Marini S,Ciaccio C,Clementi M E.Cells,2025,14(21):1702.

[38]Valenti D,Abbrescia D I,Marzano F,Ravagnan G,Tullo A,Vacca R A.Free RadicBiolMed.,2025,235:200-212.

[39]Demirkapi E N,Ince S,Demirel H H,Arslan-acaroz D,Acaroz U.EnvironSciPollutRes.,2023,30(27):70842-70853.

[40]Wang J P,Men Y J,Wang Z Y.ACS ChemNeurosci.,2023,14(5):977-987.

[41]Situmorang P C,Rumahorbo C G P,Simanjuntak L J,Syahputra R A,Sharifirad J,Calina D.Cell BiolInt.,2026,50(3):e70145.

[42]Chen Q,Zeng Y N,Zhang K,Zhao Y,Wu Y Y,Li G,Cheng H Y,Zhang M,Lai F,Wang J B,Cui F M.IntJBiolSci.,2019,15(2):430-440.

[43]Jin Y,Zhan X B,Zhang B,Chen Y,Liu C F,Yu L L.Cancer BiotherRadiopharm.,2020,35(2):83-91.

[44]Zhao Q,Zhang Y,Liu J Y,Chen P P,Onga A,Cho N,Cui R,Zheng C G.FrontPharmacol.,2025,15:1532695.

[45]Jiao Y,Wu Y,Du D.BrazJMedBiolRes.,2018,51(4):e6867.

[46]Jiang J,Chen Y D,Dong T X,Yue M L,Zhang Y,An T T,Zhang J W,Liu P F,Yang X H.OncolLett.,2019,17(3):22-26.

[47]Sun B,Ye Y T.Tianjin MedJ.,2019,47(3):255-259.孙蓓,叶因涛.天津医药,2019,47(3):255-259.

[48]Verma N,Tiku A B.NutrCancer,2022,74(1):237-249.

[49]Liu J B,Li B Y,Ke S B,Li J T.JPractOncol.,2022,37(2):117-123.刘建波,李白羽,柯善保,李军涛.实用肿瘤杂志,2022,37(2):117-123.

[50]Liu M,Li Y N,Kong B T,Zhang G L,Zhang Q.AnnTranslMed.,2022,10(4):173.

[51]Wang J,Liu W W,Huang Q L,Ning H J,Wang J Y,Han X H.Acta PharmacolSin.,2026,47(3):735-749.

[52]Bai L C,Ma Y K,Wang X,Feng Q N,Zhang Z N,Wang S J,Zhang H J,Lu X Y,Xu Y H,Zhao E H,Cui H J.FrontCell DevBiol.,2021,9:587218.

[53]Pan J H,Wang H B,Du X F,Liu J Y,Zhang D J.China JChinMaterMed.,2017,42(12):2345-2349.潘纪红,王海滨,杜晓飞,刘江月,张代娟.中国中药杂志,2017,42(12):2345-2349.

[54]Lin X T,Yi L J.JShaanxi Med.,2024,53(7):890-894.林小婷,易良杰.陕西医学杂志,2024,53(7):890-894.

[55]Ye P H,Wu H F,Jiang Y X,Xiao X L,Song D,Xu N,Ma X,Zeng J H,Guo Y G.PhytotherRes.,2022,36(1):214-230.

[56]Hogg S J,Chitcholtan K,Hassan W,Sykes P H,Garrill A.ObstetGynecolInt.,2015,2015:279591.

[57]Sun Y,Zhao Y M,Qi G Z,Li T T,Meng H Y,Zhu Z F.ChinMedBiotechnol.,2019,14(6):506-511.孙雅,赵咏梅,齐光照,李婷婷,孟海阳,朱挣峰.中国医药生物技术,2019,14(6):506-511.

[58]Cao W J,Wu K,Wang C,Wan D M.MolMedRep.,2016,13(4):3297-3302.

[59]Wang C M,Luo Y,Lu J,Wang Y C,Sheng G Y.JBiochemMolToxicol.,2016,30(4):200-205.

[60]Hua M,Zhang W L.China Pharm.,2024,35(6):701-706.华敏,张伟丽.中国药房,2024,35(6):701-706.

[61]Zhang W H,Liu Z W,Hao P Y,Zhang P,Pei X H,Shi M Y,Zhu Z M.Naunyn Schmiedebergs ArchPharmacol.,2025,398(10):13857-13866.

[62]Zhang W H,Liu Z W,Pei X H,Hao P Y,Jiang L,Shi M Y,Yuan X L,Zhu Z M.Cell CommunSignal.,2026,24(1):21.

