中藥有效成分在潰瘍性結腸炎相關信號轉(zhuǎn)導通路中的作用研究進展

張旖晴，魏瑋，蘇曉蘭，程遙，王欣，許愛麗，楊洋

(功能性胃腸病中醫(yī)診治北京市重點實驗室 中國中醫(yī)科學院望京醫(yī)院脾胃病科，北京100102)

潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)是一種常見的腸道炎癥性疾病，以腹瀉、腹痛、黏液膿血便以及里急后重等為主要臨床表現(xiàn)，疾病呈慢性炎癥反應狀態(tài)，病變呈連續(xù)性，臨床發(fā)作、緩解、復發(fā)反復交替[1]。目前缺乏確切的流行病學資料，據(jù)推測，我國UC的發(fā)病率為11.6/10萬[2]。UC具體病因未明，復發(fā)率高且預后差，有效治療UC給臨床帶來了極大的挑戰(zhàn)。目前用于治療UC的常規(guī)藥物包括免疫抑制劑、氨基水楊酸類、生物制劑、糖皮質(zhì)激素等，常規(guī)治療仍難以有效緩解病情和防止復發(fā)，還可能引起多種不良反應，探究UC的有效治療方法已成為臨床研究的熱點[3]。中藥治療UC具有調(diào)整結腸運動、保護黏膜、多靶點作用、改善機體內(nèi)環(huán)境等優(yōu)勢[4]。UC的發(fā)生、發(fā)展是一個多因素相互作用、多基因參與的復雜過程，隨著對UC細胞信號轉(zhuǎn)導通路的深入研究，治療UC的常見主要信號轉(zhuǎn)導通路被發(fā)現(xiàn)，主要包括促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)、核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinases B，PKB/Akt)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)、Toll樣受體4(Toll-like receptors 4，TLR4)/髓樣分化因子88(myeloid differentiation primary response gene 88，MyD88)/NF-κB、Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子3信號通路以及Wnt等[5]。現(xiàn)就中藥有效成分在UC相關信號轉(zhuǎn)導通路中的作用研究進展予以綜述。

1 黃酮類化合物

黃酮類化合物是一類廣泛存在于自然界的具有2-苯基色原酮結構的小分子天然化合物。黃酮類化合物又稱為黃堿素或黃酮，在植物中通常與糖結合成苷類，小部分以游離態(tài)形式存在。絕大多數(shù)的植物(蔬菜、水果和藥用植物)體內(nèi)均含有黃酮類化合物，且種類繁多、結構復雜多樣，具有豐富的藥理、生理生化作用。黃酮類化合物包括黃酮類、異黃酮類、花色素、查耳酮類以及黃烷酮類等。

1.1毛蕊異黃酮 毛蕊異黃酮可以從黃芪中提取，屬于黃酮類天然活性化合物的一種，具有多種生物學活性,如抗炎、抗病毒、調(diào)節(jié)機體免疫以及抗腫瘤等[6]。體外細胞實驗表明，毛蕊異黃酮可抑制經(jīng)脂多糖誘導小鼠巨噬細胞炎癥因子的產(chǎn)生，可能與通過抑制NF-κB通路，活化c-Jun氨基端激酶通路有關[7]。在葡聚糖硫酸鈉(dextran sodium sulfate，DSS)和三硝基苯磺酸(trinitrobenzenesulfonic acid，TNBS)誘導的UC小鼠動物模型實驗中，毛蕊異黃酮可有效抑制結腸組織中炎癥相關因子信使RNA的表達，并調(diào)節(jié)結腸組織氧化應激反應，其主要作用機制與NF-κB和c-Jun氨基端激酶通路的阻斷有關[8]。

1.2黃芩素 黃芩素屬于黃酮類化合物，是黃芩的有效成分之一，具有抗菌、抗氧化、抗病毒、抗炎等多種生物學功能[9]。有學者發(fā)現(xiàn)，在炎癥環(huán)境下的黃酮類化合物可抑制腸上皮細胞系IEC18中環(huán)加氧酶(cyclooxygenase，COX)-2的表達[10]。利用脂多糖減弱人克隆結腸腺癌細胞(Caco-2)腸黏膜屏障功能的原理誘導Caco-2構建腸道炎癥體外模型的研究顯示，緊密連接蛋白(ZO-1和claudin-1等)的表達水平降低，炎癥因子[白細胞介素(interleukin，IL)-6、IL-1β、IL-8、誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)和COX-2等]的分泌增加，TLR4、轉(zhuǎn)化生長因子-β激活性激酶1、MyD88的表達及其相互作用增強，使NF-κB活性增強，促進NF-κB進入細胞核，并加強其與DNA的結合力；添加黃芩素(25 mg/mL)對腸道炎癥體外模型加以干預，可緩解TLR4-MyD88介導的炎癥反應，有效維持正常的腸黏膜屏障功能[11]。黃芩素可通過有效調(diào)節(jié)TLR4-MyD88-NF-κB通路達到緩解UC癥狀的目的。

