黃芪多糖治療潰瘍性結腸炎的研究進展

陳雙蘭 劉青松 張 怡 謝子妍

（成都中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，四川成都 610072）

潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）是一種特發(fā)性、慢性結腸黏膜炎癥性疾病，以反復發(fā)生的腸道潰瘍，伴腹痛、腹瀉及黏液膿血便為其主要臨床表現(xiàn)。其發(fā)病原因尚未完全明確，可能是基因易感個體腸道共生菌群失調導致黏膜免疫反應的結果，其發(fā)病機制與腸屏障破壞、免疫應答失調、氧化應激和遺傳等因素有關[1]。目前尚無治愈UC的方法，西醫(yī)通過使用抗炎藥、強效類固醇藥或免疫調節(jié)劑來控制癥狀，但不會獲得持久的緩解。

近年來，中藥單藥活性成分治療UC的實驗研究日益增多，對中藥作用機制探索、開發(fā)利用和質量把控有著相當重要的意義[2]。黃芪多糖是豆科植物黃芪的主要活性成分之一，《本草備要》云“（黃芪）益元氣，壯脾胃。凡勞倦內傷，脾虛泄瀉，臟器下垂……皆可用之”。黃芪多糖已被證實具有抗炎、抗病毒、抗腫瘤、免疫調節(jié)、保護肝腎等作用[3]。本文對黃芪多糖通過保護腸道黏膜屏障、調節(jié)免疫、調控信號通路、調節(jié)腸道菌群等方面從而改善UC炎癥、控制癥狀的作用機制，進行了較為系統(tǒng)全面的概述，為后續(xù)UC的實驗研究與臨床治療提供充分有效的參考。

1 黃芪多糖對腸黏膜屏障的保護作用

腸黏膜屏障損傷是UC發(fā)病和病情進展的關鍵環(huán)節(jié)，保護腸黏膜屏障穩(wěn)態(tài)，促進腸黏膜屏障愈合已成為治療UC的主要研究方向之一。

1.1 提高腸緊密連接蛋白表達三種跨膜蛋白——咬合蛋白（occludin）、閉合蛋白、黏附分子以及外周蛋白（zonula occludens，ZOs），如ZO-1、ZO-2、ZO-3，對緊密連接腸黏膜上皮細胞尤為重要。上皮細胞的完整性及其緊密連接是腸道機械黏膜屏障的結構基礎。YAN X等[4]研究表明，黃芪多糖能夠提高occludin和ZO-1的表達，改善UC模型鼠腸道黏膜屏障功能。

1.2 提高腸水通道蛋白表達水通道蛋白（aquaporins，AQPs）途徑是水分跨上皮運輸的最主要路徑，AQP3是結腸水分運輸的主要承擔者，其高表達可維持腸上皮細胞對水分的吸收[5]。AQP4參與結腸炎癥反應及水液跨黏膜運動[6]。在UC中兩者表達均下調，這與腸道水液代謝失衡有關，從而導致腹瀉等癥狀。張祺嘉鈺等[7]研究表明，黃芪多糖能顯著減輕UC模型大鼠腸道炎癥反應及水腫程度，這主要是與黃芪多糖可升高AQP3、AQP4的表達相關。

1.3 降低腸黏膜通透性內毒素（endotoxin，ET）是構成革蘭氏陰性菌細胞壁的一種脂多糖，D-乳酸（D-lactic acid，D-LA）是腸道細菌發(fā)酵代謝產物，正常情況下很少被吸收，二胺氧化酶（diamine oxidase，DAO）是腸道上皮細胞中的內酶，在腸道屏障受損、黏膜通透性增高時，它們可通過受損黏膜進入血液循環(huán)，在血清中測得其水平增高[8]。相關研究證實，黃芪多糖能劑量依賴性地降低UC模型大鼠血清中ET、D-LA和DAO水平，表明黃芪多糖可以降低腸黏膜通透性，增強腸黏膜屏障及修復腸道上皮損傷[4，9-10]。

