葛 根 素 (puerarin) 為 袪 風 解 表 中 藥 葛 根 之 主 要 成 分 之 一 ， 係 isoflavonoids；近年來相關藥理研究頗多，然有關 puerarin 解熱降溫作 用之機轉至今仍未有研究報告提出；因此，本研究針對 puerarin 解熱 降溫作用之機轉進行探討。
實驗結果發現腹腔給予 puerarin 對室溫下正常大鼠之體溫具明顯 之降溫作用，給藥後約 120 分鐘體溫降至最低，其後則慢慢回復，持 續時間則會隨劑量增加而延長，而側腦室給予 puerarin (100µg/10µl, i.c.v.) 對室溫下正常大鼠之體溫也具明顯之降溫作用。
1957 年 Brodie & Shore 與 1961 年 Von Euler 先後提出下視丘 (hypothalamus) 可能在體溫調節作用上扮演一控制的角色(45)，及腦內單 胺神經系統可能參與下視丘體溫恆定 (thermostat) 設定的機制後(46)， 於 1980 年 Myers 等學者發現下視丘 serotonin 之含量與熱的產生有關
(47)，1991 年 Gorden 進一步報告指出當動物下視丘之 serotonin 活性增 加時可使代謝產熱增加散熱減少 (表皮血管收縮)，反之，當動物下視 丘 serotonin 活性降低會使代謝產熱減少散熱增加 (表皮血管擴張，呼 吸散熱率增加)(48)，可知下視丘之 serotoninergic system 在體溫調節系 統中扮演一重要之角色。為探討 puerarin 之降溫作用與體溫調節中樞 (下視丘) serotoninergic system 間之關係，本研究利用微透析法配合高壓 液相層析儀，針對 puerarin 對於室溫下正常清醒大鼠肛溫與下視丘 serotonin 濃度變化進行同步偵測，實驗結果發現當 puerarin 降低大鼠 肛溫時，其下視丘 serotonin 之濃度亦有降低之現象，故 puerarin 之 降溫作用可能與降低下視丘 serotonin 之濃度有關。
5,7-dihydroxytryptamine (5,7-DHT) 為 serotonin 之 neurotoxin(49-51)，是神經科學研究上常用之工具藥，由大鼠側腦室一次 給予5,7-DHT (200µg)，七天後可明顯降低下視丘 serotonin 之濃度，但 不會影響下視丘 dopamine 之濃度，且對大鼠之體溫並無明顯之影響
(52)。由於 puerarin 之降溫作用，會因 5,7-DHT 破壞腦中 serotonin 神 經而減弱，可推知突觸後 serotoninergic receptor 亦可能參與 puerarin 降溫作用之產生。
目 前 已 知 腦 中 至 少 存 在 有 七 種 不 同 之 serotoninergic receptor (5-HT1A/B/D/E/F, 5-HT2/A/B/C, 5-HT3, 5-HT4,5-HT5, 5-HT6 及 5-HT7)(53)。相 關研究發現 serotoninergic receptor 與體溫調節作用之關係會因使用動 物 品 種 、 藥 物 劑 量 大 小 、 給 藥 途 徑 及 部 位 之 不 同 等 而 有 所 差 異 。 (-)-pindolol 為 5-HT1A 受 體 及 β adrenoceptor 之 拮 抗 劑 ， 可 拮 抗 5-HT1A 受體之致效劑 (8-OH-DPAT, gepirone, (+)S-20499) 所誘發之降 溫作用(54)；8-OH-DPAT 為突觸前及突觸後 5-HT1A 受 體 之 致 效 劑
(55,56)
， 腹 腔 或 皮 下 給 予 可 引 起 明 顯 之 降 溫 作 用(57-60)， 並 降 低 腦 中 serotonin 之釋放(61)；近來研究指出 8-OH-DPAT 降溫作用之機轉大鼠與 鼷鼠並不相同，在大鼠 8-OH-DPAT 之降溫作用不會因 5,7-DHT 前處 理破壞 serotonin neurons 或利用 p-chlorophenylalanine (5-HT synthesis inhibitor) 排空腦內 serotonin 含量而消失，亦不因給予選擇性之 5-HT uptake 抑 制 劑 、5-HT precursor 或 5-HT releasing agent 提 高 腦 內 serotonin 之 釋 放 所 影 響 ， 故 其 對 大 鼠 降 溫 作 用 是 藉 由 興 奮 突 觸 後 5-HT1A 受體所達成(62,63)；而鼷鼠則剛好相反是藉由興奮突觸前 5-HT1 A
