美洲大蠊提取物促组织修复作用机制研究进展

高洁， 朱娟娟， 刘瑾华， 沈咏梅， 岳碧松， 李静*

(1. 四川大学生命科学学院，生物资源与生态环境教育部重点实验室，成都610065； 2.药用美洲大蠊四川省重点实验室，成都610031)

美洲大蠊Periplanetaamericana属节肢动物门Arthropoda昆虫纲Insecta有翅亚纲Pterygota蜚蠊目Blattaria蜚蠊科Blattidae大蠊属Periplaneta，因其传播病菌和寄生虫而被视为世界性害虫。但美洲大蠊又是一种中药，最早记载于《神农本草经》中，“主血瘀，症坚，寒热，破积聚，喉咽痹，内寒无子”(孙星衍，1955)，具有活血散瘀、解毒消疳等功效。美洲大蠊的相关制剂如康复新液已广泛应用到临床，对糜烂性疾病(慢性糜烂性唇炎、糜烂型口腔扁平苔藓和糜烂型胃炎等)(武和平等，2004；胡媛媛，刘宗响，2015；乔桂花，卜英江，2017)、术后创面愈合(肛瘘、乳腺癌根治和鼻内镜鼻窦手术等)(彭维晖等，2009；吴越等，2016；程浩等，2017)、溃疡性疾病(消化性溃疡、溃疡性结肠炎、口腔溃疡、压疮和糖尿病足溃疡等)(白班俊等，2012；吴航，2012；鲍先握等，2014；晏玫，梁泽容，2014；颜晓军，2016)和皮肤创面(朱登萍，孙淑丽，2014)等都具有良好的治疗效果。本实验室已鉴定美洲大蠊提取物的主要成分，筛选并探讨了其活性成分的促组织修复作用，并完成了美洲大蠊全基因组测序(郭昕等，2018；晋家正等，2018；Zhuetal.，2018)。然而关于美洲大蠊促修复作用的详细机制迄今尚未完全清楚。

创面一般是指正常的皮肤或组织受到外界致伤因素，如切割、烧、烫、化学辐射等，以及由于机体内部因素发生感染或病变而产生的功能性损伤(甘世坚，2010)。而创面修复是一个复杂、动态、多元的生物过程，其主要目的在于用血管结缔组织取代损伤组织来恢复组织的完整性(Gurtneretal.，2008)，可分为3个经典阶段：(1)炎症期，此阶段在组织损伤后大约持续48 h，此时伤口处于缺氧环境中并且纤维蛋白凝块已经形成，伤口中的细菌、嗜中性粒细胞和血小板尤其丰富；(2)新组织形成期，此阶段发生在损伤后2～10 d，这时伤口表面已经结痂，炎症期的大多数细胞开始迁移，新的血管组织遍布，且可以明显观察到痂皮下上皮细胞的迁移；(3)再生期，此阶段会持续1年或更长时间，这时再上皮化的伤口会稍微高于周围的表面，愈合的区域也不会有任何皮肤附属器。美洲大蠊提取物可以影响创面修复的整个过程，包括在炎症期降低炎症反应、提高机体免疫力和增强抗氧化水平，在新组织形成期和再生期调节细胞生长因子，并参与细胞因子介导的多个信号通路，最终达到创面修复的效果。

1 降低炎症反应

炎症是机体对各种损伤因子刺激所产生的防御反应，可清除刺激因素并对局部组织损伤进行修复(刘莹等，2017)。美洲大蠊提取物能通过减轻炎症反应促进外伤创面及损伤黏膜的修复。谢波等(2013)发现，美洲大蠊提取物可对盐酸导致的膀胱黏膜损伤进行修复，其机制主要是减少了尿中炎性因子白细胞介素-8(IL-8)的浓度以及降低膀胱黏膜热休克蛋白60和70的表达。IL-8含量的降低被认为可能是康复新液加速胃溃疡愈合的因素之一(李勇等，2011)。联合使用康复新液和雷贝拉唑治疗消化性溃疡的效果比单独使用雷贝拉唑更显著，这是由于IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和C反应蛋白等炎症因子和血液流变学各项指标均比后者更低，说明美洲大蠊提取物通过降低炎症反应和改善创面微循环提高对消化性溃疡的治疗效果(曹静，李长生，2016)。

