黃芩苷在呼吸系統疾病中的研究進展

鄺哲姝 吳福玲

濱州醫學院附屬醫院兒科，濱州 256600

黃芩苷（5，6-二羥基-7-O-葡糖苷酸黃酮）是中藥黃芩（SB，一種唇形科黃芩屬多年生草本植物）的主要有效成分，黃芩為唇形科植物黃芩的干燥根。黃芩具有較廣的抗菌譜，并有抗炎、抗過敏、抗腫瘤、抗氧化等作用，是一種臨床常見中藥［1］。黃芩苷為含黃酮類糖苷，具有水溶性低［（67.03±1.60）mg∕L］、滲透性低（Papp=0.037×10-6cm∕s）等性質［2］。黃芩苷參與多種代謝途徑，如牛磺酸和亞牛磺酸代謝、谷胱甘肽代謝、煙酸和煙酰胺代謝、甘油磷脂代謝、初級膽汁酸生物合成、色氨酸代謝以及精氨酸和脯氨酸代謝等。與這些代謝途徑相對應的差異代謝物在疾病發展的不同階段上調或下調，均表明在疾病演變中的關鍵作用［3］。本文就黃芩苷治療呼吸系統疾病的藥理學作用及機制作一綜述，為呼吸系統疾病的防治提供新的思路。

黃芩苷與呼吸系統疾病

1.黃芩苷與慢性阻塞性肺疾病（COPD）

COPD 是一種常見的以持續氣流受限為特征的疾病。黃芩苷因其所具有的抗炎、改善肺功能的能力被推測為COPD的潛在治療選擇。黃芩苷治療可減少促炎介質［如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-6（IL-6）和IL-8］的釋放，減輕炎癥程度，從而緩解COPD。其具體機制為：（1）黃芩苷可以上調熱休克蛋白72（HSP72）的表達，而HSP72 的過表達會抑制c-Jun N-末端激酶（JNK）的活性和磷酸化，從而導致JNK 基因沉默，致使細胞活力增強，抑制細胞凋亡以及TNF-α、IL-6、IL-8 的釋放，從而減輕了COPD［4］；（2）Zhang 等［5］的研究證明，黃芩苷可增強組蛋白去乙酰化酶2（HDAC2）蛋白的表達，并且通過HDAC2∕核因子-κB（NF-κB）∕纖溶酶原激活劑抑制劑-1（PAI-1）信號通路抑制NF-κB 的表達，減少與其下游靶標PAI-1 的啟動子結合并降低PAI-1的表達，從而抑制巨噬細胞中的p38絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和NF-κB的激活以及IL-6的轉錄下調影響單核細胞∕巨噬細胞的極化，減少炎癥細胞的募集，起到抗炎作用，從而緩解COPD。同時，PAI-1∕TNF-α∕PAI-1 可能存在正反饋回路，這將進一步增強黃芩苷的抗炎功效。PAI-1 受抑制還可以下調IL-8 和白三烯B4（LTB4）的表達，減少中性粒細胞向肺的募集。此外，研究已證實JNK 與PAI-1 的表達呈正相關關系，即JNK 基因沉默可抑制PAI-1 的表達［6］。綜上，黃芩苷的下游靶分子，包括HSP72、JNK及HDAC2，代表了COPD治療藥物開發的新興靶點。

