TRPV1及相關細胞因子對兒童支氣管哮喘調控機制及中藥調控作用研究＊

張建華，金雯雯，張 寧，付段紅

（鄭州大學醫學工程技術與數據挖掘研究所 鄭州 450001）

TRPV1及相關細胞因子對兒童支氣管哮喘調控機制及中藥調控作用研究＊

張建華＊＊，金雯雯，張 寧，付段紅

（鄭州大學醫學工程技術與數據挖掘研究所 鄭州 450001）

目的：探討TRPV1基因及相關細胞因子對兒童支氣管哮喘的調控機制及中藥對TRPV1及相關細胞因子的調控。方法：通過KEGG數據庫結合文獻搜索繪制兒童支氣管哮喘初步調控網絡圖，并對模型中的關鍵節點進行中藥相關文獻及數據庫檢索。結果：KEGG數據庫結合前期研究及文獻搜索繪制出兒童支氣管哮喘的初步調控網絡圖。目前，已有研究表明大黃素、黃芩甙、延胡索、龍血竭等中藥對調控網絡中的TRPV1基因具有不同程度的下調作用；益腎平喘活血合劑能夠抑制細胞因子IL-2的水平、促進細胞因子IL-4的水平，并呈劑量依賴性；而黃芪能夠調節Th1/Th2比值，喘敷靈穴位貼能升高IFN-γ的水平，并且二者均能降低血清中IL-4水平。結論：本研究繪制的兒童支氣管哮喘的初步調控網絡圖對兒童支氣管哮喘的調控機制及中藥治療提供了一定的基礎。

兒童支氣管哮喘 TRPV1 細胞因子 KEGG 調控網絡中藥

哮喘作為慢性呼吸道變應性疾病較常見，在兒童時期易發作，其發病率在近幾年逐漸增加[1]。有研究表明，哮喘形成為多因單果，遺傳因素是主要的致病內因，環境因素則是重要的外因[2]。

辣椒素受體也被稱作香草酸受體（Vanilloid-Receptor 1，VR1），于1997年被辣椒素（Capsaicin）激活的受體所克隆[3]。辣椒素受體具有離子通道的特性，屬于瞬時感受器電位離子通道（Transient Receptor Potentia1 Channel）超家族，英文名被規范為Transient Receptorpotentia1 Vanilloid1（TRPV1），中文名稱被直譯為瞬時感受器電位香草酸受體。TRPV共包含6個成員：TRPV1-TRPV6，在哺乳動物呼吸系統中有著較廣泛的表達[4]。TRPV通道能夠被細胞內外多種刺激因子激活，通道激活后可促使細胞鈣離子內流，進一步促進病理狀態下呼吸系統的功能調節。通過對TRPV1和TRPV2在正常和哮喘兒童外周血中的表達水平進行分析，結果顯示TRPV1和TRPV2基因表達水平是北京地區兒童哮喘發生的危險因素[5]。此外，支氣管哮喘的發生發展涉及嗜酸性粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞等多種免疫細胞包括，以及眾多細胞因子。也有研究表明，檢測細胞因子對兒童支氣管哮喘具有一定的臨床意義[6-7]。

中藥主要起源于中國，是一種用于醫療以中醫理論為指導依據的藥物。隨著中醫藥學的發展，中藥的基本理論研究取得了很大的成果。許多中草藥的治療作用不但有長期的用藥實踐，而且也得到了現代醫學研究的進一步驗證。目前已有研究表明中藥對兒童支氣管哮喘具有很好的治療效果。

本課題組在前期研究的基礎上，通過增加樣本量及細胞因子的數量分析兒童支氣管哮喘的危險因素[8]。通過KEGG數據庫結合文獻查閱，初步繪制出了TRPV1及細胞因子對兒童支氣管哮喘的調控網絡圖，對所建立的調控網絡中藥作用靶點治療的現狀進行分析，旨在為檢測兒童支氣管哮喘及其調控網絡提供一定的研究基礎。

圖1 兒童支氣管哮喘的部分調控網絡

1 材料和方法

1.1 KEGG網絡分析

運用在線網站KEGG PATHWAY Databas（http://www.kegg.jp/kegg/pathway.html）對兒童支氣管哮喘TRPV1基因及細胞因子IL-4、IL-5等影響物質的相關網絡通路進行分析。KEGG分析時，進入KEGG PATHWAY Databas首頁，篩選條件organism為“hsa”，key words分別為“TRPV1”、“IL-4”、“IL-5”，查詢該基因在兒童支氣管哮喘中的調控網絡。

