黃芪利水功效藥理機制研究進展

呂 琴 ，趙文曉*，孔祥琳，張雅琪，王 媛，王文越，張洪源，王世軍，滕佳林*

(1.山東中醫(yī)藥大學(xué)，山東 濟南 250355；2.曲阜中醫(yī)藥學(xué)校，山東 曲阜 273100）

中醫(yī)所言之水泛指一切體液的總稱,包括精、血、髓、汗、淚、唾、涎、尿及乳汁、月經(jīng)等；狹義專指津液［1］。病理產(chǎn)物之水、濕、痰、飲均為水液不歸正化,停積而成。濕聚為水,水停成飲,飲凝成痰,在一定條件下又可相互轉(zhuǎn)化［2］。水谷在脾胃腐熟運化功能作用下,轉(zhuǎn)化為精微物質(zhì)輸布全身發(fā)揮各自生理機能維持機體正常功能。同時精微物質(zhì)不斷轉(zhuǎn)化、消耗,形成代謝產(chǎn)物排出體外［3］。如《素問·經(jīng)脈別論》云:“飲入于胃,游溢精氣,上輸于脾,脾氣散精,上歸于肺,通調(diào)水道,下輸膀胱,水精四布”。以肺、脾、腎為主,三焦為通道,一旦肺失通調(diào)、脾失轉(zhuǎn)輸、腎失開合、膀胱氣化不利,導(dǎo)致體內(nèi)水液潴留,泛溢于肌膚,臨床主要表現(xiàn)頭面、眼險、四肢、腹背甚至全身浮腫為特征,嚴(yán)重者還可伴有胸水、腹水等。如同現(xiàn)代醫(yī)學(xué)所說人體內(nèi)環(huán)境受神經(jīng)系統(tǒng)、體液、免疫調(diào)節(jié),各器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)保持相對穩(wěn)定狀態(tài)［4］。

黃芪味甘、性微溫,入肺、脾經(jīng),善補肺脾之氣。肺為水之上源,脾主運化水濕,對于肺脾氣虛,輸布失常,水濕內(nèi)停之小便不利、皮膚水腫有較好功效。此外,早在東漢張仲景《金匱要略》 就有記載:“風(fēng)水,脈浮身重,汗出惡風(fēng)者,防己黃芪湯主之”。《本經(jīng)逢原》 言黃芪,“同白術(shù)、防風(fēng)則運脾濕,同防己、防風(fēng)則祛風(fēng)濕”。因此,現(xiàn)代臨床往往運用其上可補氣以氣升水降,中可補脾氣運化脾濕有權(quán),三焦水道通暢,維持體液代謝居動態(tài)平衡狀態(tài),達利水消腫之目的。尤其在治療慢性腎炎、心臟病水腫、風(fēng)濕病證屬氣虛濕困或水停者應(yīng)用廣泛［5］。但黃芪化學(xué)成分復(fù)雜,主要含多糖、皂苷及黃酮類等有效活性成分,利水作用靶點也是多方面奏效,現(xiàn)代藥理學(xué)對黃芪有關(guān)利水功效闡釋尚存有不足,就目前已有研究表明可能與調(diào)節(jié)水與電解質(zhì)平衡、調(diào)控水通道蛋白、保護腎臟微組織結(jié)構(gòu)、修復(fù)黏膜損傷、糾正腸道菌群微生態(tài)動態(tài)平衡等作用有密切聯(lián)系。因此,本文綜述其近年利水藥理作用機制,以期為實驗研究和臨床應(yīng)用進一步拓展利水功效提供理論依據(jù)。

