美洲大蠊提取物促組織修復作用機制研究進展

高潔， 朱娟娟， 劉瑾華， 沈詠梅， 岳碧松， 李靜*

(1. 四川大學生命科學學院，生物資源與生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室，成都610065； 2.藥用美洲大蠊四川省重點實驗室，成都610031)

美洲大蠊Periplanetaamericana屬節(jié)肢動物門Arthropoda昆蟲綱Insecta有翅亞綱Pterygota蜚蠊目Blattaria蜚蠊科Blattidae大蠊屬Periplaneta，因其傳播病菌和寄生蟲而被視為世界性害蟲。但美洲大蠊又是一種中藥，最早記載于《神農本草經》中，“主血瘀，癥堅，寒熱，破積聚，喉咽痹，內寒無子”(孫星衍，1955)，具有活血散瘀、解毒消疳等功效。美洲大蠊的相關制劑如康復新液已廣泛應用到臨床，對糜爛性疾病(慢性糜爛性唇炎、糜爛型口腔扁平苔蘚和糜爛型胃炎等)(武和平等，2004；胡媛媛，劉宗響，2015；喬桂花，卜英江，2017)、術后創(chuàng)面愈合(肛瘺、乳腺癌根治和鼻內鏡鼻竇手術等)(彭維暉等，2009；吳越等，2016；程浩等，2017)、潰瘍性疾病(消化性潰瘍、潰瘍性結腸炎、口腔潰瘍、壓瘡和糖尿病足潰瘍等)(白班俊等，2012；吳航，2012；鮑先握等，2014；晏玫，梁澤容，2014；顏曉軍，2016)和皮膚創(chuàng)面(朱登萍，孫淑麗，2014)等都具有良好的治療效果。本實驗室已鑒定美洲大蠊提取物的主要成分，篩選并探討了其活性成分的促組織修復作用，并完成了美洲大蠊全基因組測序(郭昕等，2018；晉家正等，2018；Zhuetal.，2018)。然而關于美洲大蠊促修復作用的詳細機制迄今尚未完全清楚。

創(chuàng)面一般是指正常的皮膚或組織受到外界致傷因素，如切割、燒、燙、化學輻射等，以及由于機體內部因素發(fā)生感染或病變而產生的功能性損傷(甘世堅，2010)。而創(chuàng)面修復是一個復雜、動態(tài)、多元的生物過程，其主要目的在于用血管結締組織取代損傷組織來恢復組織的完整性(Gurtneretal.，2008)，可分為3個經典階段：(1)炎癥期，此階段在組織損傷后大約持續(xù)48 h，此時傷口處于缺氧環(huán)境中并且纖維蛋白凝塊已經形成，傷口中的細菌、嗜中性粒細胞和血小板尤其豐富；(2)新組織形成期，此階段發(fā)生在損傷后2～10 d，這時傷口表面已經結痂，炎癥期的大多數細胞開始遷移，新的血管組織遍布，且可以明顯觀察到痂皮下上皮細胞的遷移；(3)再生期，此階段會持續(xù)1年或更長時間，這時再上皮化的傷口會稍微高于周圍的表面，愈合的區(qū)域也不會有任何皮膚附屬器。美洲大蠊提取物可以影響創(chuàng)面修復的整個過程，包括在炎癥期降低炎癥反應、提高機體免疫力和增強抗氧化水平，在新組織形成期和再生期調節(jié)細胞生長因子，并參與細胞因子介導的多個信號通路，最終達到創(chuàng)面修復的效果。

1 降低炎癥反應

炎癥是機體對各種損傷因子刺激所產生的防御反應，可清除刺激因素并對局部組織損傷進行修復(劉瑩等，2017)。美洲大蠊提取物能通過減輕炎癥反應促進外傷創(chuàng)面及損傷黏膜的修復。謝波等(2013)發(fā)現(xiàn)，美洲大蠊提取物可對鹽酸導致的膀胱黏膜損傷進行修復，其機制主要是減少了尿中炎性因子白細胞介素-8(IL-8)的濃度以及降低膀胱黏膜熱休克蛋白60和70的表達。IL-8含量的降低被認為可能是康復新液加速胃潰瘍愈合的因素之一(李勇等，2011)。聯(lián)合使用康復新液和雷貝拉唑治療消化性潰瘍的效果比單獨使用雷貝拉唑更顯著，這是由于IL-6、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和C反應蛋白等炎癥因子和血液流變學各項指標均比后者更低，說明美洲大蠊提取物通過降低炎癥反應和改善創(chuàng)面微循環(huán)提高對消化性潰瘍的治療效果(曹靜，李長生，2016)。

