人參皂苷防治急性肺損傷作用機制的研究進展

王成，羅均平，黃青松

（成都中醫藥大學附屬醫院，四川 成都）

0 引言

急性肺損傷( acute lung injury，ALI) 是由膿毒血癥、休克、創傷等心源性以外的各種肺內、外因素引起的急性缺氧性呼吸衰竭，主要表現是難治性低氧血癥和呼吸窘迫，若病情控制不及時，將發展為急性呼吸窘迫綜合征。其主要病理特征為肺毛細血管的通透性增加、肺泡滲出液中富含蛋白質、肺水腫伴隨肺間質纖維化。該病起病急驟，發展迅速，預后極差，病死率高達30%以上，是呼吸系統的危急重癥之一，嚴重威脅到人類的生命健康。人參皂苷是人參中的主要活性成分，包括Rb1、Rb2、Re、Rg1、Rg2、Rh1 等，大量研究表明人參皂苷對急性肺損傷具有保護作用，其作用機制包括抗炎、抗氧化等，本文就人參皂苷防治急性肺損傷的作用機制做簡要綜述，以期為其進一步研究提供參考。

1 抑制炎癥反應

炎癥反應在急性肺損傷的發生發展中占據核心地位，涉及多種復雜調節機制，炎癥反應的發生既是機體對損傷因素的積極應答，也是造成機體進一步損傷的關鍵因素，同時也參與肺損傷后修復過程[1]。人參皂苷可通過以下多條途徑控制炎癥反應。

1.1 調節炎癥細胞

多形核白細胞、巨噬細胞是參與急性肺損傷炎癥反應的主要細胞之一，BALF 中過量的中性粒細胞可引起上皮和內皮損傷，最終可能導致血管滲漏和肺水腫；肺泡巨噬細胞在急性肺損傷中具有啟動和維持炎癥反應，調節肺損傷和修復的作用。Rg1 能調節炎癥細胞，減少BALF 中中性粒細胞和總細胞的數量，抑制巨噬細胞的減少，增加M2 巨噬細胞的比例，從而阻止BALF 中蛋白質和促炎細胞因子的產生，對脂多糖誘導的小鼠急性肺水腫起保護作用[2]。

1.2 調節細胞因子

細胞因子是由免疫細胞和某些非免疫細胞經刺激而合成、分泌的一類小分子蛋白質，具有廣泛生物學活性的，多種效應細胞釋放的炎性細胞因子是引起急性肺損傷的中心環節。急性肺損傷中促炎性細胞因子包括腫瘤壞死因子（TNF-α）、白介素-1(IL-1)、IL-6、IL-8 等，其中TNF-α 是急性肺損傷的啟動因子之一；抗炎性細胞因子如IL-4、IL-10 等[3]。人參皂苷可通過上調抗炎性細胞因子如IL-10 的表達，同時下調促炎性細胞因子如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α 的表達[4-6]，對大鼠的急性肺損傷產生保護作用。

1.3 抑制 NF-κB

NF-κB 途徑及活化狀態在急性肺損傷的發病中起著重要作用，NF-κB 途徑可調節多種細胞因子、趨化因子及其他的靶基因，如調節環氧合酶2（COX-2）、誘導一氧化氮合成酶（iNOS）的轉錄。Rg1、Rg3 可通過抑制NF-κB 的激活，抑制其下游COX-2及i NOS 的表達，對后肢缺血/再灌注、LPS、機械通氣引起的小鼠急性肺損傷發揮保護作用[7、8、9、10、11]，Rb1[12]、Rb2[13]、Rg1[14]、Rg5[15]等也具有調節NF-κB 活化的作用。

1.4 抑制 Toll 樣受體 (TLR)

