天然产物对急性肺损伤保护的药理作用及研究进展

凌亚豪，张飘飘，王爱平, ，靳洪涛, *

（1. 中国医学科学院药物研究所新药安全评价研究中心，北京 100050；2. 北京协和建昊医药技术开发有限责任公司，北京 100176）

急性肺损伤（acute lung injury，ALI）是指患者在多种非心源性致病因素作用下，引起急性低氧性呼吸功能不全，大量炎性细胞浸润导致毛细血管通透性增加，严重时表现为急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）[1-5]。ALI的病死率高达35 %～40 %[6-7]。目前，ALI的具体发病机制尚未完全阐明，临床上也缺乏特异有效的治疗药物。天然产物防治ALI有重要的研究意义与开发价值，本文综述近年天然产物对急性肺损伤保护的药理作用及研究进展，拟为有效的临床治疗和药物研发提供参考。

1 调节免疫细胞功能

ALI可诱导机体产生多种免疫细胞，如中性粒细胞、巨噬细胞、肺血管内皮细胞和淋巴细胞等。在ALI发病过程中，肺中活化的中性粒细胞可产生大量细胞毒性物质，包括活性氧、蛋白酶、生物活性脂质等，从而导致肺泡上皮细胞和毛细血管内皮细胞损伤，引发肺毛细血管通透性增高[4]。肺泡巨噬细胞也被激活，释放多种生物活性分子，包括细胞因子、趋化因子和黏附分子，从而与中性粒细胞共同抵御外来病原物的入侵，促进炎症发生[8]。通过天然产物干预，观察免疫细胞的数量、形态等变化等，有助于治疗ALI。

1.1 桔梗皂苷D（platycodin D，PLD）

PLD作为桔梗最有效的药理成分（图1），有抗炎、免疫调节等药理学活性[9]。PLD（50 mg/kg）可显著降低由脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）或博来霉素（bleomycin，BLE）诱导ALI小鼠肺组织中的髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）活性。此外，组织病理学研究表明，PLD治疗显著减弱肺组织中性粒细胞浸润[10]。

图1 桔梗皂苷D结构式

1.2 三七总皂苷（panax notoginseng saponins，PNS）

PNS是中药三七的提取物（图2），主要活性成分是人参皂苷Rb1（ginsenoside Rb1，Rb1）、人参皂苷Rg1（ginsenoside Rg1，Rg1）和三七皂苷R1（notoginsenoside R1，R1），其药理活性主要是抗炎和抗氧化等[11]。PNS（100 mg/kg）能显著降低由油酸（oleic Acid，OA）和LPS诱导的ALI大鼠的肺组织总白细胞和中性粒细胞数量[12]。

图2 三七总皂苷主要活性成分结构式

1.3 橙皮苷（hesperidin，HDN）

HDN（图3）有抗氧化、抗炎和化学预防活性[13]。巨噬细胞体外培养试验表明，HDN（30 μg/ml）能在LPS激活时抑制高迁移率族蛋白-1（highmobility group box 1，HMGB1）分泌，减轻炎症反应，从而在ALI时起到保护作用[14]。

图3 橙皮苷结构式

1.4 甜菊苷（stevioside）

图4 甜菊苷结构式

2 调节凝血和纤溶系统失衡

ALI时血管内凝血因子占优势超过了抗凝血因子，凝血与纤溶系统之间出现显著失衡。内皮细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和血小板等可分泌炎症介质、细胞因子等血管活性物质，激活外源性凝血途径，形成大量凝血酶，增加内皮通透性。同时，凝血酶可刺激血小板和内皮细胞产生大量1型纤溶酶原激活物抑制物（plasminogen activator in-hibitor type，PAI-1），引发抗纤溶反应。天然产物有改善微循环、调节凝血和纤溶系统失衡作用，有望用于临床治疗ALI[16-17]。

2.1 丹皮酚（paeonol）

丹皮酚是牡丹皮中一种主要的酚类成分（图5），有解热、抗炎作用。研究表明[18]，腹腔注射丹皮酚（25，50 mg/kg）能显著降低气管滴注LPS诱导的ALI大鼠BALF中的PAI-1水平，表明丹皮酚在ALI诱导的凝血病中有明显的纤维蛋白溶解作用。

图5 丹皮酚结构式

2.2 丹参酮ⅡA（tanshinone ⅡA）

丹参酮ⅡA是从丹参根中提取的一种脂溶性单体（图6）。Shi等[19]研究表明，腹腔注射丹参酮ⅡA（5 mg/kg）能减轻LPS诱导的ALI大鼠肺部的氧化损伤，抑制脂质过氧化，改善微循环和高凝状态，在ALI中发挥保护作用。

图6 丹参酮ⅡA结构式

3 调控炎症介质

ALI时，机体内的中性粒细胞、巨噬细胞和血管内皮细胞等多种免疫细胞被激活并释放了一系列炎症介质，引发失控性的全身炎症反应。调控炎症介质，使促炎症反应和抗炎症反应达到平衡状态是天然产物防治ALI的重要机制之一[20]。

