中药有效成分在溃疡性结肠炎相关信号转导通路中的作用研究进展

张旖晴，魏玮，苏晓兰，程遥，王欣，许爱丽，杨洋

(功能性胃肠病中医诊治北京市重点实验室 中国中医科学院望京医院脾胃病科，北京100102)

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)是一种常见的肠道炎症性疾病，以腹泻、腹痛、黏液脓血便以及里急后重等为主要临床表现，疾病呈慢性炎症反应状态，病变呈连续性，临床发作、缓解、复发反复交替[1]。目前缺乏确切的流行病学资料，据推测，我国UC的发病率为11.6/10万[2]。UC具体病因未明，复发率高且预后差，有效治疗UC给临床带来了极大的挑战。目前用于治疗UC的常规药物包括免疫抑制剂、氨基水杨酸类、生物制剂、糖皮质激素等，常规治疗仍难以有效缓解病情和防止复发，还可能引起多种不良反应，探究UC的有效治疗方法已成为临床研究的热点[3]。中药治疗UC具有调整结肠运动、保护黏膜、多靶点作用、改善机体内环境等优势[4]。UC的发生、发展是一个多因素相互作用、多基因参与的复杂过程，随着对UC细胞信号转导通路的深入研究，治疗UC的常见主要信号转导通路被发现，主要包括促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)、核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinases B，PKB/Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)、Toll样受体4(Toll-like receptors 4，TLR4)/髓样分化因子88(myeloid differentiation primary response gene 88，MyD88)/NF-κB、Janus激酶/信号转导及转录激活因子3信号通路以及Wnt等[5]。现就中药有效成分在UC相关信号转导通路中的作用研究进展予以综述。

1 黄酮类化合物

黄酮类化合物是一类广泛存在于自然界的具有2-苯基色原酮结构的小分子天然化合物。黄酮类化合物又称为黄碱素或黄酮，在植物中通常与糖结合成苷类，小部分以游离态形式存在。绝大多数的植物(蔬菜、水果和药用植物)体内均含有黄酮类化合物，且种类繁多、结构复杂多样，具有丰富的药理、生理生化作用。黄酮类化合物包括黄酮类、异黄酮类、花色素、查耳酮类以及黄烷酮类等。

1.1毛蕊异黄酮 毛蕊异黄酮可以从黄芪中提取，属于黄酮类天然活性化合物的一种，具有多种生物学活性,如抗炎、抗病毒、调节机体免疫以及抗肿瘤等[6]。体外细胞实验表明，毛蕊异黄酮可抑制经脂多糖诱导小鼠巨噬细胞炎症因子的产生，可能与通过抑制NF-κB通路，活化c-Jun氨基端激酶通路有关[7]。在葡聚糖硫酸钠(dextran sodium sulfate，DSS)和三硝基苯磺酸(trinitrobenzenesulfonic acid，TNBS)诱导的UC小鼠动物模型实验中，毛蕊异黄酮可有效抑制结肠组织中炎症相关因子信使RNA的表达，并调节结肠组织氧化应激反应，其主要作用机制与NF-κB和c-Jun氨基端激酶通路的阻断有关[8]。

1.2黄芩素 黄芩素属于黄酮类化合物，是黄芩的有效成分之一，具有抗菌、抗氧化、抗病毒、抗炎等多种生物学功能[9]。有学者发现，在炎症环境下的黄酮类化合物可抑制肠上皮细胞系IEC18中环加氧酶(cyclooxygenase，COX)-2的表达[10]。利用脂多糖减弱人克隆结肠腺癌细胞(Caco-2)肠黏膜屏障功能的原理诱导Caco-2构建肠道炎症体外模型的研究显示，紧密连接蛋白(ZO-1和claudin-1等)的表达水平降低，炎症因子[白细胞介素(interleukin，IL)-6、IL-1β、IL-8、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)和COX-2等]的分泌增加，TLR4、转化生长因子-β激活性激酶1、MyD88的表达及其相互作用增强，使NF-κB活性增强，促进NF-κB进入细胞核，并加强其与DNA的结合力；添加黄芩素(25 mg/mL)对肠道炎症体外模型加以干预，可缓解TLR4-MyD88介导的炎症反应，有效维持正常的肠黏膜屏障功能[11]。黄芩素可通过有效调节TLR4-MyD88-NF-κB通路达到缓解UC症状的目的。