Toll 樣受體-4（TLR4）信號通路過度激活是導致炎癥反應爆發失控的主要機制之一，過度的TLR4 應答又會引起炎癥反應瀑布式爆發和免疫相關性組織損傷[16]，研究顯示Rg5 可能通過抑制脂多糖與巨噬細胞上TLR4 的結合來改善肺部炎癥[17]。G-Rb1通過減少TLR4 蛋白及TLR4mRNA 的表達減輕小鼠肺氧化應激損傷[18]。

1.5 抑制基質金屬蛋白酶(MMP)

MMP 是降解基底膜和細胞外間質的主要酶系，幾乎能降解細胞外基質的所有成分，急性肺損傷過程中基質金屬蛋白酶-2( MMP-2 ) 與其細胞基底膜斷裂密切相關，MMP-2 與基質金屬蛋白酶組織抑制因子-2 (TIMP-2) 間的平衡決定著細胞外基質降解或聚集[19]。人參二醇組皂苷聯合依拉達奉可通過下調肺組織MMP-2 表達，調節MMP-2/TIMP-2 平衡，減輕內毒素休克大鼠肺組織的炎性程度[20]。

1.6 調節血栓素 A2（TXA2）和前列環素 I2（PGI2）平衡

正常情況下TXA2 和PGI2二者含量保持相對平衡，共同維持血管的生理功能，TXA2、PGI2的產生和釋放失調是引起肺損傷的重要因素，血栓素B2(TXB2) 及6- 酮- 前列腺素F1α(6-Keto-PGF1α) 的為其代謝產物，TXA2 可通過促進水腫形成加劇急性肺損傷[21]。人參二醇組皂苷(PDS)可調節肺內TXB2 及6-Keto-PGF1α 的含量，協調二者的平衡關系，調節體內血管活性物質的含量，改善微循環，在發揮抗休克作用的同時，還對內毒素休克大鼠的肺損傷起到改善和保護作用[22]。

1.7 其他抑制炎癥機制

血小板活化因子（PAF）是肺血管功能的重要調節因子，在急性肺損傷中介導血管收縮、支氣管收縮和水腫形成，通過多條途徑誘導血管通透性增加，研究表明莖葉人參皂苷可能通過抑制PAF水平而減輕內毒素所致的肺損傷[23]。人參皂苷Rg1 還通過上調sirtuin1（SIRT1）表達標記蛋白來緩解內質網應激和炎癥，有效地減輕了膿毒癥在體外和體內引起的小鼠肺損傷[24]。莖葉人參皂苷還可上調Bcl-2 蛋白表達、下調Fas 蛋白表達，發揮保護肺組織的作用[25]。

2 抗氧化

氧化應激在急性肺損傷的發病機制中起著重要作用。氧化系統主要是活性氧族(ROS)和活性氮族(RNS)等自由基，ROS 包括超氧陰離子、羥自由基(·OH) 和過氧化氫等；RNS 活性氮族包括一氧化氮(NO)等。抗氧化系統由超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、血紅素氧合酶1(HO-1)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSHPX)等組成，起著維持氧化還原平衡的作用，保護細胞免受氧化劑誘導的損害。過多ROS 在肺損傷中起主要作用，氧化劑幾乎可以導致任何細胞成分的損害，解決活性氧生產過剩和防御能力下降是急性肺損傷新的治療方法[26,27]。人參皂苷能提高抗氧化酶活性，加速氧自由基的清除和減少氧自由基的生成，具有抗氧化的作用。研究發現Rb1 能調控酶反應系統，平衡氧化應激產生的自由基，提高SOD、GSH-PX 和CAT 活性，抑制髓過氧化物酶（MPO）活性，加速·OH 清除、減少NO 的產生，發揮抗氧化性損傷、增強細胞膜結構和功能的穩定性的作用[28]。人參皂甙Rg1[14]、Rg3[29]、Rh2[30]等也具有相似作用。

