劉桂元,羅利亞,李 曉,韓思路,魯文思,白銀亮,張有成
(1.蘭州大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院,甘肅 蘭州 730000; 2.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院藥學(xué)部,甘肅 蘭州 730000;3.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院普外科,甘肅 蘭州 730000)
炎癥是機(jī)體產(chǎn)生的防御反應(yīng)過(guò)程,其本質(zhì)是促炎和抗炎之間的體內(nèi)平衡失調(diào)[1]。在分子水平上,炎癥病因可分為損傷相關(guān)的分子模式和病原相關(guān)的分子模式[2]。炎癥發(fā)生后免疫細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不利影響,炎癥失控可進(jìn)一步引起膿毒性休克以及多器官功能障礙綜合征。因此,炎癥與全身各系統(tǒng)疾病相關(guān),阻斷炎性細(xì)胞和炎性介質(zhì)的分泌是治療炎癥的關(guān)鍵點(diǎn)。
藥用植物作為抗炎活性成分的來(lái)源,在預(yù)防各種炎癥性疾病中起著至關(guān)重要的作用[3]。大黃蒽醌類化合物因具有顯著的抗炎活性和對(duì)炎癥疾病的治療作用而受到重視。大黃對(duì)膿毒癥患者凝血功能紊亂的治療作用研究發(fā)現(xiàn),給藥后患者C 反應(yīng)蛋白表達(dá)降低,提示大黃具有抗炎作用[4]。大黃酸通過(guò)抑制引起炎癥反應(yīng)和代謝異常的細(xì)胞因子和白介素分泌表現(xiàn)出抗炎活性,對(duì)各種關(guān)節(jié)炎的具有治療作用[5]。
盡管越來(lái)越多的研究集中于蒽醌類化合物的抗炎作用及其治療全身炎癥性疾病的機(jī)制,但很少關(guān)注蒽醌類化合物在多種炎癥信號(hào)通路之間的串?dāng)_關(guān)系,對(duì)信號(hào)通路的調(diào)控是串?dāng)_信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的綜合結(jié)果,必須從系統(tǒng)和整體的角度來(lái)理解大黃蒽醌類化合物的分子作用機(jī)理,這可以為精確治療和合理用藥提供理論依據(jù)[6]。因此,本文綜述了大黃蒽醌類化合物的抗炎作用、炎癥信號(hào)通路調(diào)控機(jī)理及應(yīng)用,以期待為基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用提供參考。
蒽醌類化合物是大黃的主要藥效學(xué)成分[7],所占比例為3% ~5%[8],目前從大黃中已分離得到30 多種蒽醌類化合物,主要分為游離型和結(jié)合型。游離型蒽醌主要包含大黃酸、大黃素、蘆薈大黃素、大黃酚、大黃素甲醚、異大黃素、土大黃素、蟲(chóng)漆酸D 等; 結(jié)合型蒽醌是由游離蒽醌和糖基結(jié)合而成的糖苷,糖苷種類繁多,結(jié)合型蒽醌包括蘆薈-大黃素-8-葡糖苷、大黃酸8-葡萄糖苷、大黃素-8-葡糖苷、大黃素甲醚二葡萄糖苷、大黃素-6-葡萄糖苷等[8]。
炎癥是許多疾病的典型伴隨癥狀,與癌癥過(guò)程具有相似的機(jī)制,在對(duì)抗有害刺激物(包括刺激物、損傷、病毒、細(xì)菌和細(xì)胞) 中起著關(guān)鍵作用。炎癥反應(yīng)是由各種信號(hào)通路觸發(fā)的,特別是NF-κB/MAPK 信號(hào)通路,NF-κB 被認(rèn)為是治療炎性疾病的經(jīng)典靶點(diǎn)[9]。作為NF-κB 信號(hào)通路的典型激活劑,脂多糖(LPS) 誘導(dǎo)大量的炎癥因子表達(dá)并加重炎癥反應(yīng),進(jìn)一步對(duì)生物體造成炎性損害[10]。
研究表明,大黃蒽醌類化合物通過(guò)多靶點(diǎn)、多通路串?dāng)_,調(diào)控抗炎過(guò)程。大黃酸、大黃素、蘆薈大黃素在體外可劑量依賴地抑制LPS 刺激小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞(RAW264.7) 引起的炎癥,其作用機(jī)制為雙靶點(diǎn)抑制NFκB p65 和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS) 活性,該研究還發(fā)現(xiàn)相同劑量下,蘆薈大黃素的抗炎作用強(qiáng)于大黃素、大黃酸,這3 種蒽醌類化合物抗炎能力的差異主要源自其分子結(jié)構(gòu)支鏈引起的疏水作用,與蒽醌類化合物結(jié)合的受體具有疏水口袋,蘆薈大黃素分子結(jié)構(gòu)的疏水作用強(qiáng)于大黃素、大黃酸,故具有更強(qiáng)的抗炎作用[11]。大黃酸通過(guò)抑制磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR)、p38 信號(hào)通路,活化細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK1/2) 表達(dá)、抑制TLR4 /NF-κB 表達(dá),從而抑制LPS刺激的小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞(BV2) 中的神經(jīng)炎癥[12]。大黃酸可在體外產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子和基質(zhì)金屬蛋白酶,降低甲型流感病毒誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激,激活TLR4、Akt、p38、c-Jun氨基末端激酶(JNK)、MAPK、NF-κB 途徑,從而抑制甲型流感病毒復(fù)制,突出了其多靶點(diǎn)抗炎的特點(diǎn)[13]。
