白杨素生物利用度的影响因素及提高办法研究进展

石志群，田贻婷，张朋朋，张洁，谭宏强，景临林，马慧萍（.甘肃中医药大学药学院，兰州 730000；2.联勤保障部队第九四〇医院药剂科，全军高原医学重点实验室，兰州 730050）

白杨素（chrysin）又叫白杨黄素，化学名为5，7-二羟基黄酮，是一类具有C-C-C骨架的黄酮多酚类化合物，主要分布在紫葳科木蝴蝶的种子或茎皮、蜂蜜或蜂胶中，其在蜂蜜中的含量高达5.3 mg·kg，具有来源广泛、毒性低等特点，有很大的经济价值和药用价值。研究表明，白杨素在食品中主要作为保健品的原料，具有抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗焦虑、抗抑郁、降血脂及神经保护等多种生物活性，同时也被当作佐剂来提高其他药物疗效或减轻其他药物所引起的毒性。研究发现，白杨素的绝对口服生物利用度仅为1%左右，可能是由于白杨素吸收差、广泛代谢所致，因此，口服生物利用度是影响其体内发挥作用的首要因素。本文从口服生物利用度的角度出发，综述白杨素在体内的吸收、代谢、外排等过程；并对目前文献中提高白杨素生物利用度的方法进行归纳总结，以期为白杨素新药的研发提供理论基础和研究思路。

1 影响白杨素生物利用度的因素

1.1 理化性质与吸收

平衡溶解度、油水分配系数（log

P

）作为药物重要的物理化学参数，是影响生物利用度的主要因素之一。研究表明白杨素的log

P

约为4.3，其平衡溶解度为0.038 43 μg·mL，表明白杨素溶解性较差，从而影响其在胃肠道内的吸收。已知黄酮多酚类化合物在胃肠道经过多级降解和代谢，如胃肠道降解及代谢、肝脏代谢等过程。研究发现，以20 mg·kg白杨素给予小鼠灌胃，测得其醛酸化和硫酸化产物的

AUC

分别是白杨素的33.3 倍和22 倍，健康志愿者口服400 mg·kg白杨素，检测到人体内白杨素硫酸化产物的

AUC

是白杨素的24.8 倍，表明白杨素无论在动物体内还是人体内大部分都以白杨素结合产物的形式存在。

1.2 代谢

体内和体外实验表明白杨素经Ⅰ相和Ⅱ相代谢（见图1），代谢场所主要是在肝脏，少部分在胃肠道及其他器官中进行。Ⅰ相代谢，主要由细胞色素P450 酶（CYP450）介导，生成5，6，7-三羟基黄酮和5，7，4’-三羟基黄酮；Ⅱ相代谢，主要由葡糖醛酸转移酶（UGTs）及硫酸基转移酶（SULTs）介导，生成白杨素-7-

O

-葡萄糖醛酸苷和白杨素-7-

O

-硫酸苷。研究表明，当白杨素与肝脏、肠道微粒体一起孵育时，其代谢速率高于快速代谢的染料木黄酮，表明白杨素代谢迅速。此外，白杨素与Caco-2 细胞一起孵育时，检测到白杨素葡萄糖醛酸化和硫酸化等产物，同时，肠道菌群也会介导黄酮类化合物的环状裂变，结构中2 位和3 位的双键被氧化成二氢黄酮，中间环被破坏，进而发生代谢。

图1 白杨素代谢途径及产物Fig 1 Metabolic pathways and products of chrysin

1.3 外排

外排转运载体是一类十分重要的膜转运载体，目前已知有多药耐药相关蛋白（multidrug resistance-associated proteins，MRPs）、乳腺癌耐药蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）等转运载体参与药物转运，MRPs 参与许多类黄酮结合物的外排，BCRP 主要在肠、肝以及血脑屏障中参与转运。相关学者使用药物吸收模型Caco-2 细胞对白杨素进行转运研究，发现白杨素从基底外侧到顶端和从顶端到基底外侧的渗透率不同，多达90%的白杨素及其结合物分布在顶端，推测外排转运蛋白可能参与白杨素的转运。通过肠道灌注实验，向大鼠肠道灌注白杨素并在灌注液中检测到大量白杨素结合物，其可能在转运载体的作用下重新回到肠腔。由此推断，白杨素及其结合物的外排可能是肠道吸收差、口服生物利用度低的原因，外排干预可能是提高白杨素全身或局部生物利用度的一个方向。

