中医药修复肠黏膜屏障治疗溃疡性结肠炎的研究进展

2021-03-28 13:49张小琴
中国中医急症 2021年5期
关键词:屏障菌群中医药

赵 颖 张小琴

(1.南京中医药大学,江苏 南京 210023;2.南京中医药大学附属医院,江苏 南京 210029)

溃疡性结肠炎(UC)是以腹泻、腹痛、黏液脓血便为主要表现的慢性非特异性结肠炎,临床上存在治愈难度大,复发率高等问题,被WHO列为现代难治病之一。虽然UC的病因和发病机制尚不明确,但肠黏膜屏障与UC发病的密切联系已被普遍认同,修复肠黏膜屏障成为治疗UC的新途径。目前西药治疗价格较昂贵,患者经济负担重,且长期使用还可能产生严重的副作用和不良反应,近年来中医药治疗UC已取得较大进展,在修复肠黏膜屏障、缓解临床症状、减少复发等多方面具有一定优势,受到越来越广泛的关注。

1 肠黏膜屏障受损与UC的发病

肠黏膜屏障是肠道重要的防御体系,它通过有效隔离肠道内的有害物质以维持屏障功能的完整和肠道稳态。肠黏膜屏障目前被大致分为机械、免疫、生物、化学屏障4大类。肠黏膜机械屏障是抵抗肠道有害物质入侵和维持细胞选择通透性的结构基础,主要由肠上皮细胞(IECs)和细胞间紧密连接构成。肠淋巴和分泌型免疫蛋白(SIgA)构成的免疫屏障可以识别自身或者外界抗原引发机体免疫反应,是肠免疫稳态的重要保障。生物屏障是肠道内常驻菌群组成的微生态系统,不仅可以分泌保护肠道的生物菌膜,还可以酸化肠道抑制致病菌生长,产出细菌素、短链脂肪酸等杀灭外来菌。化学屏障由肠上皮细胞分泌的黏液糖蛋白和消化液等组成,具有润滑、杀菌、隔离等多种作用。

许多研究证明肠黏膜屏障功能异常是UC重要的发病因素和分子基础,甚至有学者将其形容为一种“屏障器官性疾病”[1]。机械屏障、免疫屏障、生物屏障和化学屏障都被证实参与了UC的发病。首先肠黏膜屏障受损时产生大量炎性因子,不仅诱导上皮细胞凋亡,还可通过激活某些信号通路如MLCK、PI3K/Akt、PKC等影响紧密连接蛋白的表达和分布,破坏肠黏膜机械屏障的结构,使黏膜通透性增高,导致肠腔内细菌、抗原物质向黏膜固有层移位并激活固有层免疫细胞,诱导黏膜异常免疫反应的发生。各种细胞因子的异常表达在UC的病程中也起到重要的推动作用,其中核因子NF-κB的活化是中心环节,可与IL-1、TNF-α等相互反馈产生级联反应,使炎症反应不断持续和放大,是造成炎症性肠病反复发作、难以治愈的原因之一。UC患者生物屏障的受损主要体现在肠道菌群的改变上,肠黏膜免疫系统对改变的菌群失去免疫耐受,对肠黏膜产生损伤,使细菌相关产物如短链脂肪酸和丁盐酸在体内的含量减少,不仅影响了肠道的pH和肠上皮细胞的能量代谢,也可导致肠上皮细胞的凋亡。黏液层是化学屏障的重要组成之一,炎性因子、致病菌等还可以通过抑制杯状细胞和黏蛋白影响发病,UC患者肠黏膜中的杯状细胞减少,黏蛋白的表达降低,黏液层厚度变薄,不能有效清除肠黏膜表面细菌,不仅使细菌更容易穿过黏液层侵袭肠上皮细胞加重细胞的凋亡,还会破坏肠道微生态的平衡,容易诱导和加剧肠道炎症的反应。综上可见,机械屏障、免疫屏障、生物屏障和化学屏障虽然通过不同的作用机制参与了UC的发病,但肠黏膜各屏障之间相互依赖、相互协调、相互影响、共同作用,形成了统一的肠黏膜屏障保护系统,这也是中医药多靶点、多层面作用的优势所在。

