基于線粒體功能進行抗炎蒙藥篩選和機制研究的設想

錫林其其格　張　文內蒙古自治區國際蒙醫醫院藥物實驗室，內蒙古呼和浩特　010065

基于線粒體功能進行抗炎蒙藥篩選和機制研究的設想

錫林其其格張文
內蒙古自治區國際蒙醫醫院藥物實驗室，內蒙古呼和浩特010065

蒙醫藥學是具有鮮明的民族特色、地域特點和獨特理論體系、臨床特點的我國民族傳統醫藥學。在抗炎方面，蒙藥具有確切的療效和獨特的作用。但很多抗炎蒙藥的作用機制都缺少現代科學方法和技術的深度分析和加工升華。為了抗炎蒙藥的市場化和進一步開發利用，需要探索出一個新的研究思路和方法。線粒體是細胞中提供能量的重要細胞器，人體多種代謝性和免疫相關的疾病都與線粒體的功能異常密切相關，從微觀系統的角度理解線粒體是影響人體生理狀況的重要影響因子。采用系統中的一個重要元素，反映整個系統的狀態以及系統對外界刺激的應答反應是一個非常重要的研究方法，它與蒙醫的整體論思想是非常契合的。UCP2和PGC-1α是有效反映線粒體的兩個功能蛋白。本文闡述了通過檢測以上兩個蛋白的表達和活性來探討線粒體功能的狀態，甚至是細胞、組織的情況，借此提出了研究抗炎蒙藥的作用機制和和篩選活性成分的新研究思路和方法。

蒙藥；線粒體功能；抗炎

蒙醫藥學是蒙古族人民在長期的醫療實踐中逐漸形成與發展起來的具有鮮明的民族特色、地域特點和獨特理論體系、臨床特點的民族傳統醫學［1］。蒙醫藥在心腦血管、腎臟、血液疾病以及腫瘤、骨傷科等領域都有著極好的治療效果和獨到之處。抗炎方面，蒙藥也具有確切的療效和獨特的作用。然而對抗炎蒙藥的作用機制研究甚少，缺少現代科學方法和技術的深度分析和加工升華。為了抗炎蒙藥的市場化和進一步開發利用，需要探索出一個新的研究思路和方法。

線粒體是大多數真核細胞具有的細胞器，在細胞中起到提供能量的作用。人體多種代謝性疾病的發生都與線粒體的功能異常密切相關［2］。從微觀系統的角度理解，線粒體是影響人體生理狀況的影響因子。如果把人體作為—個相對封閉的系統，線粒體無疑是這個系統中最主要的元素之一，這與蒙醫的整體論思想完全契合。因此，采用系統中的一個重要元素，反映整個系統的狀態以及系統對外界刺激的應答反應是非常重要的研究方法。

1　蒙藥復方制劑的抗炎研究現狀

從古到今，大量的臨床經驗和部分實驗研究表明，很多蒙藥復方制劑都有較好的抗炎作用，但缺乏細胞、分子水平上的研究和實驗數據［3］。本文對部分代表性蒙藥復方制劑及其抗炎作用研究進行了總結。

