柳沛林,周军,魏海梁,肖刚,郭辉,张迪(.陕西中医药大学,陕西 咸阳 7046;.陕西中医药大学附属医院,陕西 咸阳 7000)
溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis,UC)是一种累及直肠和结肠黏膜层的慢性炎症性肠病,在临床常表现为腹痛腹泻、便脓血、里急后重等症状[1]。其发病机制尚未完全阐明,可能与遗传因素、环境因素、肠道微生物群失调、先天性和适应性免疫增强以及肠上皮屏障功能障碍有关[2]。该病迁延难愈且容易复发,若不及时治疗,长期的炎症刺激将会大大增加结直肠癌的患病率[3]。西医治疗UC 主要应用5-氨基水杨酸、糖皮质激素、免疫调节剂和生物制剂等药物治疗,但由此造成的不良反应和耐药性,以及高昂的治疗费用是目前亟待解决的问题。辅助性T 细胞17(Th17)和调节性T 细胞(Treg)在UC 的发展中发挥重要作用。Th17 通过分泌白细胞介素(IL)- 17和IL-21等促炎细胞因子可加剧肠道炎症反应,而Treg 通过分泌转化生长因子β(TGF-β)和IL-10等抗炎细胞因子能抑制免疫细胞的活化,从而控制炎症[4]。Th17/Treg平衡是维持肠道免疫稳态的一个关键因素,其失衡会使肠黏膜免疫屏障功能障碍,诱导分泌炎症因子促使UC 的发展[5]。因此,调节肠黏膜免疫屏障中Th17/Treg的平衡在UC的治疗过程中至关重要。
近几年,中药通过调节Th17/Treg平衡治疗UC已成为一个研究热点,逐渐成为治疗UC的新方向。因此,本文系统综述中药通过调节Th17/Treg治疗UC的最新研究成果,以期为临床治疗UC提供参考。
Th17 和Treg 都是由未成熟的CD4+T 细胞分化而来。CD4+T 细胞是免疫系统的重要组成部分,在与活化的抗原呈递细胞(APC)接触并与Th 细胞组织相容性复合物分子结合后,未成熟的CD4+T 细胞从静止状态转变为迅速增殖状态,并在细胞因子的刺激下分化成不同的效应细胞亚型[6]。正常情况下,Th17不仅可以通过维持免疫稳态来保护肠黏膜,还可以通过分泌促炎因子加剧肠道炎症反应,而Tregs 在免疫中起到监测和抑制Th17 过度免疫反应的作用[7]。Th17 的分化可由IL-6、IL-21、IL-23 和TGF-β 等细胞因子诱导。在IL-6 和TGF-β 共同作用下刺激信号转导器及转录激活因子3(STAT3)并使其活化,活化的STAT3 进一步诱导能促进和维持Th17 基因表达的特异性转录因子维甲酸相关孤核受体-γt(ROR-γt)的表达,从而促使未成熟的CD4+T 细胞增殖分化成Th17 亚型[8-9]。此外,IL-21 通过促进CD4+T 细胞增殖,增强Th17 分化的功能,并维持其稳定成熟,抑制Treg分化,加剧Th17/Treg失衡[10]。IL-23主要由巨噬细胞和树突状细胞产生,其响应外源性或内源性信号,并驱动Th17 的活化,随后产生IL-17A、IL-17F、IL-6、IL-22和肿瘤坏死因子α(TNF-α)等细胞因子,加速炎症介质释放而发挥免疫功能,进而参与免疫系统相关疾病的发病过程[11]。
