人參及人參皂苷改善炎癥性腸病免疫機(jī)制相關(guān)的研究進(jìn)展①

肖 瑤 金 丹 (延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)與病原生物學(xué)教研室，延吉 133002)

20 世紀(jì)炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)在西方國(guó)家發(fā)病率穩(wěn)步上升，發(fā)展中國(guó)家相對(duì)較少。然而近幾十年里，IBD在亞洲、南美洲和中東新工業(yè)化國(guó)家的發(fā)病率呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，已成為一種全球性疾病。如何有效地應(yīng)對(duì) IBD日益流行所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，成為現(xiàn)如今丞待解決的難題[1,2]。IBD包括克羅恩病(crohn′s disease,CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC)，是由基因、環(huán)境等因素共同作用下引發(fā)的以慢性、復(fù)發(fā)性、緩解性腸道炎癥為特征，累及結(jié)腸和直腸，導(dǎo)致腸道免疫系統(tǒng)紊亂的疾病[3,4]。IBD 的發(fā)病機(jī)制尚不明確，但過(guò)度的腸道炎癥和腸道免疫反應(yīng)的過(guò)度激活一直被視為 IBD 發(fā)生和發(fā)展的重要原因之一[5]。IBD 的治療方法有藥物治療、手術(shù)治療。其中藥物治療包括氨基水楊酸制劑(柳氮磺吡啶)、5-氨基水楊酸(美沙拉嗪)、糖皮質(zhì)激素(潑尼松)、免疫抑制劑(硫唑嘌呤)等，以上治療方法不但加重患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且 IBD 反復(fù)發(fā)作遷延不愈，更加影響患者的生活質(zhì)量，所以探索 IBD 的發(fā)病機(jī)制并尋找新的治療方法是很有必要的。

人參是一種五加科多年生草本植物，屬于三七屬和天南星科[6]。人參有十一個(gè)物種，目前有三種廣泛用作中藥，即人參(通常稱(chēng)為人參或高麗參)，西洋參和三七。人參皂苷是人參草藥主要的活性化合物，根據(jù)其結(jié)構(gòu)差異可分為原人參二醇、原人參三醇及齊墩果酸衍生物三類(lèi)。原人參二醇包括人參皂苷 Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3、Rh2和Rs1及新近發(fā)現(xiàn)的AD-1、AD-2，原人參三醇包括Re、Rf、Rg1、Rg2和Rh1[7]。人參皂苷具有多種藥理作用，如抗炎[8-10]、抗腫瘤(結(jié)腸癌[11,12]、胰腺癌[13]、肺癌[14]、前列腺癌[15]、卵巢癌[16])，治療肝纖維化[17]，調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)[18,19]，治療糖尿病[20,21]等。近年來(lái)有相關(guān)研究報(bào)道，人參和主要活性成分人參皂苷及人參皂苷的代謝產(chǎn)物具有治療 IBD 的藥理作用，本文主要對(duì)其治療 IBD 的機(jī)制進(jìn)行綜述，為后續(xù) IBD 的治療及臨床應(yīng)用提供參考。

1 人參及人參皂苷通過(guò)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞平衡改善 IBD

固有免疫應(yīng)答和適應(yīng)性免疫應(yīng)答共同維持機(jī)體的免疫平衡，腸道黏膜免疫穩(wěn)態(tài)失衡將引起過(guò)度的炎癥反應(yīng)，從而引發(fā) IBD。免疫細(xì)胞在 IBD 的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起重要作用。樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cells,DCs)、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等作為腸道中主要的固有免疫細(xì)胞參與IBD發(fā)病過(guò)程。UC是以氧化應(yīng)激，亞硝化應(yīng)激和中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)為特點(diǎn)的 IBD，因此改善結(jié)腸組織的氧化應(yīng)激情況以及抑制炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)成為有效緩解 UC 的方法之一。Yang 等[22]采用人參皂苷Rd(10 mg/kg、20 mg/kg、40 mg/kg)治療三硝基苯磺酸(2,4,6-trinitrobenzen-esulfonic acid,TNBS)誘導(dǎo)的大鼠UC，結(jié)果發(fā)現(xiàn)人參皂苷 Rd 呈劑量依賴(lài)性的降低結(jié)腸組織中脂質(zhì)過(guò)氧化水平、中性粒細(xì)胞分泌的過(guò)氧化物酶、反應(yīng)性氧化代謝、一氧化氮的水平，抑制中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)，進(jìn)而緩解UC的發(fā)生。此外，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)，人參果提取物通過(guò)抑制 DSS(dextran sulfate sodium,DSS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織中性粒細(xì)胞、腸道 CD103-CD11c+DC和巨噬細(xì)胞的活化并且提高腸道CD103+CD11c+DC的數(shù)量從而改善IBD[23]。