3.1 姜黄素（curcumin）

姜黄素是从姜黄分离的二酮类化合物（图7），有抗菌、抗炎和抗癌特性[21]。在经LPS处理的巨噬细胞中，姜黄素（200 mg/kg）增强了AMP依赖的蛋白激酶[adenosine 5’-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，AM PK]活化作用和减少核转录因子kappa-B（nuclear transcription factor kappa-B，NF-κB）依赖性细胞因子或趋化因子的生成，如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、巨噬细胞炎症蛋白-2（macrophage inflammatory protein-2，MIP-2）和白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）[22]。

图7 姜黄素结构式

3.2 苦参碱（matrine）

苦参碱（图8）是从苦参中的主要活性成分[23]。有研究表明，在经LPS刺激的人肺癌A549细胞中，苦参碱（20 mg/kg）显著地抑制环氧合酶-2（cyclooxygenase-2 ，COX-2）和细胞间黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）的表达和IL-6、白细胞介素-8（interleukin-8，IL-8）、单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）等生成[24]。

图8 苦参碱结构式

3.3 异嗪皮啶（isofraxidin，IF）

IF是广泛存在于天然植物如草珊瑚和刺五加中的香豆素化合物（图9），通常用于抗肿瘤、抗氧化和抗炎治疗[25]。IF（5，10，15 mg/kg）在LPS诱导的ALI小鼠实验中通过抑制COX-2蛋白表达，调节前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）的生成而发挥保护作用[26]。

图9 异嗪皮啶结构式

3.4 广藿香酮（pogostone，PO）

PO是广藿香的主要成分（图10），有抗菌、免疫抑制和抗炎特性。在LPS诱导的ALI小鼠中，给予PO（20 mg/kg）治疗后，降低了BALF中MPO和促炎细胞因子TNF-α、白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、IL-6的活性，抑制了丙二醛（methane dicarboxylic aldehyde，MDA）生成，减轻了肺部炎症[27]。

1.2.2.2 医院感染知识培训 医院感染管理小组每月举行1次医院感染控制及防护知识培训讲座，对于重点防控科室的护士则要求每次参加，对其他科室的护士根据工作时间安排出席。培训内容包括医院感染管理办法、规范消毒技术、完善消毒管理办法、医护人员职业暴露防护、病房环境管理、医疗废弃物处理办法、规范诊疗仪器消毒灭菌技术、常见医院感染预防、感染个案管理及查房方法、环境卫生监测、感染控制联络护士职责及角色。培训方式以讲座为主，并结合发放宣传资料、临床现场技术指导、实践操作培训等多种方式。

图10 广藿香酮结构式

4 调节相关的细胞信号转导通路

与ALI相关的细胞信号转导通路有NF-κB通路、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路和Janus 激酶/信号转导与转录激活子（the Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）信号通路等。NF-κB作为转录因子蛋白家族，包括5个亚单位，肺部的炎症因子转录与NF-κB密切相关。MAPK所含的细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）和p38亚族可参与调节ALI中炎症介质的信号转导。JAK是一类非受体酪氨酸激酶家族，JAK的底物为STAT，即信号转导子和转录激活子其中信号转导与转录激活子-1（signal transducer and activator of transcription 1，STAT1）在ALI炎症过程中起到重要作用。STAT1被JAK磷酸化后发生二聚化，然后穿过细胞的核膜进入核内调节相关基因的表达[28-30]。

4.1 积雪草苷（asiaticoside，AS）

AS是积雪草的主要化学成分（图11），有抗炎作用[31]。研究显示AS（15，30，45 mg/kg）通过下调NF-κB信号通路在LPS诱导的ALI小鼠BALF中抑制TNF-α、IL-6表达而发挥抗炎作用[32]。

图11 积雪草苷结构式

4.2 虎杖苷（polydatin，PD）

PD是从虎杖根提取的结晶产物（图12），可用于治疗慢性支气管炎、肝炎等[33-34]。研究表明，PD在体内（20，80 mg/kg）和体外（2，4，8 μmol/L）通过TLR4-MyD88-NF-κB通路对抗LPS诱导的ALI而表现出抗炎作用[35]。

图12 虎杖苷结构式

4.3 远志皂苷元（tenuigenin，TNG）

TNG是中药远志的主要活性成分（图13），有抗氧化、抗炎、抗痴呆等药理作用[36]。研究表明，TNG（8 mg/kg）可抑制LPS诱导小鼠p38丝裂原活化蛋白激酶、细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase, JNK）磷酸化增加，从而抑制MAPK活化[37]。

图13 远志皂苷元结构式

4.4 表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）

EGCG是茶多酚中的有效活性成分（图14），具有抗炎、抗氧化、抗动脉硬化等作用[38]。文献报道EGCG（10 mg/kg）可减轻大鼠因海水吸入诱导的ALI，能显著逆转炎症反应和改善血氧不足，与抑制JAK / STAT1通路有关[39]。

