中药有效成分干预溃疡性结肠炎的机制研究

李 婷，邹秋萍，何红平，王 亭，黄 丰，李艳平

(云南中医药大学 中药学院，云南 昆明 650500)

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)是一种慢性非特异性炎症性疾病，累及直肠和结肠，以复发和缓解黏膜炎症为特征，它和克罗恩病(CD)都统称为炎性肠病(IBD).腹痛、腹泻、黏液脓血便等是该病的典型症状，部分患者还可能出现肠外反应，如皮肤损伤、口腔溃疡、关节炎，肝胆类疾病等.UC的发病机制包括遗传易感性、肠上皮屏障功能缺陷、免疫紊乱、菌群失调和环境因素.近年来我国UC的发病率和和患病率均呈现明显的增高趋势，越来越多的证据表明UC最终可能导致结肠癌，被WHO列为现代难治病之一.

氨基水杨酸类、皮质类固醇、免疫抑制剂等目前虽然作为轻、重度UC的治疗药物，但存在停药后易复发、副作用显著等安全性问题.如柳氮磺胺吡啶的载体部分磺胺具有一定的毒性，15%～45%的患者服用后会出现明显的不良反应[1]；糖皮质激素虽然抗炎作用强，但也可导致骨质疏松、机体发生代谢紊乱等并发症[2]；有研究指出长时间服用免疫抑制剂可能会伴有感染、胰腺炎、头痛发热、肝损伤等不良反应，甚至引发肿瘤形成[3].中药以其安全系数高、毒副作用少的优点，在预防和治疗复杂、慢性疾病方面具有独特优势.研究表明，从传统中药中分离出的天然产物已被证明对包括UC在内的多种炎症疾病具有有益的作用.因此从传统中药出发寻找疗效显著、毒副作用小的UC治疗药物具有良好的应用前景.

本文就中药有效成分通过TLR4/MyD88/NF-κB、NLRP3、PPARγ/NF-κB、MAPK、Treg/Th17、JAK2/STAT3等主要的信号通路(见图1)在UC发病中的作用以及调控机制进行总结.

图1 中药有效成分治疗溃疡性结肠炎的相关信号通路

1 TLR4/MyD88/NF-κB信号转导通路

Toll样受体(Toll-Like Receptors，TLRs)是免疫识别受体之一，在肠道疾病中，尤其是在溃疡性结肠炎治疗中的作用越来越被重视.研究表明，人体内共发现10种TLRs，分别命名为TLR1至TLR10，是1种能激活MyD88信号传导通路的受体[4].TLRs介导的TLRs/NF-κB信号转导通路与炎症密切相关.而TLR4 是TLR蛋白家族中具有促炎、调节免疫应答等作用的重要成员[5].MyD88是TLR信号通路中下游的含有TLR结构域的接头蛋白，同时也是NF-κB信号通路的上游信号分子.研究表明，MyD88通过与κB位点结合，促进炎性因子的释放和表达，打破肠道内的免疫平衡，导致UC的发生[6].而阻断MyD88信号可抑制NF-κB的激活，通过减少炎性细胞因子释放达到治疗效果.

焦艳芳[7]利用葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodium，DSS)诱导小鼠UC模型时发现，N-甲基野靛碱(N-methylcytisine，NMC)可以下调TLR4、MyD88、TRAF6、p-NF-κBp65、COX-2、TNF-α、IL-1β和IL-6的表达，有效缓解IκB的蛋白降解，认为NMC对DSS诱导的溃疡性结肠炎的保护作用机制可能与TLR4/MyD88/NF-κB有关.危蓉等[8]发现二氢杨梅素(dihydromyricetin，DHM)可显著降低DSS诱导的UC结肠组织中TLR2、TLR4、NF-κB的表达，减少炎性因子如IL-1β、TNF-α、IL-6水平，同时还能够减少结肠组织中MPO、NO活性及增加SOD的活性，可以得出DHM在TLR4/NF-κB通路上起到了一定的调节作用.

