Advancements in the Pharmacological Activity and Mechanisms of Action of Verbascoside
Verbascoside (VB), a representative phenylethanoid glycoside polyphenolic compound, is abundantly found in various medicinal plants such as Cistanches Herba. Extensive biological activities have been documented. Modern pharmacological studies reveal that VB not only significantly benefits anti-inflammatory, antioxidant, neuroprotective, and anticancer activities, but also possesses antimicrobial properties, and protects the livers, kidneys and lungs. It alleviates fatigue and promotes wound healing, offering potential therapeutic value for multiple diseases. This paper reviews recent research on the pharmacological activities and mechanisms of action of VB, aiming to provide references for further research and application of VB.
Verbascoside
毛蕊花糖苷(Verbascoside, VB),是著名药用植物肉苁蓉、地黄、女贞子、马鞭草等(见
来源 | 含量mg/g | 提取方式 | 参考文献 |
管花肉苁蓉(Cistanche tubulosa) | 16.10~85.90 | 50%甲醇提取 | Yan, 2017
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荒漠肉苁蓉(Cistanche deserticola) | 1.17~29.03 | 70%甲醇提取 | Lu, 2013
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地黄(Rehmannia glutinosa) | 0.63~4.78 | 甲醇提取 | 石海霞,2018
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女贞子(Ligustri Lucidi Fructus) | 1.04~2.99 | 超声波辅助固相萃取(萃取剂:低共熔溶剂、吸附剂:ZnO) | Qian, 2024
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车前草(Plantaginis lanceolatae folium) | 66.2 ± 5.0 | 60% 乙醇提取 | Laanet, 2024
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老鼠簕(Acanthus ebracteatus Vahl) | 1652.37 ± 129.11 | 水提取 | Pongkitwitoon, 2024
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马鞭草(Verbena oficinalis) | 3.51 ± 0.12 | 95%乙醇提取 | Zhang, 2024
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裸花紫珠(Callicarpa nudiflora Hook.) | 7.27 | 75%乙醇提取 | Yang, 2024
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桂花(Osmanthus fragrans) | 119.1 | 60%乙醇提取 | Lee, 2020
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白连翘(Abeliophyllum distichum)茎 | 162.11 | 乙醇提取 | Li, 2020
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VB可影响Breg细胞、肥大细胞等免疫细胞功能,调节细胞因子水平,从而在哮喘、过敏反应和炎症性皮肤疾病中发挥出保护作用
氧化应激指体内氧化和抗氧化机制失衡,该状态促使大量氧化中间体的形成,进而引起分子损伤和氧化还原信号的中断。这种失衡可在不同程度上导致多种疾病,如神经退行性疾病、癌症的发生与进展
VB已展现出显著的神经保护活性。该化合物通过降低氧化应激、靶向NF-κB和NLRP3炎症小体等抑制神经炎症、抑制凋亡和上调自噬等,对阿尔兹海默症、帕金森、认知障碍、抑郁等有一定治疗潜力
VB可缓解氧化应激引发的神经元损伤与凋亡
持续性神经炎症将导致神经元的损伤与丢失
VB可以上调自噬和下调细胞凋亡,增加清除神经元中的Aβ等毒性蛋白聚集体和受损细胞器的能力,减少神经元丢失,从而保护神经。VB可以诱发果蝇的神经元细胞系和脂肪体中的自噬,降低了鱼藤酮诱导的细胞凋亡和活性氧生成,增加神经元中的线粒体膜电位,并通过自噬–溶酶体途径促进了α-突触核蛋白过表达细胞模型中蛋白聚集体的清除