图14 表没食子儿茶素没食子酸酯结构式

5 调节肺泡-毛细血管屏障功能障碍

肺泡-毛细血管屏障功能障碍可导致富含蛋白质的水肿液渗入肺间质，损害肺泡上皮细胞与血管内皮细胞功能。肺泡上皮细胞主要由Ⅰ型肺泡上皮细胞（alveolar typeⅠcell，ATⅠ）和Ⅱ型肺泡上皮细胞（alveolar typeⅡcell，ATⅡ）组成，ATⅡ具有合成和分泌表面活性物质（pulmonary surfactant，PS）的功能。ALI时，ATⅡ功能受损，导致肺泡表面活性物质活性降低，合成减少，从而加重肺水肿。同时，肺血管内皮细胞（pulmonary vasculary endothelial cell，PVEC）的紧密连接被破坏，屏障功能下降，血管通透性增加，微循环障碍。维持肺泡—毛细血管屏障功能的稳定性是防治ALI的重要策略之一[40-42]。

5.1 黄芪甲苷IV（astragaloside IV，AS-IV）

AS-IV是从黄芪中分离出的皂苷成分（图15），有抗炎、抗氧化作用[43]。Huang等[44]研究表明，AS-IV（2.5，5，10 mg/kg）可显著减少脓毒症诱导ALI大鼠的肺积水和BALF中蛋白含量，且还能减轻肺上皮细胞和毛细血管微血管的通透性。

图15 黄芪甲苷Ⅳ结构式

5.2 甜菜碱（betanin）

甜菜碱是一种生物碱（图16），有抗氧化、抗炎作用。在百草枯诱导ALI大鼠模型中，甜菜碱（25，100 mg/kg）可减弱百草枯的毒性，降低紧密连接蛋白-1（zonula occludens-1，ZO-1）和紧密连接蛋白-4（claudin-4）的表达，具有保护肺泡上皮细胞屏障功能[45]。

图16 甜菜碱结构式

6 其他

6.1 抗氧化作用

中性粒细胞和肺泡巨噬细胞被激活后，释放出大量的氧自由基，引发脂质过氧化，肺血管内皮细胞和肺泡上皮细胞屏障功能减弱，通透性增高，加重肺损伤[46]。

槲皮素（quercetin）是一种黄酮类化合物（图17），有抗炎、抗氧化等作用[47]。Huang等[48]研究表明，在LPS诱导大鼠ALI的模型中，槲皮素（50 mg/kg）给药后升高了肺中的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性，降低MDA水平，主要是通过升高抗氧化酶和减少氧化应激介导。

图17 槲皮素结构式

6.2 调节水通道蛋白AQP1 和AQP5

水通道蛋白-1（aquaporin-1，AQP1）主要在肺泡毛细血管内皮细胞中表达，促进水分运输穿过细胞膜。水通道蛋白-5（aquaporin-5，AQP5）主要表达在肺泡I型的顶端膜上和II型细胞，并与肺泡液的形成有关[49]。

大黄素（emodin）是中药大黄的主要成分（图18），有抗炎、抗病毒等作用[50]。研究表明，在重症急性胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP）诱导的ALI大鼠中，AQP1和AQP5的表达显著下降，大黄素（25 mg/kg）通过抑制炎症反应和增加AQP1和AQP5的表达而对肺损伤有保护作用[51]。

图18 大黄素结构式

6.3 减轻肺纤维化

肺纤维化的主要特征是成纤维细胞增殖、炎症损伤和组织结构破坏。在ALI及肺纤维化的进程中，有大量的炎症介质参与，其中转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）起着重要作用[52]。

柚皮苷（naringin）是一种双氢黄酮类化合物（图19），有抗炎、抗病毒、抗癌等作用[53]。Chen等[54]研究表明，柚皮苷（60，120 mg/kg）对百草枯诱导小鼠ALI和肺纤维化有保护作用，主要通过抑制氧化应激、肺部炎症和转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）、基质金属蛋白酶-9（matrix metalloprotein-9，MMP-9）、基质金属蛋白酶抑制剂-1（tissue inhibitor of metalloproteinase-1，TIMP-1）的表达。

图19 柚皮苷结构式

近年，天然产物在防治ALI的基础研究方面取得了许多新进展及成果。目前防治ALI的天然产物主要有黄酮类、皂苷类、生物碱类和多酚类等，且大多采用动物模型验证天然产物的药效和活性，其中主要是应用LPS诱导ALI模型，此外还有高氧、肺缺血再灌注、静脉注射细菌或油酸、气管滴注博来霉素等模型[55]。天然产物的结构多样，活性确切，可通过调节免疫细胞功能、调节凝血和纤溶系统的失衡、抑制炎症介质、调节相关的细胞信号转导通路和调节肺泡毛细血管屏障功能障碍等多个环节防治ALI。上述天然产物仍然有活性成分、构效关系、作用靶点和有效作用时间等尚未完全明确的问题，有待继续深入研究。因此，利用现代先进的药物研发技术开发出防治ALI的创新药物将具有重要的现实意义与广阔的前景。