小檗堿對炎癥性腸病的調(diào)控機(jī)制

郭乙冰 汪水平 劉國威 周承福

(西南大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，重慶 402460)

作為中藥黃連的主要成分，小檗堿因其清熱燥濕、瀉火解毒的藥性，在中醫(yī)上常內(nèi)服用于濕熱、嘔吐、瀉痢、黃疸、高熱神昏、心火亢盛、心煩不寐、目赤、牙痛、消渴及癰腫疔瘡等癥候，外敷用于濕疹、濕瘡及耳道流膿等癥候[1]。近年來，小檗堿被發(fā)現(xiàn)在治療腫瘤、癌癥、糖尿病、心血管病、高血脂癥、炎癥、細(xì)菌和病毒感染、腦缺血性損傷、精神失調(diào)、神經(jīng)障礙、阿爾茨海默病及骨質(zhì)疏松等具有藥理作用[2]。炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一種易復(fù)發(fā)的慢性腸道炎癥疾病，可導(dǎo)致人和動(dòng)物出現(xiàn)腹痛、腹瀉及排出黏稠或帶血糞便等癥狀，不易根治。因具有抗菌、抗炎、抗氧化及調(diào)節(jié)免疫等生理功能，小檗堿有益于IBD的預(yù)防和治療。本文介紹小檗堿的種類和性質(zhì)、IBD的基本特征，探討小檗堿對IBD的調(diào)控機(jī)制，為其在實(shí)踐中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 小檗堿的種類和性質(zhì)

小檗堿是小檗科、罌粟科、毛茛科、蕓香科、防己科及鼠李科等藥用植物的根、莖及皮所含的主要活性成分，常見的有黃連、黃柏、冬青葉小檗、刺檗及印度小檗等。小檗堿是毛茛科黃連屬多年生草本植物黃連、三角葉黃連或云連干燥根莖的有效藥理成分，又稱黃連素。

小檗堿是一種異喹啉生物堿，分子式為C20H18NO4，分子質(zhì)量為336 u，熔點(diǎn)為85～86 ℃，為黃色針狀結(jié)晶，無臭，味極苦。其在熱水或甲醇中可溶，在水或乙醇中微溶，在氯仿中極微溶，在乙醚或苯中不溶。臨床應(yīng)用主要為其鹽酸鹽和硫酸鹽，現(xiàn)主要通過化學(xué)合成獲得。用不同的堿處理，可得到季銨式、醛式及醇式3種不同形式的小檗堿，其中以季銨式最穩(wěn)定。

2 IBD的基本特征

IBD是潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn’s disease，CD)的總稱，為一類易復(fù)發(fā)的慢性腸道炎癥疾病，可導(dǎo)致人和動(dòng)物出現(xiàn)腹痛、腹瀉及排出黏稠或帶血糞便等癥狀，是較難治療且能造成重大危害的疾病之一[3]。其中，UC是一種非特異性炎癥性疾病，病變部位一般位于結(jié)腸；而CD是一種慢性肉芽腫性炎癥性疾病，常見于回腸末端和結(jié)腸前端。目前，IBD的病因尚未完全闡明，其發(fā)病機(jī)制涉及遺傳易感性、生活節(jié)律改變、環(huán)境不良及腸道菌群失調(diào)等多種因素及其相互作用[4]。研究表明，免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)之間存在密切的相互作用，兩者都可通過腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞與腸上皮細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞或肥大細(xì)胞的直接相互作用，或通過組胺、神經(jīng)激肽、血清素等許多細(xì)胞因子的信號傳導(dǎo)進(jìn)行交流，誘導(dǎo)炎癥的發(fā)生和增加、IBD和疼痛調(diào)節(jié)中的動(dòng)力障礙[5]。腸道、環(huán)境和細(xì)胞因子相互作用可引發(fā)過度黏膜免疫應(yīng)答，也能導(dǎo)致IBD的產(chǎn)生[6]。腸道黏膜上皮屏障遭到破壞，會(huì)導(dǎo)致抗炎因子和促炎因子的平衡失調(diào)，激發(fā)一系列抗原特異性免疫反應(yīng)及炎癥變化，并釋放大量細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)，從而引起正常或已受損的腸道組織產(chǎn)生過度黏膜免疫反應(yīng)，加劇腸道黏膜損傷，誘導(dǎo)IBD的產(chǎn)生和發(fā)展[7]。同時(shí)，黏膜免疫系統(tǒng)紊亂會(huì)引起黏膜對腸道菌群過度免疫應(yīng)答，也能誘導(dǎo)IBD的發(fā)生。目前，可用于治療IBD的主要藥物包括氨基水楊酸制劑、糖皮質(zhì)激素及免疫抑制劑等，但上述藥物較為昂貴，且只能緩解IBD誘發(fā)的炎癥，限制并發(fā)癥，并不能完全治愈[1]。

