黄芩苷在呼吸系统疾病中的研究进展

邝哲姝 吴福玲

滨州医学院附属医院儿科，滨州 256600

黄芩苷（5，6-二羟基-7-O-葡糖苷酸黄酮）是中药黄芩（SB，一种唇形科黄芩属多年生草本植物）的主要有效成分，黄芩为唇形科植物黄芩的干燥根。黄芩具有较广的抗菌谱，并有抗炎、抗过敏、抗肿瘤、抗氧化等作用，是一种临床常见中药［1］。黄芩苷为含黄酮类糖苷，具有水溶性低［（67.03±1.60）mg∕L］、渗透性低（Papp=0.037×10-6cm∕s）等性质［2］。黄芩苷参与多种代谢途径，如牛磺酸和亚牛磺酸代谢、谷胱甘肽代谢、烟酸和烟酰胺代谢、甘油磷脂代谢、初级胆汁酸生物合成、色氨酸代谢以及精氨酸和脯氨酸代谢等。与这些代谢途径相对应的差异代谢物在疾病发展的不同阶段上调或下调，均表明在疾病演变中的关键作用［3］。本文就黄芩苷治疗呼吸系统疾病的药理学作用及机制作一综述，为呼吸系统疾病的防治提供新的思路。

黄芩苷与呼吸系统疾病

1.黄芩苷与慢性阻塞性肺疾病（COPD）

COPD 是一种常见的以持续气流受限为特征的疾病。黄芩苷因其所具有的抗炎、改善肺功能的能力被推测为COPD的潜在治疗选择。黄芩苷治疗可减少促炎介质［如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和IL-8］的释放，减轻炎症程度，从而缓解COPD。其具体机制为：（1）黄芩苷可以上调热休克蛋白72（HSP72）的表达，而HSP72 的过表达会抑制c-Jun N-末端激酶（JNK）的活性和磷酸化，从而导致JNK 基因沉默，致使细胞活力增强，抑制细胞凋亡以及TNF-α、IL-6、IL-8 的释放，从而减轻了COPD［4］；（2）Zhang 等［5］的研究证明，黄芩苷可增强组蛋白去乙酰化酶2（HDAC2）蛋白的表达，并且通过HDAC2∕核因子-κB（NF-κB）∕纤溶酶原激活剂抑制剂-1（PAI-1）信号通路抑制NF-κB 的表达，减少与其下游靶标PAI-1 的启动子结合并降低PAI-1的表达，从而抑制巨噬细胞中的p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和NF-κB的激活以及IL-6的转录下调影响单核细胞∕巨噬细胞的极化，减少炎症细胞的募集，起到抗炎作用，从而缓解COPD。同时，PAI-1∕TNF-α∕PAI-1 可能存在正反馈回路，这将进一步增强黄芩苷的抗炎功效。PAI-1 受抑制还可以下调IL-8 和白三烯B4（LTB4）的表达，减少中性粒细胞向肺的募集。此外，研究已证实JNK 与PAI-1 的表达呈正相关关系，即JNK 基因沉默可抑制PAI-1 的表达［6］。综上，黄芩苷的下游靶分子，包括HSP72、JNK及HDAC2，代表了COPD治疗药物开发的新兴靶点。