1.3黃芩苷 黃芩苷亦是黃芩的主要成分之一，是葡萄糖醛酸與黃芩素結合形成的苷類化合物，具有抗細菌、抗炎、抗腹瀉的作用，臨床上常用來治療肝炎和腸炎[12]。體外研究表明，黃芩苷能有效減輕細胞炎癥反應，下調(diào)Akt的活化、抑制PI3K磷酸化、抑制NF-κB活化入核，達到抑制炎癥因子[腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、IL-6等]的分泌，從而發(fā)揮抗炎功效[13]。動物實驗表明，黃芩苷能夠下調(diào)結腸黏膜的促炎介質(zhì)以及TLR4蛋白的表達水平，促使NF-κB表達下降，有效抑制NF-κB的活化，發(fā)揮抗炎功效[14]。

1.4柚皮素 柚皮素是柚皮苷的苷元，屬于二氫黃酮類化合物，大量存在于柑橘皮中，具有抗炎、抗菌、抗腫瘤、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、保護DNA等生物學功效，是一種天然的抗氧化劑[15]。柚皮素通過阻斷NF-κB信號通路，起到抑制炎癥細胞因子產(chǎn)生的作用[16]。柚皮素阻斷NF-κB信號通路后，下游靶基因iNOS和COX-2的表達下調(diào)，氧化應激衰減、過氧化脂質(zhì)過程中產(chǎn)生的氧自由基減少，使組織損傷得到改善，從而有效改善UC癥狀，促進患者康復，此外，柚皮素還可有效保護消化道損傷與潰瘍，緩解氧化損傷[17]。

1.5山姜素 山姜素來源于姜科植物草豆蔻的種子或根部，是草豆蔻的主要活性成分，具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化、抗腫瘤等廣泛的藥理作用和生物活性，具有不良反應小、毒性低、安全性好、來源廣泛的優(yōu)點[18]。有研究表明，山姜素可抑制TLR4和NOD樣受體蛋白3信號通路，緩解DSS誘導小鼠的急性UC癥狀，減輕小鼠的腸道損傷；山姜素干預UC小鼠的疾病活動指數(shù)、髓過氧化物氧化酶活性、結腸組織學評分均降低，小鼠腸道炎性癥狀得到有效緩解，且小鼠腸上皮細胞間的緊密連接結構受到保護[19]。

2 多酚類化合物

多酚類化合物指含有若干酚性羥基的分子結構總稱，包括單寧類、黃酮類、花色苷類以及酚酸類等，常存在于植物性食物(如可可豆、茶、大豆、紅酒、蔬菜和水果)中。多酚類物質(zhì)具有促進腸道消化、抗氧化、降低血脂、增強免疫力等作用，在醫(yī)藥、保健品以及食品等領域發(fā)揮重要的作用。食物中酚類可有效調(diào)節(jié)人體腸道炎癥，預防治療UC。

2.1姜黃素 姜黃素具有抗氧化、抗炎、抗微生物、抗癌、清除自由基的作用，主要取自姜科植物(如郁金)的塊根部以及姜黃的根莖中，在消化以及心血管系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用[20]。Salh等[21]用姜黃素(30 mg/kg)干預二硝基苯磺酸誘導的小鼠UC模型，結果發(fā)現(xiàn)，小鼠UC癥狀顯著緩解，且IL-1β信使RNA表達下調(diào)，可能的作用機制是通過激活p38 MAPK信號途徑，抑制NF-κB的活化。有研究表明，姜黃素治療UC可能通過抑制腸上皮細胞中人巨噬細胞炎性蛋白-2、人巨噬細胞炎性蛋白-1а、趨化因子KC 以及IL-1β的表達與分泌或減少腸黏膜中中性粒細胞的浸潤，下調(diào)PI3K的活性、F-肌動蛋白的聚合作用以及Akt的磷酸化水平，達到抑制PI3K-Akt信號通路的作用[22]。Sugimoto等[23]采用姜黃素干預TNBS誘導小鼠UC模型發(fā)現(xiàn)，小鼠CD4+T細胞的數(shù)量以及NF-κB p65的表達量顯著降低，NF-κB抑制蛋白(inhibitor-NF-κB binding protein,IκB)陽性細胞數(shù)以及巨噬細胞活化趨化因子1的表達量顯著升高，且TNF-α、IL-6、IL-12以及γ干擾素的表達下降。另有研究表明，姜黃素能使IκB 在絲氨酸第32和36位點發(fā)生磷酸化，抑制NF-κB活化，下調(diào)COX-2的活性，有效治療基因缺失IL-6小鼠的自發(fā)性腸炎[24]。

