黄芩及其有效成分治疗溃疡性结肠炎机制研究进展

罗雅琴 黄伟

摘要：溃疡性结肠炎是一种炎症性肠病，以持续黏膜炎症为特征，黄芩作为临床常用中药之一，具有清热燥湿、泻火解毒、止血安胎的功效，其组方常用于治疗湿热型溃疡性结肠炎，如黄芩汤、芍药汤、葛根芩连汤等。研究表明，黄芩及其有效成分在保护肠黏膜、抗炎、免疫调节中起到重要作用。本文对近年来黄芩及其有效成分（黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素、黄芩多糖等）通过保护和修复肠道黏膜屏障、抗炎、调节免疫、抗氧化应激、调节肠道菌群等来治疗溃疡性结肠炎的作用机制进行了综述，以期为溃疡性结肠炎针对性的临床治疗和创新药研发提供参考。

关键词：溃疡性结肠炎；黄芩；有效成分；作用机制

中图分类号：R285   文献标志码：A   文章编号：1002-4026（2024）02-0020-09

Progress in the research on the mechanism of action of Scutellaria baicalensis

and its active ingredients in treating ulcerative colitis

Abstract∶Ulcerative colitis （UC） is an inflammatory bowel disease characterized by persistent mucosal inflammation.Scutellaria baicalensis （also known as Huangqin）， as a common traditional Chinese medicines used in clinical practice， is known for its efficacy at clearing internal heat，eliminating dampness， purging fire，eliminating toxins， stopping bleeding， and calming fetal activity. Its formulations， including Huangqin Decoction， Peony Decoction， and Pueraria， Scutellaria， and Coptis Decoction， are often used to treat damp-heat UC. Studies have shown that S. baicalensis and its active ingredients play an important role in protecting the intestinal mucosa， and have anti-inflammatory and immunomodulatory effects. This study reviews the mechanism of action of S. baicalensisand its active ingredients （baicalin，baicalein，oroxindin， wogonin， Scutellaria baicalensis polysaccharide， etc.） in the treatment of UC in recent years， including the protection and repair of the intestinal mucosal barrier， the active ingredients anti-inflammatory and immunomodulatory properties， effects against antioxidative stress， and regulation of intestinal flora， to provide a reference for targeted clinical treatment of UC and drug development.

Key words∶ulcerative colitis; Scutellaria baicalensis; active ingredient; mechanism of action

潰疡性结肠炎（ulcerative colitis， UC）是一种病因不明的非特异性炎性疾病，病变主要累及结、直肠黏膜和黏膜下层。临床症状主要表现为腹痛、腹泻、黏液脓血便、里急后重。该病迁延难愈，并有一定的癌变率，是公认的难治性疾病之一[1]。UC发病机制尚不明确，目前西药以美沙拉嗪、糖皮质激素及免疫抑制剂等治疗为主，由于副作用大或部分患者效果不佳等原因，限制了其临床应用[2]。国内外研究较多集中于环境、遗传、感染和免疫等方面，其发病关键环节是肠道炎症引起肠黏膜坏死、通透性增加以及肠道黏膜屏障功能降低[3]。

溃疡性结肠炎属中医学“痢疾”“泄泻”“肠澼”等范畴，其发生主要归结于脾、肾两脏，脾肾亏虚，水液代谢失常，水湿内生，水湿与肠中糟粕下注而成泄泻，其病机主要是脾肾亏虚为本，瘀血、湿热、寒湿、积滞、浊毒为标。研究发现，中医药在治疗难治复发性疾病方面具有其独特优势，尤其在改善患者临床症状，减轻西药毒副作用，延缓复发等方面发挥重要作用[4]。黄芩为唇形科植物黄芩Scutellaria baicalensis Georgi的干燥根，为临床常用中药，具有清热燥湿、泻火解毒、止血安胎的功效[5]，其组方常用于治疗湿热型UC，如黄芩汤、芍药汤、葛根芩连汤等[6]。研究发现，黄芩主要有效成分为黄酮类化合物，如黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素、黄芩多糖等，是黄芩发挥药效的主要物质基础；现代药理研究表明，其在抗菌、抗炎、抗病毒、抗过敏、抗氧化、抗肿瘤等方面具有显著作用[7]。本文对近年来黄芩及其有效成分在保护和修复肠道黏膜屏障、抗炎、调节免疫、抗氧化应激、调节肠道菌群等方面治疗UC的作用机制研究进展进行综述，以期为进一步研究提供参考和依据。

