人參及人參皂苷改善炎癥性腸病免疫機制相關的研究進展①

肖 瑤 金 丹 (延邊大學醫學院免疫學與病原生物學教研室，延吉 133002)

20 世紀炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)在西方國家發病率穩步上升，發展中國家相對較少。然而近幾十年里，IBD在亞洲、南美洲和中東新工業化國家的發病率呈現逐年上升趨勢，已成為一種全球性疾病。如何有效地應對 IBD日益流行所帶來的挑戰，成為現如今丞待解決的難題[1,2]。IBD包括克羅恩病(crohn′s disease,CD)和潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)，是由基因、環境等因素共同作用下引發的以慢性、復發性、緩解性腸道炎癥為特征，累及結腸和直腸，導致腸道免疫系統紊亂的疾病[3,4]。IBD 的發病機制尚不明確，但過度的腸道炎癥和腸道免疫反應的過度激活一直被視為 IBD 發生和發展的重要原因之一[5]。IBD 的治療方法有藥物治療、手術治療。其中藥物治療包括氨基水楊酸制劑(柳氮磺吡啶)、5-氨基水楊酸(美沙拉嗪)、糖皮質激素(潑尼松)、免疫抑制劑(硫唑嘌呤)等，以上治療方法不但加重患者的經濟負擔，而且 IBD 反復發作遷延不愈，更加影響患者的生活質量，所以探索 IBD 的發病機制并尋找新的治療方法是很有必要的。

人參是一種五加科多年生草本植物，屬于三七屬和天南星科[6]。人參有十一個物種，目前有三種廣泛用作中藥，即人參(通常稱為人參或高麗參)，西洋參和三七。人參皂苷是人參草藥主要的活性化合物，根據其結構差異可分為原人參二醇、原人參三醇及齊墩果酸衍生物三類。原人參二醇包括人參皂苷 Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3、Rh2和Rs1及新近發現的AD-1、AD-2，原人參三醇包括Re、Rf、Rg1、Rg2和Rh1[7]。人參皂苷具有多種藥理作用，如抗炎[8-10]、抗腫瘤(結腸癌[11,12]、胰腺癌[13]、肺癌[14]、前列腺癌[15]、卵巢癌[16])，治療肝纖維化[17]，調節中樞神經系統[18,19]，治療糖尿病[20,21]等。近年來有相關研究報道，人參和主要活性成分人參皂苷及人參皂苷的代謝產物具有治療 IBD 的藥理作用，本文主要對其治療 IBD 的機制進行綜述，為后續 IBD 的治療及臨床應用提供參考。

1 人參及人參皂苷通過調節免疫細胞平衡改善 IBD

固有免疫應答和適應性免疫應答共同維持機體的免疫平衡，腸道黏膜免疫穩態失衡將引起過度的炎癥反應，從而引發 IBD。免疫細胞在 IBD 的發生發展過程中起重要作用。樹突狀細胞(dendritic cells,DCs)、巨噬細胞、中性粒細胞等作為腸道中主要的固有免疫細胞參與IBD發病過程。UC是以氧化應激，亞硝化應激和中性粒細胞浸潤為特點的 IBD，因此改善結腸組織的氧化應激情況以及抑制炎癥細胞的浸潤成為有效緩解 UC 的方法之一。Yang 等[22]采用人參皂苷Rd(10 mg/kg、20 mg/kg、40 mg/kg)治療三硝基苯磺酸(2,4,6-trinitrobenzen-esulfonic acid,TNBS)誘導的大鼠UC，結果發現人參皂苷 Rd 呈劑量依賴性的降低結腸組織中脂質過氧化水平、中性粒細胞分泌的過氧化物酶、反應性氧化代謝、一氧化氮的水平，抑制中性粒細胞的浸潤，進而緩解UC的發生。此外，有報道發現，人參果提取物通過抑制 DSS(dextran sulfate sodium,DSS)誘導的結腸炎小鼠結腸組織中性粒細胞、腸道 CD103-CD11c+DC和巨噬細胞的活化并且提高腸道CD103+CD11c+DC的數量從而改善IBD[23]。

