清热化湿解毒法治疗社区获得性肺炎作用机制研究进展

张贇芳,李 争,李风森

(1. 新疆医科大学第四临床医学院,新疆 乌鲁木齐 830000;2. 新疆维吾尔自治区中医药研究院,新疆 乌鲁木齐 830000)

社区获得性肺炎(CAP)是指在医院外感染细菌、病毒、支原体、衣原体等病原体导致的感染性肺实质(含肺泡壁,即广义上的肺间质)炎症,包括具有明确潜伏期的病原体感染在入院后72 h以内发病的肺炎[1-2]。CAP在中医学上属于“咳嗽”等病症范畴[3]。咳嗽是由于外感六淫邪气,脏腑功能失调内邪干肺所致的一种肺系疾病[4]。在全球范围内,每年有300万人死于肺炎,超过了包括肺结核、疟疾和人类免疫缺陷病毒感染在内的所有其他传染原因,并且CAP的发病率随着年龄的增长而不断增加[5]。虽然西医对CAP的治疗理念和手段不断进步,但随着抗生素的滥用[6],病原体耐药性提高,临床治疗CAP的疗效大打折扣,大量基础及临床研究表明,辨证使用中医药在单用或者联合抗生素治疗CAP上,具有明确的疗效[7]。本文现将清热化湿解毒法治疗CAP的研究进展论述如下。

1 CAP从痰热辨治的理论依据

根据患者的临床症状和发病原因,多数中医学者认为CAP属于中医学的“咳嗽”“风温肺热”等病症范畴[3]。病位在肺,《素问·咳论》曰“五脏六腑皆令人咳,非独肺也”,故与五脏六腑关系密切。“聚于胃,关于肺”说明肺胃相关,当脾胃运化失职,水谷精微不能濡养于肺,会导致肺气宣降失常,肺主行水,水不能在脾胃的协助下布散全身,易致水湿停滞,聚而生痰,痰为湿邪,痰郁而化热,热壅而成毒,因此湿、痰、热、毒等病理因素形成。近年来各位医家认为CAP的基本病机为外邪侵袭和正气亏虚,因此产生的痰、热、毒等病理产物相互瘀结是导致发病的主要原因,贯穿疾病始终[8]。通过多项流行病学研究发现,将CAP患者出现的各种病性证素及证型频次进行统计分析,结果发现痰热证型为社区获得性肺炎患者的主要证素和证型,清热化湿解毒法在临床治疗CAP上最为多见[3],处方也以清热化湿解毒类方剂如麻杏石甘汤、银翘散、清金化痰汤、痰热清注射液等多见[9],进一步为清热化湿解毒治法治疗CAP提供了坚实的理论依据。

2 清热化湿解毒类方药对病原微生物的调控作用

从病原学角度来说,已知细菌、支原体、病毒等病原微生物均可引起肺炎,其中细菌致病率最高[10]。现代药理研究表明,中药活性成分丰富,不易产生耐药性,具有抗菌、抗炎、抗内毒素等作用,其作用机制可能与改变细胞膜通透性、抑制蛋白质和核酸形成、抑制细菌生物膜形成以及细菌外排泵活性等相关[7,11]。基于“肺与大肠相表里”理论结合当前的生理病理学,呼吸道与胃肠道两者皆来源于原始消化管内胚层,具有相同的黏膜免疫系统[12]。人体内90%的病菌定居在肠道内[13],而肠道黏膜免疫的面积又是全身黏膜免疫中最大的[14],因此当肠道菌群失调时,会导致有害菌的增殖繁衍,促使炎症水平升高,进而危害肺部组织,导致肺部组织感染。

研究发现,中药复方痰热清具有抗菌、抗病毒等多种活性,可广泛用于治疗肺炎,其主要通过降低金黄色葡萄球菌中编码毒力因子、转录调节因子和细胞分裂蛋白的基因的表达,从而达到抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的作用[15]。也有研究表明痰热清注射液能破坏耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)细菌生物膜的三维结构[16],下调细菌外排泵基因表达[17],从而起到抑菌作用。由艾蒿、金银花及栀子三味药组成的热毒宁注射液及其有效成分可以通过调节高迁移率族蛋白B1(HMGB1)/TLR4/NF-κB/MAPKs信号通路,从而达到抑制金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌等细菌的作用[18]。阿奇霉素与喜炎平注射液联合用药可通过灭活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和核转录因子κB(NF-κB)信号通路显著抑制肺部肺炎克雷伯菌增殖,改善肺部病理改变,减少肺部炎症因子水平,同时对肝脏毒害作用小[19]。