2 中医药修复肠黏膜屏障治疗UC

2.1 中医药修复肠黏膜机械屏障 单味中药、中药提取物和中药复方已在多项实验中被证实有不错治疗效果,可以从调节肠上皮细胞、增加紧密连接蛋白和黏膜修复因子的表达等方面修复肠黏膜机械屏障。朱磊等[2]观察了黄芩苷对UC大鼠结肠免疫炎性反应的影响,实验结果显示黄芩苷显著降低了大鼠PI3K和Akt蛋白磷酸化水平,PI3K/Akt信号通路是抑制IECs凋亡的关键信号,故黄芩苷抑制UC肠道免疫反应可能是通过PI3K/Akt信号通路减少肠上皮细胞的凋亡达成的。张振芳等[3]使用白花蛇舌草的乙醇提取物对DSS诱导的UC小鼠进行治疗,发现小鼠血清和肠组织中的核抗原ki67阳性率降低,肠黏膜炎性细胞浸润和损伤得到明显改善,核抗原ki67可抑制肠上皮细胞的异常增殖,说明白花蛇舌草乙醇提取物对肠上皮细胞有一定的保护作用。黄芪组成的复方在临床中被发现对UC的疗效甚佳,臧凯宏等[4]就此对黄芪提取物黄芪多糖进行研究,发现黄芪多糖可剂量依赖性升高黏膜表皮修复调节因子EGF和紧密连接蛋白Occludin和ZO-1的表达,促进肠黏膜机械屏障的修复。盐酸小檗碱(BBR)是从中药黄连中提取的有效成分,价格低廉,临床应用广泛,BBR治疗后小鼠肠道干细胞标志物LGR-5、TERT和紧密连接蛋白Claudin-1、Occludin、ZO-1的的表达明显升高,证明其减轻肠道炎症的机制与维护肠黏膜机械屏结构的完整性有关[5]。潘燕等[6]观察了锡类散治疗活动期轻中度左半结肠UC的疗效,锡类散组患者的症状改善和结肠黏膜愈合度明显高于氢化可的松组,且安全性佳,后续动物实验还证实锡类散通过上调紧密连接蛋白Occludin的表达改善黏膜愈合。韩玉娜[7]发现中药复方改良愈疡汤也可提高肠黏膜多种紧密连接蛋白及mRNA的表达以维持黏膜机械屏障结构的完整性,减轻结肠黏膜的炎症损伤,抵御致病菌的入侵。

促炎因子TNF-α、IFN-γ、IL-1β等和抗炎因子IL-4、IL-10等通过影响紧密连接调控肠黏膜屏障,中医药治疗UC的机制或许与调节细胞因子改善肠黏膜机械屏障有关。祁燕等[8]发现中药成方溃结康对UC小鼠肠黏膜的炎症因子和肠黏膜屏障均有影响,表现在调节促炎因子和抑炎因子的平衡减轻炎性因子对肠黏膜的损伤,还可以上调黏膜修复因子ITF和紧密连接蛋白Occuludin、Claudin的表达。马铁明等[9]选取大肠经募穴天枢穴、脾经大横穴对TNBS/DSS联合造模的UC大鼠进行艾炷灸治疗,结果显示艾炷灸可以降低UC疾病活动度,修复受损的肠黏膜上皮结构,且治疗效果与灸量呈正相关,其作用机制可能与降低促炎因子IL-8提高抗炎因子IL-10,抑制NF-κBp65的转录下调TLR-9有关。

2.2 中医药修复肠黏膜免疫屏障 作为肠道的重要防御线,肠黏膜免疫屏障具有维持肠道菌群稳态、抵抗外界和自身抗原等重要作用,免疫异常引起的免疫屏障功能障碍影响了UC的发生发展。西药免疫抑制剂如氨甲蝶呤、硫唑嘌呤、环孢素等起效较慢并且具有细胞毒性,寻找有效治疗且副作用小的药物已成为当前的治疗目标。中医药被证实对肠淋巴和免疫球蛋白有免疫调节作用,现已成为UC治疗的重要手段之一。李相玲等[10]发现中药枸杞、苦瓜、茯苓的水提物可改善肠系膜淋巴结T、B淋巴细胞比例和促进肠系膜淋巴细胞整合素a2β7表达,整合素a2β7的表达决定淋巴细胞经肠道和淋巴组织的能力,提示上述中药水提物可增强肠黏膜的免疫屏障功能。雷公藤的有效成分雷公藤多苷、雷公藤甲素均有免疫抑制作用,对UC有明显疗效,但由于药物毒性限制了临床的应用,但经过甘草炮制的雷公藤未见明显肝毒性,治疗后小鼠T细胞浸润显著减少,FoxP3+Treg增加,说明雷公藤通过诱导抑制性T细胞浸润发挥肠道免疫调节的作用[11]。刘思邈等[12]观察了以白头翁汤加减化裁的清热利湿方对大肠湿热型的UC小鼠核转录因子和肠免疫功能的影响,结果显示清热利湿方不仅可以降低核转录因子和TNF-α以减少促炎因子对肠黏膜的损伤,还可以下调肠黏膜IgA和SIgA水平维护肠黏膜局部免疫功能,且疗效与疗程呈正相关。吴东升等[13]研究了芍药汤对UC大鼠肠黏膜屏障的作用机制,芍药汤组大鼠肠黏膜的CD4+T淋巴细胞和SIgA较美沙拉嗪组升高,芍药汤通过改善肠黏膜淋巴细胞比率和调节免疫球蛋白水平修复肠黏膜免疫屏障,减轻肠黏膜的损伤。