此外將大黃蒽醌類化合物與其他中藥聯(lián)合作用于炎癥的研究也印證了多種途徑交互調(diào)節(jié)炎癥的觀點(diǎn)。大承氣湯(含蒽醌類活性化合物與其他中藥成分) 作用于急性胰腺炎大鼠模型后,發(fā)現(xiàn)大黃不僅逆轉(zhuǎn)了線粒體損傷,而且其活性成分大黃酸通過(guò)激活PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路和抑制AMP 依賴的蛋白激酶 (AMPK) 活性來(lái)保護(hù)線粒體損傷[14]。將黃連與大黃聯(lián)用研究?jī)烧邔?duì)自發(fā)性2 型糖尿病大鼠模型的藥效,并從腸道菌群-炎癥反應(yīng)途徑探索其機(jī)制,發(fā)現(xiàn)兩者聯(lián)用可通過(guò)抑制肝臟和胰腺組織含有吡啶結(jié)構(gòu)域3 的富含亮氨酸的核苷酸-結(jié)合結(jié)構(gòu)域重復(fù)家族(NLRP3)炎性小體活化介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)及大鼠腸道菌群的失衡狀態(tài),修復(fù)腸道屏障損傷。這可能參與黃連、大黃通過(guò)腸道菌群-炎癥反應(yīng)途徑調(diào)控代謝紊亂、減輕炎癥反應(yīng)作用相關(guān)[15]。
3.1 NF-κB 信號(hào)通路與NLRP3 炎癥小體 紅細(xì)胞衍生核因子E2 相關(guān)因子2 (Nrf2) 最初是氧化還原穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)因子,它是通過(guò)激活內(nèi)源性抗氧化劑系統(tǒng)影響細(xì)胞氧化還原狀態(tài)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子[16]。隨著新靶基因的發(fā)現(xiàn),Nrf2 不僅在氧化還原穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用,還影響線粒體功能、DNA 修復(fù)和炎癥[17]。TLRs 在急性炎癥反應(yīng)細(xì)胞的吞噬作用、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)[18]和細(xì)胞凋亡[19]的調(diào)節(jié)中起著重要作用。在所有TLRs 中,TLR4 的配體是脂多糖,這是革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁成分。已經(jīng)證實(shí)TLR4 與急性腸損傷和腸感染密切相關(guān)[20]。TLR4 /NF-κB 途徑與急性腸、肺損傷密切相關(guān)[21-22]。NF-κB 家族由5 個(gè)成員組成,包括p50、p52、p65/RelA、RelB、c-Rel,它們以非活性二聚體的形式與NF-κB 抑制劑IκB 結(jié)合存在于細(xì)胞質(zhì)中[23]。活化的NF-κB 迅速轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核并介導(dǎo)包括多種因素在內(nèi)的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了IκB 家族的3 個(gè)成員,包括IκBα,IκBβ、IκBε。其中,IκBα 的磷酸化最快,因此,其磷酸化(p-IκBα) 被認(rèn)為是NF-κB 活化的標(biāo)志[24]。表面活性劑蛋白A (SP-A) 是蛋白collectin 家族的成員,位于NH2 端的膠原樣區(qū)域和位于COOH 端的凝集素結(jié)構(gòu)域,SP-A 可以減輕腸黏膜損傷、細(xì)胞凋亡和炎癥[25]。研究發(fā)現(xiàn),大黃素可通過(guò)SP-A 和TLR4/NF-κB 途徑可改善大鼠急性腸損傷所致的腸、肺損傷及細(xì)胞凋亡,證明大黃素可能成為治療急性腸、肺損傷的潛在藥物[26]。