1 保护和修复肠黏膜屏障

1.1 促进紧密连接蛋白表达

肠道细胞间的紧密连接蛋白（tight junction， TJ）在维持肠黏膜屏障完整性方面发挥重要作用。肠道TJ一旦发生变异、减少或者缺失，肠道完整性遭到破坏，就会导致黏膜通透性增加，细菌、内毒素及大分子物质可通过黏膜进入体循环，介导UC发生。肠道TJ主要包括带状闭合蛋白-1（ZO-1）、咬合蛋白（occludin）和闭合蛋白-1（claudin-1），其蛋白表达量可一定程度反映肠黏膜屏障完整性[8]。研究发现，黄芩苷通过促进ZO-1和β-catenin表达，减少炎症因子水平，缓解2，4，6-三硝基苯磺酸（2，4，6-trinitrobenzenesulfonic acid solution，TNBS）诱导的小鼠结肠炎；通过阻断PI3K/AKT信号通路，抑制脂多糖（（lipopolysaccharide，LPS）诱导的HT-29细胞炎癥因子水平，降低细胞凋亡，保护肠黏膜屏障的功能[9]。汉黄芩素明显抑制3%葡聚糖硫酸钠（dextran sulphate sodium， DSS）诱导UC模型小鼠结肠组织和THP-1来源的巨噬细胞和Caco-2细胞NLRP3表达，抑制炎症反应，增加ZO-1和occludin蛋白表达水平，保护肠黏膜屏障功能[10]。将Caco-2细胞暴露于汉黄芩素中持续24 h，可明显减弱脂多糖（LPS）诱导的TEER（trans-epithelial electrical resistance）和荧光标记转运的变化，促进claudin-1和ZO-1表达上调，抑制炎症因子表达水平；其作用机制是通过抑制TLR4/MyD88/ TAK1通路介导的炎症反应维持肠道屏障功能[11]。

1.2 促进AhR/IL-22 通路，降低肠道通透性

芳烃受体（aryl hydrocarbon receptor， AhR）是一种细胞质转录因子，在肠道上皮屏障中高度表达，通过对异源或内源性配体产生反应，参与调节免疫反应、维持肠道屏障稳态和微生物共生等[12]；而IL-22表达对于肠上皮修复至关重要，可使肠道上皮再生、重构，其主要由ILC3s淋巴细胞产生，而ILC3s主要受AhR调节[13]。因此，调控AhR/IL-22信号通路，促进肠上皮再生、重构，是恢复UC肠道屏障从而治疗UC的重要环节。研究发现，黄芩素通过促进AhR/IL-22通路减轻3% DSS诱导UC小鼠模型肠道炎症，降低肠道通透性，恢复结肠紧密连接；给予AhR拮抗剂CH223191可部分阻断黄芩素的治疗作用，而AhR激动剂FICZ可改善UC小鼠的症状和肠道屏障功能；体外研究发现，黄芩素剂量依赖性地增加MNK-3淋巴细胞 AhR下游靶蛋白CYP1A1表达，并通过促进AhR核转位增强IL-22产生，降低FITC-葡聚糖的通透性，促进Caco-2细胞ZO-1和occludin表达。结果表明黄芩素通过促进ILC3的AhR/IL-22通路改善肠上皮屏障，改善结肠炎[14]。

