李春夢,李 微,廖瑤玎,劉婭欣,張 怡

(成都中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院消化科,成都 610072;*通訊作者,E-mail:zhangyi2288@163.com)

潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC)是一種病變呈連續(xù)性,可累及結(jié)直腸黏膜層及黏膜下層的慢性特發(fā)性炎癥性疾病。其發(fā)病涉及遺傳、免疫、腸道菌群等。臨床常見表現(xiàn)為腹痛、里急后重、黏液膿血便。西醫(yī)治療藥物包括糖皮質(zhì)激素、皮質(zhì)類固醇、免疫抑制劑等,雖然取得一定的療效,但仍有復發(fā)率高、副作用較大等問題。UC歸屬于祖國醫(yī)學“腸風”“腸辟”“下痢”“泄瀉”等范疇,中醫(yī)通過辨證論治,使用中藥對癥加減治療,在臨床及實驗中均取得較好療效。

中藥方劑之參苓白術散由人參、茯苓、白術、甘草、白扁豆、陳皮、山藥、蓮子、砂仁、薏苡仁、桔梗組成,具有益氣健脾、滲濕止瀉之功,是治療UC的經(jīng)典方劑。近年來,有研究報道參苓白術散可通過平衡免疫、調(diào)節(jié)腸道菌群、抗氧化應激等途徑發(fā)揮治療UC的作用[1,2]。本文重點對參苓白術散治療UC可能的機制予以綜述,為進一步闡明參苓白術散防治UC的分子機制提供理論依據(jù),也為探索UC的潛在治療措施提供更多的參考。

1 參苓白術散治療UC的免疫調(diào)節(jié)作用

UC發(fā)病機制的重要環(huán)節(jié)之一是促炎因子與抗炎因子的失衡造成的結(jié)腸黏膜免疫炎癥性損傷,而參苓白術散可以通過平衡免疫而發(fā)揮治療UC的作用。

調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg)在機體的免疫調(diào)節(jié)中起重要作用,其功能缺陷可引起多種自身免疫性疾病。Treg細胞主要通過分泌白介素10(interleukin-10,IL-10)和轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用,從而預防和治療UC;李曉冰等[1]的實驗顯示,參苓白術散可增加結(jié)腸炎小鼠腸系膜淋巴結(jié)Treg細胞比例發(fā)揮腸道黏膜保護作用。輔助性T細胞(Th17細胞)是一種新的輔助性T細胞亞群,主要分泌IL-17、IL-6、IL-21、IL-22、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)等細胞因子。TNF-α可促使中性粒細胞聚集在結(jié)腸黏膜炎癥區(qū)或潰瘍區(qū),釋放血小板活化因子以促進血栓形成,導致結(jié)腸黏膜微循環(huán)障礙,腸黏膜屏障功能受損。有實驗研究顯示,參苓白術散可下調(diào)促炎細胞因子IL-17、IL-23、IL-6、TNF-α的表達,上調(diào)抗炎細胞因子IL-10的表達,從而調(diào)節(jié)Th17/Treg的平衡,恢復UC大鼠免疫功能[3]。

UC的發(fā)生與機體組織內(nèi)抑炎因子和促炎因子的平衡失調(diào)有關。常見的促炎因子有IL-1β、TNF-α、IL-2、IL-6、IL-8、IL-13、IL-23,抑炎因子有IL-4、IL-10等,IL-4可以抑制單核巨噬細胞產(chǎn)生IL-1β和TNF-α,降低單核巨噬細胞分泌氧自由基的功能,減輕炎癥。實驗研究顯示[4],參苓白術散具有改善UC大鼠一般生存狀況,調(diào)節(jié)UC大鼠血清IL-1β、IL-4含量及下調(diào)Caspase-8基因和蛋白表達的作用,從而促進大鼠受損結(jié)腸組織的黏膜修復。

2 參苓白術散調(diào)控信號通路治療UC

參苓白術散具有多成分、多靶點的特點,可通過調(diào)節(jié)IκK/IκB/NF-κB信號通路、TLRs/MyD88信號通路、NLRP3炎癥小體信號通路、β2AR/β-arrestin2/NF-κB信號通路、JAK/STAT3信號通路等多條信號通路干預UC的進展,其具體機制如下。

