黄芪多糖抗炎免疫作用机制研究进展

2013-01-22黄家林

中西医结合心脑血管病杂志 2013年11期

黄家林，张勇

抗炎免疫药理学是药理学新近发展比较迅速的一门分支学科，其研究目的主要是探讨抗炎免疫药物的作用、作用机制及其作用的规律性，寻找对防治炎症免疫紊乱性疾病有效的药物，揭示炎症免疫紊乱性疾病的病因和病理机制［1］。炎症和免疫在组织、细胞、分子水平上有非常紧密的联系，而且炎症多伴有免疫紊乱的特点，故单独应用抗炎药或免疫药治疗，疗效均不佳，长期应用还可能加重病程的发展。研发既有抗炎活性又有免疫调节活性的药物，将是抗炎免疫药理发展的主要方向之一［2］。抗炎免疫药物是指对炎症反应具有抑制作用，对免疫反应具有抑制或增强和调节作用的一类药物，主要用于炎症免疫性疾病的治疗。黄芪是一种常用中药，药用部分是其干燥根。黄芪味甘、性温、有补气升阳、固表止汗、托脓排毒和生肌的功效。我国药典规定药用黄芪有两种：豆科植物蒙古黄芪与膜荚黄芪。近年来研究发现黄芪中除黄芪甲甙、黄酮等小分子化合物具有较强的生物活性外，大分子化合物如黄芪多糖（Astragalus Polydsaccharide，APS）在机体免疫调节方面具有重要的作用。APS具有增强机体免疫功能、强心降压、降血糖、抗应激、抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗氧化等多种药理功效［3］。APS的抗炎免疫方面已有较多研究，本文将对APS的抗炎免疫机制作一综述。

1 炎症与免疫的关系

炎症与免疫有着密切的联系，炎症反应大多涉及免疫机制。首先，炎症细胞属免疫细胞，如单核／巨噬细胞、T细胞、B细胞、NK细胞等均属免疫细胞，均参与机体的免疫反应过程；其次，免疫细胞分泌的某些细胞因子本身就是炎性细胞因子，如巨噬细胞分泌的TNF-α、IL-1α、IFN-γ等和Th细胞分泌的IL-2等，可促进炎性细胞的渗出与趋化，激活炎性细胞和引起发热，参与炎症病理性损害。这些致炎物质可对相应的受体发挥作用，导致各种细胞表现出其特有的免疫功能，如IgE介导的肥大细胞脱颗粒、白细胞对趋化剂的反应以及炎性因子致有丝分裂诱导的淋巴细胞增殖等。炎症早期症状，如血管壁通透性增加、炎性渗出、组织肿胀等伴有炎症递质水平的提升，也必定相应地影响到相关细胞的免疫功能［4］。

2 黄芪多糖在细胞、分子水平的抗炎免疫药理机制

2.1 细胞因子及其受体细胞因子是指在细胞间传递信息、对细胞起活化作用，并可由多种细胞产生的可溶性多肽分子。它在机体内组成网络，促进靶细胞的增殖、分化，增强对感染的抵抗力，参与调节机体的免疫应答和炎症反应等。创伤后IL-2生成减少，IL-2R表达受抑是引发细胞免疫功能低下的中心环节，这一变化同伤后感染的发生密切相关。梁华平等［5］研究发现APS体内应用对创伤小鼠IL-2mRNA及IL-2RmRNA水平均具有明显的升高作用，提示APS可通过促进创伤小鼠淋巴细胞IL-2及IL-2R的基因转录表达进而逆转IL-2及IL-2R的抑制状态，通过增强创伤后细胞免疫功能，增强机体抗感染能力。APS在一定剂量和疗程下，淋巴细胞数量及其分泌TNF-α、IL-1β明显下降，TGF-β的水平则升高，提示APS在体外状态下可明显抑制淋巴细胞的增生，降低炎症因子的表达，减少局部炎症细胞的浸润程度和炎症损伤，升高TGF-β水平。TGF-β是由T细胞和巨噬细胞产生，具有抑制淋巴细胞增生，促进组织修复和伤口愈合等方面的生物学作用［6］。对大鼠系膜增生性肾小球肾炎模型研究发现，APS能降低尿和血中IL-6的含量，抑制IL-6的分泌而抑制系膜增生［7］。哮喘是多种免疫细胞及细胞组分参与的慢性气道炎性疾病，多种细胞因子参与其中并发挥关键作用。研究发现APS可降低哮喘大鼠肺部IL-3 m RNA表达水平，抑制和减少嗜酸性粒细胞浸润［8］。APS治疗哮喘小鼠后，肺组织炎症细胞浸润程度减轻，肺泡灌洗液中白细胞总数及嗜酸性粒细胞数减少，血清IFN-γ水平上升，IL-4水平下降，调节Thl／Th2的失衡，对哮喘产生免疫治疗作用［9］。

