姜黄素通过免疫调节治疗炎症性肠病作用机制的研究进展*

李世权,吕晓丹，谢彦飞,陈 兰，詹灵凌 综述,吕小平△ 审校

(广西医科大学第一附属医院:1.消化内科；2.临床医学实验部,南宁 530021)

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)目前认为是一种自身免疫性疾病，主要包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC) 和克罗恩病(Crohn′s disease,CD)，均在病理组织学上表现为肠道黏膜炎症，虽然其发病机制尚未完全清楚，但目前多数学者认为IBD的发病与遗传，免疫、环境、炎症、神经、心理因素相关，其中由未知因素的刺激引起异常的免疫应答导致不受控制的肠道黏膜炎症是IBD发病最为重要的一个因素[1]。

姜黄自古以来在中国、日本、非洲印度等国家作为草药而被广泛应用，姜黄素是从姜黄根茎中提取的酚性物质[2]。研究表明，姜黄素是具有初级药物活性的主要成分，它不仅具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化、抗纤维化等作用，还具有在多种免疫细胞和器官中发挥着免疫调节的作用[3-4]，并且不良反应少，安全性高，依从性好等优点，使得姜黄素备受众多研究工作者的关注。充分了解姜黄素治疗IBD的作用机制及其对免疫系统的动态调控机制和信号转导，将为今后治疗和预防自身免疫性疾病提供重要的理论依据。

1 姜黄素对Th1/Th2的调节作用

IBD是自身抗体与自身反应性CD4+T淋巴细胞共同参与的自身免疫性疾病,CD4+T细胞对调节肠道内免疫稳态至关重要，而先天性免疫异常将导致CD4+T细胞(Th1、Th2、Th17)产生大量的促炎因子，使得免疫反应超出了调节性T细胞(Treg)可调节的范围，从而引发IBD；虽然UC和CD发病的特点为对肠道(细菌)抗原的免疫反应，但它们的炎性反应类型却有所不同，CD的发病主要与Th1和Th17细胞分泌的细胞因子白细胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和 γ-干扰素(IFN-γ)为主导的炎性反应有关，而UC则与Th2细胞分泌的IL-4、IL-5、IL-9和IL-13等细胞因子为主导的炎性反应相关[3-6]；由此可以尝试通过调节CD4+T细胞群及相其关细胞因子和信号通路作为IBD治疗的手段之一。ZHANG等[7]表明姜黄素降低结肠黏膜Th1细胞因子而上调Th2细胞因子的表达，此外姜黄素上调脾细胞和循环中IFN-γ/IL-4比例，作为调节Th1/Th2平衡的重要因素，达到治疗IBD的效果；SOON等[8]同样发现姜黄素能通过调节Th1/Th2之间的平衡起到缓解卵清蛋白(OVA)诱导的食物过敏反应的作用。说明姜黄素通过改变Th1-Th2之间的免疫平衡向Th2型免疫转化而起到抗炎的作用。

2 姜黄素对Th17、Treg的调节作用

Th17主要分泌IL-17、IL-17F、IL-6、IL-22、IFN-γ等促炎因子，IL-17和IL-17F还可激活其他细胞成分(如间质血管内皮细胞、成纤维细胞和上皮细胞)，产生其他促炎细胞因子诱发先天性免疫，在IBD中发挥重要的作用[9]；而Treg是一类表达CD4、CD25及以FoxP3转录因子为标志的T细胞亚型，主要维持机体内免疫稳态，Th17/Treg 之间的平衡对炎性反应和自身免疫性疾病的发展和预防是至关重要的。ZHAO等[10]研究表明姜黄素能够抑制Th17细胞的分化和发育，研究还第1次发现在小鼠骨髓来源树突状细胞(BMDC)中构成型地表达了代谢型谷氨酸受体4亚型(mGluR4)，mGluR4 siRNA转染BMDC倒转了T细胞有利于向Th17型细胞分化的平衡，该研究还报道称姜黄素增加了脂肪酶(LPS)诱导活化的小鼠BMDC表达mGluR4，这可能是姜黄素有助于抑制Th17 细胞分化的机制。HANDONO等[11]通过收集6例未经治疗的系统性红斑狼疮(SLE)患者和6例健康志愿者外周血CD4+T细胞并予以Th17分化因子刺激，然后使用低剂量姜黄素干预，经过72 h的培育后收集细胞，采用流式细胞术检测Th17/Treg比值，结果显示低剂量姜黄素(0.1、1.0 μg/mL)能降低Th17的百分率及IL-17A的表达水平，而上调Treg细胞的百分率和转化生长因子-β1(TGF-β1)的表达水平。说明姜黄素具有明确的调节Th17/Treg之间平衡而起到治疗自身免疫性疾病的功能。

