護肝使者，抗癌小尖兵──水飛薊藥理成分研究新知
民國100年2月號
護肝使者，抗癌小尖兵──水飛薊藥理成分研究新知
水飛薊 (Silybum marianum L. Gaertn.，milk thistle) 為原產於地中海區域及西南歐地區的菊科 (Asteraceae) 植物，在傳統醫學裡常用來保護肝臟，主要活性成分為自果實及種子中萃取出的水飛薊素 (silymarin) [1]，約占萃取物的65-80%，其20-35% 為fatty acids (脂肪酸) 及其他的 polyphenolic (多酚) 化合物。
水飛薊素是一種黃酮木酚素 (flavonolignans)，主要由黃酮木酚素類成分：silybin/silibinin (silybin A、silybin B) 、isosilybin (isosilybin A、isosilybin B) 、silydianin、silychristin、isosilychristin、與黃酮類成分taxifolin所組成 [2-4]，具有抗氧化、抗肝纖維化、抗發炎、免疫調節、抗病毒、抗癌等生物活性 [5-7]。
有些關於水飛薊過去的研究，包括：silymarin應用於肝炎、酒精性肝臟疾病及肝硬化的臨床研究 [8-10]；在體外及體內的研究實驗發現，silymarin與silibinin有相似的抗癌活性 [11, 12]；對毒菇「白毒傘」 (death cap mushroom，Amanita phalloides) 所引起的肝毒性有解毒作用 [13]；此外，由紫外線與化學藥劑的致癌動物模型實驗顯示silymarin具有化學防護作用 [14-16]。綜上，水飛薊最近之研究，另摘述如下：
1. 抗氧化：
B型肝炎病毒 (hepatitis B virus，HBV) 的長期感染為肝臟惡性腫瘤 (hepatocellular carcinoma，HCC) 等肝臟疾病的主要致病因子，而HBV譯碼蛋白、B型肝炎病毒X蛋白與截斷的preS多肽 (truncated preS polypeptides) 為重要致病因子。
活性氧族群 (reactive oxygen species，ROS) 或酒精所引起的氧化壓力能造成細胞脂質、蛋白質與DNA損傷，而慢性肝臟疾病多與過量之氧化壓力有關，因此Ha等人回顧了許多研究後整理出來發現，薑黃素 (curcumin) 、水飛薊素、綠茶及維生素C與E等抗氧化劑，能減少ROS產生、保護DNA不受損傷並調控肝臟致病訊息路徑 [17]。
2. 肝臟保護作用：
Sengupta等人以olanzapine誘導Wistar albino大鼠肝臟病變的動物模型，探討水飛薊素的肝臟保護作用。
將Albino大鼠隨機均分為3組：空白對照組 (vehicle control group，CG)、olanzapine組 (olanzapine-treated group，OZ)、olanzapine加水飛薊素組 (olanzapine plus silymarin treated groups，OZS)，連續6週給予大鼠腹腔注射，分別測量各組血液中肝臟酵素 [血清麩醯胺-草醋酸轉胺酶 (serum glutamic-oxaloacetic transaminase，SGOT) 、血清麩醯胺-丙酮酸轉胺酶 (serum glutamic pyruvic transaminase，SGPT)、鹼性磷酸酶 (alkaline phosphatase，ALP) ] 的基準值與濃度變化。
結果組織病理學檢查發現OZ與OZS大鼠的肝臟有退化性改變，而CG大鼠則維持正常結構；檢測血液肝臟酵素濃度，發現OZ與OZS大鼠的酵素濃度顯著上升，與CG及基準值相比較具有統計學意義，但OZ與OZS之間並無顯著差異，顯示水飛薊素對於olanzapine誘導的肝臟病變動物模型無法證明具有肝臟保護作用 [18]。
Gopi 等人評估水飛薊素與訶子 (Terminalia chebula) 對實驗性乙醯酚胺 (acetaminophen，APAP；paracetamol，PCM) 誘導大鼠肝腎毒性的保護作用，將大鼠均分為4組 (每組6隻)，每組連續3日給予500 mg/kg的APAP：第1組為毒性對照組，第4日至第14日給予蒸餾水；第2組為水飛薊素組，第4日至第14日給予25 mg/kg水飛薊素；第3組為訶子組，第4日至第14日給予125 mg/kg訶子；第4組為水飛薊素加訶子組，第4日至第14日給予25 mg/kg水飛薊素與125 mg/kg訶子。
結果4組大鼠連續3日給予500 mg/kg的APAP後，血清三酸甘油酯、總膽固醇、血液尿素氮、血清肌酸酐濃度以及天門冬胺酸轉胺酶 (aspartate transaminase，AST) 活性等生化指標顯著升高，而第2組、第3組、第4組第4日至第14日給藥後，則顯著降低上述生化指標，顯示水飛薊素與訶子對APAP所致肝腎毒性具有保護作用 [19]。
