乌头汤在类风湿关节炎中的抗炎机制研究进展

杨静 王海东 苏小军 宁义菲 田雪梅

1甘肃中医药大学中医临床学院 甘肃兰州 730000;2甘肃省中医院风湿骨病中心

乌头汤(WuTou decoction, WTD)首载于医圣张仲景所著《金匮要略》中,全方由乌头、麻黄、芍药、黄芪、炙甘草五味药物组成。方中乌头、麻黄相使为君,辛温散寒,宣痹止痛,效在温通;臣以黄芪益气固表、炙甘草缓急益气,两药相须配伍,发挥益气固本之效;佐以芍药补血活血,缓急止痛。WTD全方药少力专,互为助用。乌头、麻黄辛温散寒,宣痹止痛以治标,芪、芍、草三药益气补血,调和营卫以治本,标本兼顾,全方共奏温经益气、散寒宣痹之功[1]。该方适用于风寒湿邪侵犯人体所致痹证而寒湿偏胜者,是治疗寒湿痹阻型类风湿关节炎(Rheumatoid Arthritis, RA)的基础方剂。

现代医学有关RA发病核心机制仍不明确,目前认为RA的发生主要与免疫细胞、炎症因子、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)、氧化应激异常、遗传、环境等因素相关[2],而炎症作为RA发病的核心病理环节和关键预后环节,影响着疾病的发展与转归。若滑膜炎症持续存在,会使自身抗体产生和促炎细胞因子的持续释放,导致滑膜细胞增生,破骨细胞活化、引起骨与软骨的破坏,最终导致关节僵硬、变形、骨质破坏和关节功能丧失。研究证明,WTD发挥温经益气、散寒宣痹的功效,可减轻RA患者的临床症状(关节VAS评分、晨僵时间、关节压痛指数、DAS28评分、HAQ评分),降低实验室相关指标(血沉、CRP、RF、炎症因子等)[3-4]。近年来,越来越多的WTD治疗RA的临床案例与相关研究被文献报道,但其抗炎机制研究尚缺乏较为系统总结。为了进一步明确WTD对RA的抗炎作用机制,本文通过阅读近年相关文献,综述如下,以期为WTD抗炎机制深入研究提供思路借鉴。

1 乌头汤中单味药物的抗炎机制

乌头中抗炎药理活性最为活跃成分是二萜类生物碱,其中最具有代表性的是高乌甲素(lappaconitine,LA),其能通过抑制核转录因子κB(nuclear factor-kappaB, NF-κB)以及丝裂原激活蛋白激酶(mitogen activation protein kinase, MAPK)而抑制炎症信号通路的激活,下调炎症因子、趋化因子以及其他炎症介质的表达[5-6]。麻黄抗炎活性与伪麻黄碱含量密切相关,通过间接刺激α-肾上腺素能受体,使内源性去甲肾上腺素从神经元释放,直接刺激β-肾上腺素能受体,下调前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor, TNF-α)、白介素(interleukin, IL)-1β和IL-6的表达,上调IL-4和IL-10表达水平,既可抑制渗出性炎症,又抑制增殖性炎症[7-8]。黄芪发挥抗炎作用的主要成分是黄芪多糖和黄芪甲苷,目前在炎症性疾病中被广泛使用,二者呈剂量依赖性抑制IL-1β诱导的相关炎症因子的产生以及NF-κB信号转导通路的激活,以控制机体的炎症反应[9-10]。芍药有赤白之分,二者化学成分基本一致,仅是所含成分量的区别,均有抗炎作用,但白芍优于赤芍。徐佳新等[11-12]认为白芍通过抑制PGE2、环氧化酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)、白三烯B4(leukotrieneB4,LTB4)、活性氧(Reactive oxygen species, ROS)、一氧化氮(nitric oxide, NO)等致炎因子的表达发挥抗炎作用,其抗炎作用主要与芍药苷、芍药内酯苷、苯甲酰芍药苷以及丹皮酚等活性成分有关。甘草总黄酮中的异甘草素是甘草抗炎活性成分之一,通过抑制MAPK通路、PPARγ通路,降低细胞NF-κB、白介素、COX-2、TNF等多种因子的表达,以及产生抗氧化活性。同时,甘草水提液能作用于树突状细胞表面Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4),而影响下游MAPK和NF-κB信号通路,促进树突状细胞成熟,调节炎性细胞因子分泌,增强免疫细胞活性、调节免疫功能而发挥免疫调节和抗炎作用[13-14]。