2.2白藜蘆醇 白藜蘆醇又名芪三酚，是從蓼科植物虎杖根莖中提取的天然多酚類物質(zhì)，是一種天然的選擇性COX-1抑制劑和抗氧化劑，具有抗氧化、抗炎以及免疫調(diào)節(jié)等多種藥理作用[25]。采用白藜蘆醇(40 mg/kg)治療DSS誘導UC小鼠的研究顯示，白藜蘆醇可有效提高小鼠的生存率，有效改善小鼠便血、腹瀉等臨床癥狀，減緩小鼠體重下降趨勢，下調(diào)小鼠結腸組織中促炎因子(如TNF-ɑ、IL-6以及IL-1β等)信使RNA的表達，而抗炎因子IL-10的表達量上調(diào)，CD4+、CD25+的細胞數(shù)量增加，其作用機制與抑制NF-κB活化及COX-2、前列腺素E2合酶1、iNOS蛋白表達下調(diào)有關[26]。

2.3鞣花酸 鞣花酸是一種廣泛存在于自然界的天然多酚組分，常存在于各種堅果、軟果等植物組織中，是沒食子酸的二聚衍生物，不僅能以游離形式存在，更多的是以縮合形式存在，具有抗炎、抗腫瘤、抗增生、抗氧化、清除自由基等多種生物學效應[27]。動物研究表明，采用鞣花酸(100 mg/kg)可有效緩解小鼠的結腸炎癥狀，主要與iNOS和COX-2過度表達、蛋白激酶MAPKs磷酸化作用降低以及NF-κB活化被抑制有關[28]。Marín等[29]采用鞣花酸治療DSS(4%)誘導小鼠UC模型的研究表明，鞣花酸具有顯著的治療功效，其作用機制可能與加強IκB-α磷酸化、促進p38 MAPK磷酸化、抑制NF-κB p65活化，促進NF-κB p65解離入核有關，從而導致iNOS與COX-2的蛋白表達加強，而IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α以及γ干擾素等促炎因子分泌減少、以緩解結腸炎的炎癥反應。

3 生物堿

生物堿是一類廣泛存在于自然界的堿性有機化合物，具有類似堿的性質(zhì)，大多數(shù)具有復雜的環(huán)狀結構，氮素多包含在環(huán)內(nèi)，具有顯著的生物活性，是中草藥中重要的有效成分之一。有些不含堿但來源于植物的含氮有機物，由于具有顯著的生物活性，仍屬于生物堿。

3.1氧化苦參堿 氧化苦參堿是從豆科植物苦參或平科植物廣豆根中分離提取的一類生物堿，具有抗腫瘤、抗病毒、鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛、抗炎以及免疫調(diào)節(jié)等多種生物學功能[30]。TNBS誘導的大鼠UC動物實驗表明，氧化苦參堿(100 mg/kg)可促進β2腎上腺素受體以及淋巴細胞β-抑制蛋白2的表達，淋巴細胞β-抑制蛋白2可有效抑制NF-κB的活化，達到治療大鼠結腸炎的目的[31]。柳青等[32]的研究表明，氧化苦參堿可抑制炎癥性結腸組織中NF-κB以及TLR9信使RNA的表達，從而抑制炎癥反應。有研究表明，氧化苦參堿(100 mg/kg)可下調(diào)IκB-α蛋白水平，使NF-κB的活性下降，IL-2、IL-1β、IL-6、IL-8以及TNF-α 等促炎因子的分泌減少，緩解腸道炎性癥狀[33]。

3.2粉防己堿 粉防己堿是一種雙芐基異喹啉類生物堿，主要來源于粉防己的根部，具有抗炎、抗腫瘤、抗氧化應激、抗心律失常、抗高血壓等多種藥理作用[34]。對DSS誘導UC小鼠模型的研究表明，采用粉防己堿(65 mg/kg)干預治療能有效緩解小鼠體重下降，改善腹瀉、便血癥狀，其作用機制與粉防己堿抑制結腸組織促炎癥因子TNF-ɑ、IL-1β等的表達以及抑制NF-κB與DNA的結合有關[35]。