Treg 是CD4+T 细胞的一个子集,发挥维持免疫稳态和抑制过度免疫的功能,可分为体内外周诱导型T 细胞(iTreg)和胸腺来源的天然型T 细胞(nTreg)[12]。iTreg需要IL-2和TGF-β的诱导分别表达IL-10和叉状头转录因子p3(Foxp3),而nTreg不需诱导就能促进Foxp3的表达和Treg发育,不受所处环境的限制[13]。Foxp3是Treg最关键的标志物,Foxp3可抑制ROR-γt 与DNA 的结合来抑制Th17 分化,从而导致T 细胞向Treg 谱系分化[14]。此外,TGF-β 是Th17和Treg 必需的发育因子,它诱导Foxp3 和ROR-γt 的表达,并依赖于促炎细胞因子驱动iTreg 分化为Th17;在没有促炎细胞因子的环境下,TGF-β 通过CD3+和CD4+T 细胞诱导Foxp3 的表达来促进Treg 的发育以及抗炎症因子IL-10 和TGF-β 的表达[15-16]。因此,Th17 和Treg 的免疫平衡是由促炎或抗炎细胞因子共同控制的。
Th17 和Treg 是机体免疫调节的关键细胞,在UC的发生发展过程中发挥重要作用。UC 是由于宿主和肠道菌群之间相互作用损伤肠上皮屏障引起的一种慢性的黏膜免疫反应[17]。有研究[18]表明,人体肠道放线菌Eggerthella lenta 通过非依赖性抗原机制解除对Th17 转录因子ROR-γt 的抑制,从而诱导肠道Th17激活,释放相关促炎细胞因子诱发UC。在UC小鼠模型中,小鼠脾脏中Treg 减少,通过将益生菌移植到UC小鼠体内,发现小鼠体内的抗炎细胞因子(IL-10、TGF-β)增加,且小鼠腹泻症状明显减轻[19]。
在UC 患者肠道中肠球菌、肠杆菌数目增多,且Th17、IL-6 表达水平升高;相反,乳酸杆菌、双歧杆菌、拟杆菌等数目减少,且Treg、IL-10 水平降低,表明肠道菌群紊乱可能通过诱导Th17/Treg 免疫失衡调节相应炎性介质的分泌影响UC 的发生[20]。Zhang等[21]在UC小鼠模型中摄入可以表达IL-35的大肠杆菌,结果提示小鼠脾脏和肠系膜淋巴结中Th17和IL-17A 的水平降低,Treg 水平升高,以及在结肠和血清中IL-10、TGF-β 及IL-35 的水平增高,IL-6和IL-12 水平减低,表明在UC 小鼠体内存在明显的Th17/Treg 失衡,且通过适当改善肠道菌群可能使Th17/Treg平衡恢复正常状态。何智超等[22]通过检测UC 患者Th17、Treg 以及相关炎症因子的表达,探讨Th17/Treg平衡与UC患者疾病活动度及炎症程度的关系,发现Th17 与疾病活动度、C 反应蛋白(CRP)及IL- 17均呈正相关,与IL-10呈负相关,Treg 则正好相反,这表明UC患者体内Th17/Treg失衡且与疾病活动度及炎症程度有密切关系。
综上所述,UC 患者体内因肠道菌群紊乱可引起Th17/Treg 明显失衡,导致促炎细胞Th17数量相对增加,释放大量促炎症因子,免疫抑制细胞Treg 数量相对降低,抗炎症因子分泌减少,进而加快病情发展,并且这种变化是随着疾病程度的变化而动态改变,所以Th17 和Treg 之间的动态变化对疾病的活动度把握和治疗有一定的指导意义。因此,将Th17/Treg 免疫平衡调节到健康水平可能是治疗UC 的新目标、新方向。
中医学将UC 归属于“泄泻”“痢疾”“肠癖”等范畴,其病因主要为时邪外感、饮食不洁或不节、情志不畅、先天不足,病位在大肠,涉及肝肺肾三脏[23]。临床上,通常将UC 分为活动期和缓解期,活动期病机主要为脏腑湿热蕴结大肠,气血失和,通过清热化湿、调和气血、敛疮生肌能够有效缓解临床症状;缓解期以虚为主,疾病日久,湿热留恋,脾虚及肾,致脾肾亏虚,通过补脾益肾,兼以清化湿热,可以改善胃肠道消化功能[24-25]。基于中医阴阳辨证理论,Th17/Treg平衡也具有一定的阴阳属性,二者根据机体内环境的变化此消彼长,使机体处于“阴平阳秘”的状态;同时,Th17/Treg在体内的作用又是相互拮抗、相互调节的,这种拮抗作用使机体有一个相对稳定的免疫环境。所以,Th17/Treg 在功能上互为拮抗、数量上彼此消长,以保持体内阴阳平衡,但一旦打破这种平衡,就可能会诱发疾病或加重病情[26]。现将近年中药活性成分、单味中药及中药复方通过调控Th17/Treg平衡治疗UC的研究成果作一系统性的总结。
