中醫(yī)藥對(duì)色氨酸代謝的研究進(jìn)展*

周恩，朱磊，沈洪

南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院 江蘇南京 210029

色氨酸（Tryptophan，Trp）作為一種必需的芳香氨基酸，必須每天從飲食中獲得[1]，但僅有少量的Trp用于蛋白質(zhì)合成，其余進(jìn)入人體的Trp參與Trp代謝的全過(guò)程。Trp通過(guò)3條代謝途徑產(chǎn)生大量具有重要生理作用的生物活性化合物，從而在各個(gè)疾病的生理病理過(guò)程中起著重要作用。目前認(rèn)為中醫(yī)藥在治療疾病方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，隨著對(duì)Trp代謝研究的不斷深入，Trp及其代謝產(chǎn)物在機(jī)體代謝發(fā)揮的調(diào)節(jié)作用被不斷挖掘，Trp代謝有望成為中醫(yī)藥作用于機(jī)體的重要靶點(diǎn)。

因此，本文主要就近年來(lái)中醫(yī)藥對(duì)Trp代謝的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，以探究Trp及其代謝產(chǎn)物在中醫(yī)藥治療疾病過(guò)程中的變化及作用機(jī)制。

中藥復(fù)方與色氨酸代謝

1 梔子厚樸湯

梔子厚樸湯出自《傷寒論》，由梔子、厚樸、枳實(shí)三味藥組成，具有清熱除煩，寬胸消滿之功效[2]，在臨床實(shí)踐中可改善焦慮和抑郁行為。為了探究梔子厚樸湯治療抑郁癥的機(jī)制，通過(guò)慢性不可預(yù)知輕度應(yīng)激建立抑郁模型，結(jié)果表明[3]梔子厚樸湯處理可顯著增加大鼠體重和蔗糖消耗量，同時(shí)減少不動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)，逆轉(zhuǎn)Trp、5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）和色氨酸羥化酶2（tryptophan hydroxylase2，TPH2）的低表達(dá)，降低血清素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)，證實(shí)了梔子厚樸湯能減輕慢性不可預(yù)知輕度應(yīng)激誘發(fā)的抑郁樣行為，其過(guò)程與Trp及Trp-5-HT代謝途徑、代謝酶密切相關(guān)。

2 烏頭湯

烏頭湯出自《金匱要略》，主治寒濕關(guān)節(jié)痹痛，臨床常用于治療類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[4]。據(jù)報(bào)道，Trp代謝是與炎癥相關(guān)的重要途徑，其中與炎癥相關(guān)最為密切的便是犬尿氨酸（kynurenine，Kyn）途徑。進(jìn)入人體的Trp 95%通過(guò)此途徑代謝，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物Kyn，可以顯著抑制類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的滑膜增生[5]。實(shí)驗(yàn)證明[6]在血清中，烏頭湯治療組觀察到較高水平的Kyn，這意味著烏頭湯可以緩解關(guān)節(jié)炎大鼠滑膜增生。烏頭湯[6]通過(guò)調(diào)節(jié)Trp代謝，發(fā)揮其抗炎作用。此外，在五個(gè)單一藥物治療組中，研究者也發(fā)現(xiàn)制川烏、麻黃和甘草對(duì)Trp代謝的影響最大[6]。

3 定志小丸

定志小丸源于唐代孫思邈的《備急千金要方》，由人參、茯苓、遠(yuǎn)志和石菖蒲配伍組成，具有益氣養(yǎng)心、定志益智等功效，是治療神經(jīng)退行性疾病的基本方劑之一[7]，常用于阿爾茲海默病的治療。Kyn和黃嘌呤酸是Trp的兩種主要下游產(chǎn)物[8]。Trp在酶的催化或腸道微生物群的作用下產(chǎn)生吲哚化合物，然后代謝成含吲哚的代謝物。吲哚硫酸鹽是由吲哚氧化和硫酸化形成的，相關(guān)研究顯示，吲哚硫酸鹽在體內(nèi)的過(guò)度積累會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)的氧化應(yīng)激和促炎作用[9]。在阿爾茲海默病大鼠中，吲哚硫酸鹽、黃嘌呤酸和Kyn的含量增加，服用定志小丸治療后尿液中的吲哚硫酸鹽，黃嘌呤酸和Kyn水平降低[10]。

