?；切苋パ跄懰岬乃幚碜饔眉皯?yīng)用研究進(jìn)展

周鴻緣，王 萌，李春亭，趙 欣，葛冰潔，桑 銳，李海濤，張雪梅*

(1.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林延吉 133002；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所，吉林長春 130112)

天然熊膽是從黑熊、棕熊或其他熊科動物膽囊中提取的膽汁干燥而成，主要由膽汁酸、磷脂、膽固醇、膽汁色素、蛋白質(zhì)和無機(jī)鹽組成，具有廣泛的藥理作用，在我國傳統(tǒng)的中醫(yī)組方中就有數(shù)百種含有熊膽成分的方劑[1]。牛磺熊去氧膽酸(TUDCA)是熊膽汁中主要有效成分，化學(xué)名為3α，7β-二羥基-5β-膽烷酰-N-?；撬?，是由熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)通過C24位羧基與?；撬岬陌被s水結(jié)合形成的結(jié)合型膽汁酸，而且TDUCA與UDCA等其他膽汁酸相比，離子化程度較高，親水性較強(qiáng)，在腸肝循環(huán)中生物利用率更高[2]。TUDCA具有保肝、利膽、溶石、抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、抗凋亡等多種藥理活性，在大多數(shù)情況下對生物體的毒性較低并且可穿過血腦屏障，口服、皮下和靜脈注射途徑均可施用。近年來，TUDCA不僅用于肝膽疾病的臨床治療和基礎(chǔ)研究，而且在非肝膽疾病的體內(nèi)外模型中也有良好的療效，如糖尿病、視網(wǎng)膜疾病和神經(jīng)退行性疾病等。

1 TUDCA對肝膽疾病的作用

1.1 利膽溶石

膽汁的缺乏或紊亂，特別是膽汁酸和膽汁鹽的缺乏，會引起消化問題和嚴(yán)重的肝膽疾病。目前，膽汁成分的外源性給藥是膽汁淤積癥的合理治療及預(yù)后方法[3]。TUDCA可降低實(shí)驗(yàn)性膽汁淤積大鼠血清中丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、總膽紅素和總膽汁酸的異常分泌，對膽汁淤積性肝損傷具有保護(hù)作用[4]。鈣離子信號的丟失是膽管疾病最后階段的主要特征之一，而TUDCA可以刺激鈣離子信號的激活以促進(jìn)慢性膽汁淤積和膽管缺失大鼠膽管上皮細(xì)胞的生長并維持其功能[5]。膽石病是全世界范圍內(nèi)常見的消化系統(tǒng)疾病之一，發(fā)病率也在逐年上升，超過90%的膽結(jié)石由膽固醇組成，并在膽囊內(nèi)形成。腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體G5和腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體G8是肝臟膽小管側(cè)膜分泌膽汁膽固醇的關(guān)鍵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，經(jīng)治療后，小鼠肝臟中上述2種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)水平顯著降低，表明TUDCA對于降低膽汁膽固醇飽和指數(shù)具有重要作用[6]。TUDCA可以影響體內(nèi)膽固醇代謝，改變腸道菌群豐度與分布，進(jìn)而降低成石率[7]。

1.2 抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress,ERS)已被證明是各種肝臟疾病中最重要的致病機(jī)制，強(qiáng)烈和持續(xù)的ERS最終會導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。因此，抑制肝細(xì)胞ERS的靶向治療一直是相關(guān)疾病的研究熱點(diǎn)。慢性間歇性缺氧會加重肝損傷，抑制肝細(xì)胞再生，促進(jìn)肝纖維化、肝硬化乃至肝癌的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)TUDCA可減輕慢性間歇性缺氧模型小鼠肝臟的病理變化，降低丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平，證實(shí)了TUDCA的肝臟保護(hù)作用，并且這種保護(hù)機(jī)制是通過抑制ERS及其介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑來實(shí)現(xiàn)的[8]。四氯化碳(CCl4)誘導(dǎo)的小鼠肝損傷模型是一種廣泛使用的急性、慢性肝損傷動物模型,可以用來評價藥物對肝損傷的保護(hù)作用及其機(jī)制。通過CCl4誘導(dǎo)急性肝損傷動物模型探討TUDCA對小鼠急性肝損傷的保護(hù)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)TUDCA能顯著抑制CCl4所致特異性免疫球蛋白重鏈結(jié)合蛋白與肌醇需求酶1 mRNA及蛋白的過度表達(dá)，證明了TUDCA通過抑制ERS改善了CCl4中毒所導(dǎo)致的肝損傷[9]。