总之，白杨素在进入体内后，经过肝脏和胃肠道的广泛修饰，其吸收速度与程度存在较大差异，因此，最终发挥治疗作用的成分与摄入的成分在含量上有很大差别。理化性质、吸收、代谢、外排等因素决定了白杨素的生物利用度，进而影响其生理功能。

2 提高白杨素生物利用度的方法

国内外学者一方面采用药剂学手段，制成口服生物利用度高的制剂，如固体分散体、胶束、脂质体、纳米粒、纳米乳、磷脂复合物、包含物等制剂，改善其溶出度和吸收率、增加口服生物利用度；另一方面，通过化学修饰，改变药物功能性化学结构，从根本上改善白杨素的理化性质，提高白杨素的生物利用度。

2.1 新型制剂

2.1.1 固体分散体 固体分散体（solid dispersions）是指将药物以分子、胶体无定形等状态高度分散在适宜的载体材料中形成的一种固态物质，能在很大程度上改善药物的溶出速度。Lee 等利用溶剂蒸发法，采用亲水性载体和pH 调节剂来制备白杨素固体分散体，并进行体外实验研究，白杨素固体分散体溶解度较白杨素原料药提高了13 ～53 倍，体外释药率提高了5 ～6 倍，说明制备成白杨素固体分散体能改善白杨素的溶解度。庞榕等采用溶剂挥发法，利用固体分散体技术联合磷脂复合物制备白杨素磷脂复合物固体分散体，再分别给予健康大鼠灌胃白杨素、白杨素磷脂复合物、白杨素磷脂复合物固体分散体，采用HPLC 法测定血药浓度，并计算药动学参数。结果发现，与白杨素比较，固体分散体

t

缩短，

C

、

AUC

、

AUC

升高，磷脂复合物、固体分散体的生物利用度分别增加1.44 倍、2.16 倍。2.1.2 胶束 胶束（micelle）是指在水中表面活性剂浓度达到一定程度时，开始大量形成稳定、粒径小、分散度高的胶体粒子，有助于提高药物的溶解度。Baidya 等制备了白杨素叶酸共轭胶束，采用透析法研究白杨素及其胶束的体外释放量，发现胶束的体外释放量是原料药的2.5 倍。药动学研究表明，白杨素胶束的

C

和

AUC

分别提高2 倍和3 倍；人乳腺癌细胞株（MCF-7）抗肿瘤活性评价显示，混合胶束与原料药相比半抑制浓度（

GI

）值降低5 倍，说明将白杨素制成混合胶束可增强白杨素的生物利用度与治疗效果。Luo 等通过薄膜水化法制备载药白杨素（CHR）/二甲双胍（MET）载药胶束，当甲氧基聚乙二醇-聚

ε

-己内酯（MPEG-PCL）的比例为1∶1.7 时，CHR/MET 的载药率和包封率最高，体外实验表明，CHR/MET 纳米胶束可使T47D人乳腺癌细胞凋亡率提高1.14 倍，肿瘤的体积和重量分别降低42%和59%，进一步说明白杨素制成胶束后显著提高了生物利用度，为治疗乳腺癌提供了新的思路。2.1.3 脂质体 脂质体（liposomes）一般是由胆固醇和磷脂构成的一种微型囊泡，其结构与生物膜类似，具有延长药物在体内的滞留时间、增加药物靶向性等优点。国外学者采用薄膜水解和静电沉积技术，以壳聚糖/卵磷脂制备白杨素脂质体，并给予大鼠灌胃，结果显示，血浆中白杨素