4 逍遙散

逍遙散源于《內(nèi)經(jīng)》，成于《太平惠民和劑局方》，主治肝郁血虛脾弱證，具有疏肝解郁，養(yǎng)血健脾之效[11]。相關(guān)研究顯示，逍遙散在治療應(yīng)激引起的抑郁癥等復(fù)雜精神障礙方面具有明顯的綜合療效[12]。實(shí)驗(yàn)證明[13]，通過(guò)慢性束縛應(yīng)激法建立抑郁大鼠模型，在給與逍遙散、氟西汀治療后，有效地調(diào)節(jié)了抑郁癥大鼠的食欲和體重，顯著逆轉(zhuǎn)了蔗糖偏好，咀嚼食物的潛伏期等抑郁樣行為，且模型組大鼠海馬5-HT含量、海馬TPH2水平顯著降低，而Trp含量、 吲哚胺-2，3-雙加氧酶1（indoleamine 2，3-dioxygenase 1，IDO1）水平顯著增加，逍遙散通過(guò)上調(diào)TPH2表達(dá)和下調(diào)抑郁大鼠海馬IDO1表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)5-HT和Trp的濃度。氟西汀作為陽(yáng)性對(duì)照藥物驗(yàn)證了逍遙散的抗抑郁樣作用。逍遙散作為一種療效全面的經(jīng)典中藥方劑，應(yīng)用廣泛，能夠治療抑郁、焦慮等精神疾病，值得在臨床治療中推廣。

5 黃連解毒湯

黃連解毒湯首見(jiàn)于唐代王燾所著《外臺(tái)秘要·崔氏方》，作為清熱解毒的代表方劑，其廣泛的抗炎、抗氧化、降血糖血脂和保護(hù)腦神經(jīng)元的作用已被證實(shí)[14]。相關(guān)研究顯示，黃連解毒湯對(duì)阿爾茨海默病的學(xué)習(xí)記憶障礙有改善作用[15]。實(shí)驗(yàn)證明[16]，通過(guò)建立阿爾茨海默病大鼠模型發(fā)現(xiàn)，模型組5-HT含量增加，Trp水平下降，與模型組相比，黃連解毒湯治療組Trp水平升高，同時(shí)，上調(diào)了阿爾茨海默病大鼠外周血超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、AMPK酶等水平，下調(diào)了阿爾茨海默病大鼠外周血丙二醛的含量，結(jié)果證明，黃連解毒湯治療阿爾茨海默病的潛在治療機(jī)制與減輕氧化應(yīng)激、炎癥、神經(jīng)遞質(zhì)和Trp代謝等有關(guān)。

6 痛瀉要方

痛瀉要方是中醫(yī)治療肝郁脾虛之腹痛腹瀉的代表方劑，在治療腸易激綜合征方面具有獨(dú)特的臨床效果。5-HT信號(hào)傳導(dǎo)通路作為色氨酸代謝的途徑之一，研究顯示[17]，其傳導(dǎo)障礙與腸易激綜合征密切相關(guān)，生理和病理刺激均可導(dǎo)致5-HT釋放增加。高濃度的5-HT可以增強(qiáng)內(nèi)臟傳入神經(jīng)末梢和腸道神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)外界應(yīng)激的敏感性，進(jìn)而刺激各種神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和分泌，刺激和擴(kuò)大活性[17]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，痛瀉藥方可降低尿中5-羥色胺酸含量，進(jìn)而降低5-HT，可能通過(guò)調(diào)節(jié)5-HT代謝減輕模型大鼠腸易激綜合征，從而參與腸易激綜合征內(nèi)臟高敏感性和胃腸動(dòng)力的調(diào)節(jié)，其作用機(jī)制與色氨酸代謝有關(guān)[17]。

7 其他

保元湯是益氣溫陽(yáng)的代表方，臨床實(shí)踐表明保元湯治療心力衰竭療效顯著[18]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)[19]，色氨酸和精氨酸代謝在心肌肥厚模型中顯著增加，在保元湯治療后被顯著逆轉(zhuǎn)。小半夏湯是和胃止嘔經(jīng)典方，被稱(chēng)為“嘔家圣劑”[20]。在臨床實(shí)踐中，已被證明是治療化療所致惡心嘔吐的有效方法[21]。研究表明[22]通過(guò)建立順鉑誘導(dǎo)的大鼠異食癖模型發(fā)現(xiàn)，小半夏湯可減少造模后72 h高嶺土的攝入，減輕順鉑引起的胃竇和回腸炎癥損傷，同時(shí)可以抑制色氨酸羥化酶1（5-羥色胺合成的限速酶）在回腸的過(guò)度表達(dá)，從而提出了抑制炎癥信號(hào)通路和5-HT的合成可能是小半夏湯止吐的作用機(jī)制。大川芎方出自《宣明方論》，由川芎、天麻組成，被廣泛應(yīng)用于偏頭痛的治療，5-HT導(dǎo)致Trp在大腦中增加，在血液中減少，大川芎方可調(diào)節(jié)Trp代謝，通過(guò)增加血清中Trp，減少5-HT、5-羥基吲哚乙酸來(lái)緩解偏頭痛[23]。