受體所致(63,64)。實驗結果發現 puerarin 誘發之降溫作用可被 5-HT1 A 受
體 之 拮 抗 劑 (-)-pindolol 所 拮 抗 ， 或 為 5-HT1 A 受 體 之 致 效 劑
8-OH-DPAT 所加強，故可推知 puerarin 對室溫下正常大鼠之降溫作用 可能是藉由致效突觸後 5-HT1A 受體所致。
其次，全身性給予 5-HT2A/C 受體之致效劑 DOI、MK-212 或 quipazine 等均會引起體溫上升之作用(59,65-67)，且此升溫作用可為事先 給予 5-HT2A/C 受體之拮抗劑 ketanserin、LY53857、mianserin、ritanserin 或 5-HT1A/2 及 D2 受體之拮抗劑 spiperone 所阻斷(68,69)，而 5-HT2 受 體之拮抗劑 ketanserin 或 pirenperone 單獨給藥時則具降溫之作用
(70)，顯示 5-HT2 受體在體溫調節作用上扮演一與 5-HT1A 受體相反之 升溫的角色；進一步的研究發現 DOI 不論中樞或周邊給予均可誘發大 鼠 之 升 溫 作 用 (52) ， 且 其 升 溫 作 用 不 受 5-HT1A/1B/2C 受 體 及 β-adrenoceptor 之 拮 抗 劑 propranolol 與 5-HT3 受 體 之 拮 抗 劑 MDL-72222 或 ondansetron 所影響，可知 DOI 是藉由興奮突觸後 5-HT2A receptor 誘 發 大 鼠 之 升 溫 作 用(69)； 而 quipazine 不 僅 為 5-HT1B/1C/2 受體之致效劑亦為 5-HT3 受體之拮抗劑(71)與 5-HT-uptake 之抑制劑(74)，可增加突觸間 serotonin 之濃度(73-75)，其誘發之升溫作用 亦是藉由興奮突觸後 5-HT2 受體所致(59,76,77)。實驗結果發現 puerarin 誘發之降溫作用可被腹腔或側腦室給予 DOI 及腹腔給予 quipazine 之 5-HT2 受體致效劑所拮抗，或為 pirenperone、ketanserin 之 5-HT2 受 體拮抗劑所加強，可知 puerarin 對室溫下正常大鼠之降溫作用可能與 阻斷突觸後 5-HT2 受體有關。
由上述實驗結果，可知 puerarin 可能藉由降低下視丘 serotonin 之 濃度，並作用於 postsynaptic serotonin recepter，致活 5-HT1 A 受體及阻 斷 5-HT2 受體，而達到降低體溫之作用。
發燒 (fever) 是臨床上常被描述的疾病症狀，定義為提昇下視丘體 溫調節中樞之 “置點” (set-point)，使得體溫高於正常之恆定溫度。傳統 上將能引起人體或動物發熱的物質，通稱為致熱原 (pyrogen)，一般可 分為外生性致熱原 (exogenous pyrogens) 及內生性致熱原 (endogenous pyrogens)(78)。外生性致熱原 (如：endotoxin) 之分子較大且較複雜，無 法直接作用於體溫調節中樞，但可促使白血球 (leukocytes) 與巨噬細胞 (phagocytic macrophage) 等釋放內生性致熱原，如 interleukin-1、tumor necrosis factor、interferon 和 platelet-activating factor 等(79-82)，這些內生 性 致 熱 原 再 藉 由 prostaglandins 、 somatostatin 、 thyrotropin releasing factor、monoamines 以及其他未知之 protein factors 等內生性物質作用 於體溫調節中樞內對熱敏感之神經元，進而引起發熱機轉而產熱(83)。