NLRP3 炎性小體是一種包含NLR 蛋白和含有半胱天冬酶募集結(jié)構(gòu)域的凋亡斑點(diǎn)樣蛋白(ASC) 的多蛋白胞質(zhì)復(fù)合物,是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分,可介導(dǎo)caspase-1激活并促進(jìn)促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-18 的分泌,這是對(duì)外源性感染或細(xì)胞損傷的反應(yīng),對(duì)于宿主抵抗外源性感染的免疫防御至關(guān)重要[27]。它還與自身炎癥性疾病[28]在內(nèi)的某些炎癥性疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。已證實(shí)NLRP3 炎性小體介導(dǎo)caspase-1 激活以及IL-1β、IL-18 的分泌[29]。NLRP3炎性小體介導(dǎo)的caspase-1 激活導(dǎo)致程序性細(xì)胞死亡,稱為細(xì)胞調(diào)亡,NLRP3、ASC 與caspase-1 結(jié)合構(gòu)成NLRP3 炎性小體,通過(guò)激活和產(chǎn)生IL-1β、IL-18 來(lái)誘導(dǎo)炎癥[30]。Nrf2是細(xì)胞氧化還原平衡的調(diào)節(jié)因子,已成為各種疾病的重要治療靶點(diǎn)。在腦缺血再灌注損傷模型中,Nrf2 通過(guò)調(diào)節(jié)Trx1/TXNIP 復(fù)合體抑制NLRP3 炎性小體活化[31]。此外,還有研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)Nrf2/ARE 途徑可抑制BV2 細(xì)胞中ROS誘導(dǎo)的NLRP3 炎性小體活化[32]。大黃素可通過(guò)抑制Nrf2/HO-1 信號(hào)通路的NLRP3 炎性小體活化,從而有效地保護(hù)大鼠免受急性胰腺炎相關(guān)性肺損傷[33]。
大黃素、大黃酸是與直接調(diào)節(jié)TLR4/NLRP3 相關(guān)蛋白TLR4、RelA、NF-κB、TNF-α 相關(guān)的化合物[34]。一項(xiàng)關(guān)于大黃灌腸對(duì)腸屏障及5/6 腎切除大鼠腸道菌群影響的研究發(fā)現(xiàn),大黃的干預(yù)對(duì)TLR4-MyD88-NF-κB 炎癥反應(yīng)和炎癥密切相關(guān)[35],大黃素可通過(guò)使NF-κB 失活改善LPS 刺激導(dǎo)致的急性呼吸窘迫綜合征(ARDS) 小鼠的肺損傷和過(guò)度的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)[36]。在高脂血癥引起的氧化應(yīng)激和心臟炎癥大鼠模型及體外實(shí)驗(yàn)中,蘆薈大黃素能降低大鼠促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α 表達(dá)[37]。蘆薈大黃素在體內(nèi)和體外均能抑制TLR4、IκB、p-p65 蛋白表達(dá),表明蘆薈大黃素可以通過(guò)抑制TLR4/NF-κB 信號(hào)通路減輕HFD/PA 引起的心臟炎癥,也說(shuō)明其可能是預(yù)防高脂血癥引起的心肌損傷的有前途的治療策略。一項(xiàng)關(guān)于大黃酸在轉(zhuǎn)基因斑馬魚品系TG、花冠綠色熒光蛋白EGFP 和RAW264.7 的炎癥模型中作用的研究發(fā)現(xiàn),大黃酸與促炎細(xì)胞因子的抑制作用相關(guān),可降低NF-κB p65 和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的磷酸化水平,以及COX-2 蛋白表達(dá),還能降低LPS+ATP-誘導(dǎo)的RAW264.7 巨噬細(xì)胞中的NALP3 和cleaved-IL-1β 表達(dá)。這也證明了大黃酸可能通過(guò)抑制NF-κB 和NALP3 炎性體途徑發(fā)揮抗炎作用[38]。大黃酸還可通過(guò)NF-κB 途徑抑制NALP3 炎癥小體相關(guān)蛋白NALP3、ASC、caspase-1 活化從而抑制人呼吸道合胞病毒感染小鼠的免疫炎癥反應(yīng),從而抑制肺部炎癥反應(yīng)[39]。
大黃蒽醌類活性化合物調(diào)控NF-κB 信號(hào)通路見(jiàn)圖1。
圖1 大黃蒽醌類活性化合物調(diào)控NF-κB 信號(hào)通路
3.2 MAPK 信號(hào)通路 MAPK 是一種樞紐信號(hào)分子,是從細(xì)胞表面到細(xì)胞核的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵介體,可分為4 個(gè)主要家族,包括ERK、JNK、p38 MAPK、ERK5。其中,JNK和p38 MAPK 主要負(fù)責(zé)介導(dǎo)炎癥和凋亡。MAPKs 是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的新型信號(hào)傳導(dǎo)級(jí)聯(lián),可被細(xì)胞應(yīng)激激活并能誘導(dǎo)細(xì)胞因子的產(chǎn)生。細(xì)胞表面受體過(guò)度刺激后,每個(gè)應(yīng)激激酶通過(guò)上游激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)被磷酸化激活,進(jìn)一步激活下游核轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因表達(dá)[40]。