一项关于在西医常规疗法的基础上加用加味宣白承气汤治疗肺炎支原体肺炎患者的临床试验,治疗5 d后,观察组肠道有益菌(双歧杆菌、乳酸杆菌、黄瘤胃球菌、丁酸梭菌)数量多于对照组,观察组粪便sIgA含量高于对照组[(552.25±120.89)pg/L比(394.11±118.16)pg/L],且相关性分析发现肠道有益菌数量与sIgA含量呈正相关,因此研究结果提示,加味宣白承气汤联合西医常规疗法治疗肺炎支原体肺炎,可增加肠道有益菌数量,促进sIgA分泌,进而修复肠黏膜免疫屏障,改善肠道微生态环境,达到肺肠同治的功效[20]。另外,在小鼠模型上研究发现,肠道微生物动态平衡可有效降低自身免疫的过度反应,从而减轻病毒感染导致的肺部衰竭[21],而且,对感染肺炎链球菌的无菌小鼠接种微生物群后,肺部炎症有了明显的改善[22]。

清热解毒类中药可能通过直接灭活病毒,或者间接抑制病毒黏附以及阻断病毒复制、组装和释放等发挥抗病毒作用[23]。板蓝根多糖是板蓝根的主要成分,其可通过直接杀灭病毒和抑制病毒吸附、复制及蛋白表达,调节Toll样受体3(TLR3)通路和Janus激酶(JAK)/信号转导子和转录激活因子(STAT)通路等发挥抗病毒作用[24]。连花清瘟可以通过抑制细菌受体的上调,降低继发性MRSA对甲型流感病毒 A/PR/8/34(PR8)感染的人肺上皮细胞(A549)的黏附,同时显著降低流感病毒感染后脂多糖刺激的A549细胞诱导的白细胞介素(IL)-6、IL-8以及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等的过度表达,以此减少肺病毒滴度,降低IL-6、IL-8以及TNF-α水平,改善肺部包括中性粒细胞浸润导致的病理性炎症反应,从而作为肺炎治疗的辅助用药[25]。也有报道表明连花清瘟在治疗病毒感染导致的肺炎上,其作用机制主要在恢复免疫系统的生理功能,以抑制病毒的侵袭繁殖、促进病毒凋亡来减少炎症对机体的损伤[26-27]。

3 清热化湿解毒法防治CAP的作用机制

CAP的发病机制较为复杂,目前尚未完全阐明。一般认为与病原体和宿主因素有关,当病原体数量多、毒力强以及机体防御机制、免疫系统下降时,就会导致肺炎的发生。清热化湿解毒类方药多靶点干预CAP的疾病进程,其机制如下。

3.1抑制炎症反应 当外来微生物入侵机体,其所产生刺激信号以及机体防御功能下降所导致的神经体液因素,或者自身基因表达失调等可通过调节肺炎相关信号通路如Toll样受体4(TLR4)通路、NF-κB通路、磷脂酰基醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)通路、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)通路等来调控一系列复杂的炎症介质和细胞因子的水平,进一步减轻肺泡腔炎性渗出、肺泡壁增厚等不同程度的肺组织结构功能损害,从而达到保护肺组织的作用。研究表明,清热化湿解毒类中药鱼腥草的提取物能改善大鼠的肺部感染,其机制可能是通过抑制死亡关联蛋白激酶1(DAPK1)的表达,阻断TLR4、NF-κB与病原体结合引发信号传导,从而降低干扰素-γ(IFN-γ)、IL-6等炎症因子水平,以达到改善大鼠肺功能,减轻大鼠肺组织损伤[28]。清开灵口服液能够抑制肺炎克雷伯菌感染大鼠的肺组织中TLR4的表达,阻断下游TLR4/NF-κB信号通路磷酸化NF-κB抑制因子(p-IκB)、磷酸化p65(p-p65)的激活,调节血清中相关炎症因子如IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α等,以达到改善肺功能的目的[29]。另外,多项临床研究表明,麻杏石甘汤在信号通路以及靶点分析等多方面治疗肺炎相关动物模型或患者中,通过调节TLR4通路、PI3K/Akt通路、JAK/STAT通路发挥作用,降低体内淋巴细胞、单核细胞等炎性免疫细胞以及TNF、IL-6等相关炎症因子以达到治愈疾病的目的[30]。荆防颗粒的有效成分在脂多糖(LPS)诱导的小鼠模型中可以通过激活甲状腺激素受体相关蛋白150(TR150)的表达,进而影响PPARγ通路,发挥抑制肺部炎症保护肺组织的作用[31]。