T細(xì)胞是參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答的主要免疫細(xì)胞之一，正常情況下 T 細(xì)胞分化處于動(dòng)態(tài)的平衡，一旦這種平衡被打破將會(huì)引起過(guò)度免疫反應(yīng)，從而損害機(jī)體。有相關(guān)研究表明 T 細(xì)胞與 IBD 的發(fā)生發(fā)展的具有密切關(guān)系，在IBD中常伴隨Th1/Th2失衡和具有負(fù)向調(diào)節(jié)功能的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(CD4+CD25+FOXP3+T cell,Treg)數(shù)量減少?？娭緜サ萚24]使用人參皂苷Rg3(20 mg/kg、40 mg/kg)治療3%DSS 誘導(dǎo)的C57BL/6小鼠急性結(jié)腸炎，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示人參皂苷 Rg3 可以下調(diào) Th1 細(xì)胞因子的表達(dá)，上調(diào) Th2 細(xì)胞因子的表達(dá)，改善Th1/Th2的失衡狀態(tài)，從而緩解了DSS誘導(dǎo)的UC。Kim等[25]對(duì)紅參進(jìn)行了水提、50%乙醇提取、酶處理和益生菌發(fā)酵酶處理等方法，探討不同種方法提取的紅參對(duì)TNBS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎的作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)益生菌發(fā)酵酶處理的紅參通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞的活化以及抑制T細(xì)胞向Th1細(xì)胞分化，促進(jìn)T細(xì)胞向Treg細(xì)胞分化，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的平衡，進(jìn)而改善IBD。Zhang等[23]也發(fā)現(xiàn)50 mg/kg 人參果提取物通過(guò)促進(jìn)Treg數(shù)量的增加改善了3%DSS和2.5%DSS誘導(dǎo)的C57BL/6小鼠急性、慢性結(jié)腸炎。因此，人參及人參皂苷可以通過(guò)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的平衡改善IBD。

2 人參皂苷及其代謝產(chǎn)物 K(compound K,CK)通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥因子的表達(dá)改善 IBD

IBD 患者的腸道黏膜免疫系統(tǒng)紊亂伴隨炎癥因子過(guò)度表達(dá)，引起腸道炎癥反應(yīng)。腸道巨噬細(xì)胞作為IBD發(fā)生發(fā)展過(guò)程重要的免疫細(xì)胞之一，當(dāng)其受到外界危險(xiǎn)信號(hào)刺激后會(huì)導(dǎo)致TNF-α、IL-6、IL-12、IL-23等促炎性細(xì)胞因子的分泌增加，引發(fā)腸道免疫炎癥反應(yīng)。不同T細(xì)胞亞群能夠分泌出不同的細(xì)胞因子，在IBD的發(fā)病機(jī)制中扮演著不同的角色，其中Th1型和Th17型細(xì)胞因子能夠促進(jìn)IBD的發(fā)展，而Th2型和Treg型細(xì)胞因子對(duì)IBD具有緩解作用。有研究表明，Rb1和CK能夠改善IBD小鼠的炎癥狀態(tài)并且CK療效更佳。進(jìn)一步進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)，通過(guò)LPS刺激HT-29細(xì)胞，并且給予不同濃度的Rb1和CK進(jìn)行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)CK明顯降低了IL-1β、IL-6等炎癥因子的表達(dá)，改善IBD并且緩解小鼠腹痛的癥狀[26]。人參皂苷Rg3(20 mg/kg、40 mg/kg)能夠下調(diào)TNF-α、IL-6等Th1型相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)，上調(diào)IL-10等Th2型相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)，改善Th1/Th2的失衡狀態(tài)，從而緩解了DSS誘導(dǎo)的小鼠IBD[24]。以上研究表明，細(xì)胞因子可作為人參皂苷及其代謝產(chǎn)物CK緩解IBD的又一作用靶點(diǎn)。