2 TUDCA對神經(jīng)退行性疾病的作用

2.1 抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡

研究大鼠急性脊髓損傷后TUDCA對神經(jīng)元的保護(hù)作用及其機(jī)制，發(fā)現(xiàn)TUDCA可以通過激活蛋白激酶B(AKT)信號通路，增加Beclin-1和Bcl-2的表達(dá)，并抑制Bax、caspase-3的表達(dá)，通過抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡顯著改善了急性脊髓損傷大鼠的神經(jīng)損傷[10]。淀粉樣蛋白β肽(Amyloid β-peptide，Aβ)是在阿爾茲海默癥患者大腦中淀粉樣斑的主要成分。TUDCA可以穩(wěn)定線粒體膜，防止Aβ誘導(dǎo)的大鼠原代神經(jīng)元發(fā)生細(xì)胞凋亡。通過調(diào)控E2F-1/p53/Bax途徑，特異性抑制Aβ誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞凋亡，體現(xiàn)了TUDCA對阿爾茲海默癥的潛在治療[11]。

2.2 抑制活性氧自由基介導(dǎo)的氧化應(yīng)激

嚴(yán)重的氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞特征性死亡與帕金森病(Parkinson disease,PD)有緊密聯(lián)系。在不同的PD模型中，TUDCA是一種限制活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)介導(dǎo)神經(jīng)損傷的藥物。TUDCA還可增強(qiáng)小鼠中腦和紋狀體核因子相關(guān)因子2(Nrf2)及其穩(wěn)定劑DJ-1的蛋白表達(dá)量，提高谷胱甘肽過氧化物酶活性，抑制ROS生成，體外和體內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果均表明TUDCA可通過Nrf2途徑為PD提供一個藥物治療靶點(diǎn)[12]。此外，中腦黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元的死亡是PD最主要的病理變化，C-Jun氨基末端激酶(JNK)在該病變過程中起著重要的作用。用TUDCA進(jìn)行預(yù)處理可防止1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶誘導(dǎo)的小鼠中腦和紋狀體發(fā)生JNK磷酸化，抑制ROS的產(chǎn)生，證明TUDCA具有抗氧化和神經(jīng)保護(hù)作用[13]。

2.3 抑制神經(jīng)炎癥

神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生與神經(jīng)炎癥密切相關(guān)。小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞(BV2)作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的免疫細(xì)胞，可在致炎因子的作用下激活為反應(yīng)性BV2。膜聯(lián)蛋白是一種抗炎蛋白，主要表達(dá)大腦中的BV2。TUDCA可增加膜聯(lián)蛋白的分泌水平發(fā)揮其抗炎作用[14]。G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體1/Takeda G蛋白偶聯(lián)受體5(GPBAR1/TGR5)是一種膜結(jié)合型膽汁酸受體,在能量平衡和糖代謝調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用，同時也參與炎癥反應(yīng)的發(fā)展。TUDCA可以通過激活GPBAR1/TGR5增加BV2內(nèi)cAMP水平，提高神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)激性損傷后的神經(jīng)保護(hù)作用，減輕脂多糖介導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞炎癥反應(yīng)[15]。

