雷公藤多苷治疗溃疡性结肠炎的作用机制研究进展▲

秦艳琴 韦熔煌 梁雅琳 蒙华莹 黄学霞 李 超 谢 胜

(1广西中医药大学研究生学院,广西南宁市 530200;2广西中医药大学第一附属医院脾胃病科,广西南宁市 530022)

【提要】 溃疡性结肠炎是一种慢性非特异性炎症性肠病,临床上主要采用氨基水杨酸制剂、糖皮质激素、免疫抑制剂等药物对该病进行治疗,但目前的临床用药存在易复发、药物抵抗等问题。雷公藤多苷是中药雷公藤的一种提取物,是雷公藤的主要活性成分,具有抗炎、免疫抑制等作用,有“中草药激素”之称。研究表明,雷公藤多苷对溃疡性结肠炎有明确疗效,其可从调节免疫细胞、抑制炎症反应、抗细胞凋亡、调节肠道菌群、抑制氧化应激和保护抗氧化系统等方面,发挥其治疗溃疡性结肠炎的作用。本文主要针对雷公藤多苷治疗溃疡性结肠炎的作用机制研究进展进行综述。

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)是一种慢性非特异性炎症性肠病,具有易复发的特点,其主要临床表现为反复发作的腹泻、黏液脓血便伴腹痛、里急后重等症状[1],其发病机制复杂。目前研究发现,该病的发生与遗传因素、免疫反应失调、环境因素、肠道微生态紊乱有关,其中免疫异常是UC的重要发病因素[2]。目前西医治疗常用的药物包括氨基水杨酸制剂、糖皮质激素、免疫抑制剂等,但存在易复发、药物抵抗等问题。

雷公藤多苷是中药雷公藤的一种提取物,是雷公藤的主要活性成分,具有抗炎、免疫抑制等作用,有“中草药激素”之称,主要应用于类风湿性关节炎、肾小球肾炎、红斑狼疮等免疫性疾病的治疗。雷公藤多苷生物活性由二萜类成分、三萜类成分及生物碱类成分协同产生[3]。钦丹萍等[4]的研究表明,雷公藤多苷可用于对激素抵抗或使用其他免疫抑制剂受到限制的UC患者,其能够有效改善患者腹痛、腹泻、里急后重等症状,明显减轻黏膜溃疡、充血、炎症细胞的浸润程度。本文通过总结雷公藤多苷对UC的作用机制,为其临床应用提供理论依据。

1 调节免疫细胞

Th17和调节性T淋巴细胞(regulatory T lymphocyte,Treg)是已知的淋巴细胞亚群,对诱发和加重UC患者肠道损伤具有重要作用[5]。Th17是肠黏膜表面促炎反应的关键启动子,可以产生具有促炎作用的白细胞介素(interleukin,IL)-17A、IL-17F、IL-21、IL-22等[6]。Treg是一种免疫抑制调节细胞,可在肠道固有层中抑制肠道自身免疫炎症反应[6]。Th17和Treg平衡在调节炎症免疫反应进而维持肠道稳态方面发挥着重要作用[7]。雷公藤多苷能抑制Th17分化,促进Treg分化,且可重建Th17/Treg平衡,减轻肠道炎症[8]。巨噬细胞具有抗原提呈、吞噬、免疫防御和炎症调节等多种功能,自噬能够调控巨噬细胞极化方向,参与炎性反应的调节[9]。雷公藤多苷能降低UC小鼠结肠巨噬细胞内自噬相关蛋白——微管相关蛋白1轻链3Ⅱ/Ⅰ表达,进而抑制细胞自噬,抑制炎症反应,对结肠组织起到保护作用[10]。