2.3 中医药修复肠黏膜生物屏障 正常人肠道中各菌群共同生长并互相制约,若肠道菌群的动态平衡被打破,会导致机体免疫功能紊乱,是炎症性肠病的重要发病因素。UC作为炎症性肠病的一种,也与肠道菌群失调有密切联系,多项研究发现UC患者存在不同程度的菌群失调,致病菌和优势菌的比例改变,菌群的多样性减少。中医药被证实对肠道菌群有较好的调节作用,能促进肠道有益菌(双歧杆菌、乳酸杆菌等)生长,抑制有害菌(肠球菌、肠杆菌等)增殖,帮助肠道菌群恢复动态平衡,以达到减轻炎症水平,促进黏膜修复,改善机体免疫等功效。侯天舒等[14]发现UC大鼠的粪便细菌丰度较健康大鼠降低,主要体现在双酶梭菌增加,乳酸菌、毛螺科菌减少,而选取足三里、上巨虚、天枢穴进行针刺治疗后大鼠的乳酸菌和毛螺科菌含量增加,双酶梭菌含量减少,粪便细菌丰度得以改善,提示中医电针治疗能够增加菌群的多样性和丰度,促进肠道菌群恢复动态平衡。王晓梅等[15]选取双侧天枢穴、气海穴对UC大鼠进行隔药饼灸治疗,发现灸法治疗后的大鼠粪便中的有益菌(乳酸菌素、双歧杆菌)含量明显增加,有害菌(脆弱拟杆菌、肠杆菌)含量明显降低,且大鼠炎症因子TNF-α、IL-12的表达显著降低,说明隔药灸可改善UC大鼠的肠道菌群紊乱且具有恢复肠道微生态系统、减轻肠黏膜炎症反应的作用,从而保护肠黏膜。

2.4 中医药修复肠黏膜化学屏障 杯状细胞特异产生的黏蛋白(MUC2)三叶因子(TFF3)在化学屏障中发挥了主要的防卫作用,黏蛋白相关基因MUC13敲除小鼠经DSS诱导后出现更严重的结肠炎症,上皮细胞凋亡也更加明显,体现了黏膜化学屏障在UC中的重要性。惠毅等[16]观察到乌梅丸能有效提高UC大鼠肠上皮组织中MUC2、TFF3的含量,推测乌梅丸可能通过促进杯状细胞增殖分泌修复肠黏膜化学屏障。杯状细胞近年来被发现不仅是纯分泌细胞,它的数量和分泌物对维持肠道稳态具有重要作用,还参与了免疫调节[17]。臧凯宏等[18]使用当归补血汤对 TNBS造模的UC大鼠灌胃,发现当归补血汤可以减少未成熟杯状细胞数量,使成熟的分泌态杯状细胞接近正常。目前肠黏膜化学屏障在UC的研究中相对较少,仍具有较大的研究空间。

2.5 中医药多靶点、多层面修复肠黏膜屏障 实际上,中医药对肠黏膜屏障的保护作用往往不是单一、孤立的,而是对肠黏膜各屏障有多靶点、多层次的作用。中医药从修复肠黏膜结构、降低肠黏膜通透性、调节肠道免疫功能及肠道菌群等多方面发挥作用,最终达到修复黏膜、缓解症状、缩短病程、减少复发的良好治疗效果。木瓜总三萜在消化道溃疡中已被证明有较好的损伤修复作用,可能与其抑制炎症、促进上皮细胞增加、修复黏膜屏障有关。熊兴军等[19]在此基础上研究了木瓜的重要活性成分木瓜总三萜对UC小鼠的作用机制,发现木瓜总三萜可以上调肠黏膜屏障保护因子E-cadherin,紧密连接蛋白Occludin,黏蛋白MUC2,TFF3 mRNA的表达,对肠黏膜机械屏障、化学屏障均有作用。马齿苋是临床上治疗UC常用的清热解毒药,它的有效活性成分马齿苋多糖不仅能增加小鼠双歧杆菌和乳杆菌数量,还能促进抗炎因子的生成,降低炎症因子水平,提高免疫球蛋白含量,对生物屏障和免疫屏障具有双重调节作用[20-22]。张博[23]认为肠黏膜屏障与中医“脾为之卫”有异曲同工之妙,而经典方剂四君子汤不仅可以提高黏蛋白和三叶肽因子的表达修复大鼠化学屏障,还可增加肠黏膜sIgA的含量、CD3阳性T细胞百分比,以提高肠黏膜免疫屏障功能。