3 TUDCA對視網(wǎng)膜疾病的作用

3.1 抑制感光細(xì)胞凋亡

色素性視網(wǎng)膜炎(retinitis pigmentosa，RP)可引起視網(wǎng)膜功能退化。RP在病因上有所不同，但最終都會導(dǎo)致感光細(xì)胞即視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞發(fā)生凋亡。建立RP大鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，TUDCA能夠維持視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能以及它們與突觸后神經(jīng)元的正常接觸，有助于延緩RP所致的視網(wǎng)膜變性[16]。光感受器的物理分離常見于各種視網(wǎng)膜疾病，包括視網(wǎng)膜病變、老年性黃斑變性和糖尿病視網(wǎng)膜病變等。研究發(fā)現(xiàn)，動物模型實(shí)驗(yàn)性視網(wǎng)膜脫離后，光感受器開始退化并隨著時間的推移而死亡，經(jīng)TUDCA給藥治療后，可在一定程度上保留感光細(xì)胞，降低caspase-2、caspase-3和caspase-9的表達(dá)，表明TUDCA可通過抑制caspase介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡發(fā)揮其細(xì)胞保護(hù)作用，可作為用于治療以光感受器脫離為特征的眼部疾病的新型藥物[17]。

3.2 減少視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量及遷移

在神經(jīng)性視網(wǎng)膜病變中，小膠質(zhì)細(xì)胞活化是一種常見的現(xiàn)象，然而這些被激活的小膠質(zhì)細(xì)胞可能釋放一氧化氮等毒性因子，甚至殺死鄰近的感光細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞還會隨著年齡的增長引起慢性激活，從而影響視網(wǎng)膜組織的健康。TUDCA可降低RP模型大鼠小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量和活性，經(jīng)TUDCA處理后的大鼠視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞更多的分布于視網(wǎng)膜內(nèi)層，與正常SD大鼠視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞分布相似，表明TUDCA對RP模型大鼠的療效與小膠質(zhì)細(xì)胞遷移能力的降低有關(guān)[18]。TUDCA對小膠質(zhì)細(xì)胞的影響可能通過干擾其呼吸代謝這一關(guān)鍵步驟影響遷移行為[19]。

4 TUDCA對糖尿病和肥胖癥的作用

4.1 調(diào)節(jié)胰島素分泌

糖尿病是一種以高血糖為特征的代謝性疾病。高血糖則是由于胰島素分泌缺陷或其生物作用受損引起。多項(xiàng)研究表明，TUDCA對于胰島素分泌以及胰島素敏感性具有積極作用。胰島素降解主要由胰島素降解酶調(diào)控，TUDCA可通過S1PR2-胰島素信號途徑來增強(qiáng)肝臟中胰島素降解酶的表達(dá)，從而提升高脂飲食小鼠的胰島素清除率，重建其血漿胰島素水平[20]。從90日齡雄性小鼠中分離出胰島，通過放射免疫、蛋白質(zhì)印跡、電生理學(xué)等方法分析TUDCA對胰島β細(xì)胞葡萄糖刺激性胰島素分泌的影響，結(jié)果顯示TUDCA可在刺激性葡萄糖濃度下通過cAMP依賴性蛋白激酶A(PKA)信號途徑劑量依賴性的增加了新鮮胰島中的胰島素分泌，而在低葡萄糖水平下并沒有相關(guān)作用[21]。

4.2 維持微量營養(yǎng)素穩(wěn)態(tài)

作為日常飲食攝入的重要組成部分，微量元素的變化可能導(dǎo)致胰島素抵抗，對糖尿病及糖尿病并發(fā)癥的發(fā)展具有重要影響。糖尿病機(jī)體中銅和鋅含量的變化已引起廣泛關(guān)注，通過酸消解法測定糖尿病模型小鼠組織和血清中銅和鋅的含量并進(jìn)行電感耦合等離子體質(zhì)譜分析，證實(shí)TUDCA可維持體內(nèi)銅、鋅含量的平衡，對糖尿病的治療具有積極作用[22]。Mg2+和Ca2+在血糖控制中也起著至關(guān)重要的作用，TUDCA同樣可使腎臟和血清中Mg2+和Ca2+水平恢復(fù)至正常范圍[23]。