2 抑制炎症反应

多种细胞因子共同参与了UC的发病过程。如IL家族成员IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、IL-17A、IL-17F、IL-18、IL-21、IL-22、IL-23、IL-27在UC患者血清中均显著升高,在肠道炎症反应中发挥促炎作用;IL-4、IL-10、IL-13、IL-23为抗炎细胞因子,具有抑制炎症反应的作用,在活动期UC患者血清中其水平降低[11-12]。肿瘤坏死因子α(tumour necrosis factor α,TNF-α)是一种主要由单核细胞、巨噬细胞和T淋巴细胞产生的促炎症细胞因子,TNF-α在UC 中的作用是促使中性粒细胞聚集而引起炎症反应;其可促进IL-8的产生,诱导IL-8趋化因子激活中性粒细胞加剧局部肠道炎症;其还能够协同γ干扰素改变肠道上皮的屏障功能[11,13]。由此可推测,促炎细胞因子与抗炎细胞因子失衡可能是UC的一个重要发病机制。研究表明,雷公藤多苷能有效降低IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-8、IL-17A等细胞因子的表达水平,同时上调IL-4、IL-13的表达水平[8,14-17]。

核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)是一种转录因子,NF-κB活化可促进促炎细胞因子TNF-α、IL-1β的释放,加重肠黏膜炎症,参与UC发病[18]。Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)是启动炎症反应及免疫应答的重要模式识别受体,TLR4为其成员之一。UC患者肠上皮固有层细胞中的TLR4表达明显升高,在UC发病中扮演重要角色[19]。雷公藤多苷可抑制TLR4表达,影响髓样分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)诱发信号通路下游的TNF受体关联因子6(TNF receptor associated factor 6,TRAF6)表达,从而抑制NF-κB活化,减少炎症因子TNF-α、IL-1β的释放,即抑制TLR4/MyD88/NF-κB通路,从而抑制促炎细胞因子释放,减轻肠道炎症反应[20]。

巨噬细胞游走抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)是一种重要的促炎介质,来源于活化的T淋巴细胞、巨噬细胞及树突状细胞等[21]。MIF能促使活化免疫细胞和巨噬细胞分泌TNF-α、IL-1β、IL-6等多种促炎细胞因子,参与免疫性疾病与炎症性疾病的进展[21]。钟宇等[22]研究发现,MIF在UC大鼠模型结肠组织中呈高表达。此外,景姗等[23]发现在UC患者血清中MIF水平亦升高。钟继红等[24]发现,雷公藤多苷可有效降低UC小鼠结肠组织中的MIF水平,进而抑制促炎细胞因子释放,缓解肠道炎症。

由此可见,雷公藤多苷可通过平衡促炎细胞因子与抗炎细胞因子水平,发挥抗炎作用;其也可通过调节中间介质因子水平,抑制促炎细胞因子释放,减轻肠道黏膜损伤。

3 抗细胞凋亡作用

细胞凋亡的启动与Caspase激活密切相关,细胞受损导致其线粒体外膜被破坏,致使细胞色素C释放进入胞浆,与Caspase-9等结合形成凋亡小体,进而激活Caspase-3启动细胞凋亡[25]。Caspase-3在细胞凋亡过程中占据核心地位,被称为“死亡执行蛋白酶”[26]。B细胞淋巴瘤2(B-cell lymphoma 2,Bcl-2)基因是与凋亡密切相关的原癌基因之一,主要存在于线粒体外膜、核膜及部分内质网中,Bcl-2基因通过抑制Caspase级联反应进而抑制细胞凋亡,从而延长细胞生存时间[25-26]。步楠等[15]研究显示,与生理盐水组相比,UC模型组大鼠肠黏膜细胞凋亡率、Caspase-9、Caspase-3的表达水平明显升高, Bcl-2表达水平显著降低;与UC模型组大鼠相比,经雷公藤多苷干预后的大鼠肠黏膜的Caspase-3、Caspase-9表达水平明显下降,Bcl-2表达水平明显上升。这表明雷公藤多苷能够有效抑制肠黏膜细胞线粒体途径所介导的细胞凋亡,具有抗细胞凋亡作用。

4 调节肠道菌群作用

肠道微生物与宿主之间存在相互作用,肠道菌群失调可能是触发或加重UC的因素[27]。研究表明,相较于正常的肠道微生物组,UC肠道微生物组的分类多样性普遍下降,同时厚壁菌门数量下降,变形菌门数量增加[28]。UC患者肠道中致病性大肠埃希菌、脆弱拟杆菌和螺杆菌等致病菌的检出率明显高于健康人群[29]。研究表明,在UC小鼠模型中,厚壁菌门数量明显减少,拟杆菌门数量增加;给予低、中、高剂量雷公藤内酯干预后,UC小鼠肠道微生物群恢复正常,微生物多样性得到显著改善[29],在“门”分类水平上,拟杆菌门数量减少,厚壁菌门数量增加在“属”分类水平上,拟杆菌和毛螺菌属数量减少[30]。而雷公藤内酯为雷公藤多苷最主要的活性成分之一[31],由此表明雷公藤多苷具有调节UC肠道菌群的作用,即其可通过改善肠道微生物种类,调节肠道菌群结构,进而恢复肠道菌群稳态。