1.4 增厚腸黏液層研究發(fā)現(xiàn)UC患者腸黏液層較薄，連續(xù)性較差。腸三葉因子3（intestinal trefoil factor，TFF3）是特異性分布于腸黏膜表面的小分子多肽，可與腸道黏液中糖蛋白結合形成穩(wěn)定的凝膠復合物加強黏液凝膠層，其已被證實與UC的發(fā)病密切相關，在UC活動期表達下降[11]。實驗研究表明，黃芪多糖能夠提升UC模型大鼠中TFF3的表達，從而增厚黏液層、修復腸黏膜損傷[4]。

1.5 減少腸氧化應激反應氧化應激在UC中的作用已被充分證實，細胞浸潤產生大量活性氧和氮等自由基，發(fā)生氧化應激、脂質過氧化和結腸組織損傷，這與一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）與環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）的表達有關[12]。氧化應激的終產物丙二醛（malonyldialdehyde，MDA），刺激炎癥細胞活化，而超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）是抗氧化酶，可清除過多自由基而保護細胞。多項研究證實，黃芪多糖可以通過降低結腸組織中NOS及NO、MDA水平，升高SOD水平來減少氧化應激反應，從而起到抗炎、保護腸黏膜的作用[4，13-14]。

1.6 調節(jié)腸上皮細胞死亡與增殖

1.6.1 抑制細胞死亡細胞死亡分為細胞凋亡與壞死。腸上皮細胞通過緊密連接為腸上皮提供物理屏障。B淋巴細胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）和Bax蛋白分別是抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白，其表達比例決定著細胞是否接受誘導凋亡的信號。UC模型大鼠中上皮細胞凋亡數、Bax表達顯著升高，Bcl-2表達降低[9]。半胱氨酸蛋白酶（caspases）存在于胞質中，參與細胞凋亡，核因子κB信號通路（nuclear factorkappa B，NF-κB）是主要的細胞凋亡通路，通過Caspase介導的NF-κB通路可引起上皮細胞凋亡，促進腸道損傷和通透性升高[15]。

細胞壞死是細胞的另一種死亡方式。腫瘤壞死因子α（tumour necrosises factorr-alpha，TNF-α）是一種強烈的壞死誘導劑，其不適當的釋放不僅介導上皮細胞凋亡，且誘導細胞壞死[16]。潘偉杰等[9]研究表明，黃芪多糖可以減少UC模型大鼠中上皮細胞凋亡數量、下調Bax表達，同時上調Bcl-2表達。另有研究表明，黃芪多糖能降低細胞中caspases3、8、9的表達、抑制NF-κB通路激活從而抑制細胞凋亡以控制炎癥[17-18]，還可以降低TNF-α水平，促進腸道黏膜修復[19]。

1.6.2 促進細胞增殖細胞增殖及上皮移行重建可修復腸黏膜損傷。表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）能誘導上皮細胞增殖。轉化生長因子β（transformating growth factor-β，TGF-β）抑 制腸道細胞增殖，在UC患者中顯著升高[20]。增殖細胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）為DNA聚合酶δ的輔助因子，在UC患者結腸微血管中可見PCNA的過表達，其結腸肌層血管密度增高[21]。實驗研究顯示，UC模型大鼠組中PCNA陽性表達明顯高于空白大鼠組，而經黃芪多糖治療后的UC模型大鼠組PCNA陽性表達顯著低于未給藥UC模型大鼠，且黃芪多糖治療后UC模型大鼠組結腸中EGF含量升高、TGF-β含量降低，提示黃芪多糖可以通過下調PCNA、TGF-β表達，促進EGF生成，調節(jié)細胞增殖及組織修復過程，從而改善黏膜屏障[19，22]。

