生物堿類天然藥物治療類風濕性關節炎作用機制研究進展△

劉爽，馬洪星，鄧成杰，張華茜，徐曉云，辛萍，李志雄，彭佳慧，孫世芹*

1.哈爾濱醫科大學（大慶）藥學院，黑龍江 大慶 163319；2.南京市溧水區人民醫院 檢驗科，江蘇 南京 211299

類風濕性關節炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種以慢性、對稱性、多發性關節炎癥為特征的自身免疫性疾病，能夠引起慢性疼痛和關節畸形，具有較高的發病率和致殘率。RA 影響著全球0.5%～1.0%的人口，在老年人中最為普遍，其中女性的發病率是男性的2～3 倍[1-2]。RA 的發病機制可能與遺傳、環境和自身免疫反應等有關[3]，其主要的病理特征為滑膜細胞增生、關節腔內大量炎性細胞浸潤、血管翳的形成、軟骨破壞及骨侵蝕等[4]。

目前，臨床上用于治療RA的化學藥包括非甾體抗炎藥、糖皮質激素、改善病情抗風濕藥和生物制劑4 類[5]。這些藥物雖然可以改善病情、緩解癥狀，但患者長期服用會出現不同程度的不良反應，包括胃腸道損傷、感染、心血管并發癥等[6]。天然藥物具有多靶點、多途徑的特點，可以減少藥物劑量的同時減輕不良反應。近年來，研究人員在尋找治療RA 毒性低、不良反應小的天然藥物方面開展了大量的研究工作，尤其是生物堿類抗RA天然藥物研究取得了較大進展，因此，本文對RA的發病機制及近年來生物堿類天然藥物治療RA的作用機制進行綜述，旨在為進一步研發高效低毒的抗RA新藥提供有益參考。

1 RA發病機制

1.1 炎性細胞因子釋放

炎性細胞因子在RA的發生和發展過程中起著重要作用。在RA的前期，環境因素促進原始T細胞分化為輔助性T細胞17（Th17），Th17的過度分化誘導RA 的主要炎性細胞因子［白介細胞素-17（IL-17）、IL-6、IL-1、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）］和各種趨化因子等釋放，導致關節區域的免疫細胞被破壞（圖1）。這些因子致使局部炎癥、滑膜細胞刺激、破骨細胞激活和成熟，最終導致患者關節軟骨和骨質的破壞[7-8]。在RA患者關節腔內的滑液中，檢測到較高水平的IL-6，提示IL-6 是RA 發病的重要因素[9]。IL-6是一種多功能細胞因子，其與同源受體結合可誘導信號轉導受體糖蛋白130的同源或異源二聚化。這種二聚化誘導了不同的細胞內信號傳導級聯的激活，從而釋放一系列炎性因子，抑制抗炎細胞因子。這些細胞因子加速了滑膜炎癥，導致RA加劇[10]。

圖1 RA的發病機制

1.2 骨破壞

在正常狀態時，破骨細胞與成骨細胞保持平衡狀態。當破骨細胞異常時，影響骨質吸收，引起關節骨質破壞。在RA典型的炎性組織——滑膜中存在大量的單核細胞和巨噬細胞，這些細胞在特定的信號刺激下分化為破骨細胞，破骨細胞的分化導致軟骨破壞和骨質侵蝕，加劇RA 病程。核轉錄因子-κB（NF-κB）受體活化因子（RANKL）的表達是由巨噬細胞集落刺激因子（M-CSF）刺激早期破骨細胞前體誘導的，在M-CSF和RANKL的聯合作用下，破骨細胞前體在骨表面融合形成終末分化的多核破骨細胞，成熟的破骨細胞與骨基質接觸后形成一個密封的骨吸收區，發揮降解骨組織中的有機質和無機礦物質的作用，形成骨侵蝕[11]。血管內皮生長因子（VEGF）是一種特異作用于血管內皮細胞的多功能細胞因子，是促血管生成的主要因素之一[12]，滑膜血管增生會導致血管翳形成，是RA引起關節病變、軟骨破壞的主要原因及病理基礎。此外T細胞、B細胞、巨噬細胞和成纖維樣滑膜細胞（FLS）分泌的炎性細胞因子（TNF-α、IL-1、IL-6、IL-17 和IL-23）通過直接或間接誘導RANKL的表達而引起破骨細胞生成（圖1）[13-14]，其中，IL-6信號轉導直接通過Janus 激酶/信號轉導與轉錄激活子（JAK/STAT）通路誘導RANKL[15]；TNF-α或IL-17誘導RANKL的作用是通過JAK/STAT信號轉導間接指示的[16]。在炎性骨溶解中，TNF-α刺激增加了破骨細胞因子的表達，導致破骨細胞分化[17]。在RA狀態時，滑膜細胞分泌炎性細胞因子后，炎癥因子刺激滑膜細胞產生基質降解酶，包括基質金屬蛋白酶（MMP）和環氧合酶-2（COX-2），之后前列腺素（PG）的釋放導致軟骨細胞外基質被破壞[18-19]，造成軟骨侵蝕。這表明在RA的發病過程中，JAK/STAT信號通路會被異常激活，分泌IL-6、IL-17和TNF-α，這些細胞因子會加劇RA 的骨破壞，因此抑制JAK 異常激活成為治療RA的重要靶點[20]。