2 提高免疫水平和抗氧化活性

創(chuàng)面修復是一個非常復雜的生物過程，其實現(xiàn)還與機體抗氧化、抗菌和免疫功能有關。美洲大蠊提取物促口腔潰瘍愈合的作用與其提高免疫機能的作用密切相關。對114例潰瘍性口腔炎患兒進行3 d的康復新液+常規(guī)治療發(fā)現(xiàn)，患者的免疫球蛋白水平顯著高于常規(guī)治療組(齊淑軍，2015)。譚巧云等(2016)分別將6%、3%、1.5%美洲大蠊提取物涂在由苯酚溶液造成的大鼠口腔潰瘍處，發(fā)現(xiàn)T淋巴細胞亞群CD3+、CD4+細胞數和CD4+/CD8+比值降低，CD8+細胞數升高，IL-2水平也提高，顯示大鼠免疫功能的顯著提高。

自由基是生物體內涉及電子傳遞生化過程的一種代謝產物，如果自由基含量出現(xiàn)異常，將不利于機體進行正常的生命活動(Gongetal.，2009)?？寡趸饔贸３Ｅc自由基的清除有密切的聯(lián)系。隋世燕等(2017)通過檢測大鼠血清和卵巢中的各項指標，發(fā)現(xiàn)美洲大蠊醇提取物組大鼠血清中的一氧化氮和丙二醛的含量都有所降低，而超氧化物歧化酶(SOD)的含量有顯著提高，表明美洲大蠊醇提取物能夠增強機體的抗氧化功能。頭頸部腫瘤放射治療常常會引起口腔黏膜損傷，大量自由基的產生是放射性口腔炎形成的主要原因，對60只金黃地鼠Mesocricetusauratus進行每天1次的γ射線照射，同時對其中30只進行康復新液灌胃，結果發(fā)現(xiàn)，康復新液組口腔黏膜損傷的病變率僅16.67%，而對照組的為73.33%，且康復新液組的SOD活性遠遠大于對照組，表明康復新液修復口腔黏膜放射損傷的機制與SOD活性有關(李柏森等，2009)。

在對胃潰瘍引起的黏膜損傷修復中，美洲大蠊提取物可以通過抑制導致潰瘍形成的各種損傷因子而達到促修復的作用。林青等(2001)用康復新液對3種胃潰瘍模型大鼠(幽門結扎型、醋酸燒灼型和乙醇型)進行灌胃，發(fā)現(xiàn)其對幽門結扎型和乙醇型胃潰瘍具有保護作用，并能減少胃酸和胃蛋白酶的排出量。姜長和等(2016)發(fā)現(xiàn)康復新液聯(lián)合泮托拉唑能有效提高胃潰瘍患者的幽門螺旋桿菌的根除率?？祻托乱禾岣邔ξ笣兊闹委熜Ч赡芘c其能升高氨基己糖及前列腺素E2含量有關(李勇等，2008)。

3 調節(jié)細胞生長因子表達

皮膚受到損傷會立即進入止血階段，此時伴隨著血管的收縮和纖維蛋白凝塊的形成。凝塊和創(chuàng)面組織周圍還會釋放一系列促炎細胞因子和生長因子，如，腫瘤壞死因子-β(TNF-β)、表皮生長因子(EGF)、血管內皮生長因子(VEGF)、胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、轉化生長因子-β(TGF-β)和IL-6等，各種生長因子參與創(chuàng)面修復的整個過程(Drewetal.，2001；唐乾利等，2012)。相對于一般創(chuàng)面，慢性難愈合創(chuàng)面中VEGF表達量明顯降低(闕華發(fā)，邢捷，2008)。曾娟妮等(2016)建立大鼠慢性難愈合創(chuàng)面模型，利用實時熒光定量PCR(qPCR)研究各個時間點各組VEGF表達量的差異，結果發(fā)現(xiàn)美洲大蠊提取液組VEGF的mRNA表達量與陽性藥物組無顯著差異，表明美洲大蠊提取液通過誘導VEGF的表達來加速大鼠慢性難愈合創(chuàng)面的修復。此外，徐暉等(2015)研究發(fā)現(xiàn)，康復新液可通過提高胃組織VEGF表達水平和微血管數量來增強常規(guī)方法對難治性消化性潰瘍的治療效果。

劉童婷等(2012)采用乙酸灼燒法制備慢性胃潰瘍大鼠模型，用康復新液連續(xù)灌胃13 d后，檢測到堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)和TNF-β的水平顯著升高，但EGF變化不明顯，說明康復新液對乙酸燒灼型胃潰瘍的治療可能是通過上調bFGF和TNF-β的水平來實現(xiàn)。郭曜寰等(2015)采用2，4，6-三硝基苯磺酸建立潰瘍性結腸炎大鼠模型，灌腸給予美洲大蠊提取液2～10 d，發(fā)現(xiàn)美洲大蠊提取液對潰瘍性結腸炎大鼠具有良好的治療效果，并檢測到EGF表達的升高和IGF-1表達的降低。在促進黏膜損傷修復中，何小姣和奚再興(2017)發(fā)現(xiàn)，經美洲大蠊提取液連續(xù)灌腸處理潰瘍性結腸炎大鼠10 d后，采用qPCR和免疫組織化學SP法檢測到結腸中IGF-1、TGF-β的表達水平顯著降低。但在促進創(chuàng)面修復中，楊勝群等(2016)發(fā)現(xiàn)美洲大蠊水提取物可提高背部燙傷小鼠的傷口愈合率，第5天轉化生長因子-β1(TGF-β1)水平顯著提高，第10天TGF-β1和IL-6含量減少，表明美洲大蠊水提取物早期能促進TGF-β1釋放從而幫助創(chuàng)面愈合，后期則抑制TGF-β1分泌從而減少創(chuàng)面處瘢痕的形成。陳佳松等(2017)用美洲大蠊提取物處理小鼠傷口3 d后，對傷口皮膚組織進行轉錄組分析發(fā)現(xiàn)，表皮調節(jié)素(Ereg)、表皮型轉谷氨酰胺酶3(Tgm3)和Gli-kruppel家族成員(Gli2，屬于轉錄因子)可能是與傷口愈合有關的3個基因，并且qPCR檢測發(fā)現(xiàn)這3個基因在處理組小鼠中均大量表達。