2 NLRP3信号转导通路

炎性小体(Nod-like receptor protein 3，NLRP3)是细胞质NOD样受体(NLR)家族中的一员，它通过识别PAMPs(病原体相关分子模式)或DAMPs(危险相关分子模式)感知危险，进而通过引起炎性反应参与抵抗病原体入侵.NLRP3炎症小体由NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)和胱天蛋白酶1(caspase-1)组成.经典的NLRP3炎症小体活化需要2种信号通路调控[9]，一种为DAMPs、脂多糖(LSP)等外来刺激物，通过激活NF-κB通路上调pro-IL-1β、NLRP3蛋白表达[10]，另一种为各种炎症小体激活剂，能够促进NLRP3/ASC/pro-Caspase-1蛋白复合物组装及下游信号通路的活化，促进pro-IL-1β和pro-IL-18向IL-1β和IL-18转化.细菌、病毒等微生物及其代谢产物和ATP、二氧化硅、石棉、尿酸单钠(monosodiumurate，MSU)等分子均可激活NLRP3炎症小体[11].

付书彬等[12]发现甘草查尔酮A(licochalcone A，LCA)可通过抑制pro-caspase-1活性，从而阻断pro-IL-1β的剪切活化，最终抑制NLRP3炎症小体介导免疫炎症反应.杜惜惜等[13]通过研究发现姜黄素可通过下调IL-1β和抑制凋亡相关斑点样蛋白(ASC)斑点的形成而抑制DSS诱导的肠上皮细胞NLRP3炎性小体活化，进而阻断UC的发生.Mai等[14]发现棕榈碱抑制了NLRP3炎性小体的活化，但增强了DSS小鼠结肠组织中涉及LC3，PINK1和Parkin的线粒体相关蛋白的表达，说明棕榈碱对DSS诱导的结肠炎有保护作用.邹凯等[15]发现芦丁及槲皮素可以通过显著抑制caspase-1的活化，IL-1β的表达、NF-κB及MAPKs磷酸化的表达，进而抑制ATP联合LPS诱导的NLRP3炎症小体导致的免疫炎症反应.

3 PPARγ/NF-κB信号转导通路

过氧化物酶增殖物激活受体(peroxisome proliferators-activated receptors，PPARs)是核激素受体家族中的配体激活受体，包括PPARα、PPARβ和PPARγ3种表型.其中PPARα主要表达在棕色脂肪组织、肝脏、肾脏、十二指肠、心脏和骨骼肌，与脂代谢有关；PPARβ分布广泛，作用目前尚不清楚；PPARγ是用来调控众多基因表达所必需的核受体，主要在脂肪组织和结肠上皮中大量表达，在脂质代谢、胰岛素敏感性、细胞增殖以及炎症等多项生物功能方面起着重要的作用[16].NF-κB作为一种极为重要的转录因子，由2种家族蛋白(主要是p65)以多种方式结合成二聚体在炎症中发挥关键作用，参与调节炎症反应、细胞凋亡等过程，可以调控UC中的细胞因子的释放[17].NF-κB信号激活的途径有2种：(1)经典途径调节(IκB的磷酸化)：在静息状态下，NF-κB与IκB蛋白家族的成员结合并失活，从而阻止NF-κB的活性.当配体如脂多糖和细胞因子受到刺激时，信号传导至IκB激酶(IKK)复合使之激活促使IκBα磷酸化，随后其蛋白酶体发生降解，释放NF-κB并与靶基因的启动子结合.(2)非经典途径调节(P65的磷酸化)：NF-κB进入核内，在自身修饰和核周环境的影响下诱导相应基因的表达.P65磷酸化使得NF-κB与CBP(cAMP反应序列结合蛋白)之间的相互作用增强，进而刺激NF-κB调控的靶基因表达[18].PPARγ活化后通过抑制NF-κB，进而抑制炎症反应的机制可能为：(1)直接与NF-κB的亚基P65/P50结合，形成转录抑制复合物，降低了NF-κB与DNA结合活性，从而抑制其表达.(2)抑制IKK的活性，从而抑制IκB降解.(3)竞争性的结合协同活化因子P300和CBP来抑制NF-κB的转录[19].