2 黃芪多糖對腸黏膜免疫反應的調節(jié)作用

免疫調節(jié)紊亂是UC發(fā)病關鍵因素，固有免疫和適應性免疫調節(jié)均參與炎癥的發(fā)生、發(fā)展及遷延過程。

2.1 調節(jié)腸黏膜免疫細胞分化抗原呈遞細胞、T細胞的增殖與UC發(fā)病密切相關?？乖蔬f細胞如樹突狀細胞分泌促炎因子和趨化因子，誘導中性粒細胞浸潤和其他先天免疫細胞活化。幼稚CD4+T細胞能夠分化為4種不同的T細胞亞型，包括輔助型T細胞1、2、17（T helper cell，Th1、Th2、Th17）以 及 調節(jié)性T細胞（regulatory t cell，Treg），其中Th1/Th2失衡理論一直占主導地位。此外，Th17細胞能通過誘導促炎因子表達等一系列反應加重炎癥，其分泌的IL（白細胞介素）-17、IL-23，而IL-27與干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）是抑制Th17細胞分化的關鍵因子。其他免疫細胞如巨噬細胞分布在整個胃腸道黏膜中，能促進腸黏膜修復和疾病緩解；髓源性抑制細胞（myeloid derived suppressor cells，MDSC）抑制T細胞反應、削弱T細胞殺傷功能，在炎癥反應中發(fā)揮重要作用。

T-bet與GATA-3分別是Th1細胞和Th2細胞核內關鍵轉錄因子，兩者的表達水平提示了Th1/Th2細胞的平衡狀態(tài)。在UC患者結腸組織中，GATA-3明顯升高，T-bet無明顯變化，GATA-3/T-bet明顯升高[23]。李紅燕等[24]實驗研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可上調免疫抑制小鼠小腸黏膜中T-bet、GATA-3蛋白表達，維持Th1/Th2細胞動態(tài)平衡進而調節(jié)免疫功能。另有研究表明，黃芪多糖顯著降低免疫抑制小鼠血清中IL-17水平[25]，對Th17細胞的功能具有下調作用。郭艷等[26]實驗證實黃芪多糖可以上調UC模型大鼠IFN-γ和IL-27表達，抑制Th17細胞分化，進而控制疾病進展。黃芪多糖還可通過下調樹突細胞表面共刺激分子表達而抑制其成熟和活化、改善巨噬細胞形態(tài)，恢復巨噬細胞增殖能力，從而改善腸黏膜的損傷及抑制腸道炎癥反應[27-29]。髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）主要由中性粒細胞分泌，組織中MPO活性的變化可間接反映中性粒細胞浸潤程度，而黃芪多糖可顯著降低其水平[10]，且對MDSC有明顯的抑制作用[30]。

2.2 調節(jié)腸黏膜免疫細胞因子分泌細胞因子可通過產生炎癥介質、激活炎癥通路而在UC疾病病程中發(fā)揮重要作用，是炎癥和免疫反應的核心。經典的促炎因子IL-1、IL-6、IL-17、IL-22、TNF-α和抗炎因子IL-4、IL-10、TGF-β等在UC發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用。TGFβ1在UC初期發(fā)揮抗炎和促炎作用，但在炎癥未得到控制，病情持續(xù)加重時，其作用轉化為促炎和促纖維化[31]。臧凱宏等[10]實驗發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可顯著降低UC大鼠結腸組織中IL-1β和TNF-α表達水平，從而降低炎癥反應。另有研究證明，黃芪多糖通過降低血清中IL-17、TGF-β含量從而減輕大鼠結腸黏膜炎癥反應，但對IL-4、IL-10水平沒有較大的影響[32-33]。

3 黃芪多糖對腸黏膜信號通路的調控作用

細胞間的信息傳導是機體生命活動的基本規(guī)律，UC的發(fā)生發(fā)展涉及多條信號通路的激活。

3.1 抑制JAK-STAT信號通路激活Janus激酶信號轉導子與轉錄激活子信號通路（the Janus kinase-signal transducer and activator of tranions，JAK-STAT）對調控T細胞分化具有關鍵作用，JAK-STAT信號失調導致T細胞分化異常以及Treg活性缺陷被認為是炎癥性腸病發(fā)病機制的重要因素[34]。趙海梅等[35]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可降低JAK、STAT蛋白的磷酸化，激活抑制此通路SOCS系統(tǒng)的表達，最終改善結腸炎小鼠的腸黏膜炎性癥狀。