1 調(diào)節(jié)水與電解質(zhì)平衡

1.1 維持血漿滲透壓動態(tài)平衡 滲透壓是判斷水、電解質(zhì)代謝紊亂的重要標(biāo)志之一,也是維持人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要因素［6］。尤指血漿膠體滲透壓,其中白蛋白占血漿膠體滲透壓80%,主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)組織與血管內(nèi)外水分的動態(tài)交換,對維持血容量具有重要作用。黃芪可提高脾虛水濕不化大鼠血清總蛋白 (TP)、白蛋白 (ALB)、球蛋白(GLB) 含量,血漿膠體滲透壓恢復(fù)平衡,大鼠“濕阻中焦” 狀況得到改善,并且多糖組分和水提物組分是升高的物質(zhì)基礎(chǔ)［7］。黃芪通過興奮氣虛鹽水負(fù)荷模型大鼠的下丘腦—垂體—腎上腺軸,有效循環(huán)血量增加,促進心房鈉尿肽的分泌,醛固酮的含量減少,促進尿液中Na+、Cl-的排泄,保持體內(nèi)血漿晶體滲透壓平衡［8-9］。可見黃芪使機體內(nèi)滲透壓保持穩(wěn)定,促進水液的排泄。

1.2 調(diào)控離子通道 黃芪注射液可激活NF-κB 信號通路上調(diào)鈉離子通道(ENaC) 表達,緩解肺水腫,調(diào)節(jié)肺內(nèi)水鈉平衡［10-11］。復(fù)方黃芪湯則是通過激活A(yù)MPK-泛素-PIP2/clathrin 通路促使下調(diào)腎臟集合管ENaC 的表達量和開放率,影響腎集合管上皮鈉離子通道活性,腎病綜合征(NS) 水腫癥狀得以改善［12］。此外,林妮等［13］認(rèn)為黃芪還競爭性抑制鹽水負(fù)荷模型小鼠Na+-K+-ATP 酶活力,其中乙酸乙酯組分和正丁醇組分均對小鼠有顯著地利尿作用。

2 調(diào)控水通道蛋白表達

水通道蛋白(aquaporin,AQP) 是一種位于細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)組成而具有高度選擇性的水孔道特異蛋白質(zhì)家族,目前在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)13 種水通道蛋白,其在皮膚、骨骼、血管、腦、肺、腎、胃腸等組織器官中均表達分布。每當(dāng)機體出現(xiàn)抗利尿激素分泌不當(dāng)、干燥綜合征、充血性心衰、代謝綜合征等疾病時常有水液排泄障礙［14-15］,以致學(xué)者認(rèn)為AQPs 是維持體內(nèi)水液代謝的分子生物學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ),也是探究中醫(yī)理論“水濕運化失常、津液輸布不及”機理的靶點蛋白之一［16-18］。已有文獻報道黃芪對不同部位AQP1、AQP3、AQP4、AQP5、AQP8 表達異常均有干預(yù)調(diào)節(jié)作用。Zhao 等［19］發(fā)現(xiàn)脾虛水濕不化模型大鼠十二指腸內(nèi)AQP1、AQP5 表達下降,AQP8 表達升高,而給予黃芪及拆分組分干預(yù)后明顯逆轉(zhuǎn)表達趨勢,其中黃芪多糖組分AQP5 上調(diào)倍數(shù)是其他組分505 倍。意味著腸黏膜對水的吸收減少,減輕了組織水腫。而當(dāng)黃芪拆分組分與葶藶子配伍后顯著改善上焦水飲內(nèi)停模型大鼠肺臟的水液潴留,認(rèn)為其機制之一與血漿中腫瘤壞死因子(TNF-α) 含量減少,核內(nèi)核因子-κB (NF-κB) p65 的磷酸化水平降低,抑制NF-κB 通路有關(guān),促使肺組織p-CREB (Ser133) 和AQP5表達上調(diào),模型大鼠肺功能從而緩解［20］。不僅如此,黃芪甲苷通過下調(diào)TNF-α 的表達來影響AQP4 的表達,進而影響星形膠質(zhì)細(xì)胞水腫［21］。也影響肝癌H22 腹水瘤模型小鼠AQP1 表達,降低腹水量［22］。因此,AQPs 的發(fā)現(xiàn)是闡釋中醫(yī)“水濕病證” 形成的重要原因之一,也為黃芪利水功效的藥理機制的研究提供了科學(xué)的理論支持,是目前研究學(xué)者仍探尋的研究領(lǐng)域。

3 保護腎臟微組織結(jié)構(gòu)