3. 神經保護作用：
阿茲海默氏症 (Alzheimer's disease，AD) 主要是因為神經細胞外類澱粉β胜肽 (amyloid β peptide，Aβ) 異常積聚，形成類澱粉斑塊 (amyloid plaque) 所致，因此抑制Aβ積聚是治療AD的關鍵。 過去有研究指出silibinin (silybin) 能減弱Aβ25-35胜肽與methamphetamine所引起的認知缺損，而Yin等人則探討了silibinin 與Aβ胜肽直接的交互作用，以及對Aβ胜肽所致神經毒性的影響。
藉由thioflavin T (ThT) assay、H2O2 assay、MTT assay與穿透式電子顯微鏡觀察發現silibinin能隨劑量相關性地抑制Aβ積聚，並能藉由減少Aβ1-42所致H2O2的生成與氧化壓力，而防止SH-SY5Y神經細胞受損，顯示silibinin可能發展成為AD的治療藥物 [20]。
Murata等人研究了水飛薊素對Aβ纖維形成及所致神經毒性的影響，以ThT assay分析水飛薊素對Aβ40與Aβ42積聚及纖維形成的影響，MTT assay分析水飛薊素對Aβ42所導致PC12神經細胞之神經毒性的影響。以類澱粉前驅蛋白 (amyloid precursor protein，APP) 轉殖鼠做為AD動物模型，與野生型鼠共均分為：轉殖鼠對照組、轉殖鼠治療組、野生鼠對照組、野生鼠治療組。
所有治療組連續6個月預先給予含0.1%水飛薊素粉末飲食，觀察水飛薊素對Aβ的影響。體外實驗發現，水飛薊素能抑制Aβ40與Aβ42的積聚及纖維的形成，防止Aβ42所引起的細胞毒性；活體實驗發現，與轉殖鼠對照組相較，水飛薊素能顯著減少APP轉殖鼠腦部Aβ沉積、抑制神經發炎、改善異常行為及降低焦慮感，其作用機制主要是由於水飛薊素能抑制Aβ 聚合體 (oligomer) 生成。
由上述實驗結果推測水飛薊素具有神經保護作用，可望發展成為預防AD的藥物 [21]。
同時，過去研究顯示水飛薊素與silibinin具有抗氧化、抗發炎作用，而抗發炎藥物能保護發炎相關神經退化性疾病動物模型，例如中風。因此Hou等人利用大鼠大腦缺血/再灌注 (ischemic/reperfusion，CI/R) 建立急性缺血性中風動物模型，檢測CI/R鼠腦梗塞面積及微小膠細胞 (microglial cells) 釋放的一氧化氮 (nitric oxide，NO) 及ROS的改變、氧化前驅酵素的蛋白表現、發炎前驅細胞激素的生成以及發炎前驅訊息傳遞路徑的變化，以評估水飛薊素與silibinin對CI/R大鼠的保護作用。
預先給予大鼠靜脈注射劑量1-10 μg/kg的水飛薊素，能減少16~40%因CI/R所致的腦梗塞面積，改善中風導致的神經缺損，並降低脂質過氧化、蛋白質亞硝基化 (nitrosylation) 與氧化壓力等生化指標。
此外，水飛薊素尚能抑制發炎相關蛋白~誘發性一氧化氮合成酶 (inducible nitric oxide synthase，iNOS)、環氧合酶-2 (cyclooxygenase-2)、骨髓過氧化酶 (myeloperoxidase)，以及轉錄因子包括核因子-κB (nuclear factor-kappa B，NF-κB) 及轉錄訊息傳遞與活化子 (signal transducer and activator of transcription，STAT)-1的表現，並能抑制發炎前驅細胞激素，包括介白素 (interleukin，IL)-1β與腫瘤壞死因子-α (tumour necrosis factor-alpha，TNF-α) 的生成，伴隨抑制缺血腦組織的IκB-α降解 (degradation) 與NF-κB細胞核轉位 (nuclear translocation) 等情形。
體外實驗發現水飛薊素能抑制BV2微小膠細胞生成NO與超 氧陰離子 (superoxide anion) ，可能機制為干擾NF-κB的細胞核轉位及活化，而silibinin則無上述作用。
由實驗結果可知水飛薊素能藉由減弱氧化及亞硝基化壓力、抑制發炎前驅轉錄因子NF-κB與STAT-1活化，而達到保護CI/R所致大鼠中風損傷，推測水飛薊素對於預防發炎相關神經退化性疾病可能有效，但仍待進一步研究及臨床實證 [22]。4. 抑制細胞吸收葡萄糖：
目前silybin的相關研究多著重於它的抗氧化作用，而Zhan等人觀察了silybin及其衍生物dehydrosilybin對3T3-L1脂肪細胞及中國倉鼠卵巢細胞 [Chinese hamster ovary (CHO) cells] 對葡萄糖吸收的影響。