1.3黄芩苷 黄芩苷亦是黄芩的主要成分之一，是葡萄糖醛酸与黄芩素结合形成的苷类化合物，具有抗细菌、抗炎、抗腹泻的作用，临床上常用来治疗肝炎和肠炎[12]。体外研究表明，黄芩苷能有效减轻细胞炎症反应，下调Akt的活化、抑制PI3K磷酸化、抑制NF-κB活化入核，达到抑制炎症因子[肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、IL-6等]的分泌，从而发挥抗炎功效[13]。动物实验表明，黄芩苷能够下调结肠黏膜的促炎介质以及TLR4蛋白的表达水平，促使NF-κB表达下降，有效抑制NF-κB的活化，发挥抗炎功效[14]。

1.4柚皮素 柚皮素是柚皮苷的苷元，属于二氢黄酮类化合物，大量存在于柑橘皮中，具有抗炎、抗菌、抗肿瘤、抗氧化、免疫调节、保护DNA等生物学功效，是一种天然的抗氧化剂[15]。柚皮素通过阻断NF-κB信号通路，起到抑制炎症细胞因子产生的作用[16]。柚皮素阻断NF-κB信号通路后，下游靶基因iNOS和COX-2的表达下调，氧化应激衰减、过氧化脂质过程中产生的氧自由基减少，使组织损伤得到改善，从而有效改善UC症状，促进患者康复，此外，柚皮素还可有效保护消化道损伤与溃疡，缓解氧化损伤[17]。

1.5山姜素 山姜素来源于姜科植物草豆蔻的种子或根部，是草豆蔻的主要活性成分，具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化、抗肿瘤等广泛的药理作用和生物活性，具有不良反应小、毒性低、安全性好、来源广泛的优点[18]。有研究表明，山姜素可抑制TLR4和NOD样受体蛋白3信号通路，缓解DSS诱导小鼠的急性UC症状，减轻小鼠的肠道损伤；山姜素干预UC小鼠的疾病活动指数、髓过氧化物氧化酶活性、结肠组织学评分均降低，小鼠肠道炎性症状得到有效缓解，且小鼠肠上皮细胞间的紧密连接结构受到保护[19]。

2 多酚类化合物

多酚类化合物指含有若干酚性羟基的分子结构总称，包括单宁类、黄酮类、花色苷类以及酚酸类等，常存在于植物性食物(如可可豆、茶、大豆、红酒、蔬菜和水果)中。多酚类物质具有促进肠道消化、抗氧化、降低血脂、增强免疫力等作用，在医药、保健品以及食品等领域发挥重要的作用。食物中酚类可有效调节人体肠道炎症，预防治疗UC。

2.1姜黄素 姜黄素具有抗氧化、抗炎、抗微生物、抗癌、清除自由基的作用，主要取自姜科植物(如郁金)的块根部以及姜黄的根茎中，在消化以及心血管系统中发挥重要作用[20]。Salh等[21]用姜黄素(30 mg/kg)干预二硝基苯磺酸诱导的小鼠UC模型，结果发现，小鼠UC症状显著缓解，且IL-1β信使RNA表达下调，可能的作用机制是通过激活p38 MAPK信号途径，抑制NF-κB的活化。有研究表明，姜黄素治疗UC可能通过抑制肠上皮细胞中人巨噬细胞炎性蛋白-2、人巨噬细胞炎性蛋白-1а、趋化因子KC 以及IL-1β的表达与分泌或减少肠黏膜中中性粒细胞的浸润，下调PI3K的活性、F-肌动蛋白的聚合作用以及Akt的磷酸化水平，达到抑制PI3K-Akt信号通路的作用[22]。Sugimoto等[23]采用姜黄素干预TNBS诱导小鼠UC模型发现，小鼠CD4+T细胞的数量以及NF-κB p65的表达量显著降低，NF-κB抑制蛋白(inhibitor-NF-κB binding protein,IκB)阳性细胞数以及巨噬细胞活化趋化因子1的表达量显著升高，且TNF-α、IL-6、IL-12以及γ干扰素的表达下降。另有研究表明，姜黄素能使IκB 在丝氨酸第32和36位点发生磷酸化，抑制NF-κB活化，下调COX-2的活性，有效治疗基因缺失IL-6小鼠的自发性肠炎[24]。