4.3 影響脂肪細(xì)胞分化

機(jī)體攝入過多能量而消耗不完全便可導(dǎo)致能量失衡，白色脂肪組織過多積累，是肥胖和糖尿病等代謝疾病發(fā)生的主要因素。而米色脂肪細(xì)胞作為可以燃燒能量的脂肪細(xì)胞，是潛在的治療肥胖的靶細(xì)胞。TUDCA能促進(jìn)體外米色脂肪細(xì)胞分化，刺激高脂飲食小鼠腹股溝白色脂肪組織產(chǎn)生褐變，還可減少脂肪組織的質(zhì)量和脂質(zhì)積累，有助于脂質(zhì)代謝，防止過度的能量攝入[24]。TUDCA具有減少小鼠體內(nèi)脂肪組織的作用，TUDCA可抑制脂肪干細(xì)胞分化成脂肪細(xì)胞，氧化物酶體增殖劑激活受體(PPARγ)和甘油磷酸脫氫酶這兩種脂肪形成的標(biāo)志性基因mRNA表達(dá)量也有所降低[25]。

5 TUDCA對其他疾病的作用

TUDCA還具有抗腫瘤、抗病毒、調(diào)節(jié)腸道菌群等作用。炎癥性腸病的發(fā)展可增加結(jié)腸癌的發(fā)病率，TUDCA可通過調(diào)控NF-κB信號通路改善小鼠的結(jié)腸炎癥，降低結(jié)腸癌細(xì)胞HCT 116和COLO 205 的細(xì)胞活性，可能是結(jié)腸炎相關(guān)癌癥的潛在治療藥物[26]。M2蛋白是甲型流感病毒上高度保守的跨膜蛋白，其作用主要是引導(dǎo)質(zhì)子進(jìn)入病毒內(nèi)部，使病毒釋放遺傳物質(zhì)至宿主細(xì)胞。研究表明TUDCA能破壞病毒M2的寡聚態(tài)以消除其質(zhì)子傳導(dǎo)性，從而抑制甲型流感病毒感染[27]。飲食、腸道菌群、膽汁酸代謝之間保持著一種動態(tài)平衡，TUDCA可與膽汁酸信號受體及其靶基因結(jié)合，調(diào)控腸道菌群的穩(wěn)態(tài)，在代謝、免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用[28]。

6 展望

TUDCA藥理作用及應(yīng)用研究取得了長足發(fā)展，尤其是對TUDCA和UDCA兩種膽汁酸間的異同點(diǎn)有了更深入了解。作為一種膽石溶解劑和肝細(xì)胞保護(hù)劑，TUDCA突顯出高效低毒的優(yōu)勢，因此成為新一代用于肝膽疾病的膽酸類藥物。TUDCA還具有顯著的抗ERS、抗凋亡、降低胰島素抵抗以及保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞等，從而廣泛應(yīng)用于多種非肝膽疾病的研究。TUDCA主要通過與肝細(xì)胞膜表鈉離子-?；悄懰峁厕D(zhuǎn)運(yùn)多肽作用而進(jìn)入胞內(nèi)，其他細(xì)胞類型可能存在TUDCA攝取能力降低的現(xiàn)象。當(dāng)TUDCA用于某種非肝臟疾病的潛在治療藥物時，對健康肝膽影響的研究也應(yīng)該被考慮其中。TUDCA的給藥途徑也是決定其有效性的關(guān)鍵因素，需要對TUDCA進(jìn)行徹底的藥代動力學(xué)分析，以充分了解其局限性。隨著獸醫(yī)藥理學(xué)與毒理學(xué)相關(guān)研究的不斷發(fā)展，TUDCA的應(yīng)用及作用機(jī)制一定會逐步完善，也必將為天然熊膽作為傳統(tǒng)中藥資源的可持續(xù)利用提供新的研究策略。