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银杏叶提取物中的生物活性萜类和黄酮类化合物通过PXR、CAR和AhR介导的途径诱导肝药物代谢酶的表达

期刊:Pharmaceutical ResearchDOI:10.1007/s11095-008-9788-8

这篇文档属于类型a,是一篇关于银杏叶提取物(Ginkgo biloba extract, GBE)活性成分通过核受体途径诱导肝脏药物代谢酶表达的原创研究论文。以下为详细的学术报告:


一、作者与发表信息

本研究由Linhao Li、Joseph D. Stanton、Antonia H. Tolson、Yuan LuoHongbing Wang(通讯作者)合作完成,作者单位均来自University of Maryland at BaltimoreSchool of Pharmacy。论文标题为《Bioactive terpenoids and flavonoids from Ginkgo biloba extract induce the expression of hepatic drug-metabolizing enzymes through pregnane X receptor, constitutive androstane receptor, and aryl hydrocarbon receptor-mediated pathways》,发表于Pharmaceutical Research期刊的2009年4月第26卷第4期(DOI: 10.1007/s11095-008-9788-8)。


二、学术背景

研究领域:药物代谢酶(Drug-Metabolizing Enzymes, DMEs)的转录调控与天然产物-药物相互作用。
研究动机:银杏叶提取物(EGB 761)作为治疗痴呆和记忆障碍的常用草药,其广泛使用可能导致与其他药物的相互作用。既往研究显示GBE可影响细胞色素P450(CYP)酶的表达,但机制尚不明确,且不同研究结果存在矛盾。
科学问题:GBE中的活性成分(萜类与黄酮类)是否通过核受体PXR(孕烷X受体)、CAR(组成型雄烷受体)和AhR(芳香烃受体)途径诱导DMEs和药物转运体的表达?
研究目标:明确GBE成分对PXR、CAR和AhR的激活作用,及其对人类肝细胞中CYP2B6、CYP3A4、UGT1A1等基因表达的调控机制。


三、研究流程与方法

1. 实验模型与处理

  • 细胞模型
    • 人原代肝细胞(Human Primary Hepatocytes, HPH):从捐赠者肝脏分离,培养于含Matrigel的培养基中,用于模拟生理环境下的酶诱导。
    • HepG2细胞系:用于核受体报告基因实验,因其内源性AhR表达丰富但缺乏PXR/CAR。
  • 处理化合物:EGB 761标准提取物(100 μg/mL)、银杏内酯A/B(GA/GB,50 μM)、白果内酯(BB,50 μM)、槲皮素(Que)、山奈酚(Kae)和柽柳素(Tam)等黄酮类(浓度依化合物而异)。阳性对照包括利福平(Rif,PXR激动剂)、CITCO(CAR激动剂)和3-甲基胆蒽(3-MC,AhR激动剂)。

2. 关键实验技术

  • 实时定量PCR(Real-time RT-PCR):检测HPH中CYP2B6、CYP3A4、UGT1A1、MDR1和MRP2的mRNA表达水平,以β-肌动蛋白(β-actin)为内参。
  • 报告基因实验
    • 构建CYP2B6-2.2 kb报告基因载体(含PBREM和XREM响应元件)和UGT1A1-GTBPREM载体,转染至HepG2细胞,通过双荧光素酶系统检测核受体活性。
    • 共转染hPXR、hCAR或hCAR3(剪接变体)表达载体,评估化合物对受体的特异性激活。
  • 数据分析:采用2−ΔΔCt法计算基因表达倍数变化,统计学差异通过Student’s t检验评估(*p<0.05,**p<0.01)。

3. 创新方法

  • 双模型验证:结合HPH(生理相关性高)和HepG2(受体机制明确)的优势,解决黄酮类代谢不稳定的问题。
  • 多受体同步分析:首次系统比较GBE成分对PXR、CAR和AhR的激活差异。

四、主要结果

1. 人原代肝细胞中的酶诱导

  • EGB 761、GA和GB:显著诱导CYP2B6(15-25倍)、CYP3A4(30-50倍)、UGT1A1(3-5倍)、MDR1和MRP2(2-3倍),与PXR/CAR激活一致。
  • BB和黄酮类:无显著诱导作用,提示其不依赖PXR/CAR途径。

2. 核受体激活机制

  • HepG2报告基因实验
    • GA和GB:选择性激活hPXR(荧光素酶活性增加30-40倍),但对CAR/AhR无影响。
    • Que和Kae:同时激活hPXR、hCAR和AhR(活性分别达对照的5-8倍、3-5倍和6-10倍)。
    • BB:对三类受体均无激活作用。

3. 黄酮类的代谢稳定性差异

  • HepG2细胞:Que和Kae通过内源性AhR诱导UGT1A1和CYP1A2表达(5-10倍)。
  • HPH中无诱导:推测因黄酮类在生理环境中被快速代谢失活。

4. 临床相关性验证

  • CYP3A4底物咪达唑仑:既往临床研究显示GBE可降低其AUC(34%),与本研究中GA/GB诱导CYP3A4的结果一致。

五、结论与意义

  1. 科学价值
    • 首次阐明GBE的萜类(GA/GB)通过PXR诱导CYP3A4和CYP2B6,而黄酮类因代谢不稳定在体内贡献有限。
    • 揭示了GBE-药物相互作用的分子机制,为预测草药-药物相互作用提供理论依据。
  2. 应用价值
    • 提示临床需关注GBE与CYP3A4/CYP2B6底物(如抗凝药、抗抑郁药)的联用风险。
    • 为标准化GBE制剂(如控制GA/GB含量)提供参考。

六、研究亮点

  1. 多受体系统解析:同时评估PXR、CAR和AhR通路,避免单一受体研究的局限性。
  2. 生理与机制模型结合:通过HPH和HepG2的互补性,解决代谢稳定性对结果的影响。
  3. 矛盾结果的解释:澄清了既往研究中GBE对CYP1A2诱导不一致的原因(黄酮类在HPH中代谢失活)。

七、其他发现

  • hCAR3剪接变体:首次报道Que和Kae可激活hCAR3,提示黄酮类可能通过非经典CAR途径调控DMEs。
  • 转运体诱导:发现GBE上调MDR1/MRP2,可能影响药物肠道吸收和胆汁排泄。

(全文约2000字)

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