2.黄芩苷与哮喘

哮喘发病机制与氧化应激和气道炎症密切相关。微RNAs（miRNAs）在调节哮喘方面至关重要，了解miRNAs 的作用可能有助于开发治疗严重哮喘的新疗法［7］。Zhai 和Wang［8］的研究表明，黄芩苷通过上调miR-103 和介导Toll样受体4（TLR4）∕NF-κB 通路来预防儿童哮喘的进展。黄芩苷促进miR-103 的表达并抑制血小板衍生生长因子-BB（PDGF-BB）诱导的支气管平滑肌细胞（SMC）异常增殖，从而减轻哮喘的病理状态。而miR-103还可以通过miR-103∕TLR4∕NF-κB 轴控制哮喘，miR-103 直接靶向TLR4 结合位点，抑制TLR4 表达，降低NF-κB 磷酸化的程度，从而改善炎性细胞浸润和胶原沉积。而受损的TLR4∕NF-κB 通路导致炎性细胞因子IL-6 和TNF-α 水平降低，降低氧化应激标志物丙二醛（MDA）和一氧化氮（NO）浓度，超氧化物歧化酶（SOD）增加，从而减轻急性哮喘小鼠模型中的氧化应激，达到控制哮喘的效果。黄芩苷还可以显著抑制肥大细胞中类胰蛋白酶mRNA 的IL-33 依赖性表达，使蛋白酶激活受体2（PAR-2）激活下降，从而减轻哮喘症状［9］。由于PAR-2 信号传导诱导气道上皮细胞中的胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）表达，黄芩苷还可以显著下调TSLP+IL-1β刺激后肥大细胞中IL-4、IL-5 和IL-13 的表达。而上述大量Ⅱ型细胞因子（IL-4、IL-5和IL-13）的释放参与Ⅱ型免疫过程和过敏性气道疾病（例如哮喘），因此，黄芩苷对气道上皮细胞中IL-33产生的抑制作用可能对治疗哮喘具有治疗价值。

3.黄芩苷与支原体肺炎

肺炎支原体是一种常见的病原体，可引起呼吸道感染。支原体肺炎会导致许多并发症，包括肺损伤甚至死亡［10］。虽然支原体肺炎的发病机制尚不完全清楚，但其特征是呼吸道上皮吸附、免疫发病机制和肺炎支原体侵袭的破坏。Zhang 等［11］的研究证实，黄芩苷可以通过miR-221∕TLR4∕NF-κB轴减少支原体肺炎模型小鼠的肺组织损伤。黄芩苷靶向抑制miR-221 表达，使TLR4 表达下调，TLR4 可以穿过细胞膜与相应配体结合，募集下游的衔接髓样分化因子88（MyD88），并最终激活NF-κB。而TLR4 表达下调使NF-κB的激活受到抑制，导致促炎基因的转录水平下降，炎性因子（如IL-6 和TNF-α）数量减少。有研究表明，肺炎支原体产生的炎性因子可能通过Janus 激酶∕信号转导和转录激活因子等信号通路激活caspase-9，释放更多的凋亡诱导因子，最终激活caspase-3，半胱天冬酶级联的激活导致DNA断裂和染色质聚集，导致不可逆的细胞凋亡，最终导致肺损伤［12］。总之，黄芩苷可以通过抑制miR-221 表达和靶向TLR4∕NF-κB 信号通路来抑制炎性因子水平和炎性细胞数量，从而改善肺炎支原体所致肺损伤。

4.黄芩苷与结核病

结核分枝杆菌是全球范围内人类健康的重大威胁，在活动性结核病期间可以诱发肉芽肿和系统性炎性反应。Fu等［13］的研究证明，黄芩苷可以抑制蛋白激酶R 样内质网激酶（PERK）∕真核起始因子2α（eIF2α）的激活通路并下调硫氧还蛋白互作蛋白（TXNIP）表达，随后减少核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（NLRP3）炎性体的激活，导致结核分枝杆菌感染的巨噬细胞中的焦化减少，从而减轻炎性反应，缓解结核分枝杆菌造成的组织损伤。因此，黄芩苷通过抑制PERK∕TXNIP∕NLRP3轴减少细胞焦化可能成为一种新的宿主导向疗法。

5.黄芩苷与病毒性肺炎

5.1.黄芩苷与甲型流感病毒 甲型流感病毒是季节性流感的主要病原体之一，已知感染流感病毒通常会导致miRNA 谱（如miR-146a 和miR-155）的调节和宿主细胞Ⅰ型干扰素反应的抑制［14］。黄芩苷可以使miR-146a 表达下调，而作为甲型流感病毒感染期间miR-146a 直接靶标的肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6）表达被增强，该因子是干扰素产生信号通路中的关键接头，从而进一步激活Ⅰ型干扰素反应来发挥黄芩苷的抗病毒作用［15］。这为靶向miRNA 预防和治疗H1N1 和H3N2 等病毒感染提供了新的证据。然而，黄芩苷降低miR-146a 水平的机制仍然未知。黄芩苷是否直接导致miR-146a 的降解，或者这是否依赖于某些介质来降低miR-146a 的表达，需要在未来进行更详细的探索。