参苓白术散是止泻常用方,首载于《太平惠民和剂局方》,具有健脾益气、渗湿止泻的功效,临床常用于症见腹痛腹泻的脾虚湿盛患者,由于UC的主要症状之一就是腹泻,所以参苓白术散对UC也有不错的治疗效果。研究表明参苓白术散可维持肠黏膜屏障结构完整、改善肠道免疫调节、促进黏膜愈合。刘玉晖等[24]发现参苓白术散可升高UC小鼠Claudin、Oc⁃cluding蛋白,JAM和ZO-1 mRNA,调节肠上皮细胞间的紧密连接。刘翠英等[25]认为参苓白术散调节紧密连接的机制是通过抑制NF-κB水平,减少MLCK/MLC通路的过度激活达成的,MLCK/MLC通路通过影响肠黏膜的紧密连接参与UC的发病,高表达于肠上皮细胞的长链MLCK激活后使MLC磷酸化作用于肠上皮细胞的肌球蛋白和肌动蛋白,使紧密连接受牵拉后开放,而核因子NF-κB的持续激活引起MLCK的转录,引起以上步骤的进行。在免疫调节方面,参苓白术散下调UC大鼠细胞凋亡相关基因Caspase-8和蛋白的表达,进而调节细胞因子IL-1β、IL-4含量,改善结肠黏膜免疫功能,延缓组织凋亡,促进肠黏膜组织细胞的修复[26]。李晓冰等[27]用TNBS对小鼠造模,发现参苓白术散直接影响肠系膜Treg细胞,提高了肠道CD4+CD25+Foxp3+调节性T细胞的数量,以发挥肠黏膜免疫调节的功能。黏液结合肽TFF3是近年发现的新型生长因子,与MUC2形成胶状复合物保护肠黏膜,还能驱动上皮细胞迁移快速修复损伤肠黏膜,对上皮细胞的重组、修复有重要作用,参苓白术散还可通过上调MUC2、TFF3 mRNA表达,促进肠黏膜化学屏障损伤的修复[28]。

清肠化湿方是沈洪教授在经典方芍药汤的基础上化裁而来的,以清肠化湿、敛疮生肌、调气和血为主要功效的中药成方,在临床上取得良好疗效,它的作用机制被证实与肠黏膜屏障有关。吴昊等[29]发现清肠化湿方可增加紧密连接蛋白ZO-1的表达,还抑制肠上皮细胞半胱天冬氨酸酶-3蛋白的表达,从而抑制肠上皮细胞凋亡,修复肠黏膜机械屏障功能。翟金海等[30]使用清肠化湿方灌肠治疗TNBS造模UC大鼠,结果显示清肠化湿方明显降低大鼠肠组织TNF-α水平,减轻了对Claudin-1蛋白损伤,保护了肠黏膜紧密连接。顾培青等[31]探讨了清肠化湿方以过氧化物酶体增殖物激活受体-γ和NF-κB为中心的作用机制,实验结果显示清肠化湿方不仅可以通过PPAR-γ信号通路促进MUC2和TFF3的分泌达到修复肠黏膜化学屏障的功能,还可以降低NF-κB的激活减轻肠黏膜炎性反应,有效改善UC大鼠的病变程度。

中医特色外治疗法治疗UC的作用机制也可以从肠黏膜屏障进行解释。马喆等[32]使用隔药灸和温和灸大鼠“天枢”穴观察艾灸预处理UC大鼠的作用机制,发现艾灸预处理后大鼠的Occludin蛋白、MUC2、JAN1、ZO-1蛋白明显升高,说明艾灸对大鼠肠黏膜机械屏障和化学屏障均有保护作用,可能是艾灸有效预防减轻UC的作用机制之一。还有相关动物实验显示,隔药饼灸天枢穴能抑制肠上皮细胞凋亡,调节炎症细胞因子和肠黏膜免疫,帮助恢复肠道菌群的动态平衡,从多个屏障作用以减轻大鼠肠道炎症反应,修复肠黏膜[33-34]。

3 总结与展望

肠黏膜屏障一直是近年UC研究的热点之一,长期的肠道炎症可增加结直肠癌的风险,与黏膜炎症程度、持续时间、严重程度呈正相关,故促进黏膜组织愈合是UC重要的治疗目标[35]。现代医学单靶点、单通路、局部作用有一定局限性,中医药强调整体观念,从多靶点、多层面修复肠黏膜屏障,具有独特的优势,在临床上也取得了不错的治疗效果,为修复肠黏膜屏障提供了新的治疗思路。但由于中医药的作用机制不明确,目前的研究集中于中药单体和复方,且中药提取物成分较为复杂,尚不能判定各成分是否会互相影响。相信随着研究的深入,中医药对肠黏膜屏障的作用机制会越来越明确,现代医学对肠黏膜屏障的理解可以和中医药进行有机整合,为临床提供更多科学可靠的依据。

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