人参及人参皂苷改善炎症性肠病免疫机制相关的研究进展①

肖 瑶 金 丹 (延边大学医学院免疫学与病原生物学教研室，延吉 133002)

20 世纪炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)在西方国家发病率稳步上升，发展中国家相对较少。然而近几十年里，IBD在亚洲、南美洲和中东新工业化国家的发病率呈现逐年上升趋势，已成为一种全球性疾病。如何有效地应对 IBD日益流行所带来的挑战，成为现如今丞待解决的难题[1,2]。IBD包括克罗恩病(crohn′s disease,CD)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)，是由基因、环境等因素共同作用下引发的以慢性、复发性、缓解性肠道炎症为特征，累及结肠和直肠，导致肠道免疫系统紊乱的疾病[3,4]。IBD 的发病机制尚不明确，但过度的肠道炎症和肠道免疫反应的过度激活一直被视为 IBD 发生和发展的重要原因之一[5]。IBD 的治疗方法有药物治疗、手术治疗。其中药物治疗包括氨基水杨酸制剂(柳氮磺吡啶)、5-氨基水杨酸(美沙拉嗪)、糖皮质激素(泼尼松)、免疫抑制剂(硫唑嘌呤)等，以上治疗方法不但加重患者的经济负担，而且 IBD 反复发作迁延不愈，更加影响患者的生活质量，所以探索 IBD 的发病机制并寻找新的治疗方法是很有必要的。

人参是一种五加科多年生草本植物，属于三七属和天南星科[6]。人参有十一个物种，目前有三种广泛用作中药，即人参(通常称为人参或高丽参)，西洋参和三七。人参皂苷是人参草药主要的活性化合物，根据其结构差异可分为原人参二醇、原人参三醇及齐墩果酸衍生物三类。原人参二醇包括人参皂苷 Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3、Rh2和Rs1及新近发现的AD-1、AD-2，原人参三醇包括Re、Rf、Rg1、Rg2和Rh1[7]。人参皂苷具有多种药理作用，如抗炎[8-10]、抗肿瘤(结肠癌[11,12]、胰腺癌[13]、肺癌[14]、前列腺癌[15]、卵巢癌[16])，治疗肝纤维化[17]，调节中枢神经系统[18,19]，治疗糖尿病[20,21]等。近年来有相关研究报道，人参和主要活性成分人参皂苷及人参皂苷的代谢产物具有治疗 IBD 的药理作用，本文主要对其治疗 IBD 的机制进行综述，为后续 IBD 的治疗及临床应用提供参考。

1 人参及人参皂苷通过调节免疫细胞平衡改善 IBD

固有免疫应答和适应性免疫应答共同维持机体的免疫平衡，肠道黏膜免疫稳态失衡将引起过度的炎症反应，从而引发 IBD。免疫细胞在 IBD 的发生发展过程中起重要作用。树突状细胞(dendritic cells,DCs)、巨噬细胞、中性粒细胞等作为肠道中主要的固有免疫细胞参与IBD发病过程。UC是以氧化应激，亚硝化应激和中性粒细胞浸润为特点的 IBD，因此改善结肠组织的氧化应激情况以及抑制炎症细胞的浸润成为有效缓解 UC 的方法之一。Yang 等[22]采用人参皂苷Rd(10 mg/kg、20 mg/kg、40 mg/kg)治疗三硝基苯磺酸(2,4,6-trinitrobenzen-esulfonic acid,TNBS)诱导的大鼠UC，结果发现人参皂苷 Rd 呈剂量依赖性的降低结肠组织中脂质过氧化水平、中性粒细胞分泌的过氧化物酶、反应性氧化代谢、一氧化氮的水平，抑制中性粒细胞的浸润，进而缓解UC的发生。此外，有报道发现，人参果提取物通过抑制 DSS(dextran sulfate sodium,DSS)诱导的结肠炎小鼠结肠组织中性粒细胞、肠道 CD103-CD11c+DC和巨噬细胞的活化并且提高肠道CD103+CD11c+DC的数量从而改善IBD[23]。