《素問·逆調(diào)論》:“腎者水臟,主津液”,調(diào)節(jié)體內(nèi)水液平衡。黃芪含有豐富的微量元素—硒,具有保護腎小球基底膜的機械屏障與電荷屏障的功能,降低通透性,有效改善或消除腎性蛋白尿［23］。汪賢聰?shù)龋?4］研究發(fā)現(xiàn)黃芪可通過顯著改善腎病綜合征患者精氨酸血管加壓素(AVP)系統(tǒng)提高腎小球濾過率,進而實現(xiàn)其利尿作用。黃芪還可通過保護腎小球組織結(jié)構(gòu),改善腎小球濾過率引起多種疾病狀態(tài)下的水鈉潴留,進而促進尿液排泄。據(jù)陸慧瑜等［25］研究,黃芪可以調(diào)節(jié)足細(xì)胞蛋白系nephrin、poducin 的表達及分布,使腎小球硬化過程受阻,從而減少蛋白尿、減輕水腫。實驗表明黃芪還可調(diào)控白介素-6 (IL-6) 和堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF) 的產(chǎn)生或破壞,以減輕缺血-再灌注腎損傷［26］。因此,黃芪能夠通過減輕腎臟損傷而減少蛋白尿、緩解水腫癥狀。以上研究證明黃芪可通過多種方式保護腎臟微組織結(jié)構(gòu)促進尿液的排泄,進而實現(xiàn)利水消腫之效。

4 保護腸黏膜機械屏障

研究表明除特異性通道AQPs 可以轉(zhuǎn)運水分子外,高比例的鹽和水的吸收轉(zhuǎn)運還可在上皮細(xì)胞之間通過,而完整的腸黏膜上皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞間的緊密連接是腸黏膜機械屏障維持機體營養(yǎng)代謝吸收平衡的重要物質(zhì)基礎(chǔ)［27］。若腸黏膜上皮細(xì)胞出現(xiàn)損傷,黃芪可降低TNF-α 的釋放,抑制環(huán)氧合酶2 (COX-2) 和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達,硝基酪氨酸形成及NF-κB 激活,減少活性氧(ROS) 釋放,并激活核因子E2 相關(guān)因子2 (Nrf2),具抗氧化應(yīng)激作用保護上皮細(xì)胞減輕炎癥［28］。黃芪多糖可顯著加速腸黏膜損傷早期修復(fù)過程,其機制可能與增加黏膜上皮細(xì)胞多胺含量,提升細(xì)胞質(zhì)游離鈣離子(［Ca2+］cyto) 的量及細(xì)胞骨架蛋白(Rho A) 表達,促進腸黏膜上皮細(xì)胞遷移［29-30］。此外,緊密連接是完整腸上皮細(xì)胞與相鄰腸上皮細(xì)胞之間的主要連接方式,調(diào)控水和溶質(zhì)的跨上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運［31］。黃芪對比有結(jié)構(gòu)保護特性,如其對LPS 感染的Caco2 細(xì)胞中閉鎖小帶蛋白 (ZO-1) 和閉鎖蛋白(Occludin) mRNA 的表達均明顯上調(diào),可以用作腸道細(xì)胞的預(yù)防性治療［32］。同樣臧凱宏［33］實驗結(jié)果表明黃芪多糖通過升高腸道Occludin、ZO-1 蛋白表達水平改善潰瘍性結(jié)腸炎大鼠結(jié)腸道黏膜屏障功能。

5 糾正腸道菌群微生態(tài)平衡

正常人體約有10 萬億個細(xì)菌寄生在腸道,形成一個復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)。參與碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類、維生素以及微量元素等多種營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收,水則是最終氧化產(chǎn)物之一［34］。當(dāng)多種原因?qū)е履c內(nèi)菌群比例失調(diào)、定位轉(zhuǎn)移或內(nèi)源性感染,即出現(xiàn)腹瀉、腹痛、腹脹或便秘、臭味重等相應(yīng)病理狀態(tài)。黃芪多糖治療經(jīng)鼠傷寒沙門氏菌建立的小鼠腹瀉模型后,腸內(nèi)有益菌乳桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量顯著增加,腹瀉臨床癥狀明顯好轉(zhuǎn)［35］。張宇等［36］進一步評估了不同分子量黃芪多糖的微生態(tài)調(diào)節(jié)作用,除了有益菌含量增加,有害菌腸桿菌、腸球菌含量也均顯著下降,10～6 kDa 多糖調(diào)節(jié)菌群平衡效果最好。當(dāng)黃芪與丹參配伍不僅增加了菌群豐度和多樣性,且激活腸道菌群內(nèi)有益代謝,含花生四烯酸代謝,色氨酸代謝,類固醇激素的生物合成和谷胱甘肽代謝,驅(qū)動增加血容量,降低血壓,這對黃芪利尿降壓機制也提供了新的見解［37］。同樣腸道菌群的變化也改變血漿分布,進而影響黃芪潛在藥效益處［38］。腸道微生態(tài)系統(tǒng)的研究已是國內(nèi)外學(xué)者的熱門課題,然黃芪與腸道菌群及水液代謝三者之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)還尚無報道。