核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)是一種轉(zhuǎn)錄因子,正常狀態(tài)下,人核因子κB抑制蛋白α(IκBα)在胞質(zhì)中與NF-κB結(jié)合形成了三聚體復合物而使NF-κB失活。當TNF-α、脂多糖(lipopolysaccharide,LPs)等信號因子與細胞膜受體結(jié)合后,通過IκB激酶(inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase,IκBK)使IκB蛋白磷酸化,并將NF-κB從三聚體中釋放出來激活促炎因子基因轉(zhuǎn)錄,導致炎性信號放大。參苓白術散抑制UC大鼠NF-κB抑制蛋白激酶(inhibitor of nuclear factor kappa B kinase,IκK)/IκB/NF-κB信號通路活化是其發(fā)揮腸黏膜保護作用的重要機制。研究顯示[5],參苓白術散明顯下調(diào)UC大鼠結(jié)腸組織NF-κB p65,IκKβ蛋白和mRNA表達,上調(diào)IκBα蛋白和mRNA表達,發(fā)揮抗炎作用。

上皮細胞膜上的Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)識別病原體后,胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域募集下游信號通路分子髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88),經(jīng)過細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導激活NF-κB并轉(zhuǎn)位入核[6,7]。有研究表明,潰瘍性結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織TLRs/MyD88依途徑相關基因的mRNA和蛋白水平顯著升高[8]。環(huán)氧合酶-2(COX-2)是一種與炎癥反應有關的蛋白分子,當出現(xiàn)組織損傷、炎癥、腫瘤等變化時其表達增多。李姿慧等[9]的研究顯示,參苓白術散可下調(diào)潰瘍性結(jié)腸炎大鼠結(jié)腸組織TLR2、MyD88及COX-2表達,降低炎性因子的釋放,減輕腸道炎癥反應。

此外,NF-κB在炎性反應中誘導下游炎癥相關反應元件的轉(zhuǎn)錄和翻譯,促進核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(nucleotide-binding oligomerization structural domain,NOD)樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關蛋白3(NOD-like receptor thermoprotein domain 3,NLRP3)生成[10,11]。NLRP3活化促炎癥蛋白酶Caspase-1,導致大量IL-1β、IL-18等炎癥因子成熟,促使結(jié)腸黏膜炎癥損傷[12-14]。因此,下調(diào)NLRP3炎癥小體信號通路蛋白可減少下游炎癥因子的表達,改善UC的臨床癥狀。劉玉暉等[15]的研究顯示,與模型組相比,參苓白術散組小鼠血清中炎癥因子、結(jié)腸炎癥因子表達降低,結(jié)腸中NLRP3、Caspase-1、凋亡相關斑點樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein,ASC)、pro-IL-1β、cleaved-IL-1β、pro-IL-18、cleaved-IL-18蛋白表達顯著下調(diào)。以上實驗結(jié)果表明,參苓白術散可通過抑制NLRP3炎癥小體信號通路相關蛋白以及下游炎癥因子IL-1β、IL-18成熟活化表達,改善UC小鼠出現(xiàn)的結(jié)腸損傷癥狀。

研究顯示,β2腎上腺素受體(β2AR)在交感神經(jīng)系統(tǒng)對機體免疫功能的調(diào)節(jié)中具有重要作用,β抑制蛋白2(β-arrestin2)可通過多途徑調(diào)控NF-κB活性,故β2AR/β-arrestin2/NF-κB信號轉(zhuǎn)導通路異?？赡芡ㄟ^某種交互作用而影響UC的發(fā)生發(fā)展[16]。β2AR信號通路通過調(diào)節(jié)β-arrestin2的表達參與NF-κB活化過程的調(diào)節(jié),當β2AR表達降低時β-arrestin2表達也會隨之下調(diào),則其對NF-κB的抑制作用下降;反之,β2AR升高時β-arrestin2表達增加,可抑制Toll樣受體(TLR)信號通路的活化而抑制NF-κB信號通路[17]。β2AR/β-arrestin2表達降低及NF-κB活化可使TLR及其下游炎癥細胞因子大量表達,促進血小板活化因子、血栓素以及前列腺素等的釋放,導致內(nèi)皮及上皮細胞通透性增加,加重腸黏膜炎癥[18]。陳天杰等[19]的臨床研究顯示,與對照組相比,參苓白術散治療后可通過調(diào)節(jié)β2AR/β-arrestin2/NF-κB信號通路表達,使外周血中促炎性因子(IL-1β、IL-6、IL-8、TNFα、INF-γ)、細胞調(diào)節(jié)相關子[血清胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、低氧誘導因子-1α(HIF-α)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)]表達較治療前降低,從而修復UC腸黏膜。