T细胞是参与适应性免疫应答的主要免疫细胞之一，正常情况下 T 细胞分化处于动态的平衡，一旦这种平衡被打破将会引起过度免疫反应，从而损害机体。有相关研究表明 T 细胞与 IBD 的发生发展的具有密切关系，在IBD中常伴随Th1/Th2失衡和具有负向调节功能的调节性T细胞(CD4+CD25+FOXP3+T cell,Treg)数量减少。缪志伟等[24]使用人参皂苷Rg3(20 mg/kg、40 mg/kg)治疗3%DSS 诱导的C57BL/6小鼠急性结肠炎，实验结果显示人参皂苷 Rg3 可以下调 Th1 细胞因子的表达，上调 Th2 细胞因子的表达，改善Th1/Th2的失衡状态，从而缓解了DSS诱导的UC。Kim等[25]对红参进行了水提、50%乙醇提取、酶处理和益生菌发酵酶处理等方法，探讨不同种方法提取的红参对TNBS诱导的结肠炎的作用，实验结果表明，经过益生菌发酵酶处理的红参通过抑制巨噬细胞的活化以及抑制T细胞向Th1细胞分化，促进T细胞向Treg细胞分化，调节免疫细胞的平衡，进而改善IBD。Zhang等[23]也发现50 mg/kg 人参果提取物通过促进Treg数量的增加改善了3%DSS和2.5%DSS诱导的C57BL/6小鼠急性、慢性结肠炎。因此，人参及人参皂苷可以通过调节免疫细胞的平衡改善IBD。

2 人参皂苷及其代谢产物 K(compound K,CK)通过调节炎症因子的表达改善 IBD

IBD 患者的肠道黏膜免疫系统紊乱伴随炎症因子过度表达，引起肠道炎症反应。肠道巨噬细胞作为IBD发生发展过程重要的免疫细胞之一，当其受到外界危险信号刺激后会导致TNF-α、IL-6、IL-12、IL-23等促炎性细胞因子的分泌增加，引发肠道免疫炎症反应。不同T细胞亚群能够分泌出不同的细胞因子，在IBD的发病机制中扮演着不同的角色，其中Th1型和Th17型细胞因子能够促进IBD的发展，而Th2型和Treg型细胞因子对IBD具有缓解作用。有研究表明，Rb1和CK能够改善IBD小鼠的炎症状态并且CK疗效更佳。进一步进行体外实验，通过LPS刺激HT-29细胞，并且给予不同浓度的Rb1和CK进行培养，发现CK明显降低了IL-1β、IL-6等炎症因子的表达，改善IBD并且缓解小鼠腹痛的症状[26]。人参皂苷Rg3(20 mg/kg、40 mg/kg)能够下调TNF-α、IL-6等Th1型相关细胞因子的表达，上调IL-10等Th2型相关细胞因子的表达，改善Th1/Th2的失衡状态，从而缓解了DSS诱导的小鼠IBD[24]。以上研究表明，细胞因子可作为人参皂苷及其代谢产物CK缓解IBD的又一作用靶点。

3 人参皂苷及其代谢产物 CK 通过调节免疫炎症信号通路改善 IBD

有研究证实，多种炎症信号通路共同参与到 IBD 的发生发展过程中。其中，核转录因子-Kappa B(nuclear factor-kappa B,NF-κB)、NOD 样受体蛋白3(NOD-like receptor ,pyrin domain-containing,NLRP3)炎症小体、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)以及TGF-β/SMAD 等信号通路在IBD发生发展过程中占有重要地位。

3.1人参皂苷 Rd 通过调节 NLRP3 炎症小体信号通路改善 IBD NLRP3炎症小体是一种胞质内多蛋白复合体，由NLRP3，凋亡相关颗粒样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing CARD,ASC)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1,Caspase-1)组成。当NLRP3炎症小体活化时，释放IL-1β、IL-18等炎症因子，进而引发炎症反应，因此调节 NLRP3 炎症小体活化状态能够缓解IBD[27]。此外，IBD常常伴随肠道细胞的损伤，导致细胞能量减少，引起AMPK 通路的激活，在丝氨酸(555)处UNC-51样激酶-1(UNC-51-like kinase-1,ULK 1)磷酸化，导致自噬相关多功能蛋白质 P62 清除受损的线粒体，抑制 NLRP3 炎症小体活化，进而抑制炎症反应[28-30]。有研究表明人参皂苷Rd能够通过AMPK-ULK1-p62轴驱动自噬降解NLRP3炎症小体，减少巨噬细胞分泌 IL-1β，从而抑制3%DSS诱导C57BL/6小鼠急性结肠炎[31]。