一項(xiàng)大黃對(duì)急性胰腺炎大鼠模型胰腺M(fèi)APK 活化的研究發(fā)現(xiàn),大黃能抑制MAPKs 活化,同時(shí)抑制TNF-α、IL-6表達(dá),表明大黃可能通過(guò)抑制MAPKs 的活化和炎性介質(zhì)的表達(dá)來(lái)減弱急性壞死性胰腺炎[41]。另一項(xiàng)關(guān)于大黃對(duì)內(nèi)毒素血癥模型大鼠炎癥信號(hào)通路調(diào)控的研究顯示,大黃可降低內(nèi)毒素血癥模型大鼠體溫,下調(diào)炎性細(xì)胞因子水平,發(fā)揮對(duì)抗內(nèi)毒素血癥的作用,大黃對(duì)TLR4-MAPK-NFκB 交匯連接炎癥信號(hào)通路上的多個(gè)蛋白均有調(diào)控作用,主要是通過(guò)下調(diào)通路中胞漿蛋白ERK、JNK、IκBα 及NF-κB p65 的磷酸化水平發(fā)揮作用的[42]。
清腸利肝方(含大黃) 對(duì)肝損傷小鼠模型影響的研究表明,清腸利肝配方預(yù)處理可通過(guò)降低MAPK 途徑相關(guān)蛋白表達(dá),并促進(jìn)體內(nèi)外自噬降低炎性細(xì)胞因子水平,證明該方對(duì)調(diào)節(jié)肝臟炎癥方面具有重要作用[43]。大黃酚、大黃素甲醚為p38α 抑制劑,均能劑量依賴性地降低LPS 誘導(dǎo)的HepG2 細(xì)胞促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6 表達(dá),兩者可以作為開(kāi)發(fā)更有效的MAPKs 抑制劑用于預(yù)防和治療肝炎性疾病的證據(jù)[44]。
3.3 PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路 PI3K/Akt/mTOR 是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的重要細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路,與炎癥調(diào)控過(guò)程也有關(guān)系。一項(xiàng)大黃素對(duì)人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞SH-SY5Y 中過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和神經(jīng)炎癥的研究結(jié)果表明,大黃素可下調(diào)過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的炎癥因子水平,并通過(guò)抑制糖原合成酶3β (PI3K/mTOR/GSK3β) 信號(hào)通路來(lái)減輕過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和神經(jīng)炎癥[45]。大黃和大黃酸對(duì)急性胰腺炎和外分泌細(xì)胞大鼠的保護(hù)作用的研究顯示,大黃酸通過(guò)激活PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路發(fā)揮胰腺保護(hù)作用,并激活蛙皮素誘導(dǎo)的AR42J 細(xì)胞中AMPK 的抑制作用[46]。
其他細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)類似機(jī)制。田雪等[47]在研究大黃素對(duì)LPS 誘導(dǎo)的3T3-L1 脂肪細(xì)胞的作用中發(fā)現(xiàn),大黃素能夠通過(guò)降低磷酸酶基因(PTEN) 表達(dá),激活PI3K/Akt信號(hào)通路,抑制NF-κB 的核轉(zhuǎn)移,從而降低炎癥因子的轉(zhuǎn)錄和釋放。研究發(fā)現(xiàn),大黃酸可以通過(guò)調(diào)節(jié)AMPK 依賴性mTOR 信號(hào)傳導(dǎo)途徑以及ERK、p38 MAPK 信號(hào)傳導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵分子來(lái)抑制腎小管損傷大鼠自噬[48]。一氧化氮合酶(eNOS) 通過(guò)調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生一氧化氮(NO),可以對(duì)血壓、局部血液循環(huán)等起調(diào)節(jié)作用,大黃素甲醚對(duì)高同型半胱氨酸血癥致血管損傷的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究表明,大黃素甲醚通過(guò)PI3K/Akt 和Ca2+-eNOS-NO 信號(hào)途徑,減輕氧化應(yīng)激和抑制細(xì)胞凋亡,從而發(fā)揮其對(duì)高同型半胱氨酸血癥致血管損傷的保護(hù)作用[49]。
大黃蒽醌類活性化合物調(diào)控PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路見(jiàn)圖2。
圖2 大黃蒽醌類活性化合物調(diào)控PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路