T細胞是參與適應性免疫應答的主要免疫細胞之一，正常情況下 T 細胞分化處于動態的平衡，一旦這種平衡被打破將會引起過度免疫反應，從而損害機體。有相關研究表明 T 細胞與 IBD 的發生發展的具有密切關系，在IBD中常伴隨Th1/Th2失衡和具有負向調節功能的調節性T細胞(CD4+CD25+FOXP3+T cell,Treg)數量減少。繆志偉等[24]使用人參皂苷Rg3(20 mg/kg、40 mg/kg)治療3%DSS 誘導的C57BL/6小鼠急性結腸炎，實驗結果顯示人參皂苷 Rg3 可以下調 Th1 細胞因子的表達，上調 Th2 細胞因子的表達，改善Th1/Th2的失衡狀態，從而緩解了DSS誘導的UC。Kim等[25]對紅參進行了水提、50%乙醇提取、酶處理和益生菌發酵酶處理等方法，探討不同種方法提取的紅參對TNBS誘導的結腸炎的作用，實驗結果表明，經過益生菌發酵酶處理的紅參通過抑制巨噬細胞的活化以及抑制T細胞向Th1細胞分化，促進T細胞向Treg細胞分化，調節免疫細胞的平衡，進而改善IBD。Zhang等[23]也發現50 mg/kg 人參果提取物通過促進Treg數量的增加改善了3%DSS和2.5%DSS誘導的C57BL/6小鼠急性、慢性結腸炎。因此，人參及人參皂苷可以通過調節免疫細胞的平衡改善IBD。

2 人參皂苷及其代謝產物 K(compound K,CK)通過調節炎癥因子的表達改善 IBD

IBD 患者的腸道黏膜免疫系統紊亂伴隨炎癥因子過度表達，引起腸道炎癥反應。腸道巨噬細胞作為IBD發生發展過程重要的免疫細胞之一，當其受到外界危險信號刺激后會導致TNF-α、IL-6、IL-12、IL-23等促炎性細胞因子的分泌增加，引發腸道免疫炎癥反應。不同T細胞亞群能夠分泌出不同的細胞因子，在IBD的發病機制中扮演著不同的角色，其中Th1型和Th17型細胞因子能夠促進IBD的發展，而Th2型和Treg型細胞因子對IBD具有緩解作用。有研究表明，Rb1和CK能夠改善IBD小鼠的炎癥狀態并且CK療效更佳。進一步進行體外實驗，通過LPS刺激HT-29細胞，并且給予不同濃度的Rb1和CK進行培養，發現CK明顯降低了IL-1β、IL-6等炎癥因子的表達，改善IBD并且緩解小鼠腹痛的癥狀[26]。人參皂苷Rg3(20 mg/kg、40 mg/kg)能夠下調TNF-α、IL-6等Th1型相關細胞因子的表達，上調IL-10等Th2型相關細胞因子的表達，改善Th1/Th2的失衡狀態，從而緩解了DSS誘導的小鼠IBD[24]。以上研究表明，細胞因子可作為人參皂苷及其代謝產物CK緩解IBD的又一作用靶點。

3 人參皂苷及其代謝產物 CK 通過調節免疫炎癥信號通路改善 IBD

有研究證實，多種炎癥信號通路共同參與到 IBD 的發生發展過程中。其中，核轉錄因子-Kappa B(nuclear factor-kappa B,NF-κB)、NOD 樣受體蛋白3(NOD-like receptor ,pyrin domain-containing,NLRP3)炎癥小體、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、單磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)以及TGF-β/SMAD 等信號通路在IBD發生發展過程中占有重要地位。

3.1人參皂苷 Rd 通過調節 NLRP3 炎癥小體信號通路改善 IBD NLRP3炎癥小體是一種胞質內多蛋白復合體，由NLRP3，凋亡相關顆粒樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing CARD,ASC)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1,Caspase-1)組成。當NLRP3炎癥小體活化時，釋放IL-1β、IL-18等炎癥因子，進而引發炎癥反應，因此調節 NLRP3 炎癥小體活化狀態能夠緩解IBD[27]。此外，IBD常常伴隨腸道細胞的損傷，導致細胞能量減少，引起AMPK 通路的激活，在絲氨酸(555)處UNC-51樣激酶-1(UNC-51-like kinase-1,ULK 1)磷酸化，導致自噬相關多功能蛋白質 P62 清除受損的線粒體，抑制 NLRP3 炎癥小體活化，進而抑制炎癥反應[28-30]。有研究表明人參皂苷Rd能夠通過AMPK-ULK1-p62軸驅動自噬降解NLRP3炎癥小體，減少巨噬細胞分泌 IL-1β，從而抑制3%DSS誘導C57BL/6小鼠急性結腸炎[31]。