6 小結(jié)

中醫(yī)認(rèn)為水液代謝是指水液的生成、輸布以及水液被人體利用后的剩余水分和代謝廢物的排泄的過程［1,4］。黃芪利水功效藥理效應(yīng)要點則在于促進且維持了水液代謝循環(huán)。水液代謝主要以脾、肺、腎三臟為中心完成。代謝途徑包括經(jīng)肺宣發(fā)肅降作用形成汗液、呼吸排出體外；經(jīng)腎氣化作用化生成尿液排出體外；經(jīng)脾升清轉(zhuǎn)輸傳小腸的“分清泌濁” 作用,在大腸中以糞便廢物形式排出體外,這與醫(yī)籍記載的黃芪可治風(fēng)水浮腫、氣虛水腫、脾虛泄瀉等證吻合?；诖?本文對其相應(yīng)藥理機制進行了概括。首要在于黃芪可調(diào)節(jié)水電解質(zhì)紊亂,具有維持血漿滲透壓、調(diào)節(jié)離子通道的作用,決定了水通過生物膜(半透膜-細(xì)胞膜、血管內(nèi)皮) 擴散或滲透程度。水通道蛋白又作為一種特殊水轉(zhuǎn)運孔道,黃芪更是對分布全身組織器官AQPs 的生理功能和物質(zhì)代謝具有調(diào)控作用。這成為黃芪利水功效研究的關(guān)鍵靶點蛋白。排尿排便是體內(nèi)水液代謝的主要途徑,主要涉及腎與腸,黃芪不僅恢復(fù)了腎小球濾過率,保護了腎臟微組織結(jié)構(gòu),還保護腸黏膜上皮細(xì)胞和緊密連接結(jié)構(gòu)的完整性發(fā)揮了屏障功能。隨著科研及臨床的縱橫深入研究,還涉及調(diào)節(jié)腸道菌群微生態(tài)系統(tǒng),促進脂質(zhì)與能量代謝,然而目前黃芪與腸道微生物之間水液代謝的內(nèi)在關(guān)聯(lián)尚無文獻報道。綜上,黃芪利水作用藥理特點雖有些許研究,但就目前主要熱點研究,如水通道蛋白、緊密連接、腸道菌群等內(nèi)在聯(lián)系仍處于不充分不完全階段。并且許多學(xué)者著重于該品的補氣健脾功效特點。然中醫(yī)診斷治療不僅強調(diào)疾病證候的整體觀念、辨證施治,中藥的擇選也是根據(jù)草藥的四氣、五味性味特點辨析入藥。自古黃芪對氣、血、津液皆可補之行之助之,素有氣能生津、行津、攝津,津能載氣、生氣。因此,對于補氣利水、利水健脾的闡釋還需多維度的思考,深度的動物實驗研究。隨著科學(xué)研究中各組學(xué)的新興發(fā)展,如蛋白組學(xué)、基因組學(xué)、代謝組學(xué)等多組學(xué)交叉應(yīng)用研究。就某味或某類中藥的性味功效,進行了性味組分的拆分、尋找物質(zhì)基礎(chǔ),再進行藥效靶點的分子學(xué)實驗研究,確實是科學(xué)的詮釋了藥效特點。與此同時,這也需要了學(xué)者廣度視角、高維立體的思想,對傳統(tǒng)中藥進行多方位的詮釋,也是傳統(tǒng)中藥持續(xù)不斷創(chuàng)新發(fā)展的著力點。