3.4 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF) 信號(hào)通路 VEGFR-2 即激酶插入結(jié)構(gòu)域受體(KDR),是內(nèi)皮細(xì)胞中VEGF 驅(qū)動(dòng)應(yīng)答的關(guān)鍵介質(zhì)。VEGF 與KDR 結(jié)合后,下游的信號(hào)通路受到干擾,從而導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移。VEGF 通過(guò)IL-13 依賴性信號(hào)傳導(dǎo)途徑誘導(dǎo)炎癥,大黃酸可下調(diào)VEGF 及受體的表達(dá),從而阻斷血管生成和細(xì)胞遷移對(duì)VEGF 途徑的抑制作用[5]。大黃對(duì)脂多糖致RAW264.7 細(xì)胞炎癥模型mTOR/缺氧誘導(dǎo)因子-1α (HIF-1α) /VEGF 信號(hào)通路的影響的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),大黃可下調(diào)炎癥因子水平,其機(jī)制可能與其下調(diào)mTOR/HIF-1α/VEGF 信號(hào)通路相關(guān)蛋白表達(dá)有關(guān)[50]。大黃素對(duì)腦缺血再灌注模型大鼠神經(jīng)保護(hù)作用的研究發(fā)現(xiàn),大黃素能通過(guò)調(diào)控PTEN/PI3K/Akt 及血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子信號(hào),減少腦缺血再灌注引起的炎癥損傷,抑制細(xì)胞調(diào)亡,并減少中性粒細(xì)胞的富集、補(bǔ)體系統(tǒng)的激活以及血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附因子的生成,因此具有良好的神經(jīng)保護(hù)作用和抗炎作用[51]。通過(guò)對(duì)含大黃素的4 種中藥成分組合的混合物對(duì)牛皮癬的治療作用及其潛在的分子機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn),該混合物抑制了M5 刺激的HaCaT 細(xì)胞中ERK1/2、p38、STAT3 信號(hào)通路的磷酸化[52]。此外,其通過(guò)抑制Akt/mTOR 信號(hào)通路降低了IL-22 刺激的HaCaT 細(xì)胞的增殖速率以及K16、K17 表達(dá)。但該研究并未對(duì)4 種成分做進(jìn)一步研究,尚不明確是否為蒽醌類化合物在起作用。
大黃蒽醌類活性化合物調(diào)控VEGF 信號(hào)通路見(jiàn)圖3。
圖3 大黃蒽醌類活性化合物調(diào)控VEGF 信號(hào)通路
3.5 過(guò)氧化物酶體增殖物激活的受體(PPAR) 通路PPAR 家族包括3 個(gè)轉(zhuǎn)錄因子——PPARα,PPARβ/δ、PPARγ。PPAR 是在炎癥反應(yīng)期間被氧化和硝化的脂肪酸衍生物以及環(huán)戊烯酮前列腺素(PGA2 和15d-PGJ2) 激活的核受體,導(dǎo)致促炎反應(yīng)的調(diào)節(jié),防止其被過(guò)度激活,PPAR 在炎癥反應(yīng)過(guò)程中的主要功能是促進(jìn)NF-κB 的失活,包括TNF-α 在內(nèi)的細(xì)胞因子具有對(duì)PPARγ 合成的抑制活性。Li 等[53]通過(guò)大黃酚對(duì)肺損傷小鼠模型抗炎作用的研究發(fā)現(xiàn),大黃酚能夠降低丙二醛(MDA)、髓過(guò)氧化物酶(MPO)、炎性細(xì)胞因子水平,并升高超氧化物歧化酶(SOD) 活性。同時(shí),大黃酚在肺損傷炎癥發(fā)生后能升高PPARγ 的表達(dá)并抑制NF-κB 途徑的激活。盡管已經(jīng)提出了在炎癥發(fā)作期間對(duì)PPARγ 的不同作用,但是仍然不清楚PPARγ 途徑如何精確地影響炎癥。
3.6 AMPK 通路 AMPK 是廣泛分布于生物體內(nèi)的高度保守的蛋白激酶,具有抗氧化應(yīng)激、抗炎等作用,其上游的沉默信息調(diào)節(jié)因子蛋白1 (SIRT1) 是NAD+依賴的Ⅲ型組蛋白脫乙酰酶,參與糖脂代謝、調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)等過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn),大黃素甲醚可通過(guò)SIRT1-AMPK 信號(hào)通路活化減輕酒精性肝損傷的脂肪變性損傷和炎癥水平,從而緩解酒精性肝損傷進(jìn)程[54]。此外大黃酚對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)的大鼠模型的研究發(fā)現(xiàn),大黃酚可激活A(yù)MPK/ SIRT,降低促炎細(xì)胞因子水平,緩解高脂飲食誘導(dǎo)的炎癥[55]。