2.黃芩苷與哮喘

哮喘發病機制與氧化應激和氣道炎癥密切相關。微RNAs（miRNAs）在調節哮喘方面至關重要，了解miRNAs 的作用可能有助于開發治療嚴重哮喘的新療法［7］。Zhai 和Wang［8］的研究表明，黃芩苷通過上調miR-103 和介導Toll樣受體4（TLR4）∕NF-κB 通路來預防兒童哮喘的進展。黃芩苷促進miR-103 的表達并抑制血小板衍生生長因子-BB（PDGF-BB）誘導的支氣管平滑肌細胞（SMC）異常增殖，從而減輕哮喘的病理狀態。而miR-103還可以通過miR-103∕TLR4∕NF-κB 軸控制哮喘，miR-103 直接靶向TLR4 結合位點，抑制TLR4 表達，降低NF-κB 磷酸化的程度，從而改善炎性細胞浸潤和膠原沉積。而受損的TLR4∕NF-κB 通路導致炎性細胞因子IL-6 和TNF-α 水平降低，降低氧化應激標志物丙二醛（MDA）和一氧化氮（NO）濃度，超氧化物歧化酶（SOD）增加，從而減輕急性哮喘小鼠模型中的氧化應激，達到控制哮喘的效果。黃芩苷還可以顯著抑制肥大細胞中類胰蛋白酶mRNA 的IL-33 依賴性表達，使蛋白酶激活受體2（PAR-2）激活下降，從而減輕哮喘癥狀［9］。由于PAR-2 信號傳導誘導氣道上皮細胞中的胸腺基質淋巴細胞生成素（TSLP）表達，黃芩苷還可以顯著下調TSLP+IL-1β刺激后肥大細胞中IL-4、IL-5 和IL-13 的表達。而上述大量Ⅱ型細胞因子（IL-4、IL-5和IL-13）的釋放參與Ⅱ型免疫過程和過敏性氣道疾病（例如哮喘），因此，黃芩苷對氣道上皮細胞中IL-33產生的抑制作用可能對治療哮喘具有治療價值。

3.黃芩苷與支原體肺炎

肺炎支原體是一種常見的病原體，可引起呼吸道感染。支原體肺炎會導致許多并發癥，包括肺損傷甚至死亡［10］。雖然支原體肺炎的發病機制尚不完全清楚，但其特征是呼吸道上皮吸附、免疫發病機制和肺炎支原體侵襲的破壞。Zhang 等［11］的研究證實，黃芩苷可以通過miR-221∕TLR4∕NF-κB軸減少支原體肺炎模型小鼠的肺組織損傷。黃芩苷靶向抑制miR-221 表達，使TLR4 表達下調，TLR4 可以穿過細胞膜與相應配體結合，募集下游的銜接髓樣分化因子88（MyD88），并最終激活NF-κB。而TLR4 表達下調使NF-κB的激活受到抑制，導致促炎基因的轉錄水平下降，炎性因子（如IL-6 和TNF-α）數量減少。有研究表明，肺炎支原體產生的炎性因子可能通過Janus 激酶∕信號轉導和轉錄激活因子等信號通路激活caspase-9，釋放更多的凋亡誘導因子，最終激活caspase-3，半胱天冬酶級聯的激活導致DNA斷裂和染色質聚集，導致不可逆的細胞凋亡，最終導致肺損傷［12］。總之，黃芩苷可以通過抑制miR-221 表達和靶向TLR4∕NF-κB 信號通路來抑制炎性因子水平和炎性細胞數量，從而改善肺炎支原體所致肺損傷。

4.黃芩苷與結核病

結核分枝桿菌是全球范圍內人類健康的重大威脅，在活動性結核病期間可以誘發肉芽腫和系統性炎性反應。Fu等［13］的研究證明，黃芩苷可以抑制蛋白激酶R 樣內質網激酶（PERK）∕真核起始因子2α（eIF2α）的激活通路并下調硫氧還蛋白互作蛋白（TXNIP）表達，隨后減少核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（NLRP3）炎性體的激活，導致結核分枝桿菌感染的巨噬細胞中的焦化減少，從而減輕炎性反應，緩解結核分枝桿菌造成的組織損傷。因此，黃芩苷通過抑制PERK∕TXNIP∕NLRP3軸減少細胞焦化可能成為一種新的宿主導向療法。

5.黃芩苷與病毒性肺炎

5.1.黃芩苷與甲型流感病毒 甲型流感病毒是季節性流感的主要病原體之一，已知感染流感病毒通常會導致miRNA 譜（如miR-146a 和miR-155）的調節和宿主細胞Ⅰ型干擾素反應的抑制［14］。黃芩苷可以使miR-146a 表達下調，而作為甲型流感病毒感染期間miR-146a 直接靶標的腫瘤壞死因子受體相關因子6（TRAF6）表達被增強，該因子是干擾素產生信號通路中的關鍵接頭，從而進一步激活Ⅰ型干擾素反應來發揮黃芩苷的抗病毒作用［15］。這為靶向miRNA 預防和治療H1N1 和H3N2 等病毒感染提供了新的證據。然而，黃芩苷降低miR-146a 水平的機制仍然未知。黃芩苷是否直接導致miR-146a 的降解，或者這是否依賴于某些介質來降低miR-146a 的表達，需要在未來進行更詳細的探索。