3 姜黄素通过调控免疫细胞因子治疗IBD

3.1IL-1 IL-1主要活化T细胞、巨噬细胞等，在IBD活动期表达水平明显升高；姜黄素能抑制脂多糖(LPS)刺激的巨噬细胞表达和分泌炎症蛋白(MIP-2)、IL-1β、细胞趋化因子(KC),阻滞中性粒细胞向肠道炎症部位聚集，从而缓解IBD炎性反应[12]。MOON等[13]在胶原诱导的关节炎小鼠研究中发现姜黄素能抑制脾T细胞增殖和TNF-α、IL-1β的表达，改善关节炎小鼠的临床评分。EPSTEIN等[14]通过提取IBD患者的结肠组织细胞，利用姜黄素干预后发现，姜黄素抑制p38丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)的活化，降低IL-1β和基质金属蛋白酶-3(MMP-3)表达而提高IL-10的表达。说明姜黄素可能以IL-1为作用靶点起到治疗IBD的效果。

3.2IL-17 IL-17是T细胞产生的促炎性细胞因子，能进一步触发T细胞和其他免疫细胞产生趋化因子、细胞黏附分子等多种细胞因子，在IBD的进展中起到关键的作用。在脑脊髓炎实验模型中，发现口服姜黄素治疗组IL-17水平与IL-17 mRNA的表达量减少，TGF-β、STAT-3及STAT-3磷酸化水平也受到抑制，T细胞STAT-3的磷酸化受到抑制从而阻滞了Th-17的分化[15]。姜黄素还能减弱同种异体反应性T细胞增殖和抑制IFN-γ和IL-17的生成，缓解急性移植物抗宿主病模型小鼠的排斥反应[16]。一项实验性自身免疫性重症肌无力(EAMG)动物模型的研究报道称，姜黄素不仅抑制T细胞表面共刺激因子CD80、CD86和MHCclass-Ⅱ的表达，同时抑制了IL-17、IFN-γ、TNF-α促炎症因子表达，增加抑炎细胞因子IL-10的表达，从而减轻EAMG大鼠的临床症状[17]。随后，国内学者林先刚等[18]报道姜黄素下调COPD模型大鼠IL-17表达，增加IL-10表达,对COPD大鼠起到保护和治疗作用。说明姜黄素可通过调控IL-17的表达对炎症起到调节的作用。

3.3IL-10 IL-10是Th2合成具有免疫调节作用的细胞因子，能对抗IL-2、TNF-α和IFN-γ 等促炎性因子，平衡机体的炎性反应，多数研究利用IL-10基因缺陷小鼠可建立结肠炎小鼠模型，说明IL-10表达缺陷与IBD发病有关。EPSTEIN等[14]发现姜黄素能提高患IBD儿童和成年人结肠黏膜IL-10D的表达量，姜黄素依赖IL-10产生抑制免疫反应的效果，姜黄素通过与 IL-10的协同作用抑制了LPS诱导树突状细胞IL-12/23p40的分泌[19]，还能调节骨髓来源的DCs表达ALDH1a和IL-10，经过姜黄素处理的DCs能诱导CD4T细胞分化成为Treg，此Treg能抑制抗原特异性T-细胞的活化[20],从而恢复免疫平衡，有效治疗实验性IBD。

3.4IFN-γ IFN-γ主要由Th1产生，研究发现IBD患者炎症活动期血浆及肠黏膜组织中的IFN-γ水平均比缓解期明显升高[21]。LIU等[22]发现姜黄素明显降低了血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)、IFN-γ和IL-17的表达，减轻脑内出血模型(ICH)小鼠的炎性反应；姜黄素能抑制IFN-γ的生产从而减轻了(TPA)诱导的银屑病模型鼠的Th1型炎性反应。说明姜黄素抑制Th1分泌IFN-γ达到抗炎效果[23]。姜黄素抑制人和老鼠结肠上皮细胞的IFNγ信号通路，在结肠上皮细胞起到双相作用机制，对治疗IBD是有益的[24]。

3.5TNF-α 在IBD中TNF-α是参与炎症级联反应的主要细胞因子，具有独立的凋亡活性，在破坏肠上皮屏障中起到关键作用[25]。姜黄素能有效地抑制TNF-α，阻止TNF-α驱动的氧化应激反应，显著减轻大肠炎小鼠的炎性反应[26]。研究还发现，姜黄素可抑制或杀伤B淋巴细胞，阻滞巨噬细胞介导的炎症因子TNF-α和IL-6的释放[27]，另外，姜黄素能够通过COX-2/PGE2途径下调IDO的生产从而抑制表面分子(CD80，CD86和MHCⅠ)和促炎症细胞因子(IL-12 p70和TNF-α)表达，起到免疫调节作用[28]。