細胞對氧化應激和外源性生物的保護主要由Nrf2 提供，其促進調節氧化應激、外源性代謝和排泄、炎癥、凋亡、自噬和細胞生物能的基因表達，Nrf2 保護氣道和肺上皮細胞免受氧化應激，Nrf2 的激活可以預防或減輕ALI/ARDS 的發生或減輕其嚴重程度[31]，人參皂苷Rbl 能通過激活Nrf2/ARE、Nrf2/HO-1 通路減輕腸缺血/再 灌注所致肺臟損傷程度[32]，Rh2 也能通過Nrf2/HO-1 途徑減輕肺損傷[30]。

3 調節肺表面活性蛋白（SP）

目前發現的肺表面活性蛋白包括SP-A、SP-B、SP-C 和SP-D4 種，分布在肺泡內，能降低肺泡氣液界面表面張力，對維持肺的生理功能具有重要的作用，其中SP-A 和 SP-D 也具有先天的局部免疫功能。在ALI 急性期，肺泡上皮受損，肺表面活性物質的生成明顯減少，肺泡滲出液中的蛋白質破壞表面活性物質，促進急性肺損病情進展，是急性肺損傷的重要機制之一。人參皂甙溶液可通過增加肺組織中SP-A 蛋白、SP-B 蛋白的含量來減輕大鼠的急性肺損傷[33]。

4 抗肺纖維化

急性肺損早期即可出現纖維化，而肺纖維化對病情進展及預后有顯著影響，肺泡上皮細胞炎性損傷、成纖維細胞過度增殖、細胞外基質沉積異常、肺組織異常修復和重塑是肺纖維化的特征。人參總皂苷對博來霉素、野百合堿所致的大鼠肺纖維化具有保護作用，顯著降低模型小鼠的肺系數，明顯減輕肺纖維化程度，其作用機制可能與其增加機體的抗氧化能力、抑制氧化損傷有關[34,35]。轉化生長因子-β1（TGF-β1）/Smad 信號通路在肺纖維化過程中起著重要的作用，它涉及炎癥、間質轉換和細胞外基質沉積；MMP和組織金屬蛋白酶抑制劑之間的失衡也是肺纖維化的機制之一。研究顯示Rg1 可能通過下調TGF-β1、上調Caveolin-1，對博萊霉素誘導的大鼠肺纖維化具有保護作用[36]。人參總皂苷通過調節TGF-β1/ Smad 信號通路和MMP 系統，下調TGF-β1、Smad2、Smad3、MMP-2、MMP-9 和TIMP-1 表達，并上調Smad7 表達，對肺纖維化的具有產生保護作用[37]。血小板源性生長因子（PDGF）是重要的致纖維化生長因子，在纖維化早期分泌增多、表達增強，啟動肺纖維化過程，形成不可逆性的肺損傷，人參皂苷Rg1 能通過調節PDGF-A 表達產生一定的抗肺纖維化作用，降低特發性肺間質纖維化大鼠的肺系數及肺組織中α-肌動蛋白水平[38]。

5 其他作用機制

自噬適當地被激活可以對急性肺損傷起到保護作用，修復細胞，清除有損害的細胞器，使細胞內環境穩定[30]，研究顯示人參皂苷Rg1 通過提高自噬對脂多糖導致的肺上皮細胞凋亡產生保護作用[40]。MAPK4 在急性肺損的病理發生中有重要調控作用，MAPK4 敲除可減輕小鼠 ALI 模型的肺部損傷[41]，人參皂甙Rb1 可通過減弱MAPK 活化來改善金黃色葡萄球菌誘導的急性肺損傷[42]。

6 小結

急性肺損傷發病機制復雜，預后極差，病死率高，是呼吸系統的危急重癥之一。人參是我國特有的名貴中藥材之，藥用價值較高，中醫認為人參具有“大補元氣、補脾益肺、生津安神益智”的功效。研究表明人參皂苷對急性肺損傷具有保護作用，其作用機制包括控制炎癥反應、抗氧化、調節肺表面活性蛋白、抗肺纖維化等，值得進一步深入研究，將為中醫藥防治急性肺損傷提供新的思路與依據。