3 小檗堿對IBD的調(diào)控作用及其機(jī)制

從安全性和有效性角度考慮，將天然產(chǎn)物用于防治IBD是一個(gè)必然選擇。大量體內(nèi)研究顯示，對乙酸、吲哚美辛、三硝基苯磺酸(trinitrobenzene sulfonic acid，TNBSA)和葡聚糖硫酸酯鈉(dextran sulfate sodium，DDS)等制劑誘導(dǎo)的嚙齒動(dòng)物IBD，小檗堿具有治療的潛在優(yōu)勢[8]。小檗堿的抗菌、抗炎、調(diào)血脂、降血糖、抗腫瘤、抗氧化、降血壓、抗血栓、止痛、興奮平滑肌及調(diào)節(jié)免疫等藥理特性，皆可能成為調(diào)控IBD的潛在機(jī)制。

3.1 抗菌止瀉

IBD的發(fā)病與細(xì)菌或病毒感染有關(guān)，故抑菌抗病毒成為預(yù)防和治療IBD的關(guān)鍵。小檗堿是一種可與脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)、細(xì)菌細(xì)胞壁組分及細(xì)胞表面蛋白直接相互作用的帶正電荷化合物，具有廣譜抗菌作用，對多種耐藥菌均有抑制作用[9]?？诜螅￠迚A因不易被吸收而滯留在腸道中，使得腸道內(nèi)藥物濃度較高，為抑菌作用創(chuàng)造了條件。小檗堿可逆轉(zhuǎn)IBD模型動(dòng)物腸道內(nèi)大腸桿菌和腸球菌數(shù)量增加而乳酸菌和雙歧桿菌數(shù)量減少的趨勢[1]。Chae等[10]發(fā)現(xiàn)，小檗堿對人腸道的常駐菌均有抑制作用，其中對類腐敗梭菌等有害菌抑制作用較強(qiáng)，而對乳酸菌等有益菌抑制作用較弱。Lv等[11]報(bào)道，給因艱難梭菌感染而誘發(fā)腸道損傷和結(jié)腸炎的C57BL/6小鼠灌服小檗堿，可有效抑制腸桿菌科細(xì)菌的增殖，抵消灌服萬可霉素的副作用，調(diào)整腸道微生物區(qū)系，杜絕復(fù)發(fā)，提高成活率。小檗堿的抑菌作用與其影響細(xì)菌代謝和增強(qiáng)腸道黏膜上皮細(xì)胞壁鈣離子通透性有關(guān)。IBD的發(fā)病癥狀之一，是腸道黏膜上皮細(xì)胞間形成間隙導(dǎo)致水與電解質(zhì)滲出，引起腹瀉。小檗堿可直接影響腸道內(nèi)細(xì)菌毒素誘導(dǎo)的水和電解質(zhì)的分泌。Chen等[12]指出，小檗堿通過上調(diào)腸道黏膜上皮細(xì)胞鈉氫交換蛋白3與水通道蛋白4來調(diào)節(jié)水鈉吸收，并通過抑制腸道平滑肌運(yùn)動(dòng)而延長腸道排空時(shí)間，從而降低IBD患者的腹瀉率。小檗堿的抑菌作用會(huì)被細(xì)菌對抗生素產(chǎn)生多重耐藥性的外排泵和相關(guān)蛋白所拮抗，產(chǎn)生耐藥性，使其體外抑菌效果較差。然而，小檗堿的抑菌作用會(huì)與其他作用共同發(fā)揮影響，使其不僅成為對抗IBD的有效藥物，也成為人畜廣泛使用的抗菌止瀉藥。