中藥提取物與色氨酸代謝

1 小檗堿

小檗堿是一種異喹啉生物堿，存在于黃連、黃柏等中藥中，對(duì)炎癥性腸病有治療作用。研究顯示[24]，小檗堿可抑制DSS誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸炎的結(jié)腸炎癥和腸屏障破壞，可以顯著逆轉(zhuǎn)促炎細(xì)胞因子的上調(diào)和抗炎細(xì)胞因子的下調(diào)，增加ZO-1和occludin基因的表達(dá)。通過(guò)靶向代謝組學(xué)分析，Trp、N-乙酰-L-Trp、5-羥基-L-Trp、吲哚丙酸、吲哚乙酸的血清水平在DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎組中顯著降低，小檗堿療法可以顯著逆轉(zhuǎn)這些血清代謝物的水平。同時(shí)，小檗堿能夠顯著激活結(jié)腸炎大鼠中IL-22、CYP1A1的表達(dá)。小檗堿增強(qiáng)了微生物的Trp代謝，調(diào)節(jié)吲哚乙酸水平，最終通過(guò)觸發(fā)AhR信號(hào)通路調(diào)節(jié)緊密連接蛋白來(lái)保護(hù)腸道屏障功能。小檗堿的這種治療功能主要?dú)w因于腸道微生物群相關(guān)的Trp代謝物對(duì)AhR的激活。

2 巴馬汀

巴馬汀同小檗堿一樣，也是一種異喹啉生物堿，具有多種生物活性。在DSS誘導(dǎo)的小鼠腸炎模型[25]中，巴馬汀通過(guò)改善DAI評(píng)分、延長(zhǎng)結(jié)腸長(zhǎng)度、減少中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)和減輕黏膜損傷緩解DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎，從而改善組織病理學(xué)評(píng)分。血漿Trp含量明顯下降，而三種關(guān)鍵的Trp代謝產(chǎn)物（Kyn，5-HT和5-羥基色胺酸）的水平在DSS小鼠中明顯增加。巴馬汀治療后Trp、Kyn和Kyn/Trp比值的血漿水平恢復(fù)到正常水平，顯示巴馬汀沿Kyn途徑抑制Trp分解代謝。巴馬汀可能通過(guò)抑制IDO1和Trp-Kyn途徑的轉(zhuǎn)化，對(duì)DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎具有保護(hù)作用。

3 和厚樸酚

和厚樸酚是從中藥厚樸中提取的一種生物活性物質(zhì)，具有一定的抗炎活性，并改善由炎癥引起的抑郁樣行為[26]。研究表明，炎癥狀態(tài)下的抑郁癥通常伴有Trp-Kyn代謝途徑的紊亂，而IDO1，一種參與Trp代謝的酶，是連接炎癥和抑郁癥的關(guān)鍵因素[27，28]。實(shí)驗(yàn)證明[26]，通過(guò)外周給予脂多糖建立小鼠抑郁模型，在和厚樸酚給藥組中，與模型組相比，和厚樸酚通過(guò)抑制NF-κB的激活，降低了TNF-α，IL-1β等促炎因子的表達(dá)，減輕炎癥反應(yīng)，用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)Trp-Kyn相關(guān)代謝物發(fā)現(xiàn)，模型組動(dòng)物血清中5-HT和Trp水平明顯低于對(duì)照組；然而，Kyn和喹啉酸的水平顯著增加。與模型組相比，用和厚樸酚治療后，5-HT的水平顯著升高，Kyn和喹啉酸水平顯著降低。模型組小鼠的血清Kyn/Trp和犬尿氨酸/犬尿酸比值明顯高于對(duì)照組。與模型組相比，和厚樸酚顯著降低了Kyn/Trp和犬尿氨酸/犬尿酸比值，且降低了Trp代謝的關(guān)鍵酶IDO1基因和蛋白質(zhì)表達(dá)水平，這些結(jié)果表明和厚樸酚參與了Trp-Kyn代謝的調(diào)節(jié)，和厚樸酚的抗抑郁作用也可能與抑制IDO活化和增加神經(jīng)保護(hù)代謝物有關(guān)。