4 調控創(chuàng)面愈合相關信號通路

細胞因子能夠刺激信號轉導。例如，EGF可激活PI3K、Akt和ERK信號通路，TNF可誘導NF-κB活化，IL-9可介導JAK/STAT等通路，TGF-β1可誘導TGF-β1/Smads等信號通路(Ladneretal.，2002；汪慶童，魏偉，2011；Zhangetal.，2012；Zhanetal.，2014)。研究發(fā)現(xiàn)，美洲大蠊提取物參與多個細胞因子介導的信號通路從而促進傷口愈合。例如，Song等(2017a)研究美洲大蠊提取物的促修復分子機制發(fā)現(xiàn)，其能夠增強p-IκBα和p-ERK1/2的激活以及RelA的核轉運，表明美洲大蠊提取物促修復作用與NF-κB和ERK信號通路的激活有關。同年，Song等(2017b)研究發(fā)現(xiàn)，經美洲大蠊提取物處理后的人角質形成細胞系HaCaT和小鼠燒傷傷口組織中的p-JAK1、p-JAK2、p-STAT3和p-Smad3表達均上調，說明PAEs促進燒傷創(chuàng)面的愈合可能是通過增強JAK/STAT3信號轉導和Smad3的活性來實現(xiàn)的。Shen等(2017)發(fā)現(xiàn)，NF-κB和PI3K/AKT信號通路參與了康復新液保護乙醇誘導型胃潰瘍的過程。

5 美洲大蠊提取物中促修復作用相關的藥效成分

目前關于美洲大蠊中與相應藥理作用有關的化學成分研究較少，已報道的與促修復作用有關的主要有蛋白質、總多糖和異香豆素類(Yangetal.，2015；王濤等，2017；Zhuetal.，2018)。例如，美洲大蠊中的蛋白質可縮短小鼠傷口愈合時間(王濤等，2017)；美洲大蠊粉末中的總蛋白和總多糖在治療小鼠傷口的第3天，小鼠創(chuàng)面愈合率明顯提高(Zhuetal.，2018)。Yang等(2015)從美洲大蠊中分離得到3種二氫異香豆素葡萄糖苷化合物(1～3)，發(fā)現(xiàn)化合物2在30 μmol·L-1濃度時可刺激人真皮成纖維細胞(HDFa)中的膠原蛋白含量提高31.2%。另外，一旦皮膚或黏膜受到損傷，原本被隔離在皮膚表面的微生物就會進入深層組織，使傷口受到污染或感染。如果不及時地清除這些微生物，炎癥期就會延長，導致創(chuàng)面難愈合(Edwards & Harding，2004；Menkeetal.，2007)。在美洲大蠊提取物中已經得到了具有抑菌活性的化學成分，即油酸-1-甘油酯、亞油酸-1-甘油酯和異黃酮類(尹衛(wèi)平等，2012； 王奎等，2013)。通過探討美洲大蠊提取物的創(chuàng)面愈合機制，發(fā)現(xiàn)這個過程需要抗炎、抗菌、抗氧化、提高免疫等多重功效協(xié)作完成，因此，參與這些藥理作用的藥用成分也可能在促修復中發(fā)揮作用，有待進一步的研究。

6 結論

創(chuàng)面修復是一個綜合、復雜的生物過程，美洲大蠊提取物可通過多種途徑影響創(chuàng)面修復的過程，包括降低炎癥水平直接影響創(chuàng)面的特征，也可以通過提高機體免疫功能、增強抗氧化能力來促進修復，還能通過調節(jié)機體細胞生長因子、參與各種細胞因子介導的信號通路來促進組織再生。每種作用途徑并不是相互獨立的，各種作用的機制也各不相同，多種作用機制相互協(xié)同完成機體創(chuàng)面的修復(圖1)。隨著美洲大蠊藥理作用機制和藥效成分相關研究的不斷深入，對美洲大蠊也有了新的認識，其潛在的藥用價值和多樣化的藥效作用機制為天然無副作用的藥物開發(fā)與利用提供了巨大的資源。

圖1 美洲大蠊促組織修復作用機制Fig. 1 Tissue repair mechanism of Periplaneta americana