1.3 抑制MLCK/pMLC2通路激活，促进肠黏膜修复

肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase， MLCK）/肌球蛋白轻链（myosinlight chain 2，MLC2）途径作为调控TJ的关键途径之一，当MLCK被激活后，在苏氨酸18和丝氨酸19处磷酸化MLC2，进一步活化肌球蛋白重链头部的ATP酶，导致肌动蛋白-肌球蛋白相互作用和细胞骨架滑动。随后TJs周围肌动-肌球蛋白发生向内收缩，促使occludin、claudins等跨膜蛋白向细胞内转移，甚至出现降解，从而导致肠上皮通透性增加[15]。因此，通过抑制MLCK/pMLC2通路激活，调节TJs是治疗和缓解UC的重要手段。Huang等[16]发现汉黄芩苷减轻TNF-α处理Caco-2细胞和3%DSS诱导小鼠UC模型跨上皮电阻 （TER） 破坏、FITC-葡聚糖通透性过高、以及occludin、ZO-1和claudin-1蛋白丢失，降低MLCK、MLC2磷酸化蛋白表达。表明汉黄芩苷可通过调节MLCK/pMLC2信号通路促进肠道TJ表达，抑制细胞骨架F-肌动蛋白重排，稳定细胞骨架结构，保护肠道屏障功能。

1.4 抑制肠道上皮细胞凋亡

研究发现，UC存在肠黏膜上皮细胞凋亡加速的病理特点，肠上皮细胞过度凋亡是导致肠黏膜屏障损伤，引起UC发展的重要病理机制[17]。黄芩苷可抑制TNF-α诱导的IEC-6细胞凋亡和细胞损伤，抑制miR-191a，使ZO-1表达升高，维持细胞间正常ZO-1分布，提高细胞迁移能力，并降低Claudin-2表达，保护肠上皮细胞正常通透性[18]。

2 抗炎作用

2.1 对炎症因子影响

炎症因子在UC发病机制中发挥重要作用，肠道大量的炎症细胞浸润并释放炎症因子可引起肠道上皮细胞坏死、脱落、肠黏膜通透性增加，从而导致肠黏膜屏障功能降低。炎症因子主要包括促炎因子（如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等）、抗炎因子（IL-4、IL-10、IL-13 等）和炎症介质（MPO、IL-1β等）[19]。研究发现，黄芩苷可剂量依赖性抑制UC模型大鼠TNF-α、IL-8、IL-1炎症因子分泌，降低结肠COX-2、NF-κB表达[20-21]；降低UC模型小鼠结肠TNF-α、IL-1β和IL-6mRNA水平，降低Fascin表达水平，发挥抗炎效应，减轻结肠损伤[22]。黄芩素显著降低UC模型小鼠血清和结肠组织IL-6、TNF-α、IL-1β、LPS水平，提高sIgA含量，降低结肠NF-κB、NOD2、SPHK1、S1PR1和p-STAT3蛋白表达；提示黄芩素通过抑制 S1P-STAT3信号通路，减轻炎症反应，缓解结肠黏膜水肿和炎症细胞浸润[23-24]。徐薇涵等[25]发现黄芩素通过有效上调UC大鼠结肠黏膜组织HSP70表达，减轻炎性反应及结肠黏膜组织损伤。黄芩多糖显著降低UC模型小鼠血清及结肠组织髓过氧化物酶（MPO）、TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-17、IL-18、IL-23水平，降低结肠p-JAK2/JAK2、p-STAT3/STAT3蛋白比值，表明黄芩多糖通过调节JAK2/STAT3信号通路和IL-23/IL-17炎性轴抑制炎症反应，修复肠道损伤[26-27]。