3.2人参皂苷Rh2通过调节TGF-β信号传导改善IBD TGF-β信号传导也与炎症相关，TGF-β与TGF-β受体Ⅱ相结合，随后磷酸化TGF-β受体Ⅰ，激活下游信号SMAD2和SMAD3，当TGF-β这一信号传导增强时，炎症的发生将会受到抑制。人参皂苷Rh2显著降低了DSS诱导的C57BL/6结肠炎小鼠的DAI评分及结肠组织的炎症因子的表达，发现TGF-β的表达增高，TGF-β受体Ⅰ的mRNA表达和其蛋白质磷酸化水平显著增加，并且其下游靶标SMAD2和SMAD3的磷酸化显著增加。并且当在模型构建的第8天至第14天每天给予0.25 μg/kg TGF-β受体Ⅰ的抑制剂SB431542后，人参皂苷Rh2的治疗效果下降，表明人参皂苷Rh2缓解DSS诱导的小鼠结肠炎与TGF-β信号传导相关[32]。

3.3人参皂苷Rd、Rb1及其代谢产物CK通过调节NF-κB及MAPK信号通路改善IBD 活化的NF-κB信号通路使胞质中NF-κB与IκB结合的聚合物中IκB亚基磷酸化降解，NF-κB易位至细胞核从而转录出炎症因子诱发炎症性疾病[33]。活化的MAPK信号通路促进TNF-α等炎症因子释放，进而促进结肠炎症的发生。此外，TNF-α可以激活NF-κB通路，进一步增强炎症反应。这些错综复杂的免疫炎症信号通路相互交织成一个炎症信号网络，使IBD的发病机制更为复杂。人参皂苷Rd通过抑制蛋白激酶C及IκB激酶的活化从而阻断IκB的磷酸化，抑制NF-κB的活化，进一步抑制了炎症因子的产生，阻断了炎症发生过程，改善了使用TNBS/50%乙醇溶液诱导大鼠急性UC结肠炎模型，缓解大鼠结肠组织损伤、炎细胞浸润、脂质过氧化损伤、促炎细胞因子的释放情况从而改善结肠炎[34]。Li等[35]分别给予BALB/c小鼠口服饮用3%DSS饮用水4 d和7 d构建急性和慢性结肠炎，随后分别静脉注射CK(5 mg/kg、10 mg/kg、20 mg/kg)3 d进行治疗，结果发现CK不但能够通过抑制NF-κB的磷酸化改善轻度结肠炎，而且对重度结肠炎的治疗效果也同样明显。此外，Rb1和CK能够抑制与Toll样受体4连接的白介素-1受体相关激酶(interleu-kin-1receptor-associatedkinases,IRAKs)的活化，进而抑制NF-κB和MAPK通路从而改善TNBS诱导ICR小鼠的IBD[36]。

综上所述，多种人参皂苷及其代谢产物能够通过抑制促炎症信号通路的活化或促进抑炎症信号通路活化进而改善IBD。其中，人参皂苷Rd等通过抑制NF-κB及其下游NLRP3炎症小体等促炎性信号通路的活化，进而抑制炎症因子的释放从而改善IBD。TGF-β信号通路是机体重要的抑炎性信号通路之一，人参皂苷Rh2通过促进TGF-β的表达，进而增加其下游SMAD的磷酸化，从而抑制NF-κB,MAPK等促炎性信号通路活化，显著缓解IBD的作用。促炎性信号通路和抑炎性信号通路的相互作用，在调节IBD的发生发展过程中起重要作用，人参皂苷及其代谢产物以其多靶点的特性，调节多种炎症信号通路，从而有效地缓解IBD。

4 展望

综上所述，人参、人参皂苷及其代谢产物CK对IBD的作用机制具有多样性、多靶点的特点。因此，其在IBD的治疗中具有广泛前景。已报道有多种人参皂苷能够缓解IBD，其中主要是以原人参二醇类人参皂苷为主，在原人参二醇类人参皂苷中，对Rd的研究较多，其次是Rb1,对Rh2和Rg3改善IBD的报道较少。其他类型人参皂苷是否具有缓解IBD的潜力仍值得我们去探索。此外不同来源的人参皂苷(人参、三七、西洋参)对IBD的疗效，以及对单一或联合应用各单体人参皂苷在治疗IBD的疗效的对比研究方面还需进一步评估。现阶段人参、人参皂苷及其代谢产物治疗IBD主要是通过动物模型进行研究，相关临床研究报道较少。本篇文章为人参、人参皂苷及其代谢产物治疗IBD的临床研究方面提供实验数据及理论依据，同时为临床治疗IBD机制方面奠定基础。