p38MAPK是絲裂原活化蛋白激酶家族(mitogen-activated protein kinase,MAPK)的重要成員之一,p38MAPK被激活后可以調(diào)控下游多種酶及轉(zhuǎn)錄因子的基因表達,促使局部組織發(fā)生急性炎癥、凋亡等病理改變;環(huán)磷酸腺苷(cAMP)反應元件結(jié)合蛋白(CREB)作為p38MAPK下游核轉(zhuǎn)錄因子,可調(diào)節(jié)細胞的基因轉(zhuǎn)錄。畢殿勇等[20]的研究顯示,參苓白術散水煎液具有改善脾虛濕困型UC大鼠一般生存狀況,并通過上調(diào)結(jié)腸組織IL-4蛋白含量及其mRNA表達水平,下調(diào)IL-1β和p38MAPK基因蛋白表達水平而發(fā)揮保護結(jié)腸黏膜的作用。丁凌輝等[21]的研究中,參苓白術散可下調(diào)UC大鼠IL-13、IL-23及COX-2、CREB的表達,減少結(jié)腸的炎癥反應。

JAK-STAT信號通路對調(diào)控T細胞分化具有重要作用。IL-6是JAK/STAT3信號通路的重要啟動因子,IL-6與相應受體結(jié)合后,能夠激活與結(jié)合體耦聯(lián)的JAK激酶,進而招募STAT3蛋白并引起其蛋白酪氨酸殘基、絲氨酸殘基磷酸化,向細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移,調(diào)控靶基因表達,促進相關促炎性細胞因子合成、分泌,誘發(fā)并加重炎癥反應。研究認為,通過不同環(huán)節(jié)抑制或阻斷JAK/STAT3信號通路能干預炎癥性腸病[22]。仝建松[23]的研究顯示,與模型組比較,參苓白術散高濃度治療組大鼠血清IL-6水平較低,IL-10水平較高,結(jié)腸組織JAK/STAT3表達水平較低,提示參苓白術散可有效抑制大鼠促炎因子IL-6釋放,促進抑炎因子IL-10分泌,下調(diào)JAK、STAT3蛋白活性,從而減輕潰瘍性結(jié)腸炎炎癥反應,控制病情進展。

3 參苓白術散促進UC大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞歸巢

結(jié)腸黏膜干細胞可分化為成熟的結(jié)腸黏膜細胞,維持結(jié)腸黏膜的更新,與黏膜的修復和重建相關。骨髓間充質(zhì)干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)是起源于中胚層的一種非造血干細胞,有調(diào)節(jié)免疫作用,具有向損傷部遷移、黏附定植的歸巢特性[24,25]。細胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)和血管細胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)與BMSCs歸巢密切相關。石科等[26]的實驗研究表明,相比UC模型大鼠,參苓白術散降低了大鼠結(jié)腸黏膜和血清中ICAM-1和VCAM-1的水平。此外,參苓白術散能促進骨髓與外周血來源BMSCs的生長與增殖,從而確保足夠數(shù)量的BMSCs歸巢到結(jié)腸黏膜,修復和重建UC結(jié)腸黏膜組織[27]。