1.2 中國中醫藥數據庫檢索

運用在線網站中國中醫藥數據庫（http://cowork.cintcm.com/engine/windex.jsp）對治療兒童支氣管哮喘相關中藥進行檢索。

1.3 文獻檢索

中文以CNKI、維普和萬方數據庫作為文獻的主要來源，檢索詞為“兒童支氣管哮喘”、“TRPV1”、“細胞因子”、“中藥”；英文以Pub Med和MEDLINE數據庫為文獻檢索的主要來源，檢索詞為“bronchial asthma in children”、“TRPV1”、“cytokines”、“traditional Chinese medicine”。

2 結果

2.1 TRPV1基因相關兒童支氣管哮喘調控網絡圖

通過KEGG數據庫，查詢TRPV1及兒童支氣管哮喘相關的細胞因子的調控網絡，結合相關文獻，初步繪制出了兒童支氣管哮喘調控網絡圖。由1圖可知，兒童支氣管哮喘的調控網絡極其復雜，TRPV1基因和Th1、Th2、Th17的細胞因子之間的關系錯綜復雜，相互影響，能夠引起機體免疫紊亂或外周致敏，最終導致兒童支氣管哮喘的發生。

2.2 中藥對調控網絡關鍵節點的調控

本研究建立的兒童支氣管哮喘調控網絡中，TRPV1及相關細胞因子都參與其中。目前已有相關文獻報道，中藥有效成分對TRPV1及相關的細胞因子具有調控作用：大黃素和黃芩甙對TRPV1的調控作用受溫度的影響，在37℃和39℃條件下，黃芩甙對TRPV1具有一定下調趨勢，而高劑量的大黃素可顯著下調TRPV1通道效應，并且在19℃時，二者對TRPV1仍然具有一定的下調趨勢[9]。延胡索中分離出的延胡索乙素與甲素可通過抑制脊髓背角區TRPV1受體作用抑制TRPV1蛋白的表達[10]。龍血竭中的主要化學成分劍葉龍血素A和劍葉龍血素B等都對TRPV1具有拮抗作用[11]。益腎平喘活血合劑干預可下調血清中IL-2水平，上調血清中IL-4水平，并且下調程度與劑量存在密切聯系（P＜0.05），進而減少氣道壁膠原等來延緩支氣管哮喘氣道重塑的形成，起到對哮喘的治療作用[12]。黃芪對1型T輔助細胞（Th1）和2型T輔助細胞（Th2）均具有調節作用，同時進一步調節Th1/Th2比值，進而促進人體的免疫應答反應。中藥喘敷靈穴位敷貼能夠升高哮喘患兒IFN-γ的水平，降低異常升高的IL-4[13]。芍藥苷和人參皂苷Rb1能夠抑制辣椒素對TRPV1表達水平的上調作用，并且人參皂苷Rb1能夠顯著抑制細胞內鈣離子內流[14]。黃芪可能通過調節Th1/Th2比值降低哮喘患兒血清IL-4濃度，改善患兒機體免疫應答，阻止炎癥因子的釋放來達到治療哮喘的目的[15]。宣肺平喘湯內服和哮喘I方穴位敷貼加離子導入的多途徑可以降低血清IL-4水平，并上調IFN-γ的表達，促進Th1/Th2平衡，更好的改善患兒的免疫紊亂，減輕氣道的炎癥反應，控制哮喘的發作[16]。

由2圖可知，中藥對兒童支氣管TRPV1基因和Th1、Th2、Th17的細胞因子的調控作用網絡及其復雜，而且能夠通過對TRPV1或細胞因子的調控作用來穩定患者的免疫系統，減輕氣道炎癥反應，延緩支氣管哮喘氣道重塑的形成，對兒童支氣管哮喘起到一定的治療作用。

圖2 中藥對兒童支氣管哮喘的部分調控網絡

3 討論

支氣管哮喘臨床以喘息、咳嗽、呼吸困難以及肺部哮鳴音等為主要表現，嚴重影響患兒的身心健康。目前，西醫治療能夠對該病起到一定的緩解作用，但是仍沒有形成特效療法，并且常規治療往往具有長期應用易出現不良反應且易反復等缺點[17]。近年來，中醫藥對兒童支氣管哮喘的治療效果顯著，其優勢得到廣泛認可[18]。