1.3 凋亡

細胞凋亡是細胞程序性死亡的方式之一。從凋亡的角度看，異常細胞增生是細胞凋亡抑制和正常細胞死亡清除失敗的結果。正常的滑膜成纖維細胞主要分布在滑膜襯里層，分泌適當的滑液以減少骨摩擦和關節損傷，并分泌各種細胞因子來滋養關節，確保關節活動的正常進行。前期RA 患者的主要病變在滑膜，FLS 過度增生，侵蝕周圍肌腱和軟骨，導致關節的破壞、畸形甚至功能喪失。有研究報道，滑膜細胞的異常凋亡導致滑膜細胞增殖/凋亡之間的平衡失調，這可能是引起RA 炎性滑膜組織增生的根本原因[21]。因此，抑制滑膜細胞異常增殖是治療RA的有效措施之一。

2 生物堿類天然產物治療RA的作用機制研究

2.1 單體生物堿

生物堿類成分廣泛分布于毛莨科、罌粟科、防己科、茄科、蕓香科、豆科和虎杖科等植物中，具有抗腫瘤、抗炎鎮痛、抗菌、抗病毒、殺蟲及治療心血管疾病等藥理作用[22]。小檗堿（berberine）是一種異喹啉類生物堿（圖2），存在于黃連、黃柏和小檗葉等多種藥用植物中，現已廣泛用于治療炎癥和感染。據報道，小檗堿在體外可誘導樹突狀細胞凋亡，抑制免疫應答，改善RA[23-24]。Wang 等[25]研究表明，小檗堿在體內實驗中通過降低血清中IL-17 和IL-6，升高IL-10和轉化生長因子（TGF-β）的水平，減輕關節組織中的滑膜增生和炎性細胞浸潤來緩解佐劑誘導的關節炎癥狀；在體外實驗中通過抑制IL-21/IL-21R 依賴性自噬而減弱佐劑性關節炎大鼠成纖維樣滑膜細胞增殖，并調節RA 中的Th17/調節性T細胞失衡[26]，具有很好的治療效果。

鉤吻堿子（koumine）來源于大茶藥的莖和葉，具有顯著的抗炎、鎮痛和抗焦慮活性（圖2）。據報道，鉤吻堿子在脂多糖（LPS）刺激小鼠單核巨噬細胞RAW264.7 中通過絲裂原激活的蛋白酶（MAPK）和NF-κB 信號通路降低了誘導型一氧化氮合酶（iNOS）、一氧化氮（NO）及IL-6、TNF-α和IL-1β的水平[27]；在膠原和佐劑誘導的關節炎中，其可降低TNF-α和IL-1β的水平，減輕疼痛，緩解足爪腫脹程度及阻止關節間隙變窄[28-29]。體內和體外研究均表明，鉤吻堿子可通過抑制TNF-α和IL-1β的水平來防治RA（表1）。

表1 單體生物堿類天然藥物治療RA的作用機制

圖2 治療RA單體生物堿的化學結構

青藤堿（sinomenine）是從植物青藤中提取的生物堿，具有抗炎、免疫調節、鎮靜和鎮痛等作用（圖2）。青藤堿在中國是治療RA的處方藥，在體內、體外實驗中青藤堿可以降低IL-6、TNF-α、IL-1α和IL-1β，升高IL-10的水平，減輕足爪腫脹、滑膜組織異常增生及軟骨損壞[30]。在膠原誘導的關節炎中，青藤堿可以降低血清及肝中的缺氧誘導因子（HIF）-1α、VEGF 和血管生成素（ANG）-1，緩解足爪腫脹和紅斑擴展，減少軟骨損傷和骨侵蝕，抑制關節中的血管翳新生，對骨有一定的保護作用[31]。

茶堿（theophylline）已被廣泛用于治療哮喘。近年研究表明，茶堿具有免疫調節作用，同時可以減輕大鼠潰瘍性結腸炎。相關研究發現，茶堿通過JAK2/STAT3/RANKL 可以治療佐劑誘導的關節炎，改善足爪紅腫，降低TNF-α、iNOS、NO 的含量，升高IL-10的水平，有效緩解RA癥狀（表1）[32-33]。