C

、

AUC

均明显提高，相对生物利用度提高5.9 倍；同时对MCF-7 细胞系进行抗肿瘤活性评价，发现白杨素脂质体对其具有较强的抑制作用，在质量浓度为6 mg·mL时，抑制作用最强。Huang 等利用薄膜分散法制备白杨素脂质体，通过粒径、多分散指数、Zeta 电位、包封率和载药量等表征进行评价，发现灌胃给药后与原料药相比，血浆和肝组织中白杨素浓度增加2.54 倍和1.45 倍，提示脂质体可提高白杨素生物利用度并减轻肝缺血再灌注引起的损伤。2.1.4 纳米粒 纳米粒（nanoparticles）是以高分子材料为载体，将难溶性药物镶嵌于其中而形成的固态胶体微粒，其粒径在0.1 ～100 nm，能增加难溶性药物在水中的分散性，减少药物外排及控制药物释放等优点。Aishwarya 等采用热均化和微乳技术制备了白杨素固体脂质纳米粒，经检测药物含量高达73.22%，纳米粒制剂可显著提高白杨素体外释药性能。杨金枝等采用乳化超声-低温固化法制备固体脂质纳米粒，以单硬脂酸甘油酯、磷脂酰胆碱溶于乙醇中作为有机相，泊洛沙姆188 和Tween-80 溶于蒸馏水中作为水相，将乙醇注入水相制得纳米粒，对大鼠灌胃给药。与原料药相比，纳米粒的

C

极显著提高，

t

延长至5.57 h，相对生物利用度提高3.36倍，表明将白杨素包载于固体脂质材料中可显著增强白杨素在胃肠道的吸收，从而提高白杨素的生物利用度。纳米结构脂质载体作为新一代固体脂质纳米颗粒，具有更高的载药量、稳定性和靶向性等优点。Sharma 等采用热熔分散结合高压均质法制备白杨素纳米结构脂质载体，对健康大鼠灌胃给药，发现其较原料药生物利用度提高了8.97倍。刘丹花等制备白杨素纳米结构脂质载体，并给予SD 大鼠灌胃进行药动学研究，与原料药相比，

t

显著延长至3.39 h，

C

提高4 倍，相对生物利用度提高3.10 倍，显著改善白杨素在体内的药动学行为。2.1.5 纳米乳 纳米乳（nanoemulsions）是由油相、水相、表面活性剂和助表面活性剂组成的胶体微粒系统，其粒径在10 ～100 nm，具有较快的吸收速率和较好的物理稳定性。Ting等制备白杨素纳米乳液，测得载药量为174.21 μg·mL，具有较高的稳定性，可在室温条件下至少存放5 周，口服后能耐受胃肠消化，并且Caco-2 细胞吸收显著。Dong 等采用超声乳化法制备代谢抑制型白杨素纳米乳，灌胃给予大鼠抑制型纳米乳，结果表明，其

AUC

和

C

较原料药分别提高4.3 倍和3.5 倍，抑制率为原料药的1.42 倍，可提高药物在体内的代谢稳定性，增加口服生物利用度。2.1.6 磷脂复合物 磷脂复合物（phytosome）是指药物与磷脂通过分子间作用力形成稳定的复合物，改变药物的存在状态，提高体内吸收，增加生物利用度。该技术制备简单，应用较广，在制剂领域应用较多。崔晓鸽等采用溶剂挥发法制备白杨素磷脂复合物，通过正交实验筛选温度、时间、浓度、药脂比并确定最佳工艺，进行表观溶解度测定，发现在水与正辛醇中的溶解度分别提高4.58 倍和11.71 倍，显著改善白杨素的水溶性与脂溶性；药动学结果表明，白杨素磷脂复合物的

C

、

t

、

AUC

、

AUC

显著提高，相对生物利用度提高4.22 倍，由此可见，磷脂复合物可提高其生物利用度。2.1.7 包含物 包含物技术是指药物与客体分子通过氢键等分子间作用力，将药物嵌入包合材料中形成包合物，进而提高药物的溶解度。曾倩等利用研磨法制备白杨素-羟丙基-