3.7 免疫途徑 免疫反應(yīng)在炎癥過(guò)程中起重要作用,大黃等一些傳統(tǒng)中藥已顯示出對(duì)消炎和免疫調(diào)節(jié)的潛在作用[56]。CD4+、CD8+、CD4+、CD25+T 細(xì)胞、CD19+B 細(xì)胞以及自然殺傷(NK) 細(xì)胞在消除感染性病原體方面起著重要作用。CD4+和CD8+是主要的T 細(xì)胞亞群,CD4+T 細(xì)胞在先天性和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用,CD8+T 細(xì)胞對(duì)于靶向殺死病毒感染的細(xì)胞很重要,NK 細(xì)胞負(fù)責(zé)引發(fā)炎癥事件并誘導(dǎo)廣泛的淋巴細(xì)胞凋亡。因此,T 細(xì)胞和NK 細(xì)胞在保護(hù)宿主免受威脅生命的感染中起著至關(guān)重要的作用。宿主免疫細(xì)胞受損的患者無(wú)法根除原發(fā)性感染,也容易在敗血癥期間繼發(fā)感染[57]。
一項(xiàng)大黃對(duì)燒傷誘導(dǎo)的膿毒性大鼠糖皮質(zhì)激素受體表達(dá)和細(xì)胞免疫的影響的研究發(fā)現(xiàn),大黃可使膿毒癥后12 h外周血CD4+T 細(xì)胞百分比、CD4+/CD25+T 細(xì)胞比例和CD19+B 細(xì)胞百分比、CD8+T 細(xì)胞百分比升高,膿毒癥后72 h,外周血CD4+/CD25+T 細(xì)胞比例、CD19+B 細(xì)胞百分比降低,表明大黃在膿毒癥過(guò)程中可能發(fā)揮潛在的抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用[58]。
大黃酚抑制Th17 細(xì)胞[59]、調(diào)節(jié)Th17 細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg) 平衡[60]的作用已得到證明。大黃牡丹湯(含蘆薈大黃素、大黃酸、大黃素、大黃酚) 對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn),大黃牡丹湯可使小鼠結(jié)腸勻漿中IFN-γ、IL-6、TNF-α、IL-17A、IL-22 水平升高,而TGF-β水平降低,大黃牡丹湯治療下調(diào)了促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生,并上調(diào)了抗炎細(xì)胞因子的分泌,Th17 細(xì)胞在炎癥過(guò)程中產(chǎn)生IL-6、IL-17A、IL-22,但主要由Treg 細(xì)胞抑制CD4+T 細(xì)胞群體中Th17 細(xì)胞分化的TGF-β 水平降低,提示大黃牡丹湯可恢復(fù)腸道Th17/Treg 的體內(nèi)平衡,大黃酚和大黃素可能是大黃牡丹湯的有效成分[61]。用大黃酚處理活化Jurkat 細(xì)胞,結(jié)果顯示大黃酚可抑制CD3/28 抗體或SEE 加載的Raji B 細(xì)胞刺激的T 細(xì)胞中IL-2 的產(chǎn)生,可抑制活化的T 細(xì)胞中CD40 配體(CD40L) 表達(dá),其可阻斷NF-κB 信號(hào)通路,從而導(dǎo)致活化T 細(xì)胞中MAPK 的消除,表明大黃酚通過(guò)調(diào)節(jié)T 細(xì)胞受體介導(dǎo)下CD40L 表達(dá),對(duì)T 細(xì)胞活化具有抑制作用[62]。此外與其他中藥聯(lián)合研究也發(fā)現(xiàn)類似大黃牡丹湯的免疫調(diào)節(jié)現(xiàn)象。一項(xiàng)對(duì)大黃酸聯(lián)合梓醇對(duì)實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎小鼠模型炎癥反應(yīng)的影響的研究發(fā)現(xiàn),兩者聯(lián)合治療減少了促炎性T 細(xì)胞浸潤(rùn)到病理性病變中,升高抗炎因子GATA3、Foxp3、IL-4、IL-10 表達(dá),并降低促炎因子T-bet、ROR-γt、IL-2、IL-17A 表達(dá),證明大黃酸和梓醇至少部分是通過(guò)重新平衡大腦和脊髓的促炎和抗炎環(huán)境改變從而改善實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎小鼠神經(jīng)功能障礙癥狀[63]。
Hwang 等[64]在證實(shí)大黃素甲醚可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α 并增加表面分子(CD40、CD80、CD86) 和主要組織相容性復(fù)合物(MHC) Ⅱ的表達(dá)時(shí),進(jìn)一步使用骨髓衍生樹(shù)突狀細(xì)胞BMDC 進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)來(lái)研究大黃素甲醚能否誘導(dǎo)樹(shù)突狀細(xì)胞DC 成熟為抗原呈遞細(xì)胞APC。結(jié)果顯示,經(jīng)大黃素甲醚誘導(dǎo)后,DC 的成熟不僅不受影響,而且還可以在不影響Th2 細(xì)胞分化的前提下促進(jìn)Th1 細(xì)胞的分化,表明大黃素甲醚具有潛在用途,可用于治療與Th1 / Th2 細(xì)胞失衡相關(guān)的炎性疾病。提示大黃蒽醌類活性化合物在炎癥過(guò)程中可調(diào)控免疫過(guò)程并控制炎癥進(jìn)程。