5 抑制氧化应激、保护抗氧化系统

研究表明,UC的结肠黏膜损伤与氧化应激反应密切相关[32]。活性氧簇是有氧代谢的副产品,其包含超氧阴离子(O2-)、过氧化氢、羟自由基等,是氧化应激的分子基础[33]。在胃肠道中,活性氧簇的主要来源是还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)氧化酶[34]。NADPH氧化酶上调导致活性氧簇过度产生,过多的活性氧簇可介导含NLR家族Pyrin域蛋白3(NLR family Pyrin domain containing protein 3,NLRP3)炎症小体的激活,从而促进促炎细胞因子IL-1β、TNF-α等释放,参与UC发病[34-35]。雷公藤多苷能有效降低活性氧簇水平、NADPH 氧化酶活性及NLRP3的mRNA表达水平,通过抑制NADPH氧化酶-活性氧簇-NLRP3炎症小体信号传导通路发挥其抑制氧化应激作用,进而抑制炎症反应[36-37]。

脂质过氧化反应也是主要的氧化应激方式。过氧化过程的最终产物是丙二醛,丙二醛可使细胞膜通透性增加,最终导致细胞结构功能发生改变,其可反映细胞组织中脂质过氧化反应的程度[38]。UC患者的结肠黏膜损伤与活性氧簇触发的对细胞膜脂质的攻击相关,并与一氧化氮自由基引发的脂质过氧化反应有关。有研究表明,当UC大鼠结肠组织中一氧化氮值升高时,丙二醛含量也升高[39]。在晚期UC大鼠中,过量的一氧化氮与O2-结合,转变为过氧化亚硝酸,进一步分解为氧化性更强的羟自由基和亚硝酸盐自由基,攻击超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)结构中的巯基,降低SOD清除O2-的能力,对机体产生更大的细胞毒性[40]。SOD是一种抗氧化物酶,具有消除O2-、保护细胞组织免受活性氧自由基的氧化损伤作用[32]。在UC中,一氧化氮和O2-大量产生,造成SOD耗竭及合成减少,SOD水平下降,抗氧化系统遭到破坏,加重了组织损伤[39]。李金儒等[41]研究发现,UC大鼠模型的SOD表达水平低于健康大鼠,一氧化氮、丙二醛水平明显高于健康大鼠。李军华等[42]发现,雷公藤多苷能降低UC模型大鼠结肠黏膜组织中一氧化氮、 丙二醛含量,并增加SOD活性,这一结论与周毅骏等[43]的研究结果一致。上述研究表明,雷公藤多苷能有效减弱脂质过氧化反应,抑制氧化应激,并增强抗氧化酶活性,保护抗氧化系统,减轻组织损伤,从而发挥治疗UC的作用。

6 小 结

雷公藤多苷可调节免疫细胞及细胞因子、抑制炎症反应、抗细胞凋亡、调节肠道菌群、抑制氧化应激、保护抗氧化系统,从多方面、多环节、多通路对UC发挥抗炎及免疫抑制等作用,从而达到治疗UC的目的。但雷公藤多苷亦可损伤消化系统、生殖系统、血液系统疾病、皮肤黏膜及心血管系统,其中以肝毒性和生殖毒性较为突出,这限制了雷公藤制剂的临床应用[3]。研究表明,可通过联合用药减轻雷公藤多苷肝毒性和生殖毒性,如甘草炮制雷公藤后可有效减轻雷公藤自身毒性,对UC仍有良好的治疗效果[44]。可见,雷公藤多苷能有效治疗UC,具有较好的临床推广应用前景,今后或可作为UC治疗的补充药物。为了促进雷公藤多苷更加安全、有效地应用于临床,研发高效低毒的雷公藤多苷制剂将成为今后的制药研究方向。