3.2调节黏膜免疫反应 黏膜屏障是人体的第一道防线,机体约90%以上的病原体感染发生在黏膜或由黏膜入侵而致病[32-33]。导致肺炎的主要原因是肺炎球菌感染,黏膜免疫可以提供局部和全身免疫反应,针对肺部的黏膜免疫是诱导局部免疫反应以针对肺炎球菌定植和改善对肺炎的保护[34-35]。研究发现,疏风解毒胶囊能够降低肺炎链球菌感染的肺炎模型大鼠B淋巴细胞、升高CD4+/CD8+及天然杀伤细胞(NK细胞)比例,以及降低IL-1α、IL-1β、IL-2、 IL-10、TNF-α、IFN-α、IFN-γ、IgM、IgG水平,降低免疫器官质量,进而对肺炎模型大鼠疗效显著[36]。也有研究表明,疏风解毒胶囊可以调节MAPK、PI3K-Akt、cAMP等信号通路以及靶蛋白如ACE2、2OFZ和1SSK等的结合活性来改善病毒感染肺炎的免疫功能,减轻炎症反应[37]。现代药理研究表明,清金化痰汤有效成分具有抗炎、调节机体免疫等作用,加用清金化痰汤能显著改善T细胞亚群CD4+、CD8+水平,降低血清IL-6、TNF-α、IL-10水平来调节机体免疫,改善临床症状,提高疗效[38]。

3.3抑制氧化应激 细胞内氧自由基异常所触发的氧化应激可致生物活性酶的功能异常,在微生物感染导致的肺组织损伤发病机制中发挥重要作用,促进肺炎的演变过程。当机体的氧化与抗氧化作用失去平衡,体内的氧化物质过多会导致以超氧化物歧化酶(SOD)、一氧化氮合酶(NOS)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)等为代表的生物活性酶的功能异常,而氧化产物如一氧化氮(NO)、丙二醛(MDA)含量累积,最终激活炎症介导的免疫反应,导致肺泡上皮细胞损伤。研究表明,与单纯使用清肺通络方组或者阿奇霉素组相比,清肺通络方联合阿奇霉素组在抑制肺炎支原体肺炎模型小鼠体内的NOS、iNOS活性,降低NO、MDA含量,提高SOD活性等方面效果更显著,可发挥体内抗氧化作用,进而减轻肺部炎症损伤达到保护肺组织的作用[39]。目前公认核转录因子E2相关因子2(Nrf2)/抗氧化响应元件(ARE)信号通路具有抗氧化作用,在肺炎支原体感染的人类肺泡基底上皮细胞(A549细胞)试验中,清肺通络方可以减轻肺炎支原体感染后A549细胞的氧化损伤,其机制可能与调控Nrf2/信号通路有关[40]。羌活佩兰汤的有效成分可通过提高SOD活性来降低病毒性肺炎小鼠血清中的MDA、NO含量,改善血管内脂质过氧化对细胞的损伤,进而减轻病毒感染后肺组织细胞的损害,对肺组织起到保护作用[41]。

3.4调控细胞凋亡 近年来研究表明,RNA可通过调控靶RNA的表达参与CAP的发生发展过程,并可能作为治疗的潜在靶点。微小RNA如mmu_circRNA_007893、circ RNA_3832、circGATAD2A等可以介导炎症指标、TNF的产生[42],诱导细胞的凋亡。在肺炎链球菌感染A549模型实验中,连翘的提取物可能通过调控miR-223-3p的表达而使肺泡上皮细胞活力升高,同时降低细胞凋亡率和cleaved Caspase-3蛋白水平,促进细胞增殖,抑制细胞的凋亡,为治疗肺炎链球菌肺炎提供可行理论依据[43]。在LPS诱导的急性肺损伤小鼠模型中,清咳平喘颗粒可能通过诱导肺表面活性蛋白Clara细胞10kDa蛋白(CC10)的更高表达,显著降低IL-6、TNF-α、IL-1α和 IL-1β的水平,以此达到减轻肺部炎症反应、促进肺部细胞再生,进而保护肺组织的作用[44]。在肺炎支原体感染诱导的小鼠模型中,紫菀水提液可以通过调控转化生长因子TGF-β1 mRNA的表达,降低小鼠肺组织细胞的凋亡率以及修复肺炎支原体感染所导致的肺组织病理损伤以达到保护肺组织的作用[45]。桔梗总皂苷可以通过上调MP感染大鼠肺部组织中肺表面活性蛋白mRNA的表达,增加肺表面活性蛋白的合成和分泌,以此来改善肺部炎症,且对肺部组织起到修复作用[46]。