3.8 代謝途徑 蒽醌類活性化合物還通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體代謝過(guò)程調(diào)控炎癥,大黃酸對(duì)結(jié)腸炎小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn),大黃酸可以緩解慢性結(jié)腸炎,使結(jié)腸炎的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑尿酸水平降低從而保護(hù)腸屏障惡化,此外大黃酸還可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群,間接改變腸道中的嘌呤代謝,從而減輕實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎小鼠癥狀,為臨床治療結(jié)腸炎提供了新思路[65]。另一項(xiàng)大黃酸與和厚樸酚聯(lián)合對(duì)急性胰腺炎小鼠模型代謝特征的研究發(fā)現(xiàn),大黃酸與和厚樸酚影響急性胰腺炎中的某些代謝途徑,例如核黃素代謝、甘油磷脂代謝、亞油酸代謝以及戊糖和葡萄糖醛酸酯的相互轉(zhuǎn)化途徑,從而緩解胰腺炎,提示大黃蒽醌類藥物可調(diào)節(jié)代謝進(jìn)而控制炎癥[66]。
3.9 抗損傷 MDA 是脂質(zhì)過(guò)氧化的最重要的終產(chǎn)物之一,能夠損傷生物膜脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu),提示氧自由基對(duì)組織器官黏膜的損傷增加。SOD 活性可以間接反映氧自由基對(duì)細(xì)胞的損傷程度。SOD、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)、過(guò)氧化氫酶(CAT) 構(gòu)成第一線的抗氧化酶防御系統(tǒng)。從已有體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物模型開(kāi)展的相關(guān)研究獲悉,大黃蒽醌類活性化合物可以協(xié)助并加強(qiáng)此系統(tǒng)的功能。
大黃素對(duì)膿毒癥急性肺損傷大鼠具有良好的保護(hù)作用,其分子作用機(jī)制可能與增強(qiáng)抗氧化能力及抑制炎性反應(yīng)有關(guān)[67]。此外,大黃酸誘導(dǎo)人腎近端腎小管上皮細(xì)胞(HK-2細(xì)胞) 凋亡的研究表明,大黃酸能夠升高ROS 水平,并抑制線粒體解偶聯(lián)蛋白2 (UCP2) 的表達(dá),UCP2 抑制作用極大地增強(qiáng)了氧化應(yīng)激并加劇了大黃酸誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[68]。
大黃素通常通過(guò)直接靶向acadvl/復(fù)合物Ⅳ并抑制線粒體中發(fā)生的脂肪酸β-氧化、檸檬酸循環(huán)和氧化磷酸化來(lái)誘導(dǎo)肝臟氧化應(yīng)激[69]。大黃素可保護(hù)大鼠抵抗LPS 誘導(dǎo)的急性肺損傷,使TNF-α、IL-1β 水平降低。大黃素處理可通過(guò)上調(diào)粒細(xì)胞吞噬細(xì)菌并產(chǎn)生嗜中性粒細(xì)胞外細(xì)胞陷阱的能力來(lái)增強(qiáng)LPS 誘導(dǎo)的粒細(xì)胞的殺菌能力; 還下調(diào)了LPS 刺激的粒細(xì)胞呼吸爆發(fā)和ROS 表達(dá),減輕了粒細(xì)胞對(duì)周圍組織的損害; 還可以通過(guò)促進(jìn)粒細(xì)胞凋亡來(lái)加速炎癥消退。表明大黃素可以通過(guò)調(diào)節(jié)粒細(xì)胞的功能,通過(guò)其抗炎作用來(lái)改善LPS 誘導(dǎo)的急性肺損傷[70]。
大黃素對(duì)膿毒癥大鼠心肌損傷具有保護(hù)作用,主要是通過(guò)減少心肌氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡和炎癥因子水平對(duì)膿毒癥大鼠心肌損傷起到保護(hù)作用[71]。研究發(fā)現(xiàn),蘆薈大黃素通過(guò)Fas 死亡途徑和線粒體途徑(通過(guò)產(chǎn)生ROS 引起的)共同作用抑制肝臟HepaRG 細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其凋亡,這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了對(duì)人類接觸蘆薈大黃素的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的必要性[72]。同樣的,在大黃酸對(duì)肝臟HepaRG 細(xì)胞毒性的研究發(fā)現(xiàn),大黃酸處理導(dǎo)致ROS 的產(chǎn)生、線粒體膜電位(MMP) 的損失和合成期細(xì)胞周期停滯,證實(shí)大黃酸處理可以抑制HepaRG 細(xì)胞的生存能力,并通過(guò)合成期細(xì)胞周期停滯以及Fas 和線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑的激活來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[73]。此外還可通過(guò)其他途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞進(jìn)程。一項(xiàng)大黃酸對(duì)過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的大鼠H9c2 心肌細(xì)胞損傷作用的研究發(fā)現(xiàn),大黃酸能抑制過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞炎癥反應(yīng),增加心肌細(xì)胞清除氧自由基、活性氧的能力,其機(jī)制可能是通過(guò)抑制MAPK 和NF-κB 信號(hào)通路的表達(dá)進(jìn)而保護(hù)心肌細(xì)胞[74]。