熊兴军等[20]研究发现木瓜总三萜可通过改善小鼠DAI，CMDI和组织病理学评分，降低TNF-α，IL-1β，IL-6，IFN-γ含量、p-IKKβ，p-IκBα和NF-κBp65蛋白表达；升高IL-4，IL-10含量， PPARγ，NF-κBp65及SIRT1的蛋白表达，表明木瓜总三萜对UC小鼠有良好治疗作用.Tian等[21]发现七叶皂苷可明显缓解DSS诱导的结肠炎症状，抑制iNOS，IL-1β，TNF-α等炎症因子的表达，减弱了NF-κB信号传导的活性，促进了PPARγ的表达.何相宜等[22]探讨川芎嗪治疗UC的作用机制时发现川芎嗪治疗组炎症评价指标降低，PPARγ表达量升高，NF-κB p65及TNF-α表达量降低，证明川芎嗪对UC的结肠粘膜有保护作用.顾怡康等[23]发现白藜芦醇能够抑制环氧合酶-2(COX-2)的表达，下调NF-κB的表达，通过激活过氧化物酶增殖物激活受体(PPAR)，影响下游炎性细胞因子产生，进而减轻炎症损伤.

4 MAPK信号转导通路

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen - activated protein kinases，MAPKs)是细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，可介导胞外信号刺激传入胞内，调节细胞内多种生理过程，如基因表达、细胞分裂、存活、死亡、分化等[24].MAPK通路具有进化的高度保守性，保证了研究结果的普遍适用性，目前发现主要存在p38 MAPK途径、ERK1/2途径和JNK途径等多条并行的信号通路[25].p38 MAPK信号通路是MAPK家族重要成员，参与包括炎症在内的多种病理过程，目前p38 MAPK已成为抗炎疗法中重要的潜在靶点[26].多项研究表明，主要存在于细胞浆中的p38 MAPK，生理状态下活性较低，被各种细胞因子、脂多糖等刺激后，主要通过下列4种途径调控炎症反应：(1)炎症的刺激可激活p38 MAPK，促使TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等细胞因子分泌增加， IL-10分泌降低，导致机体内炎性与抗炎因子失衡，从而影响炎症反应过程.(2)p38通过介导中性粒细胞活化增强中性粒细胞的呼吸爆发作用，导致炎症反应的持续的发作和损伤.(3)p38可促进细胞内一氧化氮的产生，从而增加细胞内诱导型一氧化氮合酶的含量，参与炎症及组织损伤.(4)p38可以通过磷酸化NF-κB上游的组蛋白H3，激活IKK或NF-κBp65，促进炎症介质的释放[27-28]，因此p38 MAPK信号通路与炎症和应激反应的调控密切相关.

何双艳等[29]发现姜黄素通过降低结肠黏膜p38MAPK磷酸化的表达和结肠组织TNF-α含量表达，减轻小鼠肠黏膜炎症损伤.万志华等[30]通过研究表明姜黄素可以显著降低K-RAS、p-ERK、NF-κB、EGFR和Caspase3 mRNA的蛋白表达量，在RAS/MAPK/NF-κB信号通路上抑制结肠癌细胞的生长和增殖.王娟[31]等通过研究发现氧化苦参碱衍生物M19通过抑制IL-1β、TNF-αmRNA的表达，抑制p38、ERK、JNK和p65的磷酸化，显著减低小鼠实验性结肠炎DAI指数，明显减轻实验性结肠炎中的肠上皮破坏及中性粒细胞浸润.沈鹏等[32]发现吴茱萸碱可以通过调节MAPK/TNF-α通路而改善UC的症状.Liu等[33]发现虎杖苷，白藜芦醇和大黄素通过MAPK/NF-κB通路进而抑制DSS诱导的溃疡性结肠炎的发生.