BMSCs的歸巢還與多種趨化因子介導有關。其中基質(zhì)細胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor1,SDF-1,CXCL12)結(jié)合趨化因子受體(CXC chemokine receptor 4,CXCR4)通過多種途徑介導細胞的黏附、存活、增殖和基因轉(zhuǎn)錄,增強細胞內(nèi)的鈣化,從而導致趨化性[28,29],該途徑在BMSCs歸巢到受損結(jié)腸部位過程中發(fā)揮著重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)利用慢病毒載體將CXCR4基因轉(zhuǎn)染BMSCs治療UC,可增強BMSCs的歸巢從而治療UC[30]。在崔樹婷等[31]的研究中,灌胃給予參苓白術散可顯著促進BMSCs向結(jié)腸黏膜組織的歸巢,這可能與提高了SDF-1和CXCR4的表達有關。結(jié)腸黏膜干細胞位于結(jié)腸隱窩內(nèi),數(shù)量很少,但對損傷結(jié)腸黏膜具有修復與重建作用,UC黏膜損害過程中,結(jié)腸黏膜干細胞變得更少,這可能是UC遷延難愈的病因[32],而增加結(jié)腸黏膜干細胞可能對治療UC有益。研究發(fā)現(xiàn),BMSCs遷移到受損的結(jié)腸黏膜數(shù)量要高于正常結(jié)腸黏膜[33],在UC治療過程中參苓白術散有促進骨髓來源BMSCs增多、修復腸黏膜的作用。

4 參苓白術散調(diào)節(jié)細胞內(nèi)Ca2+濃度

鈣通道參與大鼠遠端結(jié)腸平滑肌收縮,UC發(fā)病時腸道動力紊亂與鈣池調(diào)控鈣離子(SOC)通道介導的Ca2+內(nèi)流下降有關。在結(jié)腸平滑肌細胞上,胞內(nèi)鈣庫耗竭后才可激活細胞膜上的L-型Ca2+通道和SOC[34]。由SOC介導的Ca2+內(nèi)流是胃腸道平滑肌對許多激素或遞質(zhì)生理反應的一部分,因此,SOC功能低下可能會引起平滑肌收縮性下降。通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)Ca2+濃度可以治療炎癥性腸病所致的黏膜出血,修復損傷黏膜。周華等[35]通過免疫組織化學的方法觀察各組實驗大鼠結(jié)腸平滑肌上瞬時受體電位陽離子通道1(TRPC1)蛋白質(zhì)表達情況,其中模型組結(jié)腸組織TRPC1表達的平均光密度低于正常對照組,經(jīng)參苓白術散治療后可增強TRPC1的表達水平,表明其通過上調(diào)TRPC1的表達促進SOC介導的Ca2+內(nèi)流治療UC。

5 參苓白術散調(diào)節(jié)腸道菌群

UC的發(fā)生與腸道菌群失調(diào)和黏膜免疫失衡有關,腸道菌群的組成和功能多樣性以及穩(wěn)定性被破壞是UC的重要病因[36]。厚壁菌門、變形桿菌門、放線菌門增加對腸道有益,變形菌門豐度的增加被認為是微生物群落失調(diào)的標志之一。參苓白術散治療UC大鼠可增加厚壁菌門和變形桿菌門的相對豐度,并減少擬桿菌門[2]。Luo等[37]的研究顯示,與模型組相比,參苓白術散組大鼠腸道菌群的豐度和多樣性增加。腸道中有與宿主共生的生理細菌,如雙歧桿菌、乳酸桿菌、擬桿菌和梭狀芽孢桿菌,還存在與宿主共存的機會性病原菌,如腸球菌、腸桿菌、變形桿菌等。穆麗萍等[38]認為,益生菌的減少和致病菌的增加是UC的原因之一。馬琪等[39]的實驗顯示,對照組乳桿菌屬(Lactobacillus)豐度最高,參苓白術散組擬桿菌屬豐度明顯低于模型組,模型組乳桿菌豐度明顯低于參苓白術散組。UC模型組異桿菌的豐度降低,參苓白術散干預后增加。因此,異桿菌可能在UC發(fā)展過程中起到有益細菌的作用[40,41],以上研究結(jié)果均表明參苓白術散可以通過提高小鼠腸道菌群中有益菌的豐度,改善屏障功能、提高免疫能力,以此達到治療UC的目的。