2 提高免疫水平和抗氧化活性

创面修复是一个非常复杂的生物过程，其实现还与机体抗氧化、抗菌和免疫功能有关。美洲大蠊提取物促口腔溃疡愈合的作用与其提高免疫机能的作用密切相关。对114例溃疡性口腔炎患儿进行3 d的康复新液+常规治疗发现，患者的免疫球蛋白水平显著高于常规治疗组(齐淑军，2015)。谭巧云等(2016)分别将6%、3%、1.5%美洲大蠊提取物涂在由苯酚溶液造成的大鼠口腔溃疡处，发现T淋巴细胞亚群CD3+、CD4+细胞数和CD4+/CD8+比值降低，CD8+细胞数升高，IL-2水平也提高，显示大鼠免疫功能的显著提高。

自由基是生物体内涉及电子传递生化过程的一种代谢产物，如果自由基含量出现异常，将不利于机体进行正常的生命活动(Gongetal.，2009)。抗氧化作用常常与自由基的清除有密切的联系。隋世燕等(2017)通过检测大鼠血清和卵巢中的各项指标，发现美洲大蠊醇提取物组大鼠血清中的一氧化氮和丙二醛的含量都有所降低，而超氧化物歧化酶(SOD)的含量有显著提高，表明美洲大蠊醇提取物能够增强机体的抗氧化功能。头颈部肿瘤放射治疗常常会引起口腔黏膜损伤，大量自由基的产生是放射性口腔炎形成的主要原因，对60只金黄地鼠Mesocricetusauratus进行每天1次的γ射线照射，同时对其中30只进行康复新液灌胃，结果发现，康复新液组口腔黏膜损伤的病变率仅16.67%，而对照组的为73.33%，且康复新液组的SOD活性远远大于对照组，表明康复新液修复口腔黏膜放射损伤的机制与SOD活性有关(李柏森等，2009)。

在对胃溃疡引起的黏膜损伤修复中，美洲大蠊提取物可以通过抑制导致溃疡形成的各种损伤因子而达到促修复的作用。林青等(2001)用康复新液对3种胃溃疡模型大鼠(幽门结扎型、醋酸烧灼型和乙醇型)进行灌胃，发现其对幽门结扎型和乙醇型胃溃疡具有保护作用，并能减少胃酸和胃蛋白酶的排出量。姜长和等(2016)发现康复新液联合泮托拉唑能有效提高胃溃疡患者的幽门螺旋杆菌的根除率。康复新液提高对胃溃疡的治疗效果可能与其能升高氨基己糖及前列腺素E2含量有关(李勇等，2008)。

3 调节细胞生长因子表达

皮肤受到损伤会立即进入止血阶段，此时伴随着血管的收缩和纤维蛋白凝块的形成。凝块和创面组织周围还会释放一系列促炎细胞因子和生长因子，如，肿瘤坏死因子-β(TNF-β)、表皮生长因子(EGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、转化生长因子-β(TGF-β)和IL-6等，各种生长因子参与创面修复的整个过程(Drewetal.，2001；唐乾利等，2012)。相对于一般创面，慢性难愈合创面中VEGF表达量明显降低(阙华发，邢捷，2008)。曾娟妮等(2016)建立大鼠慢性难愈合创面模型，利用实时荧光定量PCR(qPCR)研究各个时间点各组VEGF表达量的差异，结果发现美洲大蠊提取液组VEGF的mRNA表达量与阳性药物组无显著差异，表明美洲大蠊提取液通过诱导VEGF的表达来加速大鼠慢性难愈合创面的修复。此外，徐晖等(2015)研究发现，康复新液可通过提高胃组织VEGF表达水平和微血管数量来增强常规方法对难治性消化性溃疡的治疗效果。

刘童婷等(2012)采用乙酸灼烧法制备慢性胃溃疡大鼠模型，用康复新液连续灌胃13 d后，检测到碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和TNF-β的水平显著升高，但EGF变化不明显，说明康复新液对乙酸烧灼型胃溃疡的治疗可能是通过上调bFGF和TNF-β的水平来实现。郭曜寰等(2015)采用2，4，6-三硝基苯磺酸建立溃疡性结肠炎大鼠模型，灌肠给予美洲大蠊提取液2～10 d，发现美洲大蠊提取液对溃疡性结肠炎大鼠具有良好的治疗效果，并检测到EGF表达的升高和IGF-1表达的降低。在促进黏膜损伤修复中，何小姣和奚再兴(2017)发现，经美洲大蠊提取液连续灌肠处理溃疡性结肠炎大鼠10 d后，采用qPCR和免疫组织化学SP法检测到结肠中IGF-1、TGF-β的表达水平显著降低。但在促进创面修复中，杨胜群等(2016)发现美洲大蠊水提取物可提高背部烫伤小鼠的伤口愈合率，第5天转化生长因子-β1(TGF-β1)水平显著提高，第10天TGF-β1和IL-6含量减少，表明美洲大蠊水提取物早期能促进TGF-β1释放从而帮助创面愈合，后期则抑制TGF-β1分泌从而减少创面处瘢痕的形成。陈佳松等(2017)用美洲大蠊提取物处理小鼠伤口3 d后，对伤口皮肤组织进行转录组分析发现，表皮调节素(Ereg)、表皮型转谷氨酰胺酶3(Tgm3)和Gli-kruppel家族成员(Gli2，属于转录因子)可能是与伤口愈合有关的3个基因，并且qPCR检测发现这3个基因在处理组小鼠中均大量表达。