實驗結果發現silybin及dehydrosilybin均能隨劑量相關的抑制3T3-L1脂肪細胞吸收葡萄糖，此作用不受胰島素存在的影響，而dehydrosilybin的抑制作用更為顯著；利用免疫螢光顯微鏡觀察胰島素訊息傳遞、胰島素誘導葡萄糖傳輸子4 (glucose transporter 4，GLUT4) 轉位至細胞膜上的情形以及六碳糖激酶 (hexokinase) 活性，發現均不受影響，顯示silybin及dehydrosilybin能直接穿過細胞膜干擾葡萄糖運輸。
CHO細胞的GLUT4能抵消silybin及dehydrosilybin抑制葡萄糖吸收的作用及兩化活物所致細胞存活率下降；藥物動力學分析顯示silybin及dehydrosilybin對GLUT4引導的葡萄糖運輸之競爭抑制Ki值分別為60 µM與116 µM。
由上述實驗結果可知silybin及dehydrosilybin是直接藉由與GLUT4競爭而達到抑制葡萄糖吸收的作用，葡萄糖的剝奪現象也可能為silybin抗癌作用機轉之一 [23]。
5. 生物利用率：
Iosio等人則進行提高水飛薊素的生物利用率的研究，發展一種新固態化自發性乳化顆粒 (solid self-emulsifying pellets)，作為傳送水飛薊素的劑型。利用自發性乳化系統 [self-emulsifying system，SES，由Akoline MCM®、Miglyol®、Tween 80®、大豆卵磷脂 (soy lecithin) 與丙二醇 (propylene glycol) 所組成]，微晶纖維素 (microcrystalline cellulose) 與乳糖水合物 (lactose monohydrate) 將顆粒擠壓、微粒化。篩選13種不同組合的顆粒，評估擠壓、微粒化品質，以找出最適合擠壓、微粒化的配方，依顆粒大小、形狀、密度、壓碎力等特徵做鑑別。
結果許多顆粒形狀及品質尚可，但第7配方顆粒的溶解度較高，且大鼠口服顆粒後血清與淋巴中水飛薊素濃度顯著升高，具有最佳生物藥理活性。由上述結果可推知不同的擠壓及微粒化法能製造高品質且具生物活性的自發性乳化顆粒，藉由促進淋巴系統的吸收而增加植物萃取物主要成分的口服生物利用率 [24]。
6. 前列腺癌輔助治療：
過去曾有研究顯示水飛薊素對異種移殖 (xenografts) 之人類前列腺癌 (human prostate cancer，PCa) 具有抗增殖及抗血管新生的作用，目前已知飲食中缺乏硒會提高PCa罹患率，因此，Vidlar等人藉由研究探討病患進行前列腺 根除手術 (radical prostatectomy，RP) 後連續6個月每日服用水飛薊素與硒 (silymarin and selenium，SM-Se) 混合物，是否會改變臨床生化及氧化壓力指標，以及改善生活品質分數 (quality of life score，QoL)。
共找到符合相似臨床病例及人口統計學特徵的RP病患37位，術後2~3個月隨機分為：SM-Se組19人，連續6個月每日口服570 mg水飛薊素與240 µg硒 (selenomethionine)；安慰劑組18人，連續6個月每日口服安慰劑 [250 mg微晶纖維素 (microcrystalline cellulose)、250 mg異麥芽酮糖醇 (isomalt) 、10 mg羥丙基纖維素 (hydroxypropyl cellulose) ]。第3個月及第6個月，分別檢測理學檢查、 QoL分數、血液學、臨床生化及氧化壓力指標、硒及睾固酮 (testosterone) 濃度、血液抗氧化狀態等基準值。
結果SM-Se組QoL分數改善、低密度脂蛋白 (low density lipoproteins，LDL) 與總膽固醇降低，血清硒濃度增加，但對於血液抗氧化狀態與睾固酮濃度無影響，且無不良反應；而安慰劑組對上述指標無任何改善。由實驗結果可知水飛薊素與硒能顯著降低RP術後病患與脂質代謝及PCa發展有關的指標，包括LDL與總膽固醇量，推測SM-Se對減緩PCa發展可能是有效的 [25]。
7. 抗發炎：
Bannwart等人探討了silibinin對phorbol myrastate acetate (PMA) 刺激人類單核球釋放H2O2與脂多醣 (lipopolyssacharide，LPS) 刺激生成TNF-α的影響。以健康人類的單核球與silibinin共同培養，評估細胞存活率、H2O2的釋放與TNF-α生成的情形。
結果發現不同濃度的silibinin及培養時間對人類單核球的存活率並無顯著影響，但在6.25~50 µg/mL濃度範圍內能劑量相關性地抑制PMA刺激單核球釋放H2O2，在濃度為12.5、50與100 µg/mL時能顯著抑制LPS刺激所致TNF-α的生成。由結果推測silibinin能藉由抑制人類單核球釋放H2O2與生成TNF-α，而達到抗氧化與抗發炎的作用 [26]。
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