2.2 抑制NF-κB活性

核因子κB（nuclear factor κB， NF-κB）是一个广泛存在于机体细胞，调控多种细胞因子、趋化因子、细胞粘附分子、生长因子、免疫受体等的转录因子，广泛参与炎症反应和细胞凋亡等多种病理生理过程的调控基因，是参与机体炎症反应的快速反应因子。活化的NF-κB促进IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等炎症因子表达，因此，抑制NF-κB活性是治疗UC的重要机制之一。研究发现，黄芩苷显著降低UC模型小鼠结肠溃疡面积，减轻水肿和炎症浸润，降低结肠TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-13、MPO、NO水平，上调IL-10水平，抑制IL-33、NF-κB p65、p-NF-κB p65和 p-IκB-α 蛋白表达，增加IκB-α蛋白表达[28-30]；显著降低UC模型大鼠结肠IL-1β、MPO、PEG2、TNF-α含量，降低NF-κB p-65、p-IKKβ/IKKβ和p-IKBα/IKBα蛋白表达，提示黄芩苷通过抑制IKK/IκB/NF-κB信号通路改善结肠炎[31]。体外研究发现，黄芩苷可显著抑制HT-29细胞炎症模型TNF-α、IL-6等炎症因子分泌，降低PI3K、Akt、NF-κB表达，通过抑制PI3K/Akt/NF-κB信号通路发挥其抗炎效应[32]；显著降低RAW 264.7细胞炎症模型ICAM-1、MCP-1、Cox-2、TNF-α、IL-1β和IL-6水平，下调TLR4、NF-κB、p-NF-κB p65、p-IκB/IκB表达，提示其抗炎机制与抑制TLR4/NF-κB通路有关[33]。研究证实，黄芩素能显著降低DSS诱导小鼠IFN-γ、TNF-α、IL-1β、NF-κB p65、TLR4表达，通过抑制TLR4/NF-κB信号通路减轻结肠炎症[34]；明显抑制小鼠结肠COX-2、iNOS、IKKβ表达，降低NF-κB信号转导分子p-IκBα/IκBα、p-p65/p65表达，提示黄芩素对结肠炎的保护作用与抑制NF-κB信号通路有关[35]。

2.3 抑制细胞焦亡

细胞焦亡是一种由胱天蛋白酶（caspase）诱导的新型细胞程序性死亡形式，当机体受到内、外源性物质刺激后可诱导形成NLRP3炎症小体，活化Caspase-1，继而促进IL-1β、IL-18成熟并切割GSDMD，使细胞膜穿孔，直至细胞肿大破裂，释放促炎因子等细胞内容物，诱发强烈的炎症反应。研究发现，以NLRP3炎症小体形成、Caspase-1激活和GSDMD切割为特征的细胞焦亡在UC患者结肠组织中高表达，而敲除NLRP3后可抑制其介导的炎性反应，证实细胞焦亡与UC发病机制密切相关[36]。研究发现，黄芩素通过降低小鼠结肠MPO活性和促炎介质表达，减轻炎症反应，其机制与抑制TLR4/MyD88信号通路和NLRP3炎症小体有关[37]。汉黄芩苷可剂量依赖性地降低小鼠血清IL-1β、TNF-α 和 IL-6水平，显著降低MPO、iNOS活性，抑制炎症细胞浸润，其机制与抑制结肠NF-κB和NLRP3炎症小体激活有关[38]。Cui等[39]证实黄芩多糖通过抑制NF-κB信号传导和NLRP3炎症小体激活，减轻DSS诱导的小鼠结肠病理损伤，降低IL-1β、IL-18 和 TNF-α等炎症因子水平。

2.4 诱导中性粒细胞凋亡

中性粒细胞是机体固有免疫应答的重要组成，在UC发展过程起双重作用，既能维持肠道功能稳定，过度炎症又会引起机体损伤[40]。陈静柔等[41]采用不同浓度汉黄芩素体外干预小鼠骨髓中性粒细胞，结果发现，随着汉黄芩素浓度增高，中性粒细胞凋亡率明显升高，中性粒细胞抗凋亡蛋白髓细胞血病-1（Mcl-1）蛋白、磷酸化的细胞外信号调节激酶（ERK）表达明显减少。提示汉黄芩素可浓度依赖性诱导小鼠中性粒细胞凋亡，减少中性粒细胞浸润，减轻肠道损伤。