3.2 鎮(zhèn)痛

疼痛是IBD的常見癥狀。在有效治療IBD的同時(shí)，應(yīng)減輕患者的疼痛。小檗堿的鎮(zhèn)痛和抗抑郁作用在IBD的治療中有著重要作用[13]。Chen等[14]報(bào)道，通過增加腸道神經(jīng)元μ和δ阿片受體的表達(dá)，小檗堿可反轉(zhuǎn)患腹瀉型腸易激綜合征小鼠的腸道運(yùn)動(dòng)過強(qiáng)和過度分泌的癥狀，從而減輕疼痛感受。Tang等[15]認(rèn)為，一氧化氮(nitric oxide，NO)在疼痛傳輸中有重要作用，小檗堿可通過介導(dǎo)NO來減輕內(nèi)臟超敏反應(yīng)帶來的疼痛感。Kim[8]發(fā)現(xiàn)，小檗堿的抗炎和抗氧化作用能緩解大鼠坐骨神經(jīng)慢性壓迫性損傷所引起的疼痛。Jiang等[16]報(bào)道，小檗堿可減輕復(fù)發(fā)性口瘡引起的疼痛。另外，小檗堿還可緩解由低溫或機(jī)械損傷引起的疼痛及利血平誘導(dǎo)的疼痛和抑郁[1]。

3.3 抑制氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是活性氧自由基產(chǎn)生的一種負(fù)作用，與包括IBD在內(nèi)的多種疾病密切相關(guān)。一旦體內(nèi)活性分子生成與清除的平衡被打破，氧化損傷便會(huì)發(fā)生[17]。因此，抑制氧化應(yīng)激是治療IBD的可選手段之一。小檗堿既能抑制活性分子的生成，又可誘導(dǎo)構(gòu)建抗氧化防御能力，還可使病變細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激，具備理想抗氧化劑的潛質(zhì)[18]。在體外，小檗堿可直接淬滅活性分子，還可螯合還原性過渡金屬，間接阻止活性分子的生成[19]；在體內(nèi)，小檗堿會(huì)鈍化活性分子，干預(yù)生成活性分子的酶系統(tǒng)，通過抑制氧化酶來切斷活性分子的生成途徑[20]。同時(shí)，小檗堿通過調(diào)節(jié)內(nèi)源抗氧化酶活性和維持內(nèi)源非酶抗氧化劑水平，誘導(dǎo)機(jī)體構(gòu)建抗氧化防御能力[21]。另外，小檗堿會(huì)特異性干預(yù)病變細(xì)胞內(nèi)活性分子的生成和去毒，表現(xiàn)為在病變細(xì)胞內(nèi)促氧化，而在正常細(xì)胞內(nèi)抗氧化[22]。

3.4 保護(hù)腸道黏膜上皮屏障

腸道黏膜上皮屏障功能障礙是患IBD的后果之一。小檗堿有助于恢復(fù)腸道黏膜上皮屏障功能，抑制炎癥反應(yīng)，從而介導(dǎo)腸道黏膜康復(fù)。在Caco-2單細(xì)胞層內(nèi)，小檗堿可逆轉(zhuǎn)由腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)、過氧化氫及白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1誘導(dǎo)的屏障功能失調(diào)，降低細(xì)胞通透性，修復(fù)細(xì)胞間緊密連接損傷[23]。類似的結(jié)果在HT-29/B6人結(jié)腸單細(xì)胞層內(nèi)也被觀察到[24]。小檗堿能有效抑制由TNF-α、IFN-γ及衣霉素誘導(dǎo)的Caco-2細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[25]。Li等[26]發(fā)現(xiàn)，小檗堿可抑制由多微生物敗血癥誘導(dǎo)腸道黏膜屏障損傷的大鼠體內(nèi)TNF-α和IL-6水平升高的趨勢，提高上皮細(xì)胞緊密連接蛋白水平及通透性。Gu等[27]報(bào)道，小檗堿可逆轉(zhuǎn)腹腔注射10 mg/kg LPS誘導(dǎo)內(nèi)毒素血癥的小鼠結(jié)腸上皮和膜微區(qū)內(nèi)緊密連接蛋白的再分配。Tan等[28]證實(shí)，腹腔注射100、150、200 mg/kg小檗堿均可有效改善腹膜空氣暴露誘導(dǎo)的腸道黏膜上皮屏障損傷。對于DDS誘導(dǎo)腸道損傷和結(jié)腸炎的小鼠，小檗堿可抑制其結(jié)腸組織損傷和縮短的趨勢，上調(diào)緊密連接蛋白ZO-1、occludin及抗凋亡蛋白的表達(dá)，下調(diào)凋亡蛋白的表達(dá)[29]。