2.2 黏附分子（AM）白细胞黏附、穿越血管内皮细胞向炎症部位移行是炎症过程的重要特征，其分子基础在于白细胞与血管内皮细胞表面黏附分子的相互作用，以及细胞因子等对黏附分子表达的调节。可见黏附分子与抗炎免疫药理有密切的关系。郝钰等［10］研究发现APS与IL-1共同处理人脐静脉内皮细胞（HUVEC），能促进IL-1诱导的PMN与HUVEC的黏附增强，且能增加由IL-1、TNF诱导的HUVEC表达黏附分子ICAM-1的表达，增强中性粒细胞与血管内皮细胞的黏附，促进中性粒细胞穿越血管内皮渗出在伤口局部聚集，吞噬消化细菌、清除坏死组织，最终通过化学介质、细胞因子及各种细胞的相互作用而使伤口愈合。而李萍等［11］研究得出相反结论，（25～100）mg／L APS作用4 h能明显降低VCAM-1、ICAM-1的表达，APS具有抑制白细胞与 HUVEC黏附作用［11］。张爽等［12］研究表明，通过下调微血管内皮细胞表面CD34的表达，减少肥大细胞在微血管旁的聚集与脱颗粒，抑制炎性细胞与微血管内皮细胞的黏附可能是APS发挥抗炎作用的机制之一。李世刚等［13］对肾小球肾炎大鼠模型研究发现，用APS腹腔注射治疗可显著升高红细胞膜CD35和CD44s数量，明显减轻免疫复合物沉积，抑制肾脏的炎症免疫反应，改善红细胞免疫功能，具有良好治疗肾小球肾炎的作用。细胞黏附分子中的选择素家族与心肌缺血再灌注损伤关系密切。刘蓓等［14］运用TNF-α刺激心脏微血管内皮细胞，黄芪多糖能够降低炎症因子TNF-α刺激作用下心脏微血管内皮细胞P-选择素、E-选择素的基因转录，提示黄芪多糖有可能部分阻断细胞黏附分子的表达，对心脏缺血再灌注起保护作用。

2.3 细胞内第二信使物质细胞内第二信使物质可参与细胞活化、增殖及调节功能，在炎症免疫反应中发挥重要的病理生理作用。梁华平等［15］进一步研究发现，APS可降低创伤小鼠血浆及活化T沐巴细胞内c AMP含量，增加cGMP含量，提高T淋巴细胞内三磷酸肌醉（IP3）含量、游离钙Ca2＋浓度、钙调素（Ca M）、CaM 依赖的蛋白激酶（Ca M-PK）及蛋白激酶c（PKC）的活性。认为APS可通过调节c AMP、cGMP含量以及促进磷脂酸肌酸代谢进而提高创伤后活化T淋巴细胞内IL-2及IL-2R的基因转录表达。一氧化氮（NO）在炎症及其免疫机制中起关键的双重作用：一方面具有强大的细胞毒性和细胞生长抑制作用，也可杀灭病原微生物、肿瘤细胞等；另一方面，释放活性氧中间体和炎性细胞因子，进而介导炎症过程，调节细胞的生长分化。肺内NO的大量生成有加重肺损伤和促进肺成纤维细胞增殖的作用，实验结果显示，肺纤维化模型大鼠血NO水平均显著高于对照组，APS可显著降低大鼠血清NO水平，改善NO代谢紊乱引起的持续慢性炎症，成纤维细胞增生，细胞外基质沉积，组织的纤维化［16］。