3 人參皂苷及其代謝產(chǎn)物 CK 通過(guò)調(diào)節(jié)免疫炎癥信號(hào)通路改善 IBD

有研究證實(shí)，多種炎癥信號(hào)通路共同參與到 IBD 的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中。其中，核轉(zhuǎn)錄因子-Kappa B(nuclear factor-kappa B,NF-κB)、NOD 樣受體蛋白3(NOD-like receptor ,pyrin domain-containing,NLRP3)炎癥小體、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、單磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)以及TGF-β/SMAD 等信號(hào)通路在IBD發(fā)生發(fā)展過(guò)程中占有重要地位。

3.1人參皂苷 Rd 通過(guò)調(diào)節(jié) NLRP3 炎癥小體信號(hào)通路改善 IBD NLRP3炎癥小體是一種胞質(zhì)內(nèi)多蛋白復(fù)合體，由NLRP3，凋亡相關(guān)顆粒樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing CARD,ASC)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1,Caspase-1)組成。當(dāng)NLRP3炎癥小體活化時(shí)，釋放IL-1β、IL-18等炎癥因子，進(jìn)而引發(fā)炎癥反應(yīng)，因此調(diào)節(jié) NLRP3 炎癥小體活化狀態(tài)能夠緩解IBD[27]。此外，IBD常常伴隨腸道細(xì)胞的損傷，導(dǎo)致細(xì)胞能量減少，引起AMPK 通路的激活，在絲氨酸(555)處UNC-51樣激酶-1(UNC-51-like kinase-1,ULK 1)磷酸化，導(dǎo)致自噬相關(guān)多功能蛋白質(zhì) P62 清除受損的線(xiàn)粒體，抑制 NLRP3 炎癥小體活化，進(jìn)而抑制炎癥反應(yīng)[28-30]。有研究表明人參皂苷Rd能夠通過(guò)AMPK-ULK1-p62軸驅(qū)動(dòng)自噬降解NLRP3炎癥小體，減少巨噬細(xì)胞分泌 IL-1β，從而抑制3%DSS誘導(dǎo)C57BL/6小鼠急性結(jié)腸炎[31]。

3.2人參皂苷Rh2通過(guò)調(diào)節(jié)TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)改善IBD TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)也與炎癥相關(guān)，TGF-β與TGF-β受體Ⅱ相結(jié)合，隨后磷酸化TGF-β受體Ⅰ，激活下游信號(hào)SMAD2和SMAD3，當(dāng)TGF-β這一信號(hào)傳導(dǎo)增強(qiáng)時(shí)，炎癥的發(fā)生將會(huì)受到抑制。人參皂苷Rh2顯著降低了DSS誘導(dǎo)的C57BL/6結(jié)腸炎小鼠的DAI評(píng)分及結(jié)腸組織的炎癥因子的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)TGF-β的表達(dá)增高，TGF-β受體Ⅰ的mRNA表達(dá)和其蛋白質(zhì)磷酸化水平顯著增加，并且其下游靶標(biāo)SMAD2和SMAD3的磷酸化顯著增加。并且當(dāng)在模型構(gòu)建的第8天至第14天每天給予0.25 μg/kg TGF-β受體Ⅰ的抑制劑SB431542后，人參皂苷Rh2的治療效果下降，表明人參皂苷Rh2緩解DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎與TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)[32]。