4 山奈酚

山奈酚是一種天然黃酮醇物質(zhì)，具有廣泛的藥理活性，包括抗炎和抗氧化作用[29]。據(jù)報(bào)道，類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎與氧化應(yīng)激[30]和高水平的炎癥介質(zhì)[31]有關(guān)。吲哚-3-乙酸，腸道中Trp的代謝產(chǎn)物，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。通過(guò)建立類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎小鼠模型，灌胃口服山奈酚后，中藥組小鼠顯示出明顯的抗關(guān)節(jié)炎活性，IL-6、TNF-α、IL-1β和IFN-γ等顯著下降。有研究發(fā)現(xiàn)[32]類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎小鼠中Trp減少和吲哚-3-乙酸升高，山奈酚處理有效地逆轉(zhuǎn)了Trp代謝，降低了吲哚-3乙酸水平并提高了Trp水平。

5 菊花/柚皮素/芹菜素

菊花，一直用于治療炎癥相關(guān)疾病，柚皮素和芹菜素是其兩種主要活性成分。柚皮素有抗炎，抗氧化，抗癌和抗病毒作用[33]，且已被證明能顯著減輕阿霉素誘導(dǎo)的焦慮和抑郁樣行為[34]。芹菜素是一種黃酮類(lèi)化合物，具有多種藥理作用，包括抗氧化、抗腫瘤和抗炎活性[33]。此外，芹菜素可以顯著改善慢性輕度應(yīng)激誘導(dǎo)的抑郁行為[35]。通過(guò)皮質(zhì)酮建立抑郁癥模型發(fā)現(xiàn)[33]，模型組小鼠血清皮質(zhì)酮水平升高、蔗糖消耗降低以及血清5-HT水平降低，給藥菊花/柚皮素/芹菜素后能明顯改善皮質(zhì)酮引起的上述變化。使用代謝組學(xué)分析了所有實(shí)驗(yàn)組的尿樣，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)醇組的5-羥基-L-Trp、5-羥乙基吲哚乙酸水平低于正常組，給藥芹菜素后，5-羥基-L-Trp水平增加。此外，在施用菊花/柚皮素/芹菜素后，5-甲氧基吲哚乙酸的水平增加。這表明菊花/柚皮素/芹菜素可以調(diào)節(jié)Trp代謝，從而改善5-HT的分泌，發(fā)揮抗抑郁作用。補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)模型組的犬尿酸水平低于正常組，提示模型組的色氨酸2，3-雙加氧酶、吲哚胺2，3-雙加氧酶和犬尿氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性降低。服用柚皮素/芹菜素后，犬尿酸的水平也顯著增加。因此，柚皮素和芹菜素可通過(guò)提高色氨酸2，3-雙加氧酶、吲哚胺2，3-雙加氧酶、犬尿氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性水平發(fā)揮抗抑郁作用。柚皮素可以作為菊花的替代品來(lái)逆轉(zhuǎn)抑郁癥樣行為，而芹菜素作為抗抑郁藥與氟西汀相似。

6 槲皮素

槲皮素是一種來(lái)自于植物的黃酮類(lèi)化合提取物，其分布廣泛，在多種藥用植物中均可被檢測(cè)到，具有抗炎、抗癌及鎮(zhèn)痛作用[36]。腹痛是炎癥性腸易激綜合征的主要癥狀，研究發(fā)現(xiàn)5-HT作為T(mén)rp代謝的重要物質(zhì)之一，其利用率增加和腸嗜鉻細(xì)胞增多與腹痛的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[37]。腸上皮細(xì)胞增生總是伴隨著5-HT利用率的提高，5-HT利用率的提高導(dǎo)致腸易激綜合征患者的運(yùn)動(dòng)功能障礙和內(nèi)臟增生[38]。研究顯示[39]，槲皮素可降低5-HT含量和5-HT合成，可以通過(guò)降低結(jié)腸5-HT的利用率來(lái)減輕腸易激綜合征內(nèi)臟高敏感性，結(jié)腸內(nèi)皮細(xì)胞計(jì)數(shù)的降低可能是結(jié)腸5-HT利用率降低的原因之一。