大黃為蓼科植物掌葉大黃、藥用大黃或唐古特大黃的根莖及干燥根，主要成分為大黃素。大黃素屬于蒽醌類衍生物，功效主要為涼血解毒，逐瘀通經，瀉下攻積，清熱瀉火。黃芩為唇形科植物黃芩的干燥根，主要成分為黃芩苷，功效包括廣譜抗菌、抗病毒、解熱、抗炎等[19]。隋峰等[9]的研究結果表明，黃芩苷及大黃素對TRPV1通道效應均有下調趨勢，對TRPV1 mRNA表達的影響作用可能表現在通道蛋白的效應環節上。

芍藥苷是一種單萜類糖苷化合物[20]，為芍藥根皮的主要活性成分。赤芍為毛茛科植物赤芍或川赤芍的干燥根。三七為五加科植物三七的干燥根，人參皂苷Rb1是三七的主要活性成分。黃瑾等[14]對芍藥苷和人參皂苷Rb1對HaCaT細胞和HEK293T-TRPVl細胞株中TRPV1表達影響的研究結果顯示，二者對由辣椒素誘導的TRPV1表達水平的升高均有顯著抑制作用，并且人參皂苷Rb1能夠顯著抑制細胞內鈣離子內流。

延胡索是傳統中藥之一，屬于罌粟科紫堇屬多年生草本。延胡索塊莖含多種生物堿，可分離延胡索甲素、延胡索乙素、延胡索丙素、延胡索丁素、延胡索戊素、延胡索已素、延胡索庚素、延胡索壬素以及延胡索癸素等。何鐘德[10]的研究結果表明在延胡索乙素10 mg·kg-1與甲素10 mg·kg-1的條件下治療，TRPV1蛋白質的表達大量減少。

血竭是傳統藥物中的一味名貴藥材，對于人體的免疫功能和微循環等具有一定的調節功能，雖然國產血竭與進口血竭化學成分有所不同，但其功效相似。龍血竭的主要化學成分包括劍葉龍血素A、B及龍血素B等成分都對TRPV1具有拮抗作用[11]。

益腎平喘活血合劑中包括補骨脂、生地、川芎、赤芍、炙麻黃、杏仁、穿山龍、茯苓、炙甘草等多種中藥藥材，功效相輔相成。諸藥合用能夠起到益腎健脾，宣肺化痰，活血行氣的效果，以氣機通暢，喘哮自平。張燕萍等[12]研究結果表明支氣管哮喘確實存在血清IL-2、IL-4水平的改變。糖皮質激素是治療哮喘的有效藥物，能調節IL-2、IL-4水平，益腎平喘活血合劑能夠起到與糖皮質激素相似的作用。益腎平喘活血合劑治療哮喘慢性持續期的作用途徑，一部分可能是通過調節血清IL-2、IL-4、TGF-β濃度，減少氣道壁膠原等來延緩支氣管哮喘氣道重塑的形成，對哮喘的預防及治療將是一種新的途徑。

黃芪的主要成分為多糖、皂甙、黃酮類等。黃芪對1型T輔助細胞（Th1）和2型T輔助細胞（Th2）均具有調節作用，可進一步恢復Th1/Th2細胞免疫平衡，進而促進人體的免疫應答反應。曾若凡[15]的研究結果表明，中藥黃芪輔助治療兒童支氣管哮喘1年后呼吸道感染次數、發熱次數、抗生素使用天數、咳嗽及哮喘發作天數均較對照組減少；治療3個月后血清IL-4降低。推測黃芪可能是通過調節Th1/Th2比值、改善患兒機體免疫應答、阻止炎癥因子的釋放來起到治療作用的。

喘敷靈穴位敷貼中白芥子辛溫氣銳，化痰逐飲，除寒暖中，入肺經，利膈寬胸而化寒飲，為皮里膜外寒痰凝結之痰飲、咳喘的要藥。皂莢辛能通利氣道，咸能軟化膠結之痰，可祛頑痰。細辛祛風散寒，溫肺化飲。延胡索行氣活血，使氣行而水行，以鮮姜汁為引，使諸藥之性透過皮膚滲入脈絡發揮藥效。鄢素琪等觀察中藥喘敷靈穴位敷貼防治兒童支氣管哮喘急性發作的療效，發現中藥喘敷靈穴位敷貼可減少哮喘的發作次數、減輕哮喘發作程度，升高哮喘患兒IFN-γ的水平，降低異常升高的IL-4。表明喘敷靈對哮喘緩解期患兒有增強體液免疫功能的作用，對兒童支氣管哮喘有一定的療效[13]。