從決明子花中分離得到的大黃酸,作用于誘發(fā)Wistar大鼠和小鼠后爪、耳部水腫、肉芽腫改變和血管通透性模型中,研究其抗炎活性及其作用機(jī)理,結(jié)果顯示大黃酸能升高CAT、SOD、GSH-Px 活性,并降低亞硝酸鹽、IL-6、IL-1β、TNF-a、MDA、VEGF 水平,還能降低COX-2、iNOS表達(dá),并升高血紅素加氧酶(HO) -1、Nrf2、PPARγ、熱休克蛋白(HSP-72) 表達(dá),證明大黃酸可通過(guò)抑制亞硝酸鹽、TNF-α、IL-6、IL-1β 水平,升高CAT、SOD、GSH-Px活性,從而降低MDA、iNOS、COX-2 水平和激活HO-1、PPARγ、Nrf2 表達(dá)[75]。
炎癥、感染和氧化應(yīng)激是細(xì)胞損傷的最常見(jiàn)原因,由于大黃對(duì)炎癥的藥理作用,其可以干擾各種炎癥疾病的發(fā)展。一項(xiàng)薈萃分析評(píng)估了大黃素輔助治療系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)綜合征/膿毒癥患者發(fā)現(xiàn),大黃素輔助治療對(duì)膿毒癥患者白細(xì)胞介素6、腫瘤壞死因子α、降鈣素原、急性生理和慢性健康評(píng)估Ⅱ得分和胃腸功能障礙等指標(biāo)均有獲益,抗炎和抗凝血/抗凝集特性可能是其潛在機(jī)制。大多數(shù)研究集中于大黃素對(duì)重癥急性胰腺炎、膿毒癥等疾病的療效。大多數(shù)大黃素及其活性成分的臨床實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)、雙盲和安慰劑對(duì)照試驗(yàn)作為研究設(shè)計(jì),結(jié)果表明大黃素可以提高危重患者的進(jìn)食耐受性、膿毒癥患者的腸道通透性、ARDS 患者的氧合作用等[76]。
大黃素對(duì)重癥急性胰腺炎患者有顯著治療作用,具體可通過(guò)促進(jìn)胰腺分泌液的吸收、改善腸胃功能、減少炎癥并減輕重癥胰腺炎相關(guān)的肝腎損害,有效緩解腹痛、腹脹和其他癥狀,縮短重癥急性胰腺炎患者的重癥監(jiān)護(hù)室和住院的時(shí)間。一項(xiàng)薈萃分析研究大黃對(duì)急性胰腺炎患者生長(zhǎng)抑素的附加作用,發(fā)現(xiàn)大黃素作為生長(zhǎng)抑素的輔助治療似乎對(duì)急性胰腺炎患者具有更多益處[77]。一項(xiàng)納入96 例重癥急性胰腺炎患者應(yīng)用大黃素和芒硝熱敷的研究發(fā)現(xiàn),上述方法可減少胰腺漏液的發(fā)生[78]。此外,大黃素溶液對(duì)內(nèi)鏡逆行胰膽管造影術(shù)(ERCP) 后胰腺炎和高淀粉血癥并發(fā)癥的研究發(fā)現(xiàn),大黃原液可有效預(yù)防高危患者PEP 和高淀粉血癥的發(fā)生[79]。
針對(duì)胃腸道、呼吸道炎癥時(shí)大黃對(duì)黏膜、血管通透性改善方面,Zhang 等[80]納入368 例I ~Ⅲ級(jí)急性胃腸道損傷的重癥患者評(píng)估大黃對(duì)危重患者胃腸功能障礙的影響,證實(shí)大黃可改善危重患者的進(jìn)食耐受性并緩解胃腸功能障礙,沒(méi)有嚴(yán)重的不良反應(yīng)。為臨床大黃治療胃腸道功能障礙提供了依據(jù),He 等[81]評(píng)估大黃素甲醚對(duì)急ARDS 患者血管外肺水(EVLW) 影響的研究發(fā)現(xiàn),大黃素甲醚可以降低ARDS 患者的血管外肺水指數(shù)和肺血管通透性指數(shù),并改善氧合功能。
炎癥反應(yīng)就像一把雙刃劍,可以保護(hù)機(jī)體,也可造成嚴(yán)重的傷害。具體而言,炎性反應(yīng)清除病原體和受損的細(xì)胞并啟動(dòng)愈合過(guò)程,同時(shí)引起組織和細(xì)胞疾病,誘發(fā)自身免疫性疾病和其他炎性疾病。炎癥激活了多種網(wǎng)狀信號(hào)通路,包括NF-κB 通路、MAPK 通路、VEGF 通路等。中草藥大黃中存在有多種游離的蒽醌化合物,最豐富化合物是蘆薈大黃素、大黃素、大黃酸、大黃素甲醚和大黃酚,通過(guò)多種分子機(jī)制表現(xiàn)出抗炎活性,包括抑制信號(hào)傳導(dǎo)途徑和調(diào)節(jié)細(xì)胞過(guò)程。因此,大黃蒽醌類化合物抗炎性介質(zhì)的產(chǎn)生和釋放以及抑制炎性反應(yīng)的發(fā)作,是多途徑多方面的。當(dāng)前對(duì)大黃抗炎作用的研究正逐步深入,本文綜述了大黃及其常見(jiàn)蒽醌類活性化合物的抗炎作用、機(jī)理及臨床應(yīng)用,未來(lái)將進(jìn)一步從系統(tǒng)和整體的角度去探索大黃在炎癥治療中的機(jī)制,從而為臨床應(yīng)用提供參考。