β

-环糊精包合物，并采用紫外分光光度法考察包合物的增溶效果，发现包合物溶解度是白杨素溶解度的120.7 倍，溶解度得到极大改善。高凯采用饱和水溶液法，以

β

-环糊精胺类衍生物作为客体分子，对白杨素进行包合，并进行溶解度和生物活性评价，发现可显著提高白杨素的溶解度及其生物活性。Kulkarni 等制备白杨素磺丁基醚-

β

-环糊精包合物，其表现出较高的溶解度，通过抗肿瘤活性评价，发现其活性显著。

2.2 结构修饰

白杨素具有广泛的生物活性，但其存在水溶性差、体内生物利用度低以及5 位和7 位羟基快速代谢等问题，限制其在临床上的应用。因此，国内外大量学者以白杨素母核为基础进行结构修饰，以改善白杨素的理化性质与活性，获得高效低毒的候选药物，为新药开发奠定基础。为了改善白杨素水溶性，范小飞等利用药物拼合原理，以叠氮糖、炔丙基溴和白杨素为原料，合成4 种糖基化三氮唑白杨素衍生物（1），并对衍生物进行抗缺氧活性评价，发现其能显著延长小鼠存活时间，且1a ＞1d ＞1c ＞1b。此外，本课题组将白杨素与环氧乙烷在碱性催化条件下反应得到7-羟乙基白杨素（2），通过低压低氧对损伤大鼠的保护作用研究发现，其对大鼠脑组织有保护作用并能显著减轻缺氧诱导的认知功能损伤，具有良好的药理活性。

Omonga 等采用微波合成法，合成了一系列白杨素衍生物（3），并进行抗菌、抗肿瘤活性研究，其中7 位上的2，4-二硝基苯氧基取代物（3R）在大肠埃希菌模型中生物活性增加20 倍，并在直肠癌、乳腺癌、肝细胞模型中均具有较好地抗肿瘤效果。Zhu 等通过烷基化、乙酰化、苯甲酰化、羧甲基化合成了一系列白杨素5-单取代、7-单取代、5，7-双取代衍生物（4），并进行小鼠肝癌细胞活性抑制实验，结果显示，5，7-二乙酰衍生物（4b）的抗肿瘤活性最强，能显著阻滞细胞周期，使其停滞在G期。Chen 等通过白杨素和酰氯酯化反应合成一系列化合物（5），其中长链衍生物，溶解性能较好且抗肝癌活性是白杨素的5.4 倍，溶解性和生物利用度得到明显改善。彭德乾等在白杨素骨架上引入链烷烃，通过酯化反应，合成了链烷烃类白杨素衍生物，并测定脂溶性，发现其脂溶性得到明显改善，有助于药物在体内的吸收。

图2 白杨素衍生物1 ～5 的结构Fig 2 Structure of chrysin derivatives 1 ～5

3 结语

白杨素是一种具有多种生物活性的黄酮多酚类化合物，在预防癌症、糖尿病、心血管疾病等方面发挥着重要作用。然而，由于白杨素水溶性和口服吸收差等因素，限制了其应用。国内外学者运用各种手段来提高白杨素的生物利用度，将其制成新型制剂（包括固体分散体、胶束、脂质制剂、磷脂复合物、包含物、乳剂等），显著改善了白杨素的溶解度，延长其在体内的吸收与滞留时间，同时还具有靶向性，减少药物外排并控制药物释放等优点，显著提高白杨素在机体的生物利用度；通过化学手段对白杨素进行结构修饰，从根本上改善白杨素的水溶性与脂溶性，并提高其生物活性。

尽管目前取得了一定的进展，但仍然存在许多问题和挑战：首先，白杨素的代谢机制仍需进一步明确，探明其体内转运机制，才能更好地阐述其在体内作用的过程；其次，目前研究的新型制剂，仍需进一步完善其相关机制，距离临床上市还有一定距离。值得注意的是，白杨素是一些转运蛋白、代谢酶的抑制剂或促进剂，其生物利用度的改变将会引起白杨素-药物相互作用，因此需要对此进行后续的研究与评价。

综上，国内外对提高白杨素口服生物利用度的方法虽多，但仍需要进一步研究与完善，提高生物可行性，不断优化制备工艺，为工业化做准备。随着科学技术的发展，相信白杨素会有良好的应用前景。