5 Treg/Th17信号转导通路

Th17细胞是近年来发现的一种以特征性分泌IL-17而得名的Th细胞亚群，具有促进免疫反应的效应，Th17细胞与几种自身免疫性疾病的发病机制有关，例如实验性自身免疫性心肌炎，自身免疫性关节炎和实验性自身免疫性脑脊髓炎[34].研究发现Th17细胞可以致DSS诱发的结肠炎小鼠的肠道免疫紊乱[35].IL-6、IL-23及TGF-β在Th17细胞发育过程中起重要的作用，Th17细胞分化过程主要为TGF-β和IL-6的共同存在启动了Th17的分化，导致IL-21分泌增加，通过TGF-β的协调作用，进而扩大Th17分化规模，IL-23可以促进激活的记忆细胞产生IL-17而维持Th17稳定成熟.具体为在IL-6的诱导下，抑制 TGF-β导致的Foxp3表达，促进RORγt表达，进而促进初始CD4+T细胞分化为Th17细胞.同时抑制初始CD4+T细胞向Treg细胞分化.IL-23是一种重要的促炎因子, 虽然不能诱导Th17细胞的分化，但是可以通过激活STAT3抑制抗炎因子IL-10的产生，维持Th17细胞的增殖和分化稳定[36].

Treg细胞是1种新型免疫抑制性调节细胞，并可以控制T辅助细胞的扩增和活化并维持自我耐受[37]，分为自然型调节性T细胞(nTreg)和诱导型调节性T细胞(iTreg).目前研究最多的是CD4+CD25+Foxp3+Treg，nTreg即CD4+CD25+T细胞由高表达CD25的Treg在胸腺中发育成熟，进入外周而得.iTreg细胞由外周CD4+CD25-Foxp3-初始T细胞经TGF-β刺激发育而得[38].Foxp3是调节Treg细胞分化发育的关键基因，由CD4+、CD25+Treg细胞表达产生，Foxp3+、Treg细胞可以迁移到炎症部位并抑制各种效应淋巴细胞，包括Th1，Th2和Th17的产生[39].Th17是1种免疫促进细胞， Treg是1种免疫抑制细胞，因此Th17和Treg细胞失衡在自身免疫性疾病的发病机理中起重要作用[40].因此，调节Th17/Treg细胞平衡以增强Treg细胞和抑制Th17细胞在UC肠黏膜保护中具有重要的作用.

唐庆等[41]在探讨小檗碱对小鼠结肠炎的治疗作用和机制时发现，小檗碱可以通过抑制小鼠脾脏Th17细胞分化，促进Treg细胞分化和IL-35表达，减轻结肠黏膜炎症.Cui等[42]还发现了小檗碱可以降低肠道微生物群的多样性，改善DSS诱导的UC模型中的Treg/Th17平衡.张静等[43]发现雷公藤甲素通过上调Foxp3促进Treg细胞形成，下调RORC抑制Th17细胞分化和IL-17的产生，通过调节结肠炎小鼠Th17/Treg平衡而抑制肠道炎症的发生.郭艳等[44]研究发现，黄芪多糖可能通过抑制Th17细胞分化，上调IL-27和IFN-γ表达，减轻实验性溃疡性大鼠的肠道炎症反应.Zhao等[45]也发现黄芪多糖能够降低结肠中的IL-2，IL-6，IL-17，IL-23和ROR-γt，升高脾脏组织中的Treg细胞和结肠组织中TGF-β，STAT5a中的表达，可有效治疗UC.王佐等[46]发现白芍总苷通过上调TGF-β和Foxp3水平，促进Treg细胞的表达和抑制Th17细胞群的活化，进而抑制IL-6，IL-17和IL-23等炎性因子表达，减轻TNBS诱导的大鼠实验性结肠炎的症状和结肠炎性损伤.

