黃芩苷抗炎作用機(jī)制的研究進(jìn)展

周 穎，張 珂，莊 煜，胡國良

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江西省畜禽疫病診斷與防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物群發(fā)性疾病檢測和防治研究所，南昌 330045）

黃芩（Scutellaria baicalensisGeorgi），唇形科黃芩屬植物，主產(chǎn)于河北、內(nèi)蒙古、山西、甘肅等地，又稱山茶根、土金茶根。其干燥根入藥，可瀉火解毒，清熱燥濕，涼血安胎，主治上呼吸道感染、咳嗽、肺熱、痢疾、咯血、胎動不安、溫?zé)岵〉龋?］，現(xiàn)已被廣泛用于治療癌癥、糖尿病、炎癥和氧化應(yīng)激等病癥［2］。黃芩含有豐富的黃酮類化合物，此類物質(zhì)主要用于誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，其中黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素為其有效成分［3］。黃芩苷從黃芩根部分離而來［4］，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示。試驗(yàn)研究表明，黃芩苷具有抗炎癥［4］、抗癌［5］、抗病毒感染［6］、抗氧化［7］、抗過敏［8］、抗菌［9］、安胎［10］、抗皮膚衰老［11］、促進(jìn)毛發(fā)生長［12］等功能。

圖1 黃芩苷分子式Fig. 1 Molecular formula of baicalin

黃芩苷在臨床上廣泛用于治療神經(jīng)炎癥、腸炎、肺炎、繼發(fā)性炎癥等，療效顯著［4］。近年來黃芩苷的抗炎機(jī)理得到了深入研究，然而，目前未見該方面的系統(tǒng)總結(jié)性報(bào)道，因此本文針對黃芩苷抗炎的機(jī)制進(jìn)行綜述，為其在臨床上的應(yīng)用及深入研究提供依據(jù)。

1 調(diào)節(jié)腸道菌群

腸道微生物與宿主免疫緊密相關(guān)。大量研究顯示，腸道中微生物的失調(diào)能對宿主代謝和生理生化反應(yīng)產(chǎn)生影響，過程涉及腸道屏障完整性、膽汁酸代謝和短鏈脂肪酸等中間代謝產(chǎn)物代謝失衡，從而破壞腸道穩(wěn)態(tài)，誘發(fā)腸炎［13］。而厚壁菌門及擬桿菌門細(xì)菌減少，腸道內(nèi)丁酸也會減少，從而導(dǎo)致結(jié)腸炎等腸炎的發(fā)生［14］。通過膳食添加植物提取物可以改善腸道菌群的穩(wěn)態(tài)［15］。研究表明，黃芩苷可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群進(jìn)而緩解機(jī)體炎癥［16］。

Wang等［17］研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷對雞支原體引起的炎性損傷起到了非常好的保護(hù)作用：雞支原體感染改變了腸道菌群組成，但是，通過黃芩苷治療可部分緩解腸道菌群異常。黃芩苷的使用顯著提高了機(jī)體內(nèi)共生細(xì)菌脆弱擬桿菌的豐度，使得免疫系統(tǒng)逐漸恢復(fù)，從而減輕了雞支原體感染引起的肺部炎癥損傷。

在H9N2型禽流感病毒感染的SPF雞群中，黃芩苷在保護(hù)雞腸道屏障完整性，防止回腸黏液層結(jié)構(gòu)和緊密連接的損傷，提高抗氧化能力，維持血液生化指標(biāo)以及抑制炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生的同時(shí)，還可以有效防止腸道細(xì)菌移位，從而抑制繼發(fā)性細(xì)菌感染，進(jìn)而有效治療H9N2型禽流感引起的炎癥［18］。

2 抑制NF-κB核轉(zhuǎn)位

核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）蛋白在炎癥反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用，它可以激活白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等促炎因子釋放。當(dāng)細(xì)胞受到刺激后，核因子κB 抑制蛋白（inhibitor of NF-κB，IκB）被活化，泛素化修飾NF-κB·IκB復(fù)合物上的IκB亞基，使得NF-κB被解離下來，進(jìn)而入核啟動轉(zhuǎn)錄。

黃芩苷可通過抑制Toll樣受體6（toll-like receptor 6，TLR6）介導(dǎo)的NF-κB p65核轉(zhuǎn)位，從而緩解雞毒支原體誘導(dǎo)的雞肺炎癥［3］。不同濃度的黃芩苷均可下調(diào)肺炎衣原體感染的血管內(nèi)皮細(xì)胞上清中TNF-α的濃度，緩解血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷［19］。熊春紅等［20］用脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）腹腔注射“杜長大”斷奶仔豬引起炎癥，并同時(shí)注射黃芩苷，檢測出腹膜和血液中炎癥因子IL-8、TNF-α、IL-6和IL-1β表達(dá)量均顯著下降。研究表明，黃芩苷可通過下調(diào)絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）和NF-κB通路蛋白，避免IκB蛋白被降解，降低細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）、p38、NF-κB p65和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）的入核率，從而使IL-1、IL-6、TNF-α表達(dá)量減少，進(jìn)而緩解缺氧再灌注導(dǎo)致的炎癥［21］。張業(yè)昊等［22］研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可能通過抑制TLR4信號通路來保護(hù)糖氧剝奪損傷的人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞。