4 萜類化合物

萜類是所有異戊二烯的聚合物及其衍生物的總稱，普遍存在于植物界，除以萜烴形式存在外，還包括各種含氧衍生物(醇、醛、酮、羧酸、酯類等)。萜類化合物在植物體發(fā)揮重要作用，并在人體具有顯著的生理活性，如青蒿素具有抗瘧作用、山道年具有驅(qū)蛔蟲作用、穿心蓮內(nèi)酯具有抗菌作用等。

4.1小白菊內(nèi)酯 小白菊內(nèi)酯是一種倍半萜烯內(nèi)酯化合物，是菊科植物小白菊的重要有效成分，具有抗氧化應激、抗炎、抑制細胞凋亡以及抗腫瘤等多種生物學活性[36]。DSS誘導UC小鼠的實驗表明，采用小白菊內(nèi)酯可有效治療UC小鼠的腸道炎癥，降低炎癥活動指數(shù)，抑制結腸組織髓過氧化物氧化酶的活力，改善結腸病理損傷；小白菊內(nèi)酯治療UC的機制，可能通過抑制IκB-α、NF-κB p65磷酸化，從而抑制NF-κB通路活化，降低結腸組織中促炎細胞因子(如TNF-α、IL-1β)的分泌[37]。

4.2甘草酸二銨 甘草酸二銨屬于五環(huán)三萜，是從植物甘草、光果甘草或脹果甘草中提取的甘草酸二銨鹽，具有抗炎、抗脂質(zhì)氧化、鎮(zhèn)痛、調(diào)節(jié)免疫、保護膜結構等生物學活性[38]。采用甘草酸二銨對DSS模型大鼠進行灌胃處理，可有效緩解大鼠的疾病癥狀，使結腸組織的促炎癥細胞因子γ干擾素水平顯著提高，可能與NF-κB通路活化被抑制有關[39]。

5 其他

5.1牛蒡子苷元 牛蒡子苷元是牛蒡子的主要活性成分，具有抗炎、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)的作用。有研究表明，牛蒡子苷元可抑制MAPK和NF-κB的活化，使促炎癥因子IL-6、TNF-α等信使RNA的表達水平降低，從而有效緩解結腸炎的炎癥癥狀[40]。有研究表明，牛蒡子苷元通過PI3K-Akt途徑達到抑制哺乳動物體內(nèi)mTOR復合物1的活化，并破壞其復合體的穩(wěn)定性，抑制輔助性T細胞1、輔助性T細胞17的細胞分化，導致相關促炎癥細胞因子的轉(zhuǎn)錄及表達，使信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子3以及信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子4磷酸化水平降低，達到治療UC的目的[41]。

5.2西紅花酸 西紅花酸是西紅花的主要有效成分，具有抗氧化、防治動脈粥樣硬化、抗缺血損傷等多種生物學效應。經(jīng)TNBS誘導的UC大鼠模型的IL-1β、TNF-α等促炎因子的表達量顯著上調(diào)，TLR4和NF-κB p65基因及其蛋白均顯著上調(diào)；采用西紅花酸(25 mg/kg、50 mg/kg)干預的大鼠，腹瀉、便血癥狀顯著改善，顯著抑制了促炎因子以及TLR4和NF-κB p65基因及其蛋白的表達[42]，推測西紅花酸參與了NF-κB信號轉(zhuǎn)導通路，并發(fā)揮了有效的作用。

5.3異鼠李素 異鼠李素屬于O-甲基黃酮醇，廣泛存在于水果和蔬菜中。UC動物實驗表明，異鼠李素可有效治療UC，異鼠李素可有效抑制信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活因子3磷酸化，下調(diào)NF-κB信號轉(zhuǎn)導以及IL-6信使RNA的表達，并上調(diào)孕烷X受體，保護腸道上皮屏障的完整性[43]。

6 小 結

中藥具有豐富的、天然的生物學成分，逐漸應用于UC的替代治療或輔助治療。中藥治療UC的前景廣闊，但目前尚無大型病例對照研究以及長期隊列研究的科學依據(jù)。同時，中藥往往由多種草藥和生物化合物組成，且草藥治療的詳細機制尚缺乏科學論證導致起關鍵治療作用的化學物質(zhì)難以辨別。中藥治療UC涉及多條信號轉(zhuǎn)導通路，結合中藥主要成分的作用信號轉(zhuǎn)導通路進行研究，可以為UC的治療和臨床管理提供科學依據(jù)，以確保中藥治療的安全性。