蒙藥三子湯，具有清血熱、解毒涼血、分離正惡血等功效，蒙醫常用于頭痛、血熱、瘟熱等。研究已證實三子湯中含著多種微量元素，這些微量元素能夠提高機體免疫力，在體內發揮抗炎作用［3］。蒙藥森登-4湯，具有清熱、消腫、燥黃水的功效，主要治療關節黃水病、痛風和水腫。動物實驗結果顯示，該方提取物中的有效部位能夠有效地減輕膠原誘導的大鼠關節炎的炎癥程度，從而緩解和抑制疾病的進一步惡化［4］。另外，森登-4湯的幾種溶劑提取液中乙酸乙酯提取部位的抗炎效果顯著［5］。此外，森登-4膠囊還對實驗大鼠佐劑多發性關節炎的原發性腫脹和繼發性腫脹都有非常好的抑制作用，并且它能緩解各種炎癥模型動物的急、慢性炎癥程度［6］。蒙藥四味土木香散方劑，是中國藥典中收載的第一批民族藥。實驗研究證實它的抗炎作用顯著，有明顯的量效關系［7］。五味風濕膠囊也是常用蒙藥方劑，具有涼血清熱的功效，蒙醫常用于治療熱性協日烏蘇病、痛風以及收斂陳舊性熱等。它可抑制佐劑性關節炎大鼠關節組織中IL-1β、TNF-α、PGE2蛋白的表達水平，增強血清中超氧化物歧化酶的活性，從而抑制脾細胞增殖活性，具有非常強的抗佐劑性關節炎作用［8］。地格達-4湯是蒙醫傳統復方，在《四部醫典》《四部甘露》中均有記載，它有清協日、涼血之功效，蒙醫常用它治療肝膽熱、血熱相搏等。實驗研究顯示，灌胃地格達-4湯的急、慢性炎癥模型組相對于對照組都有較好的抗炎作用［9］。另外，蒙醫治療膽囊炎的蒙藥方劑地格達-9的臨床療效也很顯著，它主要是通過調節抗氧化作用，緩解細胞和組織的炎癥［10］。蒙藥冬青葉-7膠囊是蒙古族民間的傳統驗方，具有清“巴達干”、平喘通絡和化痰散結的作用，臨床上治療支氣管炎、急慢性氣管炎、肺心病、肺氣腫等多種炎癥疾病。經實驗研究顯示，它對采用二甲苯引起的急性炎癥實驗有著明顯的抑制效果［11］。還有，丁香-6是蒙醫常用的治療感冒咳嗽、咽喉疼痛和哮喘的蒙藥復方制劑，具有清熱、止咳等功效，能夠抑制早期炎癥的水腫和滲出［12］。風痛靈膠囊具有消腫、止痛和祛風、收斂的多種功效。多年的蒙醫臨床研究結果顯示，該藥治療類風濕性關節炎的有效率達到90%以上，它對急性炎癥和炎癥后期肉芽組織的增生有明顯的抑制作用［13］。蒙藥別沖-15是治療風濕性關節炎、類風濕病的藥，經過研究表明，它可抑制早期炎癥的水腫和滲出［14］。蒙藥“保肝靈”是用于治療肝炎、肝功能衰竭、肝中毒的方劑，研究結果顯示，它能增強早期炎癥階段的毛細血管通透性，還能抑制水腫和滲出［15］。《甘露四部》《蒙醫藥選編》等傳統經典著作中記載的達格布-15是治療胃腸疾病及結腸類疾病的方劑，臨床效果極佳。實驗研究證明它可以明顯地減輕實驗大鼠足跖的腫脹程度，具有較好的抗炎作用［16］。

綜上所述，多種蒙藥具有良好的抗炎活性已經得到初步證實，有著非常好的開發前景。但是蒙藥與中藥及其他民族藥相比，在研究和開發方面還有一定的滯后，尤其缺乏系統性的研究和藥物篩選的新方法。至今，對抗炎蒙藥在體內代謝過程的研究甚少，特別是在藥物作用的分子機制研究方面缺少新的方法和更加科學的解釋。

2　線粒體功能蛋白UCP 2和PGC-1α

在人體中，線粒體是所有細胞都具有的細胞器，在細胞中起到提供能量的作用。解偶聯蛋白2（uncoupling protein 2，UCP2）和過氧化物酶體增殖物活化受體γ協同刺激因子1α（PGC-1α）都是能夠有效反映線粒體的功能蛋白。

UCP2蛋白廣泛存在于肝臟、胰腺、腎臟、肺、心肌、骨骼肌等富含線粒體的組織中。它在巨噬細胞內的表達降低能抵抗內毒素的毒性［17］。UCP2基因敲除小鼠可降低缺血再灌注造成的腦損傷的面積［18］。此外，有研究報道UCP2基因敲除小鼠可抵抗Fas造成的脂肪肝的損傷［19］。還有研究發現，肥胖能使UCP2的表達量增加，從而破壞胰島β細胞的功能，引起胰島素抵抗失代償和血糖升高，最終發生2型糖尿病［20］。UCP2的變化，影響線粒體的功能，進而影響細胞和組織的功能。這表示調節UCP2的表達和活性，能夠預防和治療有些疾病的發生和發展。研究已證明，中藥梔子中小分子Genipin能抑制UCP2的活性［20］。

PGC-1α蛋白也存在于腦、心臟、肝腎、褐色脂肪、骨骼肌等高能量需求且富含線粒體得組織中。它除了對適應性產熱有調控作用以外，還與脂肪酸的氧化反應和糖代謝作用有著密切聯系。在機體內PGC-1α能夠增加脂肪酸氧化酶的轉錄活性從而使脂肪酸氧化率增高；同時，它還能夠增加肌肉葡萄糖轉運子蛋白的表達從而增強葡萄糖的轉運速率，最終使體內血糖快速降低。研究顯示，肝臟中PGC-1α能夠使糖異生反應中的關鍵酶被激活從而導致肝糖輸出量增高，最終達到維持空腹狀態下穩定血糖的作用［21］。通過以上研究已證實PGC-1α的改變程度與脂代謝紊亂、肥胖癥、糖尿病等的產生和發展有密切關系。PGC-1α在氧化代謝反應比較激烈的器官和組織里表達量相對高，說明它與機體的能量代謝有著非常密切的聯系［22］。有研究表明，PGC-1α在褐色脂肪組織的適應性產熱和肝內糖異生和生酮作用方面、機體內快慢肌轉換等生理過程當中都有著非常重要的調節作用［23］。在骨骼肌中，PGC-1α通過上調ERR-α的表達量，引起核編碼的線粒體相關基因的表達上調，從而調控機體適應性產熱，激發線粒體的生物合成過程。最近的研究還表明，PGC-1α通過增強脂肪酸氧化作用，短暫阻斷葡萄糖氧化過程，最終達到調控肌肉能量代謝的作用。惡性卵巢腫瘤和肝癌中PGC-1αmRNA水平的下降，提示它與惡性腫瘤無氧酵解代謝也有關系［24］。研究還發現，PGC-1α能抑制油酸導致的血管平滑肌細胞的增殖和遷移，它通過抑制磷酸化ERK的激活來負調節血管平滑肌細胞生長［25］。