骨關(guān)節(jié)炎是一種退行性關(guān)節(jié)疾病，伴有炎癥發(fā)生，可導(dǎo)致軟骨細(xì)胞外基質(zhì)降解。Chen等［23］用IL-1β刺激人軟骨細(xì)胞構(gòu)建體外關(guān)節(jié)炎模型，結(jié)果表明，黃芩苷可顯著抑制IL-1β刺激的NF-κB活化，同時(shí)顯著抑制IL-1β誘導(dǎo)的一氧化氮和前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）的產(chǎn)生，以及環(huán)氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）、基質(zhì)金屬蛋白酶-3（matrix metalloproteinase-3，MMP-3）、MMP-13、血小板結(jié)合蛋白基序的解聚蛋白樣金屬蛋白酶-5（a disintegrin and metalloprotease with thrombospondin 1 repeats-5，ADAMTS-5）的表達(dá)和聚集蛋白聚糖、II型膠原蛋白的降解。此外，黃芩苷處理膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎（collagen induced arthritis，CIA）大鼠模型可以顯著降低成纖維樣滑膜細(xì)胞的滑膜組織中TLR2和髓樣分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）的mRNA表達(dá)水平以及TLR2、MYD88和NF-κB p65的蛋白水平［24］。

炎癥在抑郁癥的病理學(xué)中起著重要的作用。據(jù)報(bào)道稱，慢性不可預(yù)見性動物應(yīng)激模型或LPS誘導(dǎo)的小鼠海馬體中過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活因子-1α（peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1 alpha， PGC-1α）的表達(dá)受到抑制，而黃芩苷可以增加PGC-1α的表達(dá)、減輕抑郁樣行為，并通過調(diào)節(jié)NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)來減輕神經(jīng)炎癥，但降低PGC-1α含量可能會逆轉(zhuǎn)黃芩苷對NF-κB信號傳導(dǎo)和神經(jīng)炎癥的作用［25］。

在熱滅活的痤瘡丙酸桿菌誘導(dǎo)的THP-1α細(xì)胞和滅活的注射痤瘡丙酸桿菌的雄性SD大鼠痤瘡模型中，黃芩苷可下調(diào)促炎因子的表達(dá)和JNK、ERK的磷酸化，并抑制NF-κB p65的核轉(zhuǎn)位。此外，黃芩苷還抑制了核苷酸寡聚結(jié)構(gòu)域樣受體家族3（NOD-like receptor 3，NLRP3）炎性小體的活化［26］。

3 增加相關(guān)miRNA的表達(dá)

MicroRNA（miRNA）是一種內(nèi)生的非編碼小RNA，長度約為20～24個(gè)核苷酸，可通過參與轉(zhuǎn)錄后翻譯抑制和mRNA的降解來獨(dú)立或聯(lián)合調(diào)控基因表達(dá)。

Duan等［27］研究發(fā)現(xiàn)，在LPS誘導(dǎo)的II型肺泡上皮細(xì)胞的炎癥損傷模型中，A549細(xì)胞增殖抑制率顯著降低，上清液中IL-6、IL-1β、PGE2和TNF-α水平也明顯降低，iNOS、NF-κB p65、p-ERK和p-JNK1的表達(dá)水平顯著降低，而miR-200b-3p的表達(dá)以劑量依賴性方式顯著增加。因此，黃芩苷改善LPS誘導(dǎo)的II型肺泡上皮細(xì)胞的炎癥損傷可能與其增加miR-200b-3p的表達(dá)來抑制ERK/JNK通路的激活有關(guān)。

在小鼠胰腺炎模型中，黃芩苷顯著提高miR-15a水平，從而抑制CDC42/MAP3K1信號通路，同時(shí)通過靶向MAP2K4抑制JNK信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)來發(fā)揮抗炎作用［28］。

Liu等［29］研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷通過上調(diào)miR-21表達(dá)來抑制NF-κB和PDCD4/JNK途徑，從而減輕LPS誘導(dǎo)的H9C2心肌細(xì)胞炎癥損傷。

4 抑制自噬

炎癥與自噬聯(lián)系密切，二者可相互調(diào)節(jié)?；钚匝鹾脱装Y相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子可調(diào)控自噬反應(yīng)，而自噬又可通過Toll樣受體和核苷酸寡聚結(jié)構(gòu)域（nucleotide oligomerization domain，NOD）樣受體信號通路來調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。