宣肺平喘湯中以炙麻黃開肺疏邪、宣肺散寒，紫蘇子、萊服子、陳皮化濁降濁、下氣降逆，苦杏仁止咳平喘，桑白皮、黃芩寒化郁熱而降肺熱，地龍清熱、熄風、平喘、通絡，僵蠶祛風解痙、化痰平喘，浙貝母、款冬花潤肺止咳。哮喘I方中以白芥子溫肺豁痰利氣，甘遂逐飲破積，細辛祛風散寒、溫肺化飲，防風祛風解表，梔子清三焦熱毒，苦杏仁止咳平喘，吳茱萸散寒止痛、降逆止嘔。黃越等[16]觀察宣肺平喘湯內服和哮喘I方穴位敷貼加離子導入的多途徑給藥治療兒童支氣管哮喘效果研究結果顯示，治療后觀察組血清IL-4水平低于對照組，IFN-γ水平高于對照組，提示其能更好的改善了患兒的免疫紊亂，促進Th1/Th2平衡，減輕氣道的炎癥反應，控制哮喘的發作。

本文在對病例組和健康組TRPV1及相關細胞因子分析的基礎上，利用KEGG結合文獻建立了兒童支氣管哮喘的調控網絡圖。兒童支氣管哮喘的調控網絡圖極其復雜，TRPV1基因和Th1、Th2、Th17的細胞因子之間相互影響。然后對調控網絡中的TRPV1基因及相關細胞因子關鍵節點的中藥調控的現狀進行分析，為兒童支氣管哮喘的調控機制及中藥治療提供了一定的基礎。但中藥成分復雜以及中藥對哮喘作用機制復雜、多靶點的特點加大了中藥治療研究的難度。在今后的工作中我們應該以中醫藥理論為基礎，加強多學科交叉配合，更加系統深入地從中藥藥理的角度對中藥哮喘作用機制作進一步研究。

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18廉淑敏,厲艷合.麻杏石甘湯加味治療急性期小兒哮喘臨床研究.中醫學報,2013,28(10):1459-1461.

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Study on Regulatory Mechanism and Regulation of Traditional Chinese Medicine on TRPV1 and Related Cytokines among Children Bronchial Asthma

Zhang Jianhua,Jin Wenwen,Zhang Ning,Fu Duanhong
(Biomedical Engineering Technology And Data Mining Research Institution of Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China)

This study was aimed to explore regulatory mechanism of TRPV1 and related cytokines on children bronchial asthma and to study regulation of traditional Chinese medicine(TCM)on TRPV1 and its related cytokines.Through KEGG database combined with literature search,the preliminary regulatory network of children bronchial asthma was drawn.And regarding the key nodes in the network,literature and database searches on related TCM were conducted.The results showed that the preliminary regulatory network was mapped out through KEGG database in combination with previous researches and literature search.Currently,studies had shown that emodin,baicalin,corydalis ambigua and dragon’s blood had different degrees of downregulation effect on TRPV1.Yi-Shen Ping-Chuan Huo-Xue(YSPCHX) mixture suppresses the level of cytokine IL-2 and improves the level of cytokine IL-4 in a dose-dependent manner;astragalus mongholicus regulates the ratio of Th1 to Th2,and Chuan-Fu-Ling(CFL)plaster elevates the level of IFN-γ.And both of them reduced the level of IL-4 in serum.It was concluded that the preliminary regulatory network of children bronchial asthma in this study provided certain basis for the regulatory mechanism of children bronchial asthma and treatment in TCM

Children bronchial asthma,TRPV1,cytokines,KEGG,regulatory mechanism,traditional Chinese medicine

10.11842/wst.2017.07.010

R285.5

A

2017-01-19

修回日期：2017-03-23

＊ 河南省科學技術廳河南省自然科學基金面上項目，（162300410290），腫瘤特異性蛋白p42.3分子構象及在胃癌細胞發展中的調控作用，負責人:張建華。

＊＊ 通訊作者：張建華，副教授，研究生導師，主要研究方向：生物醫學工程。

（責任編輯：張娜娜，責任譯審：王 晶）