在體外實驗中，玫瑰樹堿通過抑制STAT3 通路下調髓樣細胞白血病蛋白-1（Mcl-1）、細胞周期蛋白D1（cyclin D1）和B 淋巴細胞瘤-2（Bcl-2）的表達，對RA-FLS具有抗增殖和促凋亡的作用[34]；粉防己堿降低Rac1、Cdc42和RhoA的表達，抑制磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）和c-Jun 氨基末端激酶（JNK）信號通路激活，進而下調MMP-2/9、F肌動蛋白和人黏著斑激酶（FAK）的表達，從而抑制RA-FLS 的遷移和侵襲[35]；槐果堿對RA-FLS 細胞具有較低的細胞毒性，并且能夠下調LPS誘導的炎性細胞因子的表達，同時對MAPK 和NF-κB 信號通路均有抑制作用[36]。在體內實驗中，防己諾林堿[37]、苦參堿[38]和胡椒堿[39]可以降低炎性細胞因子TNF-α和IL-1β的分泌水平，其中苦參堿不僅可以通過NF-κB信號通路降低炎性細胞因子的分泌水平，同時升高了抗炎細胞因子IL-4和IL-10的水平，緩解了足爪腫脹，減輕關節炎癥狀；槐果堿可以顯著減輕Ⅱ型膠原誘導性關節炎模型癥狀，抑制炎性細胞因子（表1）。

2.2 總生物堿

藤石松是一種多年生常綠草本植物，在中國南方被稱為“舒筋草”，用于治療挫傷、拉傷和腫脹[40]。在治療佐劑誘導的關節大鼠炎模型時，藤石松總生物堿可以顯著抑制炎癥反應，同時降低了血清中炎性細胞因子TNF-α、IL-6 和前列腺素E2（PGE2）的水平[41]。此外，蛋白質印跡分析表明，大鼠滑膜組織中COX-2 和NF-κB 的表達顯著降低，這些結果均表明藤石松總生物堿可以防止佐劑誘導的關節炎的病理發展。Wang 等[42]發現，藤石松總生物堿中含有14種生物堿單體化合物，其中13種為首次發現（表2）。

Jeevaneeya rasayana是一種具有抗風濕潛力的印度草藥[43]。在佐劑誘發的關節炎大鼠模型中，大鼠足爪腫脹度、炎癥介質和細胞因子上調，當給予J.rasayana總生物堿后，足爪腫脹得到緩解，炎癥介質，如COX-2、MMP-9、PGE2和NO的水平降低，同時降低了足爪部位的炎性細胞因子TNF-α、IL-6 的表達。通過高效薄層色譜分析顯示，在J.rasayana總生物堿中存在5 種不同的生物堿化合物。附子（烏頭的側根）是一種常見的中藥，具有療效好但毒性大的特點。在進行蒸煮脫毒后，其總生物堿、烏頭堿、次烏頭堿及中烏頭堿與未脫毒前的含量差異無統計學意義，同時可以降低佐劑誘發的關節炎大鼠TNF-α和IL-1水平（表2）[44]。

表2 總生物堿類天然藥物治療RA的作用機制

烏藥為樟科植物烏藥的干燥塊根，生物堿被認為是其主要的活性成分。有研究報道，烏藥總生物堿可以有效緩解炎癥，并保護關節免受Ⅱ型膠原誘導性關節炎的破壞，減輕了對Ⅱ型膠原誘導的耳腫脹，從而抑制了遲發型超敏反應[45]；體外實驗發現，烏藥總生物堿通過抑制細胞外調節蛋白激酶（ERK）、p38 和NF-κB 信號通路激活[46]，進而降低TNF-α、IL-1β和NO 的分泌水平，從而抑制巨噬細胞炎癥介質的產生，起到治療RA 的作用。雷公藤是治療RA 的常用中藥之一，總生物堿是其有效部位。已有研究表明，雷公藤總生物堿不僅可以明顯抑制Ⅱ型膠原誘導性關節炎癥狀，而且可以降低血清中IL-6、IL-8、TNF-α的水平及滑膜組織中IL-6、IL-8、NF-κB 和TNF-α的表達，可能通過抑制TNF 信號通路和NF-κB 信號通路發揮治療RA 作用[47]。

3 展望

RA 是一種以累及周圍關節為主的炎癥性的自身免疫病，導致關節畸形和功能喪失，嚴重危害患者身心健康。與西藥相比，中藥在RA 的防治方面有著豐富的理論基礎和實踐經驗。相關研究表明，天然藥物中生物堿類成分具有資源豐富、療效可靠、不良反應小、開發潛能巨大等特點，在RA 治療方面具有明顯的優勢和廣闊的開發前景[48]。這類成分可通過抑制MAPK、NF-κB、PI3K/Akt 及JAK/STAT 等 信號通 路，下調TNF-α、IL-1β和IL-6 等RA 相關炎性細胞因子從而發揮抗RA 作用。近年來，隨著信號通路的研究深入，可以更全面了解生物堿的抗炎作用及機制，這些臨床前數據為之后進行臨床試驗提供數據支撐，有利于提高目前RA 臨床治療的有效性、安全性和經濟性，為進一步尋找具有高選擇性和強效作用的新型抗RA 藥提供參考。