综上可知,WTD所含五味药物都有其特殊的抗炎活性成分,通过不同的途径调节炎症因子与炎症介质的表达,从而发挥抗炎作用。

2 乌头汤方对RA的抗炎药理机制

炎症损伤的过程有大量细胞因子及炎症介质的参与,包括白细胞介素、TNF、干扰素(Interferon, IFN)等,而信号通路通过受体、配体、和转录因子调控着这些细胞因子和炎症介质的表达,共同参与机体炎症反应、介导免疫组织损伤。WTD可调控多条炎症相关通路,通过多靶点、多层次调节免疫细胞功能,抑制多种炎症因子的表达,发挥抗炎作用。

2.1抑制NF-κB信号通路 NF-κB是一种多效调节免疫的关键转录因子,在体内主要以p50和p65结合构成的异二聚体形式存在。促炎因子等细胞外刺激信号可激活转化生长因子-β激活激酶1(transforming growth factor-β-activated kinase 1, TAK1),使核转录因子抑制蛋白κB(Nuclear factor inhibitory protein,IκB)磷酸化而发生降解,活化后的异二聚体内移到细胞核内介导炎症因子的转录。NF-κB信号通路参与多种炎症的信号转导,其激活与否影响炎症基因的表达[15-16],与炎症因子、趋化因子、氧化应激、感染、微生物等密切相关,在免疫调节、细胞凋亡和炎症反应等方面发挥重要的作用。多项实验研究证实传统名方WTD能通过限制上游蛋白含量的表达与抑制NF-κB的磷酸化使NF-κB信号通路被抑制,减轻RA模型的炎症反应。如当上游Iκκ激酶(Iκκ)、IκB激酶(IκB)、p65等蛋白的过度表达,NF-κB通路激活,使炎性细胞进入滑膜组织发生炎症[17],但WTD可降低NF-κB通路上游蛋白如IL-1β、IL-6、TNF-α和MMP-3等的表达,抑制NF-κB信号通路的活化,发挥抑制炎症的作用[18]。

IκB是NF-κB的抑制蛋白,通常情况与NF-κB呈二聚体形式存在于体内,可抑制NF-κB通路活化。但当细胞因子、蛋白等刺激细胞时,IκB蛋白发生磷酸化,NF-κB核定位信号区暴露,促使NF-κB完成磷酸化,激活NF-κB通路,产生炎症反应;而IκB蛋白的磷酸化可被WTD抑制,进而发挥抑制NF-κB磷酸化的作用,减轻NF-κB信号通路介导的炎症反应,同时还可以通过增加核因子E2相关因子2(Nuclear factor E2-related factor 2 ,Nrf2)的表达,强化其介导的抗氧化途径产生协同抗炎作用[19-20]。

2.2调控PI3K/AKT信号通路 3-磷酸肌醇激酶(phosphoinositide-3-kinase, PI3K)是脂质激酶家族成员,是由一个催化亚基(p110)和一个调节亚基(p85)组成的二聚体复合物蛋白,分为3种同工酶亚型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。PI3K激活后使一系列下游底物如丝氨酸(Serine/protein kinase B,Akt)磷酸化而介导细胞增殖、凋亡、促进血管生成、细胞癌性转化、调控滑膜炎,导致软骨损伤等[21-22]。研究表明,WTD可通过调节AKT-MAP激酶的激酶4(MAP kinase kinase 4, MKK4)-终端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)-转录因子AP-1(JUN)炎症信号轴,增加AKT磷酸化蛋白的表达,减少MKK4、JNK和JUN磷酸化蛋白的表达量,从而起到抗炎止痛作用[23]。研究表明,WTD通过PI3K/AKT信号通路干预RA所致滑膜炎症及后续骨与软骨破坏进程,其中WTD中麻黄总生物碱可以增加AKT磷酸化水平,下调磷酸化NF-κB蛋白表达,从而降低关节中TNF-α、IL-1β等炎症因子的表达、抑制滑膜细胞增殖,发挥抗炎作用[24]。