3.2 抑制NF-κB信號通路激活NF-κB是一種轉錄因子，可促進促炎因子基因的轉錄。在促炎刺激下，NF-κB抑制蛋白（inhibitor protein，IKB）被磷酸化并隨后降解，導致NF-κB的釋放和核移位，激活的NF-κB信號通路會調控一系列促炎基因的表達[36]。LUO T等[37]研究證實，黃芪多糖能抑制IKB的降解，從而阻止了NF-κB信號通路的激活和移位。DONG N等[38]研究亦證明，黃芪多糖通過抑制鼠傷寒沙門氏菌誘導的小鼠腸道炎癥中Toll樣受體4（Toll like receptor4，TLR4）和髓樣分化因子（myeloiddifferentiationfactor88，MyD88）的表達，進而抑制NF-κB信號通路的激活從而降低炎癥因子和炎癥介質的產生。

3.3 抑制PI3K-Akt信號通路激活由磷脂酰肌醇激 酶（phosphatidylinositide 3-kinases，PI3K）和 其下游目標蛋白激酶B組成的PI3K-Akt信號通路與細胞因子的調控和釋放密切相關[39]。磷酸化的Akt通過增強IKB的磷酸化和降低IKB的合成進而激活NF-κB信號通路，引起炎性反應和黏膜損傷[40]。MENG Q等[41]研究證實，黃芪多糖通過阻斷PI3K/Akt-mTOR信號通路，阻止促炎因子的產生。趙海梅等[42]運用黃芪多糖治療三硝基苯磺酸誘導的UC大鼠，結果表明PI3K、磷酸化Akt蛋白表達降低，提示黃芪多糖在UC中可能通過抑制PI3K/Akt細胞通路激活從而減輕腸道炎性損傷。

3.4 抑制MAPKs信號通路激活絲裂原活化蛋 白 激 酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）是連接細胞內外反應的重要成員，其中p38激酶（p38 kinase，p38）和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）的激活可加速細胞凋亡，加重腸道炎癥反應[43]，而p38和JNK抑制劑對腸道炎性疾病的治療具有一定療效[44]。研究證實，黃芪多糖能夠抑制p38和MAPK磷酸化，從而抑制MAPK通路的激活，但對JNK蛋白磷酸化的抑制效果不明顯[45-46]。

4 黃芪多糖對腸道菌群的調節(jié)作用

UC患者腸道菌群已被證實發(fā)生了改變，如微生物及代謝物的多樣性降低，致病菌和腸黏附菌種類增加[47]。研究表明，結腸炎改變腸道細菌基因的表達，由炎癥高度誘導的大腸桿菌基因的靶向破壞，是決定結腸炎嚴重程度的因素之一[48]。梁金花等[49]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖通過升高UC模型大鼠腸道雙歧桿菌、乳酸桿菌數量，降低腸桿菌、腸球菌數量，改善腸道微生物比例，同時升高腸道厭氧菌代謝物乙酸含量來改善腸道環(huán)境、緩解腸黏膜病理性損傷。

5 結語

中醫(yī)學將UC歸屬于“久痢”范疇，濕熱蘊腸、氣滯絡瘀為基本病機，脾虛失健為發(fā)病基礎，總屬本虛標實之證[50]。中醫(yī)藥治療UC具有療效確切、效果明顯且副作用少等優(yōu)勢。黃芪多糖對UC的作用機制具有多途徑、多靶點的特點，但目前有關黃芪多糖治療UC的機制研究較少，其具體作用機制也尚未明確，加之UC發(fā)病機制較為復雜，如在腸道纖維化、血栓形成等方面均未見相關研究。目前黃芪多糖治療UC的研究局限于體外細胞實驗和小鼠體內實驗，未涉及臨床試驗，因此黃芪多糖治療UC的療效需嚴謹的臨床研究加以佐證。未來擬進行更深層次的實驗與臨床研究，闡明其治療UC的具體作用機制，尋找新的治療靶點，為中醫(yī)藥治療UC提供新的視角與策略。