2.2白藜芦醇 白藜芦醇又名芪三酚，是从蓼科植物虎杖根茎中提取的天然多酚类物质，是一种天然的选择性COX-1抑制剂和抗氧化剂，具有抗氧化、抗炎以及免疫调节等多种药理作用[25]。采用白藜芦醇(40 mg/kg)治疗DSS诱导UC小鼠的研究显示，白藜芦醇可有效提高小鼠的生存率，有效改善小鼠便血、腹泻等临床症状，减缓小鼠体重下降趋势，下调小鼠结肠组织中促炎因子(如TNF-ɑ、IL-6以及IL-1β等)信使RNA的表达，而抗炎因子IL-10的表达量上调，CD4+、CD25+的细胞数量增加，其作用机制与抑制NF-κB活化及COX-2、前列腺素E2合酶1、iNOS蛋白表达下调有关[26]。

2.3鞣花酸 鞣花酸是一种广泛存在于自然界的天然多酚组分，常存在于各种坚果、软果等植物组织中，是没食子酸的二聚衍生物，不仅能以游离形式存在，更多的是以缩合形式存在，具有抗炎、抗肿瘤、抗增生、抗氧化、清除自由基等多种生物学效应[27]。动物研究表明，采用鞣花酸(100 mg/kg)可有效缓解小鼠的结肠炎症状，主要与iNOS和COX-2过度表达、蛋白激酶MAPKs磷酸化作用降低以及NF-κB活化被抑制有关[28]。Marín等[29]采用鞣花酸治疗DSS(4%)诱导小鼠UC模型的研究表明，鞣花酸具有显著的治疗功效，其作用机制可能与加强IκB-α磷酸化、促进p38 MAPK磷酸化、抑制NF-κB p65活化，促进NF-κB p65解离入核有关，从而导致iNOS与COX-2的蛋白表达加强，而IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α以及γ干扰素等促炎因子分泌减少、以缓解结肠炎的炎症反应。

3 生物碱

生物碱是一类广泛存在于自然界的碱性有机化合物，具有类似碱的性质，大多数具有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，具有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。有些不含碱但来源于植物的含氮有机物，由于具有显著的生物活性，仍属于生物碱。

3.1氧化苦参碱 氧化苦参碱是从豆科植物苦参或平科植物广豆根中分离提取的一类生物碱，具有抗肿瘤、抗病毒、镇静镇痛、抗炎以及免疫调节等多种生物学功能[30]。TNBS诱导的大鼠UC动物实验表明，氧化苦参碱(100 mg/kg)可促进β2肾上腺素受体以及淋巴细胞β-抑制蛋白2的表达，淋巴细胞β-抑制蛋白2可有效抑制NF-κB的活化，达到治疗大鼠结肠炎的目的[31]。柳青等[32]的研究表明，氧化苦参碱可抑制炎症性结肠组织中NF-κB以及TLR9信使RNA的表达，从而抑制炎症反应。有研究表明，氧化苦参碱(100 mg/kg)可下调IκB-α蛋白水平，使NF-κB的活性下降，IL-2、IL-1β、IL-6、IL-8以及TNF-α 等促炎因子的分泌减少，缓解肠道炎性症状[33]。

3.2粉防己碱 粉防己碱是一种双苄基异喹啉类生物碱，主要来源于粉防己的根部，具有抗炎、抗肿瘤、抗氧化应激、抗心律失常、抗高血压等多种药理作用[34]。对DSS诱导UC小鼠模型的研究表明，采用粉防己碱(65 mg/kg)干预治疗能有效缓解小鼠体重下降，改善腹泻、便血症状，其作用机制与粉防己碱抑制结肠组织促炎症因子TNF-ɑ、IL-1β等的表达以及抑制NF-κB与DNA的结合有关[35]。