2.3调控其他炎症信号通路 核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NOD-like receptor protein 3,NLRP3)炎症小体是人体免疫应答的重要组成部分。NLRP3炎性信号通路在RA的炎症病理发展过程中意义重大,可以识别或被多种危险信号主动激活,介导促炎细胞因子如IL-1β、TNF-α等表达而导致炎症发生[25-26]。研究发现,WTD能抑制NLRP3炎性体的异常活化,进而抑制滑膜组织中NLRP3、天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶-1(caspase-1)蛋白的表达、减少炎性细胞因子IL-1β、IL-18释放,缓解风寒湿痹型胶原诱导性关节炎(collagen induced arthritis,CIA)模型大鼠关节肿痛等炎性表现[27]。

此外,芳香烃受体(Aryl hydrocarbon receptor, Ahr)存在于人体的多种组织与细胞中,由805个氨基酸构成,属于碱性螺旋-环-螺旋转录因子家族,可以被许多内源性或外源性配体激活,Ahr信号通路调节人正常生物学功能,与调控炎症、免疫、氧化应激、皮肤癌变、能量调节等有关[28-29]。交叉点接合蛋白1(src homology 2 domain containing transforming protein1,SHC1)基因与细胞凋亡、炎症和ROS产生有关,Ahr作为一种转录因子,激活后便从细胞质转入到细胞核,从而刺激LOC101928120基因的转录与表达,进而抑制SHC1基因表达,下调IL-1β等促炎因子的表达,而WTD可通过充当Ahr转录配体,调控Ahr/LOC101928120/SHC1信号通路,产生炎症级联反应,逆转IL-1β、ROS的产生,从而减轻RA大鼠关节炎症反应[30]。

单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemotactic protein 1, MCP-1)可以与受体CC趋化因子受体2(CC Chemokine receptor 2 ,CCR2)结合,将细胞外信号调节激酶1/2(extracellular-signal-regulationed kinases 1/2,ERK1/2)磷酸化,激活NF-κB等炎症因子产生。研究者发现WTD能够抑制MCP-1/CCR2/ERK1/2信号转导,通过降低CIA大鼠血清及踝关节局部MCP-1的含量,减少踝关节中CCR2和ERK1/2磷酸化形式的表达水平,发挥减轻关节炎症的作用[31]。

上述研究表明,WTD可通过多种抗炎活性成分之间的协同作用调控NF-κB与PI3K/AKT等多条炎症相关信号通路,多靶点、多层次、多途径实现其对RA的抗炎作用。

3 小结与展望

综上所述,炎症是RA病程的核心环节,一方面,炎症导致关节疼痛与肿胀,另一方面,炎症的持续状态最终会导致骨质破坏和关节功能丧失。WTD具有良好的抑制炎症反应、改善炎性症状的作用。在对其作用机制的研究中发现WTD所含丰富的药物活性成分之间协同作用,调控多条炎症相关信号通路,多靶点、多层次、多途径实现其抗炎作用。但是,目前WTD对RA抗炎机制的研究仍存在不足之处:(1)与RA炎症相关的信号转导通路有许多,涉及NF-κB信号通路、PI3K/AKT信号通路、MAPK信号通路等多条不同的信号通路[32],但目前只涉及了NF-κB、PI3K/AKT两条信号通路,尚不能深刻揭示WTD治疗RA的抗炎机制,也无法体现中医药的多靶点治疗的优势。(2)WTD复方所产生的协同抗炎机制、抗炎力量的强弱与剂量、配伍之间的关系缺乏深入研究,使其难以在临床药物加减中实际运用。(3)目前RA炎症的研究已经涉及到细胞自噬、miRNA等领域,如炎症可激活细胞自噬,而过度自噬又可以使滑膜细胞增殖、产生炎症介质,最终破坏患者的关节和软骨[33];miRNA的过度表达提升炎症通路信号传导水平,使促炎细胞因子分泌增加而导致炎症加重[34],而运用中医药治疗RA炎症机制的相关研究较少。故在以上研究的基础上,今后应从以下几个方面进行深入挖掘:(1)根据网络药理学及计算机技术筛选有关抗炎信号通路和生物学介质并进行后续实验验证研究,以完善WTD抗炎机制理论。(2)通过拆方研究WTD中药物配伍比例与抗炎效应之间的关系。(3)可从调控自噬和miRNA等角度展开研究,以期深刻揭示乌头汤抗RA炎症的作用机制。