6 JAK2/STAT3信号转导通路

Janus激酶-信号转导和转录激活子途径(JAK-STAT)是1条细胞内介导凋亡及炎症信号转导的重要通路，是一类非受体酪氨酸激酶信号通路，通过参与多种细胞因子、生长因子的信号转导，进而在免疫调节、肿瘤发生与炎症反应方面起重要作用[47].文献[48]报道，促炎细胞因子(IL-6)及其下游效应物JAK2和STAT3在抑制细胞凋亡和促进细胞增殖方面起着重要的调节作用.IL-6/JAK2/STAT3信号通路的激活是通过IL-6与靶细胞膜上IL-6受体IL-6R识别并结合，形成的复合物，进一步活化细胞膜表面糖蛋白130(Glycoprotein130，gp130)，从而激活与gp130相关联的JAK，使受体酪氨酸激酶活化，进而激活下游效应分子信号转导和转录激活因子3(STAT3)，STAT3经磷酸活化后入核，调控下游靶基因转录，参与炎症调节[49-50].

席进等[51]等研究表明绿茶多酚(GTP)可下调肠黏膜IL-6、TNF-α、p-JAK2及p-STAT3的表达水平，上调IL-10，claudin-1、ZO-1的表达水平，表明绿茶多酚是通过抑制肠道JAK2/STAT3信号通路来发挥抗炎作用.步楠等[52]发现雷公藤多苷(TG)可降低大鼠肠黏膜细胞凋亡率、Caspase-9、Caspase-3、p-JAK2、p-STAT3的表达水平及TNF-α、IL-1β、IL-6的含量，升高Bcl-2、Bcl-xL的表达水平，表明TG能够通过JAK2/STAT3信号通路减轻UC大鼠肠黏膜细胞的凋亡及炎症.谭悦等[53]发现山姜素能改善结肠黏膜损伤指数评分，剂量依赖性升高occludin、ZO-1的蛋白表达，降低STAT3的磷酸化和IL-6的表达.王倩等[54]发现马齿苋多糖可通过降低三硝基苯磺酸诱导的结肠炎大鼠中血清IL-6、sIL-6Rα、gp130含量及肠组织中MPO、NF-κB的含量，减轻sIL-6Rα与IL-6形成复合物所致的炎症反应而起到治疗的效果.中药抗溃疡性结肠炎活性成分及作用机制汇总见表1.

表1 中药抗溃疡性结肠炎活性成分及作用机制

续表

7 结语

综上所述，中药及其有效成分在治疗UC及预防其复发方面具有显著优势，也取得了很大进展，其毒副作用小，价格低廉，患者依从性相对较高，且复发率低，能减少患者对药物的依赖，使患者生活质量有所提高.随着药理学及药物化学的发展，研究者发现一些中药有效成分(萜类、生物碱类、黄酮类、多酚类、蒽醌类物质、多糖类等多种类型化合物)具有抗溃疡性结肠炎的作用，并取得了一定的效果，其机制可能与改善血管微循环、抗炎、调节免疫、抗氧化、清除自由基、抑制肿瘤坏死因子、减轻内质网应激、调节肠道菌群紊乱及调控细胞信号通路等作用有关.中药治疗溃疡性结肠炎涉及TLR4/MyD88/NF-κB、NLRP3、PPARγ/NF-κB、MAPK、Treg/Th17、JAK2/STAT3等多条通路，且各条通路之间也是相互影响，一种中药也可通过多条通路发挥其抗炎作用，因此，深入研究中药及其有效成分在治疗UC的作用及其机制方面具有重要的意义，可为UC药物的开发提供新思路.