綜上所述，UCP2和PGC-1α是線粒體的2個功能蛋白，它們能夠顯示線粒體功能的狀態，直接或間接地作用于細胞和組織的代謝和機體內免疫系統。因此，觀察UCP2和PGC-1α的表達和活性的變化，可以從不同層面體現線粒體的功能變化，進而達到對細胞和組織功能變化的更深入理解。

3　抗炎蒙藥的研究思路

蒙藥資源獨特，具有悠久的臨床應用和實踐歷史，療效顯著。多種蒙藥方劑有著較好的抗炎活性，被廣泛應用于治療各種炎癥重癥。但是蒙藥的研發相對于中藥以及其他民族藥，起步慢、成果少，尤其是蒙藥抗炎活性成分的提取分離和作用機制方面缺乏系統性的深入研究，缺乏在細胞和分子水平的研究。所以，市場上至今沒有誕生有突破性的、藥效較佳的、抗炎作用強的新型蒙藥。

最近的研究顯示，人體多種代謝性疾病的發生都與線粒體的功能異常密切相關［21］。代謝和免疫系統是生存最基本的需求。免疫反應和代謝調控是高度集成的，機體中發揮各自的正常功能時其相互依賴。

如本文所述，線粒體功能蛋白的表達和活性的變化能夠直接顯示線粒體的功能是否正常。而線粒體的功能能夠體現細胞甚至組織的狀態。因此，通過反映線粒體的功能，可體現細胞和機體的狀態，借此可對抗炎蒙藥進行篩選，找到能夠預防和治療各種炎癥發生和發展的有效成分。所以，基于線粒體在人體代謝活動中的重要作用和其對免疫系統的影響以及蒙醫整體論思想，可以應用現代分子生物學方法，如免疫印跡、實時定量PCR法、流式細胞儀檢測等技術通過檢測線粒體分子生物學功能，從分子水平和基因表達的角度去闡釋抗炎蒙藥的藥物作用及其分子機制，從而進行有效成分的篩選。如圖1所示，通過觀察UCP2 和PGC-1α的表達、活性的變化，可以從不同層面體現線粒體的功能變化，進而達到對細胞和組織功能變化的更深入理解。利用此方法，可以對抗炎蒙藥的作用進行科學的研究和評價，進而篩選出新的蒙藥。

綜上所述，只有將新的醫學思想和分子生物學知識、實驗技術及時地吸收和應用于蒙藥藥理學、藥代動力學、藥效學等各個環節，才能夠有效而深入地對蒙藥進行研究和開發。

圖1　研究方法模型圖

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Screening of Mongolian anti-inflammatory drugs and its working mechanism study based upon the mitochondrial function

XilinqiqigeZHANG Wen
Pharmacy Laboratory，International Mongolian Hospital，Inner Mongolia Autonomous Region，Huhhot 010065，China

As a traditional national medication，Mongolian medication has unique characteristics of national，geographical，theoretical and clinical characteristics.Mongolian drug has particular effect on anti-inflammation.However，the anti-inflammation mechanism of a variety of drugs is not clear due to limited modern science methodologies and techniques.In order to develop Mongolian anti-inflammation drug market and exploit its utilization，urgently require to find out an innovative research strategy and methodology.Mitochondria，an important organelle for cellular energy transduction，has been functionally linked to many kinds of metabolic and immunological diseases.From micro-systematic viewpoint，mitochondria are crucial factors for human physiological status.Digging into this factor through its interaction with the whole system，and also its response to external stimulation is always an important direction for research. And this theory is perfectly agreed with the idea of Mongolian medication.Uncoupling protein 2（UCP2）and peroxisome proliferator-activated receptor-γcoactivator-1α（PGC-1α）are two important functional indicators for mitochondria.In this study，the expression and activity of both UCP2 and PGC-1αare analyzed to evaluate the mitochondrial status，and so as to check whether cells or tissues were normally functioning.Based on this study，a generalized research methodology for studying the physiology and selective active ingredients of Mongolian anti-inflammation drugs is presented and proved.

Mongolian medication；Mitochondrial function；Anti-inflammation

R291.2

A

1673-7210（2016）01（c）-0154-04

2015-10-20本文編輯：程銘）

國家自然科學基金項目（81560704）；內蒙古自治區自然科學基金項目（2013MS1214）；內蒙古自治區科技計劃項目（2015年）。