黃芩苷可抑制LPS誘導(dǎo)的腸炎模型中的NF-κB活化，并抑制TNF-α和IL-1β的表達(dá)。同時(shí)，添加黃芩苷后LPS誘導(dǎo)的自噬相關(guān)基因的表達(dá)下調(diào)現(xiàn)象得到恢復(fù)，Claudin-1的mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平也得以回調(diào)。該結(jié)果表明黃芩苷的抗炎作用可能與自噬通量的調(diào)節(jié)有關(guān)［30］。

黃芩苷可部分緩解雞支原體導(dǎo)致的炎性細(xì)胞浸潤和核碎裂、法氏囊細(xì)胞凋亡及線粒體膜變形和線粒體腫脹。黃芩苷可顯著抑制自噬相關(guān)基因的mRNA和蛋白水平，同時(shí)抑制NF-κB的表達(dá)，從而下調(diào)促炎因子的表達(dá)［31］。

5 調(diào)節(jié)Treg/Th17平衡

Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞同屬于輔助型T細(xì)胞（Th細(xì)胞），它們是維持機(jī)體免疫防御與免疫耐受平衡的重要參與者。Treg細(xì)胞主要介導(dǎo)外周免疫耐受，可以直接或間接抑制如CD4+CD25+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等的功能，以達(dá)到免疫抑制。而Th17細(xì)胞主要通過分泌IL-6、IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22等細(xì)胞因子促進(jìn)炎癥的發(fā)生。因此，Treg細(xì)胞和Th17細(xì)胞在免疫調(diào)節(jié)中的作用完全相反，它們通過調(diào)節(jié)促炎因子與抑炎因子之間的平衡來維持機(jī)體正常的免疫功能。

黃芩苷以劑量依賴性方式顯著減輕小鼠鼻竇炎的癥狀，減少組織病理變化，并降低血清中組胺和IgE的水平，同時(shí)降低IL-17A和升高IL-10水平。在小鼠淋巴細(xì)胞中，黃芩苷分別通過減弱Th17細(xì)胞和增強(qiáng)Treg細(xì)胞來調(diào)節(jié)Treg/Th17比例的平衡。此外，黃芩苷可提高磷酸化Smad蛋白3（drosophila mothers against decapentaplegic protein3，Smad3）和叉頭框P3（forkhead box p3，F(xiàn)OXP3）的水平，從而促進(jìn)Treg細(xì)胞抑制磷酸化信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白 3（signal transducer and activator of transcription 3，Stat3）和視黃酸相關(guān)的孤兒核受體γt（retinoid-related orphan nuclear receptor γt，RORγt）的表達(dá)，進(jìn)而抑制Th17細(xì)胞的生長［32］。

過敏性鼻炎患者通常伴有Th17/Treg失衡和自噬激活。Li等［33］的研究表明，黃芩苷在體外能恢復(fù)Th17/Treg細(xì)胞的平衡并抑制自噬。體內(nèi)試驗(yàn)表明，黃芩苷可通過抑制自噬來調(diào)節(jié)Th17/Treg細(xì)胞分化，從而治療雞卵清白蛋白（ovalbumin，OVA）誘導(dǎo)的過敏性鼻炎。此外，黃芩苷還減少了鼻灌洗液中不同炎癥細(xì)胞的浸潤，防止上皮細(xì)胞受到損傷，并改善了鼻黏膜厚度和黏液分泌。

輔助性T細(xì)胞1（Th1）、Th17和Treg的失衡在敗血癥和其他炎性疾病的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。黃芩苷治療盲腸結(jié)扎并穿孔小鼠可顯著降低敗血癥相關(guān)的胰腺損傷的范圍、嚴(yán)重性和病理變化的程度。黃芩苷可以通過抑制ras同源家族成員A-Rho（ras homolog family member A-Rho，RhoA-Rho）相關(guān)卷曲螺旋形成蛋白激酶（Rho associated coiled coil forming protein kinase，ROCK）途徑來下調(diào)外周血、脾臟、胰腺組織中的Th1和Th17細(xì)胞，并上調(diào)Treg細(xì)胞。除此之外，T盒蛋白（T-bet）表達(dá)受到抑制，RORγt和FOXP3表達(dá)上調(diào)且p-STAT4、p-STAT3和p-STAT5表達(dá)降低。黃芩苷還顯著降低血清和胰腺組織中IFN-γ和IL-17的表達(dá)，并上調(diào)IL-10的表達(dá)［34］。