5.2.黃芩苷與新型冠狀病毒肺炎（COVID-19） 截至2019 年底，中國報道了一種罕見的肺炎——COVID-19，由一種新型冠狀病毒（COV）引起的嚴重急性呼吸綜合征（SARS）［16］，目前為止沒有針對SARS-CoV-2 的特異性抗病毒藥物。Zandi 等［17］的實驗證明，黃芩苷、黃芩素都可以通過在活性位點以外的位置與SARS-CoV-2 RNA 依賴性RNA 聚合酶（RdRp）結合，特異性結合抑制SARS-CoV-2 RdRp，從而對病毒聚合酶活性產生抑制作用。其具體機制為：黃芩素可以與SARS-CoV-2 RdRp 中的His133 和Asn705 氨基酸結合，這些氨基酸對病毒的成功復制十分重要。此外，有研究表明，黃芩苷可以抑制SARS-CoV-2 3CL蛋白酶的酶活性，并且能夠有效調節干擾素、促炎細胞因子和亞細胞炎癥通路，抵消病毒介導的炎性細胞因子導致的多器官衰竭［18-19］。黃芩苷還具有抗肺纖維化能力，因而具有抗COVID-19 的潛在療效。黃芩苷可以與靶蛋白轉化生長因子- β（TGF- β1）結合，抑制基質金屬蛋白酶-2（MMP-2）、金屬蛋白酶抑制劑2（TIMP2）的表達，推延肺纖維化進程［20］。黃芩苷通過抑制磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）∕蛋白激酶B（Akt）和鈣∕鈣調素依賴性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）信號通路，調控信號通路的受體和下游靶基因控制肺纖維化，最終起到治療COVID-19的效果［21］。

6.黃芩苷與肺癌

肺癌是一種常見的實體癌，在全球范圍內具有很高的癌癥相關病死率［22］。黃芩苷對多種癌細胞具有降低細胞毒性和抗轉移活性的作用，然而這種效應背后的機制仍不清楚。黃芩苷可直接靶向PDZ 結合激酶∕T-淋巴因子激活的殺傷細胞來源的蛋白激酶（PBK∕TOPK）蛋白激酶，下調下游信號分子組蛋白H3 和細胞外信號調節激酶2（ERK2）的表達水平，抑制紡錘體中區的形成和胞質分裂，進而抑制肺癌細胞的增殖［23］。黃芩苷還可以通過miR-340-5p∕去甲腎上腺素轉運體基因（NET1）軸引發抗腫瘤活性，抑制肺癌細胞生長［24］。此外，黃芩苷可以抑制PI3K∕Akt∕哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路中p-Akt 的表達，從而促進腫瘤細胞的凋亡［25］。Hou 等［26］基于分子對接技術，將黃芩苷與苯丙氨酸甲酯結合，合成了一對手性黃芩苷衍生物，即BAD 和BAL，目的在于對黃芩苷進行結構修飾以獲得具有高抗腫瘤活性的衍生物。BAD 和BAL 由黃芩苷和兩個PME 通過酰胺鍵形成，具有內酰胺結構的手性物質可通過抑制PI3K∕Akt∕mTOR 通路中p-Akt 的磷酸化，進而上調caspase-3、caspase-9 和Bax，下調Bcl-2 蛋白的表達，最終促進肺癌細胞的凋亡。另外，黃芩苷可以增強順鉑促進細胞凋亡、將細胞阻滯在S 期和觸發DNA 損傷的作用，還能促進順鉑對肺癌細胞中XRCC1 表達的抑制作用，破壞肺癌細胞基因組的穩定性［27］。上述關于黃芩苷在肺癌治療中的研究進展尚淺，很多機制有待進一步研究和探討。

總結與展望

目前，關于黃芩苷治療呼吸系統疾病的研究進展尚少，很多機制有待進一步研究，但其對于治療COPD、病毒性肺炎、支原體感染、肺癌、支氣管哮喘、結核病等肺部疾病方面均有著肯定的療效，尤其是面對全球肆虐的COVID-19 時，黃芩苷為COVID-19 的治療提供了新的希望。隨著研究的不斷深入，黃芩苷的作用及功效將進一步被開發完善，有望成為呼吸系統疾病治療中的重點藥物。