[63]Luce A,Lama S,Millan P C,Itro A,Sangiovanni A,Caputo C,Ferranti P,Cappabianca S,Caraglia M,Stiuso P.OxidMedCellLongev.,2021,2021(1):3337013.

[64]Xu G,Kuang G,Jiang W G,Jiang R,Jiang D M.AmJTranslRes.,2016,8:922.

[65]Jiang C Q,Ma L L,Lv Z D,Feng F,Chen Z,Liu Z D.JNatMed.,2020,74(3):533-544.

[66]Zhang C X,Ji Z J,Wang J J,Liu F N,Sun K M,Han Y.PractJCancer,2024,39(7):1045-1049.张春旭,季泽娟,王军建,刘方娜,孙克明,韩钰.实用癌症杂志,2024,39(7):1045-1049.

[67]Zhu J H,Zhao S M,Ma X Y,Guo C,Wang Y,Tang Y.Hebei MedJ.,2024,46(6):835-839,843.祝金华,赵士梅,马秀岩,郭闯,王媛,唐寅.河北医药,2024,46(6):835-839,843.

[68]Bang T H,Park B S,Kang H M,Kim J H,Kim I R.Pharmaceuticals,2021,14(9):902.

[69]Imtiyaz K,Shafi M,Fakhri K U,Uroog L,Zeya B,Anwer S T,Rizvi M M A.JTraditComplementMed.,2025,15(5):447-466.

[70]Vijayalakshmi S,Rajasekar A,Veeraraghavan V P,Ghidan A Y,Antary T M,Karthikkumar V,Damodaran L P M,Vinayagam R,David E.Process Biochem.,2021,111:210-218.

[71]Lama S,Luce A,Bitti G,Chacon-millan P,Itro A,Ferranti P,D′auria G,Cammarota M,Nicoletti G F,Ferraro G A,Schiraldi C,Caraglia M,Amler E,Stiuso P.Pharmaceuticals,2022,15(6):727.

[72]Nashaat A A,Motawea A,Elamin K M,Abu H I I.PharmDevTechnol.,2024,29(9):1016-1032.

[73]Bae H,Lee W,Song J,Hong T,Kim M H,Ham J,Song G,Lim W.Antioxidants,2021,10(9):1477.

[74]Wu S Y,Zhao Q,Liu S J,Kuang J Y,Zhang J,Onga A,Shen Y W,Wang J Y,Sui H H,Ni L L,Ye Y X,Tu X Y,Le H B,Zheng Y H,Cui R,Zhu W Y.IntJOncol.,2024,65(2):77.

[75]Zhang D M,Zhang Y M.ModOncol.,2016,24(16):2505-2508.张冬梅,张雅明.现代肿瘤医学,2016,24(16):2505-2508.

[76]Donia T,Ali E M M,Kalantan A A,Alzahrani F A,Eid T M,Khamis A A.BiochemBiophysResCommun.,2024,739:150972.

[77]Zhao W J,Chen Z H,Guan M.JCellBiochem.,2019,120(10):17481-17490.

[78]Zhang T,Zhu X Y,Wu H C,Jiang K F,Zhao G,Shaukat A,Deng G Z,Qiu C W.JCellMolMed.,2019,23(5):3711-3723.

[79]Li J,Zhang J C,Zhu Y,Afolabi L O,Chen L,Feng X S.IntJMolSci.,2023,24(9):8265.

[80]Serafino A,Krasnowska E K,Romanò S,Gregorio A,Colone M,Dupuis M L,Bonucci M,Ravagnan G,Stringaro A,Fuggetta M P.IntJMolSci.,2024,25(19):10572.

[81]Wang Y B,Liu C A.JDrugs Clin.,2026,41(4):1184-1191.王一博,刘陈昂.现代药物与临床,2026,41(4):1184-1191.

[82]Guo J M,Ding W,Cai S L,Ren P,Chen F X,Wang J W,Fang K,Li B L,Cai J M.JCancer ResClinOncol.,2023,149(12):9529-9542.

[83]Fan Z,Shuai H.IntImmunopharmacol.,2024,142:113172.

[84]Komorowska D,Zaczek A,Kalenik S,Rodacka A.Cell PhysiolBiochem.,2024,58(5):459-476.

[85]Liu X P,Zhao W,Xu X D,Yan H M,Zhang J,Wang M,Sun N,Miao L.JTianjin UnivTraditChinMed.,2025,44(2):123-130.刘秀苹,赵薇,徐兴娣,闫慧敏,张静,王梦,孙娜,苗琳.天津中医药大学学报,2025,44(2):123-130.

[86]Sun N,Yan H M,Liu X P,Xu X D,Zhao W,Zhang J,Wang M,Liu Y X,Miao L.IntJMolSci.,2025,26(6):2800-2803.