1923 年 Seibert 指出引起動物體發燒的物質主要是來自葛蘭氏陰 性 菌 細 胞 壁 受 破 壞 所 游 離 出 的 毒 素 ， 稱 為 細 菌 內 毒 素 (bacterial endotoxin)，其會造成動物畏寒、發燒等症狀 ，甚至導致敗血性休克 (septic shock) 而死亡；1943 年 Shear 根據細菌內毒素結構上特性，另 命 名 為 lipopolysaccharide (LPS)(84)， LPS 可 增 加 體 內 cytokines (TNF-α、IL-6、IL-1β)、prostaglandins、histamine、serotonin、kinins 及 platelet-activating factor 等過敏性毒素的釋放，並抑制葡萄糖及脂質代 謝，活化 protein kinase C，造成脂質過氧化，藉以增加自由基形成及誘 發基因毒性；此外，LPS 也會刺激 nitric oxide synthase (NOS) 活性，
從而增加 nitric oxide (NO) 之產生(85-89)。由週邊或側腦室給予 LPS 均 可使實驗動物體溫升高，為實驗上常用之誘發發燒模式(90)，由實驗結 果發現 puerarin 對 LPS 誘發發燒之大鼠具明顯之解熱效果。
細菌內毒素所引起的發燒機制，所媒介之內生性熱原中，以 IL-1β 最受學者重視，IL-1 receptors 拮抗劑能有效阻斷細菌內毒素所引起的 發燒反應(91)，IL-1β 所引起的發燒反應模式 (pattern) 也和細菌內毒素 所引起的發燒反應最為相近，因而 IL-1β 被學者譽為媒介細菌內毒素 所引起的發燒反應中的真正媒介物質 (true mediator)(92-94)。IL-1 源自於 巨噬細胞、免疫性T淋巴細胞、B淋巴細胞和血管內皮細胞等，隨著血 液循環分佈全身(94)，亦可由中樞星狀細胞 (astrocyte) 和微小神經膠細 胞 (microglia) 所合成(93-96)。下視丘或腦室給予低劑量 IL-1 均可誘發
燒反應(94,97-100)。IL-1 可分為 IL-1α 與 IL-1β 二種，IL-1β 是由細胞內
31kDa 的前驅物分解後分泌到細胞外的 17kDa polypeptides，循環中的 IL-1β 主要是和 type II IL-1 receptors 結合，進入中樞之 IL-1β 也能和 type I IL-1 receptors 結合，和受體結合之 IL-1β 能啟動一連串複雜的 細 胞 內 訊 息 反 應 ， 包 括 活 化 cyclic AMP 、 Ca2+-calmodulin 、 inositolphosphate hydrolysis 、 diacylglycerol 、 eicosanoids 、 oxygen radicals、nitric oxide 和 Na+/H+ antiporter 等，同時 IL-1β 也能藉由細 胞內訊息傳遞過程，誘導基因活化來調節細胞功能(101)；除此之外，在 大鼠腎小球環間膜細胞 IL-1β 可藉活化 tyrosine phosphorylation，增加 prostaglandin endoperoxide synthase 2 (COX-2) mRNA 之 表 現 及 prostaglandin E2 的產生(102)。由大鼠側腦室給予 IL-1β 可誘發一具劑量 依存性、明顯持久之發燒反應 (大於6小時)(103)，並明顯升高大鼠下視 丘單胺 (epinephrine、norepinephrine、dopamine、serotonin) 及其代謝
物之濃度(104-106)；由實驗結果發現側腦室給予 puerarin (100µg/10µl,
i.c.v.) 可 以 降 低 IL-1β 誘 發 之 發 燒 反 應 ， 且 腹 腔 給 予 puerarin (10, 30mg/kg, i.p.) 不僅可以降低 IL-1β 誘發之發燒反應，對 IL-1β 誘發之
下視丘 serotonin 濃度增加現象亦具有抑制作用。
1993 年 Salvemini 等學者指出不論體內或體外試驗均顯示 LPS 或 cytokines 能藉由酪胺酸激 (tyrosine kinases) 路徑將訊息傳入細 胞內，除了會引起 cyclooxygenase (COX) 之合成增加外，亦會增加 NO synthase (NOS) 之合成(107)。NOS 為 L-arginine 形成 nitric oxide (NO)
時之合成 (108)；依據性質之不同，可將 NOS 區分為兩大類：(1) 原