5.2.黄芩苷与新型冠状病毒肺炎（COVID-19） 截至2019 年底，中国报道了一种罕见的肺炎——COVID-19，由一种新型冠状病毒（COV）引起的严重急性呼吸综合征（SARS）［16］，目前为止没有针对SARS-CoV-2 的特异性抗病毒药物。Zandi 等［17］的实验证明，黄芩苷、黄芩素都可以通过在活性位点以外的位置与SARS-CoV-2 RNA 依赖性RNA 聚合酶（RdRp）结合，特异性结合抑制SARS-CoV-2 RdRp，从而对病毒聚合酶活性产生抑制作用。其具体机制为：黄芩素可以与SARS-CoV-2 RdRp 中的His133 和Asn705 氨基酸结合，这些氨基酸对病毒的成功复制十分重要。此外，有研究表明，黄芩苷可以抑制SARS-CoV-2 3CL蛋白酶的酶活性，并且能够有效调节干扰素、促炎细胞因子和亚细胞炎症通路，抵消病毒介导的炎性细胞因子导致的多器官衰竭［18-19］。黄芩苷还具有抗肺纤维化能力，因而具有抗COVID-19 的潜在疗效。黄芩苷可以与靶蛋白转化生长因子- β（TGF- β1）结合，抑制基质金属蛋白酶-2（MMP-2）、金属蛋白酶抑制剂2（TIMP2）的表达，推延肺纤维化进程［20］。黄芩苷通过抑制磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）∕蛋白激酶B（Akt）和钙∕钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）信号通路，调控信号通路的受体和下游靶基因控制肺纤维化，最终起到治疗COVID-19的效果［21］。

6.黄芩苷与肺癌

肺癌是一种常见的实体癌，在全球范围内具有很高的癌症相关病死率［22］。黄芩苷对多种癌细胞具有降低细胞毒性和抗转移活性的作用，然而这种效应背后的机制仍不清楚。黄芩苷可直接靶向PDZ 结合激酶∕T-淋巴因子激活的杀伤细胞来源的蛋白激酶（PBK∕TOPK）蛋白激酶，下调下游信号分子组蛋白H3 和细胞外信号调节激酶2（ERK2）的表达水平，抑制纺锤体中区的形成和胞质分裂，进而抑制肺癌细胞的增殖［23］。黄芩苷还可以通过miR-340-5p∕去甲肾上腺素转运体基因（NET1）轴引发抗肿瘤活性，抑制肺癌细胞生长［24］。此外，黄芩苷可以抑制PI3K∕Akt∕哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路中p-Akt 的表达，从而促进肿瘤细胞的凋亡［25］。Hou 等［26］基于分子对接技术，将黄芩苷与苯丙氨酸甲酯结合，合成了一对手性黄芩苷衍生物，即BAD 和BAL，目的在于对黄芩苷进行结构修饰以获得具有高抗肿瘤活性的衍生物。BAD 和BAL 由黄芩苷和两个PME 通过酰胺键形成，具有内酰胺结构的手性物质可通过抑制PI3K∕Akt∕mTOR 通路中p-Akt 的磷酸化，进而上调caspase-3、caspase-9 和Bax，下调Bcl-2 蛋白的表达，最终促进肺癌细胞的凋亡。另外，黄芩苷可以增强顺铂促进细胞凋亡、将细胞阻滞在S 期和触发DNA 损伤的作用，还能促进顺铂对肺癌细胞中XRCC1 表达的抑制作用，破坏肺癌细胞基因组的稳定性［27］。上述关于黄芩苷在肺癌治疗中的研究进展尚浅，很多机制有待进一步研究和探讨。

总结与展望

目前，关于黄芩苷治疗呼吸系统疾病的研究进展尚少，很多机制有待进一步研究，但其对于治疗COPD、病毒性肺炎、支原体感染、肺癌、支气管哮喘、结核病等肺部疾病方面均有着肯定的疗效，尤其是面对全球肆虐的COVID-19 时，黄芩苷为COVID-19 的治疗提供了新的希望。随着研究的不断深入，黄芩苷的作用及功效将进一步被开发完善，有望成为呼吸系统疾病治疗中的重点药物。