4 调控创面愈合相关信号通路

细胞因子能够刺激信号转导。例如，EGF可激活PI3K、Akt和ERK信号通路，TNF可诱导NF-κB活化，IL-9可介导JAK/STAT等通路，TGF-β1可诱导TGF-β1/Smads等信号通路(Ladneretal.，2002；汪庆童，魏伟，2011；Zhangetal.，2012；Zhanetal.，2014)。研究发现，美洲大蠊提取物参与多个细胞因子介导的信号通路从而促进伤口愈合。例如，Song等(2017a)研究美洲大蠊提取物的促修复分子机制发现，其能够增强p-IκBα和p-ERK1/2的激活以及RelA的核转运，表明美洲大蠊提取物促修复作用与NF-κB和ERK信号通路的激活有关。同年，Song等(2017b)研究发现，经美洲大蠊提取物处理后的人角质形成细胞系HaCaT和小鼠烧伤伤口组织中的p-JAK1、p-JAK2、p-STAT3和p-Smad3表达均上调，说明PAEs促进烧伤创面的愈合可能是通过增强JAK/STAT3信号转导和Smad3的活性来实现的。Shen等(2017)发现，NF-κB和PI3K/AKT信号通路参与了康复新液保护乙醇诱导型胃溃疡的过程。

5 美洲大蠊提取物中促修复作用相关的药效成分

目前关于美洲大蠊中与相应药理作用有关的化学成分研究较少，已报道的与促修复作用有关的主要有蛋白质、总多糖和异香豆素类(Yangetal.，2015；王涛等，2017；Zhuetal.，2018)。例如，美洲大蠊中的蛋白质可缩短小鼠伤口愈合时间(王涛等，2017)；美洲大蠊粉末中的总蛋白和总多糖在治疗小鼠伤口的第3天，小鼠创面愈合率明显提高(Zhuetal.，2018)。Yang等(2015)从美洲大蠊中分离得到3种二氢异香豆素葡萄糖苷化合物(1～3)，发现化合物2在30 μmol·L-1浓度时可刺激人真皮成纤维细胞(HDFa)中的胶原蛋白含量提高31.2%。另外，一旦皮肤或黏膜受到损伤，原本被隔离在皮肤表面的微生物就会进入深层组织，使伤口受到污染或感染。如果不及时地清除这些微生物，炎症期就会延长，导致创面难愈合(Edwards & Harding，2004；Menkeetal.，2007)。在美洲大蠊提取物中已经得到了具有抑菌活性的化学成分，即油酸-1-甘油酯、亚油酸-1-甘油酯和异黄酮类(尹卫平等，2012； 王奎等，2013)。通过探讨美洲大蠊提取物的创面愈合机制，发现这个过程需要抗炎、抗菌、抗氧化、提高免疫等多重功效协作完成，因此，参与这些药理作用的药用成分也可能在促修复中发挥作用，有待进一步的研究。

6 结论

创面修复是一个综合、复杂的生物过程，美洲大蠊提取物可通过多种途径影响创面修复的过程，包括降低炎症水平直接影响创面的特征，也可以通过提高机体免疫功能、增强抗氧化能力来促进修复，还能通过调节机体细胞生长因子、参与各种细胞因子介导的信号通路来促进组织再生。每种作用途径并不是相互独立的，各种作用的机制也各不相同，多种作用机制相互协同完成机体创面的修复(图1)。随着美洲大蠊药理作用机制和药效成分相关研究的不断深入，对美洲大蠊也有了新的认识，其潜在的药用价值和多样化的药效作用机制为天然无副作用的药物开发与利用提供了巨大的资源。

图1 美洲大蠊促组织修复作用机制Fig. 1 Tissue repair mechanism of Periplaneta americana