3 调节免疫

3.1 对T淋巴细胞的影响

T淋巴细胞各亚群变化在UC的发病机制一直是近年来研究热点。T细胞抗原受体（T cell receptor，TCR）在识别抗原后形成TCR-肽-MHC（major histocompatibility complex）复合物，与辅助受体CD4或CD8表面抗原提呈细胞结合，从而决定T细胞分化[42]。T 细胞亚群主要包括CD3+、CD4+、CD8+等。其中CD4+ T淋巴细胞在UC中发挥主要作用，活化的CD4+T 细胞可进一步分化为Th1、Th2、Th17和Treg细胞。Th1/Th2、Th17/Treg细胞异常激活和平衡失调，均可通过炎症通路驱动机体产生过度炎症反应[43]。研究发现，黄芩苷明显促进UC患者外周血单个核细胞（PBMCs）CD4+CD29+細胞增殖，显著提高IL-4、IL-10、TGF-β1水平，降低IFN-γ、IL-5、IL-6水平，显著降低RORγt/Foxp3和T-bet/GATA-3比值。提示黄芩苷通过促进CD4+CD29+细胞增殖，调节Th1/Th2、Th17/Treg免疫平衡而抑制UC炎症反应[44-48]。体内研究证实，黄芩苷显著下调UC大鼠Th17细胞数量、IL-17、IL-6、RORγt水平；增加Treg细胞数量、TGF-β、IL-10、Foxp3水平，其抗炎机制与调节Th17/Treg免疫平衡有关[49]。赵兵等[50]证实黄芩苷在体内外实验中均降低Th22细胞比例与IL-22表达，对Th22介导的UC具有较好的治疗潜力。研究表明，黄芩素通过调节UC小鼠Th17/Treg细胞平衡，恢复促炎细胞因子（IL-17、IL-6、TNF-α）和抗炎细胞因子（IL-10、TGF-β）以及上皮保护细胞因子IL-22的平衡，发挥治疗作用[51]。汉黄芩素明显降低UC小鼠结肠和脾CD4+CD25+ CD127-和CD4+ CD25+Foxp3+细胞数量，促进CD4+和CD8+细胞功能，刺激效应T细胞和下调调节性T细胞来增强免疫活性[52]。

3.2 对B淋巴细胞的影响

B淋巴细胞是机体内重要的免疫细胞，参与炎症过程，抑制过度的炎症反应[53]。冯锦山等[54]探讨黄芩苷对UC患者外周血PBMC（peripheral blood mononuclear cell）CD19+CD5+B细胞（B1）及CD19+CD5+CD1d+B细胞（B10）比例表达的影响，结果发现黄芩苷体外刺激能上调B10淋巴细胞的比例，缓解DSS诱导的结肠炎症，其机制与下调结肠TLR4/NFκB-p65信号通路有关。

3.3 对巨噬细胞的影响

巨噬细胞是构成肠黏膜主要细胞之一，研究表明肠黏膜巨噬细胞极化在UC发病过程中发挥关键调控作用，当巨噬细胞向着促进炎症发展的M1型极化时，M1/M2型巨噬细胞比例增加，可显著促进UC形成和发展[55]。巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）是一种调节巨噬细胞功能的炎症因子（MΦ）。Dai等[56]发现黄芩苷通过下调UC大鼠MIF表达、MΦs数量和MΦ相关细胞因子水平，包括巨噬细胞趋化因子-1（MCP-1）和巨噬细胞炎性蛋白-3α（MIP-3α），改善UC。黄芩苷通过限制LPS诱导的M1巨噬细胞极化，抑制TNF-α、IL-23和干扰素调节因子5（IRF5）表达，增加IL-10、Arg-1和IRF4表达，其作用机制与上调 IRF4表达并逆转LPS诱导的巨噬细胞亚群重新分布，并调节巨噬细胞极化为M2表型来减轻DSS诱导的结肠炎[57]。