VB可以缓解Aβ等毒性蛋白聚集体对神经元细胞的影响。如通过抑制GSK3β的活性,VB有效修复因Aβ40和Aβ42异常聚集和tau过度磷酸化引起的改善阿尔茨海默病的病理现象和认知障碍
此外,VB具有神经营养作用。VB可促进P12细胞神经突增长和细胞增殖
VB通过抑制细胞增殖促进凋亡,抗侵袭和转移等实现对黑色素瘤、胶质母细胞瘤、肝癌、食管鳞状细胞癌、胰腺癌、结直肠癌等癌症的抑制,减少肿瘤大小并减少耐药性
抑制增殖,促进凋亡:VB有选择性细胞毒性
抗侵袭和转移:在肝癌研究中,VB与五味子木脂素联合治疗可以通过ERK1/2信号通路抑制EMT,并降低CCL20的表达,进而抑制肝癌细胞的增殖和迁移,同时增强细胞凋亡
改善对抗肿瘤药物的耐药性:VB通过抑制PI3K/AKT通路,显著增强了癌细胞对5-氟尿嘧啶的敏感性,促进G1细胞周期停滞,减少细胞增殖并诱导结直肠癌细胞凋亡
VB或含VB的植物提取物已被证明能抑制金黄色葡萄球菌、耐药性隐球菌等,并可改善多重耐药
通过竞争性抑制SrtA,VB减少耐甲氧西林金黄色葡萄球菌粘附到宿主组织并形成生物膜的能力,其最低抑菌浓度为512 μg/mL
VB对耐药性菌株有更好抑菌效果,并改善其耐药性。通过改变细菌细胞膜通透性、破坏细菌膜的完整性,诱导细菌细胞形态变化,从而根除生物膜等,VB增强了万古霉素对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抑菌活性
VB能够缓解糖尿病肾病、慢性肾小球肾炎、急性肾炎及阻塞性肾病的病程,其机制主要涉及保护足细胞免受凋亡、抑制炎症因子、抗氧化作用以及抗肾纤维化。
糖尿病肾病是糖尿病主要并发症之一,改善肾功能、降低尿蛋白、减轻病理改变是治疗糖尿病肾病的重要策略。db/db糖尿病小鼠和HK-2细胞模型表明,VB可以降低血糖
肾脏组织炎症反应的反复进展和持续存在是慢性肾炎发生和发展的主要机制。VB在PHN大鼠模型中展现出良好的治疗效果,包括减少尿蛋白和血清肌酐浓度,抑制炎症细胞标志物的表达,并调节血小板聚集和免疫细胞功能,从而抑制肾脏中的TGF-β和纤连蛋白表达,减轻纤维化病变。同时,代谢组学和网络药理学揭示了VB对炎症和免疫有广泛调节的作用
在急性肾炎中,VB通过抑制NF-κB信号通路(TLR4, MyD88, Iκ-Bɑ, NF-Κb, p65)有效缓解LSP诱导的肾功能障碍和炎症
在阻塞性肾病中,VB可通过抑制HMGN1/TLR4/TREM-1信号通路减少炎症和纤维化,降低血肌酐、血尿素氮及尿蛋白水平,改善了单侧输尿管梗阻大鼠的肾功能。这包括降低炎症和肾脏损伤相关蛋白如F4/80、Mcp-1、KIM-1的表达,以及纤维化相关蛋白α-SMA和β-catenin的表达
VB对肝脏缺血再灌注损伤、非酒精性脂肪性肝炎、酒精性肝炎、肝脏氧化性损伤的保护性作用主要与抗炎和抗氧化相关。
在肝脏缺血再灌注损伤模型中,VB通过抑制HMGB1-TLR3/4-IRF1信号传导,逆转肝窦状内皮细胞衰老,并恢复受损的窦状网络从而显著改善肝缺血再灌注伤害。这种机制的关键在于ACT破坏了HMGB1与LSEC上的受体TLR和TLR4的结合,从而阻止了炎症细胞因子和趋化因子的转录
VB能够缓解肺纤维化、急性肺损伤和病毒导致的肺损伤,其机制主要与激活Smad/TGF-β1通路,抑制NF-κB激活、抗氧化作用。
肺纤维化:VB通过抑制氧化应激和下调Smad/非Smad通路,减少TGF-β1诱导的Smad2/3、ERK/p38、MAPK磷酸化及胶原蛋白I表达,有效减缓肺纤维化的进程
急性肺损伤中,VB通过降低粘附分子和促炎细胞因子的表达,并抑制NF-κB活化,显著减轻眼镜蛇毒因子诱导的小鼠急性肺损伤模型中病理学损伤
VB对呼吸道合胞病毒 (RSV) 诱导的肺损伤有保护作用,有效减轻RSV感染引起的肺病理损伤及病毒复制,并降低促炎因子水平。通过下调HMGB1、p-Iκbα/Iκbα、p-p65/p65、RIP1、RIP3、MLKL、PGAM5和DRP1,VB抑制了RSV诱导的坏死性凋亡和线粒体功能障碍。代谢组学分析表明,VB治疗后代谢物的变化与氨基酸和能量代谢密切相关
VB可从线粒体自噬、氧化应激、能量代谢等多个方面缓解疲劳。
VB可以通过抑制PHD2,激活HIF-1α/BNIP3信号通路,并进一步促进PINK1/Parkin介导的线粒体自噬,改善肌肉质量和线粒体功能,以缓解癌症相关疲劳
伤口愈合需要伤口部位角质形成细胞和真皮成纤维细胞的迁移和增殖,随后发生ECM的重塑。过度炎症会促进组织损伤并延迟愈合
高血糖水平会诱发氧化应激和炎症,影响牙龈伤口愈合
缓解神经性痛觉:VB无法提高假手术动物的痛阈值,但能通抑制小胶质细胞活化、抗凋亡和抗氧化活性,有效减轻大鼠慢性压迫性损伤后的神经性疼痛
调节脂肪代谢:VB通过抑制CDK6和mTORC1,减轻TFEB的磷酸化并增加其核转位,诱导PGC-1α转录辅激活因子,从而驱动UCP1依赖的褐变程序,促进白色脂肪组织向米色脂肪细胞产热转化。该过程独立于自噬,通过增强线粒体呼吸强度、上调脂肪酶(如ATGL和HSL)的表达和活性增强脂肪细胞的脂肪分解。且VB诱导的米色细胞仍然具有恢复为白色脂肪细胞的能力
VB展现了丰富的药理作用,主要与其抗炎、抗氧化应激、促进自噬、抑制/促进凋亡活性相关。此外,VB能通过作用于多个靶点来影响同一疾病的进程,是极具开发价值的天然活性成分。最新的研究进展,如VB可通过Nrf2-线粒体自噬途径来抑制多巴胺神经元铁死亡,对NLRP3炎症小体的抑制,以及对脂肪代谢的调节作用等,进一步揭示了VB的药理作用机制。
近期对VB的药理机制探讨中,多项研究运用生物信息学技术,例如代谢组学、网络药理学及分子对接,筛选出了VB的潜在靶点和信号通路,包括PHD2
尽管VB的生物利用度低至0.12%,口服后仍对神经损伤类疾病、结肠炎等展示出显著疗效
*通讯作者。