3.3人參皂苷Rd、Rb1及其代謝產(chǎn)物CK通過(guò)調(diào)節(jié)NF-κB及MAPK信號(hào)通路改善IBD 活化的NF-κB信號(hào)通路使胞質(zhì)中NF-κB與IκB結(jié)合的聚合物中IκB亞基磷酸化降解，NF-κB易位至細(xì)胞核從而轉(zhuǎn)錄出炎癥因子誘發(fā)炎癥性疾病[33]。活化的MAPK信號(hào)通路促進(jìn)TNF-α等炎癥因子釋放，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)腸炎癥的發(fā)生。此外，TNF-α可以激活NF-κB通路，進(jìn)一步增強(qiáng)炎癥反應(yīng)。這些錯(cuò)綜復(fù)雜的免疫炎癥信號(hào)通路相互交織成一個(gè)炎癥信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，使IBD的發(fā)病機(jī)制更為復(fù)雜。人參皂苷Rd通過(guò)抑制蛋白激酶C及IκB激酶的活化從而阻斷IκB的磷酸化，抑制NF-κB的活化，進(jìn)一步抑制了炎癥因子的產(chǎn)生，阻斷了炎癥發(fā)生過(guò)程，改善了使用TNBS/50%乙醇溶液誘導(dǎo)大鼠急性UC結(jié)腸炎模型，緩解大鼠結(jié)腸組織損傷、炎細(xì)胞浸潤(rùn)、脂質(zhì)過(guò)氧化損傷、促炎細(xì)胞因子的釋放情況從而改善結(jié)腸炎[34]。Li等[35]分別給予BALB/c小鼠口服飲用3%DSS飲用水4 d和7 d構(gòu)建急性和慢性結(jié)腸炎，隨后分別靜脈注射CK(5 mg/kg、10 mg/kg、20 mg/kg)3 d進(jìn)行治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CK不但能夠通過(guò)抑制NF-κB的磷酸化改善輕度結(jié)腸炎，而且對(duì)重度結(jié)腸炎的治療效果也同樣明顯。此外，Rb1和CK能夠抑制與Toll樣受體4連接的白介素-1受體相關(guān)激酶(interleu-kin-1receptor-associatedkinases,IRAKs)的活化，進(jìn)而抑制NF-κB和MAPK通路從而改善TNBS誘導(dǎo)ICR小鼠的IBD[36]。

綜上所述，多種人參皂苷及其代謝產(chǎn)物能夠通過(guò)抑制促炎癥信號(hào)通路的活化或促進(jìn)抑炎癥信號(hào)通路活化進(jìn)而改善IBD。其中，人參皂苷Rd等通過(guò)抑制NF-κB及其下游NLRP3炎癥小體等促炎性信號(hào)通路的活化，進(jìn)而抑制炎癥因子的釋放從而改善IBD。TGF-β信號(hào)通路是機(jī)體重要的抑炎性信號(hào)通路之一，人參皂苷Rh2通過(guò)促進(jìn)TGF-β的表達(dá)，進(jìn)而增加其下游SMAD的磷酸化，從而抑制NF-κB,MAPK等促炎性信號(hào)通路活化，顯著緩解IBD的作用。促炎性信號(hào)通路和抑炎性信號(hào)通路的相互作用，在調(diào)節(jié)IBD的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起重要作用，人參皂苷及其代謝產(chǎn)物以其多靶點(diǎn)的特性，調(diào)節(jié)多種炎癥信號(hào)通路，從而有效地緩解IBD。

4 展望

綜上所述，人參、人參皂苷及其代謝產(chǎn)物CK對(duì)IBD的作用機(jī)制具有多樣性、多靶點(diǎn)的特點(diǎn)。因此，其在IBD的治療中具有廣泛前景。已報(bào)道有多種人參皂苷能夠緩解IBD，其中主要是以原人參二醇類(lèi)人參皂苷為主，在原人參二醇類(lèi)人參皂苷中，對(duì)Rd的研究較多，其次是Rb1,對(duì)Rh2和Rg3改善IBD的報(bào)道較少。其他類(lèi)型人參皂苷是否具有緩解IBD的潛力仍值得我們?nèi)ヌ剿?。此外不同?lái)源的人參皂苷(人參、三七、西洋參)對(duì)IBD的療效，以及對(duì)單一或聯(lián)合應(yīng)用各單體人參皂苷在治療IBD的療效的對(duì)比研究方面還需進(jìn)一步評(píng)估?，F(xiàn)階段人參、人參皂苷及其代謝產(chǎn)物治療IBD主要是通過(guò)動(dòng)物模型進(jìn)行研究，相關(guān)臨床研究報(bào)道較少。本篇文章為人參、人參皂苷及其代謝產(chǎn)物治療IBD的臨床研究方面提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論依據(jù)，同時(shí)為臨床治療IBD機(jī)制方面奠定基礎(chǔ)。