2.4 细胞信号转导途径

2.4.1 MAPK（Mitogen-activated protein kinases）信号途径促分裂原活化蛋白激酶（MAPK，丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶家族成员）途径是真核细胞内重要的信号转导通路，主要有ERK、p38和JNK三条途径，参与调控多种细胞应答和生理病理过程。MAPK，尤其是p38，在转录和翻译水平上积极参地与了炎症介质的合成，目前已被认为是抗炎药物的重要靶点。研究发现APS能够明显改善由TNF-α诱导的人微血管内皮细胞损伤，并能减少在前炎症因子TNF-α刺激作用下人微血管内皮细胞p38MAPK基因表达，下调黏附分子的表达抑制炎症反应，发挥抗心肌再灌注损伤的作用［14］。

2.4.2 核因子（NF）-κB信号途径在细胞内，多个促炎症反应信号通路，包括信号下游区的细胞因子受体和Toll样受体，共同汇聚于核转录因子NF-κB。NF-κB通常以无活性的二聚体形式存在，磷酸化后与其抑制剂IκB分离后被激活。激活的NFκB快速转移至细胞核内，可促进许多致炎因子的转录和表达，被作为炎症治疗的“靶点”。故认为APS对小肠上皮细胞具有免疫保护作用，这种免疫保护作用可能是通过抑制小肠上皮细胞内核因子NF-κB的表达，抑制细胞因子TNF-α、IL-8等的表达来实现的［17］。糖尿病肾病为糖尿病重要的慢性微血管并发症，以肾小球基底膜增厚和系膜区扩张为基本病理改变。研究发现APS可能通过降低血糖的途径达到降低糖尿病大鼠肾组织NF-κB mRNA过表达，减少细胞因子和炎症介质的基因表达，减轻肾小球硬化，从而延缓糖尿病肾病的进展［18］。心脏微血管内皮细胞是心肌缺血再灌注过程中最先波及的部位，该部位的变化对心肌损伤或功能恢复影响巨大。实验显示APS能够抑制再灌注损伤的人心脏微血管内皮细胞中NF-κB m RNA表达，进而影响ICAM-1表达，减轻内皮细胞的炎症反应及黏附作用，改善心肌缺血再灌注损伤［19］。脑出血后血肿周围组织的炎性反应与细胞因子表达被认为是继发性损伤的主要原因之一。给予脑出血模型大鼠APS可抑制NF-κB激活，减轻炎症反应，改善神经功能缺损症状［20］。

2.5 氧自由基丙二醛（MDA）是细胞脂质过氧化物代谢的终产物，可反映细胞脂质过氧化水平，间接反映细胞受损程度；而超氧化物歧化酶（SOD）对机体氧化和抗氧化平衡起着至关重要的作用，此酶能清除氧自由基，保护细胞免受损伤。黄芪多糖大剂量治疗组能显著增加骨关节炎大鼠血清中的SOD活性、降低血清和关节滑膜中MDA的含量，可见黄芪多糖具有明显的抗氧化活性和细胞保护作用［21］。左旋多巴自身氧化产生大量的自由基，促进帕金森病发展，APS可降低左旋多巴对神经元的毒性作用。APS对左旋多巴致胶质细胞培养液中自由基系统动态平衡损害具有保护作用，不同程度地增强谷胱甘肽含量，谷胱甘肽过氧化物酶活性和超氧化物歧化酶活力，可降低MDA的水平，作用有时间依赖性［22］。

3 结语与展望

在当前世界性的医学模式转变及化学药物研制转向自然药物的大趋势下，中药的抗炎药理研究成为当今世界上新药开发的热点，也是中医药现代研究极为活跃的领域。黄芪多糖作为一种中药免疫增强剂应用于临床肿瘤治疗，可有效增强机体免疫力。黄芪多糖对许多炎症性疾病也具有干预作用，可对炎症发生的多个环节、多种炎症介质产生影响。可以预见，特别是在免疫炎性疾病治疗上，黄芪多糖可能发挥重要作用。目前，对其抗炎机制研究虽然已达到细胞分子水平，但所面临的主要问题是对其作用靶点缺乏针对性的深入、系统研究。因此，积极开展对黄芪多糖抗炎免疫作用的更深入研究，以及作用机制的探讨和明确，将为其在抗炎免疫药理研究领域开辟新的天地，并为寻找选择性高、作用强、副作用小的抗炎免疫药物提供一条重要的途径。

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