3.1 中药活性成分及单味中药
3.1.1 清热解毒燥湿药 栀子苷具有缓泻、抗炎、镇痛、抗氧化及抗病毒等作用。Yu 等[27]使用栀子苷干预三硝基苯磺酸(TNBS)诱导的UC小鼠,发现栀子苷可诱导脾脏Treg 分化来控制Th17 及炎症介质水平,修复紧密连接损伤,改善结肠屏障功能,发挥治疗UC 的作用。金丝桃苷(HYP)是一种存在于多种中药中的黄酮苷类化合物,具有抗氧化、抗炎和保护心肌等多种功能[28]。Cheng 等[29]研究发现HYP 可通过调节Makorin环指蛋白1(MKRN1)/过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)通路的活性增强紧密连接蛋白表达,控制结肠炎症,恢复Th17/Treg 免疫平衡,保护肠道屏障来减轻UC小鼠症状。苦参酮是苦参的主要成分,苦参的抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤和降血糖作用主要来源于苦参酮[30]。UC 小鼠给予苦参酮,发现其可以抑制JAK2/SATA3 通路激活,降低体内Th17 水平,恢复肠道免疫系统稳态,缓解小鼠肠道炎症,起到治疗UC 的作用[31]。虎杖苷是从虎杖中提取的一种黄酮类单体化合物,通过体内外实验得知,虎杖苷可抑制蛋白激酶Cθ(PKCθ)及STAT3的磷酸化,进而抑制Th17 分泌IL-17A,减轻肠道炎症,改善肠黏膜炎症,对UC起治疗作用[32]。
在单味中药及药对研究方面,马齿苋具有清热凉血、解毒止痢、消炎等功效,首载于《神农本草经》[33]。LAI等[34]发现马齿苋可抑制IL-6/SATA3通路活化来抑制CD4+T细胞向Th17分化,降低炎症细胞因子释放,恢复小鼠体内Th17/Treg平衡,改善UC小鼠的症状。孙中美等[35]研究发现葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的大鼠给予青黛干预后,可促进大鼠结肠G蛋白偶联受体41/43(GPR41/43)的表达,进而调节Th17/Treg免疫平衡以治疗UC。王丽丹等[36]给予UC大鼠青黛、苦参、青黛+苦参后,发现三者均能抑制Th17分化,减少IL-17 分泌,起到治疗UC 的作用,而青黛、苦参配伍应用较单用效果更优。
3.1.2 行气活血药 姜黄活血行气、温经止痛,其主要成分姜黄素具有抗感染、抗炎、抗肿瘤及促进脂质代谢等作用[37]。研究发现[38-39]姜黄素通过改善Th17/Treg平衡,影响炎症细胞因子的表达来减轻DSS诱导的UC 大鼠和小鼠的结肠损伤。小白菊内酯(PTL)是一种倍半萜内酯,有良好的抗癌、抗炎和抗菌生物活性,在UC 小鼠模型中PTL 可增加短链脂肪酸(SAFAs)的水平,调节肠道菌群的丰度与结构,减少炎症介质的释放,进而调节Th17/Treg 免疫平衡以维持肠道稳态[40]。牡丹总糖苷(TGP)在抗炎和调节免疫平衡方面有良好的调节作用,TGP 通过抑制IL-23/IL-17炎症信号轴调节Th17/Treg平衡和相关转录因子的表达来改善小鼠肠道炎症浸润,达到治疗UC的作用[41]。