3.4 促进骨髓间充质干细胞归巢

骨髓间充质干细胞是一种具备自我更新能力的多潜能干细胞，研究表明，其可通过影响固有免疫细胞及免疫调节细胞， 进而发挥免疫调节作用[58]。陈敬根等[59]提取大鼠骨髓间充质干细胞，发现黄芩素可促进骨髓间充质干细胞归巢参与UC肠黏膜屏障功能的重建。

4 抗氧化应激

氧化应激是机体受到损害时体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态，倾向于氧化，由自由基在体内产生的一种负面作用。氧化应激可导致中性粒细胞炎性浸润，蛋白酶分泌增加，产生大量氧化中间产物，从而导致组织损伤[60]。研究发现，黄芩苷可显著降低UC小鼠活性氧（ROS）、MPO、丙二醛（MDA）含量，增加谷胱甘肽（GSH）和超氧化物歧化酶（SOD）含量，减轻肠黏膜损伤，其机制与抗氧化有关[61-62]。汉黄芩苷显著降低UC大鼠MDA水平，提高过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、SOD水平，减轻结肠氧化损伤，促进肠黏膜修复[63]。

5 调节肠道菌群

肠道菌群失调是指厌氧菌（如杆菌、梭菌等）和兼性厌氧菌（如沙门菌、链球菌等）代谢紊乱，菌群长期失调会破坏肠道内稳态，加重UC。16S rRNA测序显示黄芩苷可逆转TNBS引起的UC大鼠肠道菌群失调，增加丁酸水平，表明黄芩苷可通过调节肠道微生物和短链脂肪酸（SCFA）减轻UC肠黏膜损伤[63]。研究表明，汉黄芩素明显降低UC小鼠肠内亚硝酸盐水平，改善肠道菌群结构，激活肠上皮细胞PPARγ信号，改善肠杆菌科细菌扩张引起的肠道炎症[64]。

6 结语与展望

黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素、黄芩多糖等有效成分是中药黄芩治疗UC的主要药效物质基础。临床及体内外实验研究证实，黄芩及其有效成分在保护和修复肠道黏膜屏障、抗炎、调节免疫、抗氧化应激、调节肠道菌群等方面对UC具有明显的改善作用。虽然黄芩治疗UC的作用机制已进行了多方面的阐释，但在其治疗研究过程中还存在很多不足：（1）药理造模方法比较单一，基本都采用DSS灌胃和TNBS灌肠诱导UC模型，与临床UC发病机理存在一定差距，且文献中DSS灌胃浓度和造模时间存在较大差异，导致造模方法缺乏统一标准；（2）有效单体研究较多、组分配伍研究较少，研究主要集中在黄芩所含有效成分（黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素、黄芩多糖等）的药效及作用机制方面，缺乏成分之间的组合或配伍研究；（3）作用机制研究缺乏确证性，大部分研究基本都是选择信号通路上几个指标进行简单的分子生物学检测，缺乏正/反、激动/抑制靶分子双方面的验证，方法学不够丰富，结果可靠性不高；（4）临床转化研究较少，大都采用细胞和动物进行，动物主要是小鼠和大鼠，缺乏其他种属和相关临床转化研究。针对以上不足，提出以下建议：（1）根据UC发病机理，不断探索和开发出更加符合UC发病机理和进行药效评价的药理实验模型；（2）中药治病具有多成分、多靶点的特点，单一有效成分作用相对较弱，多成分组合或配伍研究更能体现其作用特点，更有利于开发出创新药；（3）结合细胞生物学、分子生物学等新技术新方法，通过体内外实验，采用多种属、多方法学、多方面进行驗证，保证数据结果的可靠性和可重复性；（4）针对基础研究结果，要多进行相关临床研究，实现实验室到临床的转化，对临床治病和用药提供科学依据，才能更好地服务于临床。

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