4 萜类化合物

萜类是所有异戊二烯的聚合物及其衍生物的总称，普遍存在于植物界，除以萜烃形式存在外，还包括各种含氧衍生物(醇、醛、酮、羧酸、酯类等)。萜类化合物在植物体发挥重要作用，并在人体具有显著的生理活性，如青蒿素具有抗疟作用、山道年具有驱蛔虫作用、穿心莲内酯具有抗菌作用等。

4.1小白菊内酯 小白菊内酯是一种倍半萜烯内酯化合物，是菊科植物小白菊的重要有效成分，具有抗氧化应激、抗炎、抑制细胞凋亡以及抗肿瘤等多种生物学活性[36]。DSS诱导UC小鼠的实验表明，采用小白菊内酯可有效治疗UC小鼠的肠道炎症，降低炎症活动指数，抑制结肠组织髓过氧化物氧化酶的活力，改善结肠病理损伤；小白菊内酯治疗UC的机制，可能通过抑制IκB-α、NF-κB p65磷酸化，从而抑制NF-κB通路活化，降低结肠组织中促炎细胞因子(如TNF-α、IL-1β)的分泌[37]。

4.2甘草酸二铵 甘草酸二铵属于五环三萜，是从植物甘草、光果甘草或胀果甘草中提取的甘草酸二铵盐，具有抗炎、抗脂质氧化、镇痛、调节免疫、保护膜结构等生物学活性[38]。采用甘草酸二铵对DSS模型大鼠进行灌胃处理，可有效缓解大鼠的疾病症状，使结肠组织的促炎症细胞因子γ干扰素水平显著提高，可能与NF-κB通路活化被抑制有关[39]。

5 其他

5.1牛蒡子苷元 牛蒡子苷元是牛蒡子的主要活性成分，具有抗炎、抗氧化、免疫调节的作用。有研究表明，牛蒡子苷元可抑制MAPK和NF-κB的活化，使促炎症因子IL-6、TNF-α等信使RNA的表达水平降低，从而有效缓解结肠炎的炎症症状[40]。有研究表明，牛蒡子苷元通过PI3K-Akt途径达到抑制哺乳动物体内mTOR复合物1的活化，并破坏其复合体的稳定性，抑制辅助性T细胞1、辅助性T细胞17的细胞分化，导致相关促炎症细胞因子的转录及表达，使信号转导及转录激活因子3以及信号转导及转录激活因子4磷酸化水平降低，达到治疗UC的目的[41]。

5.2西红花酸 西红花酸是西红花的主要有效成分，具有抗氧化、防治动脉粥样硬化、抗缺血损伤等多种生物学效应。经TNBS诱导的UC大鼠模型的IL-1β、TNF-α等促炎因子的表达量显著上调，TLR4和NF-κB p65基因及其蛋白均显著上调；采用西红花酸(25 mg/kg、50 mg/kg)干预的大鼠，腹泻、便血症状显著改善，显著抑制了促炎因子以及TLR4和NF-κB p65基因及其蛋白的表达[42]，推测西红花酸参与了NF-κB信号转导通路，并发挥了有效的作用。

5.3异鼠李素 异鼠李素属于O-甲基黄酮醇，广泛存在于水果和蔬菜中。UC动物实验表明，异鼠李素可有效治疗UC，异鼠李素可有效抑制信号转导及转录激活因子3磷酸化，下调NF-κB信号转导以及IL-6信使RNA的表达，并上调孕烷X受体，保护肠道上皮屏障的完整性[43]。

6 小 结

中药具有丰富的、天然的生物学成分，逐渐应用于UC的替代治疗或辅助治疗。中药治疗UC的前景广阔，但目前尚无大型病例对照研究以及长期队列研究的科学依据。同时，中药往往由多种草药和生物化合物组成，且草药治疗的详细机制尚缺乏科学论证导致起关键治疗作用的化学物质难以辨别。中药治疗UC涉及多条信号转导通路，结合中药主要成分的作用信号转导通路进行研究，可以为UC的治疗和临床管理提供科学依据，以确保中药治疗的安全性。