3.1.3 补益药 黄芪具有补气养血、脱毒排脓、敛疮生肌的功效。从中提取的黄芪甲苷Ⅳ可抑制Notch信号通路,有效减轻DSS 诱导的急性和复发性UC 小鼠结肠组织中的氧化应激,减轻肠道炎症反应,使Th17/Treg 免疫平衡恢复正常水平[42]。李时珍《本草纲目》记载红景天为“本经上品,祛邪恶气,补诸不足”,为“已知补益药中罕见”[43]。红景天苷通过抑制在髓细胞上表达的触发受体(TREM1)相关的巨噬细胞焦亡,增加厚壁菌门的比例,并抑制了拟杆菌门的繁殖来改善肠道微生物群紊乱,使Th17/Treg 趋于平衡,来保护UC 小鼠[44]。西洋参能气血双补,且补而不燥,是补药中的佳品,从中提取的人参皂苷K可调节肠道微生物群、增加黏液层的厚度,有效减少Th17数量,恢复Th17/Treg平衡,缓解DSS诱导的UC 小鼠结肠组织损伤[45]。异麦芽酮糖是蜂蜜中的一种天然化合物,具有补中益气、润肠滑便的功效,其可调节UC大鼠肠道微生物群,增加大鼠次级胆汁酸和SAFAs 的分泌,促进结肠上皮细胞屏障的完整性,并调控Th17/Treg平衡,以预防和治疗UC[46]。扁豆具有健脾和中、化湿止泻的作用,其提取物豆甾醇可增加UC 小鼠肠道微生物群、SAFAs 及丁酸盐的水平,丁酸盐含量增高会导致PPARγ 的活化,以促进T细胞代谢从糖酵解到氧化磷酸化的变化,从而诱导T细胞分化为Treg,以治疗UC[47]。
综上,众多中药活性成分及单味中药均可通过调节Th17/Treg 免疫平衡及相关的信号通路,以控制肠道炎症反应和改善肠黏膜屏障,以此来达到治疗UC的目的。见表1。
3.2 中药复方
3.2.1 清热燥湿剂 黄芩汤在临床上常用来治疗慢性结肠炎、急性肠胃炎和痢疾等肠胃疾病。黄芩汤可调节UC小鼠体内Th17/Treg免疫平衡,抑制肠道炎症水平,恢复肠道微环境稳态,改善UC 小鼠结肠损伤[48]。复方苦参汤是范恒教授治疗UC 的经验用方,具有清热燥湿、凉血散瘀功效,用其干预UC小鼠可有效减轻肠道炎症反应,改善肠黏膜屏障损伤,恢复Th17/Treg平衡,起到治疗UC的作用[49]。芍药汤具有清热燥湿、调和气血之效,是治疗湿热痢疾之主方,可通过抑制IL-6/STAT3 信号通路的激活调节Th17/Treg 免疫平衡,抑制炎症介质的释放,进而减轻肠道炎症,改善小鼠症状[50]。研究[51]显示,清肠温中汤可减轻肠道氧化应激反应,促进紧密连接蛋白的合成,抑制JAK2-STAT3 途径的磷酸化进而减少Th17 的上游合成蛋白,使Th17/Treg 恢复至正常水平,修复肠黏膜损伤。胃肠安丸是一种广泛应用于胃肠疾病的中药制剂,具有清热解毒、燥湿化浊、理气健脾之效,可有效降低UC 小鼠结肠黏膜通透性,稳定肠黏膜屏障,降低促炎细胞因子水平,促使恢复Th17/Treg免疫平衡[52-53]。
3.2.2 凉血止痢剂 白头翁汤首载于《伤寒论》,是治疗热毒痢疾的经典方剂。其可增加UC小鼠结肠紧密连接蛋白的表达,抑制ERK/p-NF-κB 信号通路和NO合酶的表达,促进SAFAs的合成,恢复Th17/Treg平衡和肠上皮屏障损伤,降低肠道通透性,达到治疗UC 小鼠的效果[54]。清肠化湿方是沈洪教授在芍药汤的基础上化裁而来,在临床上治疗湿热蕴肠、血败肉腐为主的UC 活动期患者[55]。清肠化湿方可通过激活NLRP6 炎症小体信号通路,降低MAPK 的磷酸化,增加紧密连接蛋白的表达,控制相关炎症因子成熟,从而降低UC 小鼠肠道炎症并恢复Th17/ Treg免疫平衡[56]。连草泻痢胶囊是张雅丽教授治疗UC 的经验方,有凉血止痢、渗湿排脓、清热解毒之效[57]。连草泻痢胶囊可通过抑制STAT3/RORγt 信号通路激活并促进STAT5/Foxp3 信号通路的活化,进而调控Th17/Treg平衡来改善小鼠肠道炎症[58]。