[87]Zhang Z J,Jiao Y,Liu H,Li G D,Ma W G,Wang Y N,Gu W,Wang D L,Xiang R Y,Meng F X.JWorld IntegTradWestern Med.,2024,19(2):288-296.张正菊,焦扬,刘慧,李国栋,马卫国,王亚南,顾文,王达利,相瑞阳,孟凤仙.世界中西医结合杂志,2024,19(2):288-296.

[88]Wang W J,Ke Z L,Zhao M H,Yu H H,Tian W Y,Yu Q.Lishizhen MedMaterMedRes.,2024,35(1):44-48.王文佳,柯尊丽,赵梦涵,于红红,田维毅,俞琦.时珍国医国药,2024,35(1):44-48.

[89]Zhao G S,Yang L,Zhong W S,Hu Y Z,Tan Y,Ren Z,Ban Q Y,Yang C S,Wang Y F,Wang Z P.FrontNutr.,2022,9:857879.

[90]Zhao S J,Tian X X.Acta ChinMedPharmacol.,2019,47(3):41-46.赵圣剑,田香霞.中医药学报,2019,47(3):41-46.

[91]Kaçran A,ahinkaya M,Çolak D N,Zada N S,Kaçaan M,Güler H H,Beldüz A O.ApplBiochemBiotechnol.,2025,197(8):5104-5130.

[92]Yasmin F,Tang K S.BiosciRep.,2025,45(5):303-323.

[93]Xu Z M,Hileuskaya K,Kraskouski A,Yang Y J,Huang Z,Zhao Z G.Food Funct.,2024,15(9):4785-4804.

[94]Wang Z S,Zhang J M,Li L Y,Zhang Y H,Shen H Y,Shang C F,Leng Z K,Shang G W,Kou H W,Mao K Y,Han H,Chen S F,Liu H J.JPharmAnal.,2026,16(4):101451.

[95]Chen H H,Wang D L.MolPharmacol.,2004,65(5):1130-1140.

[96]Bagheri B F S,Azizi A,Abbaszadeh F,Kiani A,Farzaei M H,Mohammadi-noori E,Fakhri S,Echeverría J.FrontPharmacol.,2024,15:1452989.

[97]Tang D D,Zhang Q,Duan H X Y,Ye X,Liu J,Peng W,Wu C J.OxidMedCellLongev.,2022,2022:9218738.

[98]He J,Qian Y C,Yin Y C,Kang J R,Pan T R.ChemBiolInteract.,2024,398:111110.

[99]Luo H L,Xiao S L,Chen K.China Pharm.,2016,25(20):45-47.罗宏丽,肖顺林,陈昆.中国药业,2016,25(20):45-47.

[100]Zhang G Y,Liu C H.China MedPharm.,2017,7(9):39-41.张国跃,刘春河.中国医药科学,2017,7(9):39-41.

[101]Ouyang J.JModMedHealth.,2013,29(1):9-10.欧阳军.现代医药卫生,2013,29(1):9-10.

[102]Maria S,Scognamiglio I,Lombardi A,Amodio N,Caraglia M,Cartenì M,Ravagnan G,Stiuso P.JTranslMed.,2013,11(1):264.

[103]Fuggetta M P,Migliorino M R,Ricciardi S,Osman G,Iacono D,Leone A,Lombardi A,Ravagnan G,Greco S,Remotti D,Romano M C P.Scientifica,2019,2019:9136249.

[104]Wu M,Li X Y,Wang S Z,Yang S J,Zhao R,Xing Y W,Liu L T.BiomedPharmacother.,2020,128:110308.

[105]Li D,Li Y J,Yang S J,Zhang X N,Cao Y,Zhao R,Zhao Y X,Jin X,Lu J,Wang X Y,Wang Q T,Liu L T,Wu M.FrontPharmacol.,2025,16:1515485.

[106]Qiao H L,Chen H,Dong Y H,Ma H,Zhao G C,Tang F K,Li Z.OxidMedCellLongev.,2016,2016(1):5139458.

[107]Wan C J,Liu X Y,Xu Y Q,Kang L,Yu X L,Wang M,Zhao M,Li X H,Chen Z T,Wu J G,Liu L J,Xu X M.FrontPharmacol.,2026,17:1752467.

[108]Wu B B,Tang Y W,Zhao L Y,Gao Y,Shen X,Xiao S Y,Yao S Q,Qi H S,Shen F H.EurJPharmSci.,2025,207:107030.

[109]Chen H Q,Luo F J,Song H S,Long H Q,Chen N,Sun L,Cui F M,Wan J,Tu Y.Dose-Response,2023,21(2):1559-1572.