3.5 抗炎

機(jī)體內(nèi)抗炎因子與促炎因子處于動(dòng)態(tài)平衡中，若一方改變則打破平衡，誘發(fā)炎癥。小檗堿可介導(dǎo)Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)，對機(jī)體炎癥反應(yīng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。TLR可在上皮細(xì)胞表面表達(dá)，能識別多種類型的病原體或損傷相關(guān)分子模式，從而啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致效應(yīng)分子的表達(dá)和分泌。Mogensen[30]發(fā)現(xiàn)，小檗堿可影響TLR-2介導(dǎo)的信號通路，進(jìn)而調(diào)控炎癥因子的表達(dá)。Li等[31]報(bào)道，小檗堿可通過調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答平衡，從而緩解TNBSA誘導(dǎo)的IBD癥狀，同時(shí)降低結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞和血清中IFN-γ、IL-17、IL-6、IL-1β及TNF-α水平。小檗堿也可介導(dǎo)環(huán)氧酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)表達(dá)，從而調(diào)控機(jī)體炎癥反應(yīng)和組織損傷。Kawano等[32]發(fā)現(xiàn)，小檗堿可在體外和體內(nèi)抑制結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞內(nèi)COX-2的表達(dá)和活性。Kuo等[33]報(bào)道，小檗堿能抑制十二烷酰佛波醋酸酯誘導(dǎo)的COX-2和前列腺素2的表達(dá)，從而干預(yù)炎癥反應(yīng)。

3.6 調(diào)控輔助性T細(xì)胞(T helper cell，Th)

IBD的發(fā)生與機(jī)體內(nèi)的細(xì)胞因子應(yīng)答息息相關(guān)，而第1層級的細(xì)胞因子應(yīng)答受主導(dǎo)疾病的T細(xì)胞分化模式支配。在T細(xì)胞的分化中，Th1主要分泌IL-2、IL-12及IFN-γ等，Th17主要分泌IL-17A、IL-21、IL-6、IL-23及TNF-α等，Th2主要分泌IL-5、IL-13、IL-10及IL-4等。IL-10和IL-4等抗炎因子可參與維持正常腸道免疫功能，而IL-1、IL-6、IL-8及TNF-α等促炎因子可介導(dǎo)IBD的發(fā)生[34]。Th1/Th2和Th17/調(diào)節(jié)性T細(xì)胞失衡也是IBD發(fā)病的因素之一，其中Th17是誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的主要細(xì)胞因子，如IBD患者腸道黏膜巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞促炎細(xì)胞因子的釋放與Th17有關(guān)[35]。因此，對靶向細(xì)胞因子的干預(yù)是治療IBD的途徑之一。Qin等[36]發(fā)現(xiàn)，小檗堿可通過對Janus激酶/信號傳導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(signal transducer and activator of transcription，STAT)通路的直接作用來實(shí)現(xiàn)對Th1和Th17的抑制，從而阻止IBD的發(fā)生。Cui等[37]認(rèn)為，小檗堿通過激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2抑制Th17分化，通過抑制p38絲裂原活化蛋白激酶和c-Jun氨基末端激酶的活化來抑制Th1分化，同時(shí)加劇下調(diào)STAT1和STAT4的活性。Li等[38]報(bào)道，小檗堿有抑制淋巴細(xì)胞增殖及下調(diào)Th1和Th2細(xì)胞因子的作用。

4 小 結(jié)

IBD對人和動(dòng)物危害極大，迄今使用藥物療法根本無法治愈。體外和體內(nèi)研究顯示，小檗堿治療IBD的能力較強(qiáng)，這與其具有抗菌止瀉、鎮(zhèn)痛解痙、抗氧化、上皮屏障保護(hù)、抗炎及調(diào)控Th的能力有關(guān)。就安全性和有效性而言，小檗堿具有防治IBD的潛在優(yōu)勢。目前，將小檗堿用于IBD治療的案例很少。因此，有必要開展大規(guī)模的臨床試驗(yàn)，同時(shí)加強(qiáng)藥物化學(xué)的相關(guān)研究。