7 其他

據(jù)報(bào)道，來(lái)自苦參的乙酸乙酯提取物，影響小鼠2型糖尿病的治療[40]。相關(guān)研究證明[41]，乙酸乙酯提取物通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群來(lái)緩解AhR、Kyn和5-HT途徑的代謝增強(qiáng)。6-姜酚可能通過(guò)抑制合成或加速化療期間5-HT的降解來(lái)降低5-HT的升高水平，進(jìn)而阻斷5-HT誘導(dǎo)的迷走傳入神經(jīng)元的催吐信號(hào)傳遞而發(fā)揮止吐作用[42]。IDO1是Trp代謝向Kyn代謝的關(guān)鍵酶，黃連堿[43]作為IDO1抑制劑，已被證明能減緩阿爾茨海默病小鼠模型的認(rèn)知障礙，盡管其對(duì)IDO1的特異性尚不清楚。芍藥苷是白芍總苷的主要活性成分，具有鎮(zhèn)靜作用，可改善學(xué)習(xí)記憶，調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-腎上腺軸，增加大鼠的應(yīng)激能力和抗焦慮能力[44]。研究證明[45]，芍藥苷可以逆轉(zhuǎn)前額葉皮層和海馬中5-HT和5-羥基吲哚乙酸（5-HIAA）水平的降低，并發(fā)揮抗抑郁作用。

討 論

中醫(yī)學(xué)是辨證和辨病的載體，強(qiáng)調(diào)整體觀念和辨證論治，中藥復(fù)方及單體作為中醫(yī)處方來(lái)治療相關(guān)疾病，以估計(jì)病、證、方藥三者之間的相關(guān)性。然而，中醫(yī)藥多組分的復(fù)雜性和對(duì)不同途徑中眾多靶點(diǎn)的綜合治療作用對(duì)理解其作用機(jī)制具有挑戰(zhàn)性，因此探究中醫(yī)藥發(fā)揮治療疾病的作用機(jī)制，中醫(yī)藥與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的關(guān)系，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

Trp代謝主要有3條代謝途徑：① 5-HT途徑：5-HT，這是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，參與控制中樞神經(jīng)系統(tǒng)的適應(yīng)性反應(yīng)，并與情緒、焦慮或認(rèn)知的改變有關(guān)[46]。低水平的5-羥基-L-Trp可導(dǎo)致5-HT的減少[33]。5-羥乙基吲哚乙酸是5-羥色胺的代謝產(chǎn)物，其水平的降低也意味著5-HT的分泌不足，進(jìn)而引起精神障礙[33]。色氨酸氫化酶是5-HT合成途徑中唯一的限速酶，是5-HT神經(jīng)元的特異性標(biāo)記[47]。TPH2是色氨酸氫化酶的一種亞型，主要控制中樞5-HT的合成，其異常表達(dá)可導(dǎo)致情感障礙和自殺行為[48]。②Kyn代謝途徑：95%的Trp是通過(guò)此途徑代謝。Trp被色氨酸2，3-雙加氧酶和吲哚胺2，3-雙加氧酶催化生成Kyn，然后Kyn被犬尿氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶代謝形成犬尿酸[49]。IDO1 是一種Trp降解酶，其活性增加可導(dǎo)致Kyn形成增加，且研究發(fā)現(xiàn)IDO1的含量與抑郁樣癥狀呈正相關(guān)[50]。Trp-Kyn途徑的一些代謝物，如3-羥基犬尿氨酸和喹啉酸在IDO1的作用下具有神經(jīng)毒性作用，這可能導(dǎo)致神經(jīng)元的退化并影響神經(jīng)的可塑性等[51-52]。③ 微生物代謝-吲哚相關(guān)途徑：腸道菌群代謝Trp可產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，包括吲哚、吲哚-3-乙酸、吲哚丙酸等[53]，其代謝產(chǎn)物以吲哚為主，并發(fā)揮著對(duì)人體的保護(hù)作用。

因此，研究中醫(yī)藥在Trp代謝中的作用及其作用機(jī)制，可以明確藥物的作用靶點(diǎn)，探索Trp相關(guān)代謝產(chǎn)物有可能成為疾病進(jìn)展的相關(guān)生物標(biāo)志物，從而發(fā)現(xiàn)中藥復(fù)方及單體的治療潛力，為中醫(yī)藥聯(lián)合治療開(kāi)發(fā)新藥物提供可能性。