4 姜黄素通过炎症信号通路治疗IBD的作用机制

4.1核因子-κB(NF-κB) NF-κB在结肠平滑肌细胞中主要由p65、p50和c-Rel亚单位组成，在静息状态下，NF-kB被抑制蛋白IκB隔离在细胞质中。NF-kB在炎性反应中处于核心的地位，诱导和控制着促炎细胞因子，调节IL-6、IL-12和IL-23的表达，且 NF-kB 诱导TNF-α反过来进一步增强 NF-kB 的活化，造成延续性的肠黏膜炎症[29]。姜黄素通过抑制NF-κB活化及ERK、Iκ-B和p38激酶磷酸化从而抑制受Toll样受体配体LPS和CpG寡核苷酸刺激的B细胞增殖[30]。B淋巴细胞刺激因子(BLyS)的过度表达与一些自身免疫性疾病的发生、发展密切相关。HUANG等[31]研究报道，姜黄素能通过抑制NF-κB信号通路活性下调BLyS的表达，从而减少对B淋巴细胞的刺激，对一些自身免疫性疾病有治疗的效果。此外一些研究进一步证实姜黄素及其化合物/类似物表现出具有剂量依赖性强有力的抗炎活性，其抗炎机制可能通过阻断LPS诱导的NF-κB和ERK通路活性、抑制RAW巨噬细胞产生TNF-α和IL-6等炎症因子释放而实现[32-33]。

4.2p38 MAPK信号通路 p38 MAPK信号通路能被许多炎症因子(TNF-α、IL-1)激活，诱导产生更多的炎性因子，促使炎性反应扩大化。研究表明姜黄素降低IBD活动期儿童和青少年体外肠黏膜活检组织细胞中p38 MAPK的磷酸化[14]；肖雪飞等[34]称姜黄素可能抑制IKK/NF-κB信号通路及MAPK 3条信号通路(ERK、JNK和p38MAPK)的活化,减少相关炎性基因和蛋白表达，抑制肺部中性粒细胞浸润及氧化应激反应。LI等[35]利用葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导IBD模型小鼠对姜黄素治疗IBD的作用机制进行探讨，结果显示姜黄素治疗组p38MAPK蛋白和mRNA表达显著减少，TNF-α生成随之减少，得出姜黄素通过抑制p38MAPK通路，减少TNF-α生成而发挥治疗IBD的效果。此外，姜黄素通过调节p38MAPK和JNK通路，减少细胞凋亡，缓解结肠损伤[36]。说明抑制p38MAPK通路可能是姜黄素治疗IBD的靶向之一。

4.3STAT3 目前普遍认为肠黏膜免疫失衡是IBD主要发病机制之一，许多促炎细胞因子如IL-1、IL-6、IFN-γ等通过JAK/STAT途径促发机体炎性反应。研究发现UC和CD患者及DSS诱导的小鼠结肠炎中均发现在STAT家族中以STAT3磷酸化程度最高,这提示STAT-3在IBD的发病中可能扮演着重要角色[37]。

姜黄素可通过抑制STAT3通路在实验性结肠炎中发挥抗炎作用[38]，YANG等[39]一项研究表明姜黄素可通过抑制STAT-3信号通路，从而抑制具有细胞增值效应的cyclinD1和CDK4的表达，在IBD中表现出抗炎的作用。此外，姜黄素通过诱导Nrf2敏感的血红素氧合酶-1(HO-1)mRNA和蛋白在LPS激活的DC中表达，增强STAT3磷酸化，而后抑制IL-12b、IL-23a的表达从而诱导树突状细胞表现出抗炎的功能[40]。郭琳等[41]利用DSS诱导小鼠UC模型探讨姜黄素在治疗UC小鼠的作用中，揭示姜黄素可能通过提高过氧化物酶体增殖物激活受体-g(PPAR-g)水平,抑制STAT3信号通路,减少COX-2的释放,减轻中性粒细胞的浸润,从而减轻小鼠结肠黏膜的损伤而达到治疗UC的作用；姜黄素关于通过阻断STAT3通路抑制免疫炎症细胞因子的产生而达到治疗IBD的作用，为姜黄素未来能成为治疗IBD的药物提供一个新的理论基础。

众所周知,持续的炎症、氧化损伤和细胞凋亡诱导肠道损伤对IBD的发生、发展起到重要促进作用；姜黄素为一种天然化合物，能缓解实验性结肠炎的发展，减轻肠道炎性反应，虽然其中确切的有效、安全的治疗剂量及作用机制尚未完全清楚，但大量实验研究表明姜黄素能通过作用于NF-κB和p38 MAPK等信号通路及相关炎症细胞因子，调节免疫细胞，在肠道黏膜中发挥其抗炎抗氧化作用,在IBD、类风湿性关节炎等自身免疫性疾病的治疗中显示出独特的优势，值得进一步深入研究，为今后治疗和预防IBD等自身免疫性疾病提供重要的理论依据。