6 參苓白術散的抗氧化效應

活性氧(reactive oxygen species,ROS)與UC結(jié)腸黏膜組織損傷密切相關。ROS對于某些生理過程是必要的,但病理狀態(tài)下,UC患者體內(nèi)會產(chǎn)生過量的ROS[42]。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)可以清除ROS,防止脂質(zhì)過氧化,維持細胞膜的穩(wěn)定性。有研究顯示,與模型組相比,參苓白術散治療UC大鼠可顯著降低髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)水平,增加SOD和CAT活性。因此證明[2],參苓白術散可以通過增強抗氧化能力來修復受損的結(jié)腸黏膜治療UC。

7 其他機制

參苓白術散治療UC的機制多樣,除上述調(diào)節(jié)免疫、調(diào)控信號通路、促進UC大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞歸巢等機制外,還有其他機制。

正常腸黏膜具有調(diào)節(jié)水、營養(yǎng)物質(zhì)及電解質(zhì)的分泌與吸收功能,當腸道分泌功能超過吸收功能時導致腹瀉。水通道蛋白(AQP)對不同種類細胞膜的跨膜水轉(zhuǎn)運發(fā)揮著重要的介導作用,能顯著增加細胞膜的透水性,對保持生命體內(nèi)穩(wěn)態(tài)水平衡具有關鍵的作用。李姿慧等[43]的實驗研究顯示,UC大鼠結(jié)腸組織AQP3、AQP4蛋白及mRNA均呈異常低表達,而經(jīng)參苓白術散治療后UC大鼠的AQP3、AQP4蛋白及mRNA水平較模型UC大鼠顯著升高,表明參苓白術散能夠調(diào)節(jié)AQP表達,從而對UC起治療作用。有研究顯示,與模型組相比,口服不同劑量參苓白術散均可改善結(jié)腸黏膜組織中AQP4的表達,此外,高劑量參苓白術散還可以提高水通道蛋白8(AQP8)的表達[44],從而改善UC大鼠癥狀。

原癌基因c-fos屬于即刻早期基因,對維持細胞功能、生長和分化具有重要作用。c-fos在大多數(shù)正常細胞中低表達,而在疾病發(fā)生過程中它受多種炎癥介質(zhì)、細胞因子激活后可參與疾病的病理過程。王艷紅等[45]的研究結(jié)果表明,c-fos蛋白在UC大鼠結(jié)腸組織中的表達明顯增加,表明c-fos可能參與UC的發(fā)生、發(fā)展。參苓白術散治療UC大鼠能夠下調(diào)原癌基因c-fos的mRNA及蛋白的表達[46],從而控制UC大鼠的發(fā)展和惡化。

8 小結(jié)與展望

自古以來,中醫(yī)藥治療UC積累了豐富的經(jīng)驗。通過中醫(yī)對UC病機的認識,在辨證論治的基礎上,選擇參苓白術散治療UC取得了良好的療效。此外,參苓白術散治療UC除口服外,還有灌腸、針灸及聯(lián)合應用等多種方式,都被證明有效。單獨使用中藥或西藥治療UC均有利弊,當二者聯(lián)合應用時,效果較單純的西藥或中藥效果更好,可以達到優(yōu)勢互補。中醫(yī)從宏觀上治療疾病,但近年來的研究顯示參苓白術散也可達到靶點治療的效果。

參苓白術散治療UC療效顯著,但還存在一些不足:①參苓白術散作為中藥復方,有效成分眾多,各單味中藥之間是如何協(xié)同發(fā)揮治療作用的藥理機制尚不明確。②對參苓白術散用藥劑量、劑型的把握因人而異,缺乏具體的藥物量效關系研究。③參苓白術散治療UC的機制涉及多條通路及靶點,但對各個通路之間的聯(lián)系、相互作用及交叉重疊研究較少。④參苓白術散治療UC在抗氧化應激、調(diào)節(jié)腸道菌群、調(diào)節(jié)細胞內(nèi)Ca2+濃度等方面的實驗研究不充分,需經(jīng)一步探索。⑤UC具有病程長、易復發(fā)等特點,但對參苓白術散治療UC的研究大多缺乏遠期療觀察。綜上,目前對參苓白術散治療UC的研究尚存在許多局限性,針對以上問題需要展開更深更廣的多中心、大樣本、標準化的研究。