[110]Li T,Liu Y T,Xu W,Dai X G,Liu R M,Gao Y G,Chen Z Q,Li Y F.LabInvestig.,2019,99(6):819-829.

[111]Li W,Tang Y W,Liu W K,Fang F,Wang J P,Fang C Y.FEBS Open Bio,2025,15(11):1800-1813.

[112]Wu Z Q,Ma Q,Ye G D.ChinJBiochemPharm.,2015,35(9):506-511.吴占庆,马强,冶国栋.中国生化药物杂志,2015,35(9):506-511.

[113]Sun F Z,Ye B S,Li W,Xu Y W,Wang C J,Wu Z Y,Cao Y G.Zhejiang JIntegrTraditWestMed.,2025,35(11):1044-1048.孙方舟,叶佰盛,李威,徐亚伟,汪成杰,吴振宇,曹延广.浙江中西医结合杂志,2025,35(11):1044-1048.

[114]Nardo G,Bernardo L,Cremon C,Barbara G,Felici E,Evangelisti M,Ferretti A,Furio S,Piccirillo M,Coluzzi F,Parisi P,Mauro A,Di M C,D′angelo F,Mennini M.Nutrition,2024,122:112397.

[115]Bavetta M,Silvaggio D,Campione E,Sollena P,Formica V,Coletta D,Graziani G,Romano M C P,Roselli M,Peris K,Bianchi L C.JClinMed.,2021,10(3):466.

Research Progress in the Preparation Methods and Pharmacological Activities of Polydatin

WANG Le1,REN Jing2,LU Wen-tao3,YANG Yun-xia3,ZHANG Xiao-fei4,MEN Jing*5,WU Li5

(1.Hanzhong Nanzheng Administration for Market Regulation,Hanzhong 723100,China;2.Hanzhong Branch of Shaanxi Provincial Drug and Vaccine Inspection Center,Hanzhong 723000,China;3.Shaanxi Provincial Drug and Vaccine Inspection Center,Xi′an 710077,China;4.Shaanxi Jiekang Medical Technology Co.,Ltd.,Xi′an 710065,China;5.Shaanxi Gongyu Kangchen Pharmaceutical Technology Co.,Ltd.,Xi′an 710086,China)

Abstract:Polydatin is a natural active ingredient extracted from Polygonum cuspidatum,a traditional Chinese medicinal herb.It is a widely used natural stilbene glucoside with extensive pharmacological activities.Polydatin is obtained by three methods:chemical synthesis,plant extraction,and biological synthesis.Its biological synthesis is mainly based on the transfer of glycosides,such as uridine diphosphate glucose,to the hydroxyl group of resveratrol under the catalysis of glycosyltransferases.Among these approaches,biological synthesis has the advantages of high efficiency,precision,and environment-friendliness,and should become a mainstream method for the large-scale industrial production of puerarin in the future.Thus,the biological synthesis of polydatin has broad application prospects.Modern pharmacological studies have demonstrated that polydatin exhibits rich pharmacological activities,such as anti-inflammatory,anti-oxidative stress,and anti-tumor effects,and immuno-,blood lipid-,and glucose-regulating activities.At the same time,it has good application potential in the treatment of spinal cord injury,skin diseases,and atherosclerosis-related diseases,and in liver protection.In particular,significant research progress has been made on the anti-tumor activity of polydatin.Polydatin has shown good therapeutic effects in the treatment of various cancers,including colorectal,liver,lung,breast,and cervical cancers,and cancer-related diseases,and its anti-tumor mechanisms are diverse.It can exert therapeutic effects via various mechanistic pathways,such as the inhibition of tumor cell proliferation,migration,and metastasis,apoptosis,and positive regulation of the tumor microenvironment.This review summarized the research progress in the preparation methods and pharmacological activities of polydatin.Further,it analyzed the key challenges associated with large-scale preparation and clinical applications of polydatin.It also proposed that future research should focus on developing new biosynthesis methods with high regioselectivity,optimizing structural modifications,constructing nano drug-delivery systems,and strengthening combination therapy,aiming to provide insights for the development and utilization of polydatin.

Key words:polydatin;preparation methods;pharmacological activity;anti-tumor;natural product;biological synthesis;research progress

中图分类号:O62;R284

文献标识码:A

文章编号:0258-3283(2026)08-0011-14

DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2026.0086

收稿日期:2026-04-08;修回日期:2026-07-01;接受日期:2026-07-06

基金项目:陕西省重点研发计划项目(2022SF-570);陕西省高层次人才启动基金项目(XAIU202005)。

作者简介:王乐(1988-),女,陕西汉中人,学士,主管药师,主要研究方向为药品监管稽查及中药材研究。

通讯作者:门靖,E-mail:1715513397@qq.com。