3.2人參皂苷Rh2通過調節TGF-β信號傳導改善IBD TGF-β信號傳導也與炎癥相關，TGF-β與TGF-β受體Ⅱ相結合，隨后磷酸化TGF-β受體Ⅰ，激活下游信號SMAD2和SMAD3，當TGF-β這一信號傳導增強時，炎癥的發生將會受到抑制。人參皂苷Rh2顯著降低了DSS誘導的C57BL/6結腸炎小鼠的DAI評分及結腸組織的炎癥因子的表達，發現TGF-β的表達增高，TGF-β受體Ⅰ的mRNA表達和其蛋白質磷酸化水平顯著增加，并且其下游靶標SMAD2和SMAD3的磷酸化顯著增加。并且當在模型構建的第8天至第14天每天給予0.25 μg/kg TGF-β受體Ⅰ的抑制劑SB431542后，人參皂苷Rh2的治療效果下降，表明人參皂苷Rh2緩解DSS誘導的小鼠結腸炎與TGF-β信號傳導相關[32]。

3.3人參皂苷Rd、Rb1及其代謝產物CK通過調節NF-κB及MAPK信號通路改善IBD 活化的NF-κB信號通路使胞質中NF-κB與IκB結合的聚合物中IκB亞基磷酸化降解，NF-κB易位至細胞核從而轉錄出炎癥因子誘發炎癥性疾病[33]。活化的MAPK信號通路促進TNF-α等炎癥因子釋放，進而促進結腸炎癥的發生。此外，TNF-α可以激活NF-κB通路，進一步增強炎癥反應。這些錯綜復雜的免疫炎癥信號通路相互交織成一個炎癥信號網絡，使IBD的發病機制更為復雜。人參皂苷Rd通過抑制蛋白激酶C及IκB激酶的活化從而阻斷IκB的磷酸化，抑制NF-κB的活化，進一步抑制了炎癥因子的產生，阻斷了炎癥發生過程，改善了使用TNBS/50%乙醇溶液誘導大鼠急性UC結腸炎模型，緩解大鼠結腸組織損傷、炎細胞浸潤、脂質過氧化損傷、促炎細胞因子的釋放情況從而改善結腸炎[34]。Li等[35]分別給予BALB/c小鼠口服飲用3%DSS飲用水4 d和7 d構建急性和慢性結腸炎，隨后分別靜脈注射CK(5 mg/kg、10 mg/kg、20 mg/kg)3 d進行治療，結果發現CK不但能夠通過抑制NF-κB的磷酸化改善輕度結腸炎，而且對重度結腸炎的治療效果也同樣明顯。此外，Rb1和CK能夠抑制與Toll樣受體4連接的白介素-1受體相關激酶(interleu-kin-1receptor-associatedkinases,IRAKs)的活化，進而抑制NF-κB和MAPK通路從而改善TNBS誘導ICR小鼠的IBD[36]。

綜上所述，多種人參皂苷及其代謝產物能夠通過抑制促炎癥信號通路的活化或促進抑炎癥信號通路活化進而改善IBD。其中，人參皂苷Rd等通過抑制NF-κB及其下游NLRP3炎癥小體等促炎性信號通路的活化，進而抑制炎癥因子的釋放從而改善IBD。TGF-β信號通路是機體重要的抑炎性信號通路之一，人參皂苷Rh2通過促進TGF-β的表達，進而增加其下游SMAD的磷酸化，從而抑制NF-κB,MAPK等促炎性信號通路活化，顯著緩解IBD的作用。促炎性信號通路和抑炎性信號通路的相互作用，在調節IBD的發生發展過程中起重要作用，人參皂苷及其代謝產物以其多靶點的特性，調節多種炎癥信號通路，從而有效地緩解IBD。

4 展望

綜上所述，人參、人參皂苷及其代謝產物CK對IBD的作用機制具有多樣性、多靶點的特點。因此，其在IBD的治療中具有廣泛前景。已報道有多種人參皂苷能夠緩解IBD，其中主要是以原人參二醇類人參皂苷為主，在原人參二醇類人參皂苷中，對Rd的研究較多，其次是Rb1,對Rh2和Rg3改善IBD的報道較少。其他類型人參皂苷是否具有緩解IBD的潛力仍值得我們去探索。此外不同來源的人參皂苷(人參、三七、西洋參)對IBD的療效，以及對單一或聯合應用各單體人參皂苷在治療IBD的療效的對比研究方面還需進一步評估。現階段人參、人參皂苷及其代謝產物治療IBD主要是通過動物模型進行研究，相關臨床研究報道較少。本篇文章為人參、人參皂苷及其代謝產物治療IBD的臨床研究方面提供實驗數據及理論依據，同時為臨床治療IBD機制方面奠定基礎。