6 調(diào)節(jié)基因表達(dá)和阻斷信號通路

6.1 抑制5-LOX/LTB4信號通路

黃芩苷被證明可通過抑制5-LOX/CysLTs途徑來抑制缺血后炎癥損傷，且其對LTB4合酶LTA4H有相當(dāng)大的結(jié)合活性。黃芩苷呈濃度依賴性減少由氧糖剝奪（OGD/R）引起的細(xì)胞凋亡。OGD/R能顯著提高TNF-α、IL-1β、NF-κB、p-NF-κB和CD11b的釋放，而這些作用被黃芩苷抑制。在小膠質(zhì)細(xì)胞中，OGD/R誘導(dǎo)的NF-κB p65從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)移及5-LOX途徑蛋白的表達(dá)受到黃芩苷抑制。該結(jié)果表明，黃芩苷通過調(diào)節(jié)5-LOX/LTB4信號通路來減弱炎癥反應(yīng)，從而抑制BV2細(xì)胞中OGD/R誘導(dǎo)的極化［35］。

6.2 促進(jìn)TUG1的表達(dá)

Huang等［36］利用LPS刺激肝臟L-02和THLE2細(xì)胞構(gòu)建肝炎模型，而黃芩苷可減輕該模型的細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)。此外，LPS降低了L-02細(xì)胞中?；撬嵘险{(diào)基因1（taurine-upregulated gene 1，TUG1）的表達(dá)，而黃芩苷則促進(jìn)了L-02和THLE2細(xì)胞中TUG1的表達(dá)和LPS刺激的L-02細(xì)胞中p38MAPK和JNK通路失活。敲除TUG1后p38MAPK和JNK通路被激活，并上調(diào)L-02細(xì)胞中炎癥因子的表達(dá)。該結(jié)果表明，黃芩苷可能是通過上調(diào)TUG1，使p38MAPK和JNK通路失活來緩解LPS誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。

6.3 調(diào)控SIRT1/ HMGB1途徑

Li等［37］的研究表明，黃芩苷通過激活沉默信息調(diào)節(jié)劑1（silent information regulator 1，SIRT1）使高遷移率族1（high-mobility group box 1，HMGB1）蛋白脫乙?；詰?yīng)對急性LPS誘導(dǎo)的小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞BV2相關(guān)性神經(jīng)炎癥，并改善急性神經(jīng)認(rèn)知功能障礙。在海馬體中，黃芩苷不僅減少了小膠質(zhì)細(xì)胞中炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，而且還調(diào)節(jié)了小膠質(zhì)細(xì)胞中的SIRT1/HMGB1信號傳導(dǎo)。黃芩苷通過調(diào)控SIRT1/HMGB1途徑抑制HMGB1的釋放，并抑制了LPS誘導(dǎo)的BV2細(xì)胞中HMGB1的核轉(zhuǎn)運(yùn)。而SIRT1抑制劑EX-527的使用和沉默內(nèi)源性SIRT1使黃芩苷的作用在BV2細(xì)胞中被逆轉(zhuǎn)。

6.4 阻斷PI3K/AKT信號通路

炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）是一種非特異性的、持續(xù)性炎癥的腸道慢性免疫系統(tǒng)疾病。黃芩苷不僅可通過減少IL-6、TNF-α和IL-1β的釋放以及上調(diào)IL-10的表達(dá)水平來顯著緩解2，4，6-三硝基苯磺酸（TNBS）引起的結(jié)腸炎，而且還可以促進(jìn)緊密連接蛋白ZO-1和β-連環(huán)蛋白的表達(dá)，這可能是通過阻斷PI3K/AKT信號通路來實(shí)現(xiàn)的。在體外試驗(yàn)中，黃芩苷能明顯通過此途徑抑制LPS誘導(dǎo)的HT-29細(xì)胞的凋亡［38］。

7 總結(jié)與展望

炎癥是機(jī)體對于刺激的防御反應(yīng)，通常情況下，炎癥是人體自我防御的表現(xiàn)，但是當(dāng)其過于劇烈時(shí)會危害人體健康。大量研究表明，黃芩苷適用于緩解全身或局部炎癥，是一種理想的抗炎藥物，黃芩苷作用的可能機(jī)制如圖2所示。然而，由于黃芩苷常以其鎂鹽的形式存在，提取后的黃芩苷水溶性與脂溶性較差，生物利用度低，因此，如何優(yōu)化提取工藝及制劑制備以提高其吸收率及生物利用度亟待解決。與此同時(shí)，黃芩苷目前的研究還局限于離體細(xì)胞及動物模型上，已有的試驗(yàn)結(jié)果表明，其作用位點(diǎn)多、機(jī)制復(fù)雜，需要進(jìn)一步進(jìn)行臨床試驗(yàn)研究闡明其作用機(jī)制及藥物配伍機(jī)理。

圖2 黃芩苷發(fā)揮抗炎作用的可能機(jī)制Fig. 2 The potential mechanism of baicalin on anti-inflammation