3.2.3 攻补兼施剂 乌梅败酱方是首届国医大师路志正教授结合多年临证经验的自创方剂,其既可清热化湿以祛邪,又可调气行血、健脾益肝以扶正,为治疗UC 的常用方。乌梅败酱方可通过调节Th17/Treg免疫平衡,修复肠黏膜损伤,使上皮细胞紧密连接,增加杯状细胞分泌来改善UC 小鼠肠道损伤[59]。半夏泻心汤首载于《伤寒论》,因其具有寒热并用、辛苦并进、补泻相兼特点,常用来治疗胃肠疾病。陈健等[60]实验发现,半夏泻心汤可降低有害菌数量,增加SAFAs 类菌的丰度,调节肠道微生物群结构及平衡,维持Th17/Treg平衡,改善UC小鼠症状。薏苡附子败酱方出自《金匮要略》,为治疗肠痈的代表方,有清热祛湿解毒、健脾温阳之效[61]。该方可有效调节脂质代谢、胆汁酸代谢、氨基酸代谢,恢复Th17/Treg平衡,减少炎症和肠道屏障损伤,发挥治疗UC 的作用[62]。四神丸为治疗脾肾阳虚之泄泻代表方,具有温肾散寒、涩肠止泻的功效[63]。四神丸可以增加二硝基苯磺酸(DNBS)诱导的UC 小鼠肠道菌群中丁酸的浓度,增加PPARγ 的表达,抑制炎性细胞因子的产生,改善肠道黏膜屏障功能,从而纠正Th17/Treg 免疫轴的失衡,减少炎症反应和组织损伤[64]。
综上所述,调节Th17/Treg平衡治疗UC 的复方,其功效以清热解毒燥湿、凉血止痢生肌、攻补兼施为主,这正与UC湿热蕴肠、气血壅滞、脾肾亏虚的病机相一致。中药复方调控Th17/Treg平衡治疗UC的机制可能通过调节肠道微生物结构,进而恢复Th17/Treg免疫平衡来实现的。见表2。
综上所述,中药通过调控Th17/Treg平衡治疗UC的作用及其机制研究已取得丰硕的成果。目前,中药调控Th17/Treg平衡治疗UC 主要通过3 方面实现的,一是抑制CD4+T细胞向Th17分化,降低Th17数量,减少IL-6、IL-17、IL-21 等炎症因子的释放,减轻肠道炎症浸润,改善肠黏膜屏障损伤;二是促进CD4+T 细胞向Treg 分化,提高Treg 比例,增加抑炎因子IL-10、TGF-β的水平,推动结肠免疫应答反应;三是同时干预Th17/Treg平衡的转录因子RORγt和FoxP3,通过减轻氧化应激反应,促进紧密连接蛋白合成,改善肠道微生物群结构,使Th17/Treg平衡恢复至正常水平,肠道免疫应答反应常态化,从而有效干预UC的发生发展。UC发病机制多且复杂,涉及多通路之间的共同作用,而中药凭借靶点全面、成分广泛、不良反应小的独特优势调控Th17/Treg平衡治疗UC的研究,初步明确了其部分作用机制,为中医药治疗UC提供了科学证据。然而,纵观当前研究,中药防治UC的研究仍有一定的局限性,如尚无法完全复制出与中医证型相匹配的实验动物模型,可能会导致临床应用时有所偏差。因此,在今后的研究过程中,宜选择与中医证候相似的模型进行研究,探索不同方药对相应的UC证型Th17/Treg平衡的调节作用。此外,由于中药和复方的组成较复杂,其发挥作用的物质基础及其作用机制尚未完全阐明,今后应从分子生物学水平作进一步研究,以推动相关的基础研究,发挥中医药临床治疗UC的应有价值。