3.5改善肺组织能量代谢 肺炎发生的过程中,肺部组织细胞能量代谢也发生相应变化。一般情况下,肺组织通过有氧代谢来获取能量,当缺氧状态或者呼吸道感染病原微生物产生肺部炎症反应后,机体会通过调节三羧酸循环和糖酵解代谢产物、花生四烯酸和甲硫氨酸代谢途径以及细胞色素C氧化酶4(COX Ⅳ)含量等来维持肺炎病程中肺组织的正常结构和功能。研究发现,蒲地蓝消炎口服液可提高LPS诱导的急性肺炎模型小鼠的乳酸代谢能力,并降低三羧酸循环和糖酵解代谢中琥珀酸、苹果酸、α-酮戊二酸、异柠檬酸等代谢产物浓度,以减轻肺组织的病理损伤,提示蒲地蓝消炎口服液能通过改善小鼠机体能量代谢以保护肺组织[47]。痰热清注射液在西医常规治疗的基础上,通过调节花生四烯酸代谢途径和甲硫氨酸代谢途径来达到改善CAP患者临床症状和炎症反应的目的[48]。COX Ⅳ是机体组织能量代谢的标志性蛋白,在LPS诱导的肺炎小鼠模型中,荆防颗粒可使肺组织中COX Ⅳ阳性细胞增加,最终使肺组织内COX Ⅳ蛋白含量以及ATP含量增加,从而提高小鼠肺组织能量代谢水平以缓解肺炎所导致的肺组织损伤[31]。

3.6调控肺血管重构 肺部血管缺失或者过度生长会导致肺部组织发生病理性改变,这个过程主要是由血管内皮生长因子(VEGF)调控所致,其介导的PI3K、Akt可调节肺血管内皮细胞增殖、迁移等生命活动,在肺血管生成及重构中发挥重要作用。研究表明在肺炎衣原体感染的人血管内皮细胞模型上,肺炎衣原体感染可诱导PI3K的活化与表达,从而促使血管内皮细胞迁移和新生,而黄连素可抑制肺炎衣原体感染诱导的PI3K的活化与表达来阻止病理性血管新生、增加发生粥样斑块的危险[49]。防风提取物可以抑制VEGF与促血管生成素2(Ang-2)表达,以减少损伤肺组织中病理性血管的新生,其机制可能与激活Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1(Keap1)-Nrf2/ARE信号通路,进而降低幼鼠肺组织氧化应激反应有关[50]。荆防颗粒可以上调LPS诱导的肺炎小鼠肺组织中白细胞分化抗原31(CD31)与闭合蛋白(Occludin)表达,使肺组织中CD31含量、Occludin含量增加,从而提高肺组织血管的完整性,改善肺部微循环状态[31]。

3.7对凝血功能的影响 肺炎球菌释放的溶血素是血小板的有效激活剂,血小板在机体防御感染中起着重要作用,这些细胞的过度活化会导致促炎、促血栓形成,从而导致CAP并发心肌损伤和功能障碍[51],且血小板指数可用于CAP的诊断[52]。研究发现,清肺活瘀方可使支原体肺炎患儿体内D-二聚体与血小板水平显著降低,通过调节凝血功能、 阻止血小板α-颗粒中的CD40L与CD40结合来改善患者高凝状态,其作用机制可能与抑制炎症反应和减轻对内皮细胞的损害有关[53]。清肺排毒汤水提物对巨核细胞分化产生血小板有促进作用,其活性成分黄芩苷能够直接抑制血小板的激活、聚集,从而抑制新冠肺炎导致的凝血系统障碍,其作用机制可能与上调转录因子fNF-E2、Fli-1和GATA-1的mRNA表达有关[54]。

4 问题与展望

清热化湿解毒法治疗CAP可以提高疗效,改善CAP临床症状和预后。目前研究显示,其可通过抑制炎症反应、调节黏膜免疫、抑制氧化应激、调控细胞凋亡、改善能量代谢以及调控肺血管重构等机制以及防治微生物起到治疗CAP的作用,但各机制以及防治微生物基础性研究内容不充分,尚缺乏更深入的基础研究。另外,由于中药活性成分丰富,因此对清热化湿解毒类中药及复方中有效成分的筛选研究不足,其准确的作用机制很难把握。故今后需要进一步加强基础研究,对存在的问题进一步探讨,以期为中医药防治CAP提供更为可靠的科学依据。

利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突。