構形一氧化氮合成 (constitutive nitric oxide synthase；cNOS)，又可細 分為主要分佈於神經細胞之 neurons NOS (nNOS)(109-111) 和分佈於內皮 細胞之 endothelias NOS(109) (eNOS)，nNOS 會增加細胞內 Ca2+ 濃度，
進而與 calmodulin 結合產生 NO，而 eNOS 則受到副交感神經支配血 管所活化，使細胞內 Ca2+ 濃度增加，進而與 calmodulin 結合產生 NO，並擴散至平滑肌及活化 soluble guanylate cyclase (sGC)，使 cGMP 釋放降低 Ca2+ 濃度造成平滑肌鬆弛； (2) 誘導型一氧化氮合成 (inducible nitric oxide synthase；iNOS)。LPS、cytokines （IL-1、IL-2、
IL-6、tumor necrosis factor） 會與免疫細胞、巨噬細胞及內皮細胞受體 作用，活化 DNA-directed mRNA ，誘導 iNOS 的 合 成 ， 大 量 產 生
NO(110,111)。 NO 在 中 樞 神 經 系 統 中 ， 除 了 扮 演 神 經 調 節 因 子
(neuromodular) 的角色外，也具有神經毒性作用 (neurotoxicity)，能活 化腦細胞製造 cyclic GMP 作為神經傳遞物質(112-113)；此外，LPS 及 cytokines 能刺激腦內衛星膠原細胞 (astroglia)，經由 NO 精胺酸路徑 合成大量的 cyclic GMP (cGMP)(114-117)，且 NO 會活化 sGC 誘導 cGMP 形成(110-112)。1994 年 Reimers 報告指出 IL-1β 誘發之大鼠發燒 反應，可為 NOS inhibitors 所阻斷(118)；腦室注射 cyclic GMP 的類似 物能引起發燒反應(113)。而 NO 釋放劑 (SNP) 會增加下視丘 cGMP 釋
放，使細胞內 Ca2+ 濃度增加，活化 phospholipase A2使 phospholipids 形 成 arachidonate，再分別活化 cyclooxygenase 及 lipoxygenase 形 成 PGE2 及 leukotrienes(119)。 實 驗 結 果 發 現 puerarin 可 明 顯 降 低 NO donor (SNAP)、NO 釋放劑 (SNP) 和 cGMP 之類似物 8-Bromo-cGMP 等藥物所誘發之發燒作用。
前列腺素 (prostaglandin；PG) 是最早被證實具有中樞性熱原特性 之 物 質(120-121) ， 主 要 是 細 胞 膜 之 磷 脂 質 (phospholipid) ， 經 由 phospholipid A2 (PLA2) 分解成 arachidonic acid，再經 cyclooxygenase (COX) 分解所得之產物，屬於 eicosanoid system 一環(122)。PGE 受體 (EP) 可分為 EP1、EP2、EP3 和 EP4 四種，其細胞內訊息傳遞路徑主要 是影響 cyclic AMP 和細胞內 Ca2+ 的濃度作為 second messongers 來 調節細胞功能，其中 EP1 為媒介發燒主要的受體(123,124)。由於內生性致 熱原 (IL-1) 之致熱作用可能是經由促進下視丘內 PGE2 之合成所致
(125)，將直接注入大鼠之側腦室可引起一快速之升溫之現象；其次，1982
年林茂村教授研究指出 PGE2 誘發之升溫作用可能是經由下視丘之 cyclic AMP (cAMP) 路徑來媒介迅息傳遞(126)。由實驗結果發現 puerarin 可明顯抑制由側腦室給予 PGE2 或由下視丘給予 cAMP 之類似物 8-Bromo-cAMP 誘發之發燒反應。
綜如上述，puerarin 具有明顯之解熱與降溫作用，其解熱機轉可能 與抑制中樞 serotonin、PGE2 與 NO 等熱原媒介系統之活性有關；另 外，puerarin 則 可 能 藉 由 降 低 下 視 丘 serotonin 之 濃 度，並 作 用 於 postsynaptic serotonin 受體，致活 5-HT1A 受體及阻斷 5-HT2 受體，而 達到降低體溫之作用。