黃芩苷在呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病中的抗炎作用及機制研究進展

楊婧興 蔡 超 趙 妍 王向東 張 羅,4，5

(1.首都醫(yī)科大學附屬北京同仁醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科，北京100730； 2.北京市耳鼻咽喉科研究所，北京100005；3.首都醫(yī)科大學附屬北京佑安醫(yī)院耳鼻咽喉科，北京100069；4. 首都醫(yī)科大學附屬北京同仁醫(yī)院變態(tài)反應(yīng)科，北京100730； 5.中國醫(yī)學科學院慢性鼻病診療策略研究創(chuàng)新單元，北京 100005)

以過敏性鼻炎(allergic rhinitis，AR)、慢性鼻竇炎(chronic rhinosinusitis，CRS)和哮喘為主的呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病嚴重影響人類日常生活，給社會經(jīng)濟造成負擔。AR是個體接觸變應(yīng)原后引起的上呼吸道黏膜慢性非感染性炎癥，主要癥狀表現(xiàn)有打噴嚏、流清水樣涕、鼻癢、鼻塞，還可能伴有眼癢、流淚等，是由免疫球蛋白E(immunoglobulin E, IgE)介導的Ⅰ型超敏反應(yīng)[1]。但目前AR無法根治，僅通過藥物和免疫治療來控制癥狀以期提高患者生活質(zhì)量[2]。CRS主要癥狀有鼻塞、流涕、頭面部疼痛、嗅覺受損或喪失等[3-4]。CRS的發(fā)病機制復雜，受多種外在和內(nèi)在因素影響，如微生物組分改變、先天免疫缺陷和上皮屏障功能障礙等，其治療仍然面臨挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的鼻內(nèi)鏡手術(shù)以及糖皮質(zhì)激素、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素、抗組胺和抗白三烯類藥物治療對大多數(shù)患者有效，但仍有局限性和不良反應(yīng)。哮喘是異質(zhì)性的下氣道慢性炎癥性疾病，臨床表現(xiàn)為反復發(fā)作的喘息、氣急，伴或不伴胸悶和咳嗽等癥狀，同時伴有氣道高反應(yīng)性和可變的氣流受限，隨著病程延長，可出現(xiàn)氣道重塑[5]。目前哮喘的治療以藥物和生物治療為主，治療目標在于控制癥狀，盡量減少急性發(fā)作和肺功能的不可逆損傷，且無法根治。

因此，呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病的治療迫切需要更多、更安全的手段和方式，傳統(tǒng)祖國醫(yī)學中的中草藥在我國受眾較廣[6]。本文總結(jié)歸納了黃芩苷在以AR、CRS和哮喘為主的細胞和動物模型中的抗炎作用研究，為黃芩苷應(yīng)用于呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病的臨床治療提供理論依據(jù)。

1 黃芩苷

黃芩最早見于《神農(nóng)本草經(jīng)》，可追溯至公元200年至250年，用于治療苦、寒、肺和肝問題，黃芩苷是一種從黃芩根部提取的類黃酮單體[7]，在中國已經(jīng)有2 000多年的使用史，最早用于治療感冒和細菌性肺炎[8]。黃芩苷不良反應(yīng)低，研究表明[9-10]黃芩苷在一定的藥用劑量下對人類正常上皮細胞、外周細胞和髓系細胞幾乎沒有毒性。黃芩苷因其較好的抗炎功效，已被用于治療類風濕關(guān)節(jié)炎、骨關(guān)節(jié)炎、牙周炎等多種炎癥性疾病[11]。黃芩作為中藥制劑 “雙辛鼻鼽散”“鼻淵舒口服液”“鼻淵通竅顆?！焙蜏珓鞍坠S芩湯”中有效抗炎成分，分別用于治療AR、CRS和哮喘等呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病。筆者對黃芩苷在呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病中的抗炎作用及機制的現(xiàn)有研究進行歸納總結(jié)如下。

2 黃芩苷在呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病中的抗炎作用及機制

2.1 調(diào)節(jié)T輔助細胞1(T help cell 1, Th1)/Th2細胞免疫失衡

Th1/Th2細胞免疫失衡在AR、CRS伴鼻息肉和哮喘的發(fā)病機制中具有重要調(diào)節(jié)作用。Th2細胞相關(guān)的細胞因子白細胞介素-4(interleukin-4, IL-4)、IL-5和IL-13有助于嗜酸性粒細胞的募集、促進黏液分泌和氣道高反應(yīng)性，Th1細胞分泌的細胞因子干擾素γ(interferon-γ, IFN-γ)、IL-12等與之拮抗，從而抑制炎癥反應(yīng)[12]。黃豐等[13]在卵清蛋白(ovalbumin, OVA)誘導的小鼠哮喘模型研究中發(fā)現(xiàn)黃芩苷對Th1細胞因子IFN-γ及Th2細胞因子IL-4、IL-5有一定的抑制作用，其對Th2細胞因子的抑制作用顯著強于Th1細胞因子。Bui等[14]利用OVA誘導哮喘小鼠模型發(fā)現(xiàn)黃芩提取物能減少嗜酸性粒細胞的數(shù)量，降低血清中總IgE水平以及Th2細胞相關(guān)的OVA特異性IgE和免疫球蛋白G1(immunoglobulin G, IgG)水平，顯著增加IFN-γ和OVA特異性IgG2a的表達水平，并降低細胞因子TNF-α、IL-1β、IL-4和IL-5的表達水平。黃芩苷還可通過抑制肥大細胞脫顆粒以及組胺釋放在OVA誘導的過敏性哮喘小鼠模型中達到積極的抗炎效果[15]。

2.2 調(diào)節(jié)Th17/調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell, Treg)失衡

Treg和Th17細胞是T淋巴細胞的兩個亞群，Treg細胞通過分泌轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor beta-1, TGF-β1)和IL-10等細胞因子，促進機體免疫耐受和維持免疫平衡；而Th17細胞通過分泌IL-17發(fā)揮促炎作用。Treg細胞和Th17細胞的免疫調(diào)節(jié)作用完全相反，通過調(diào)節(jié)抑炎因子與促炎因子之間的平衡來維持機體正常的免疫功能。Treg細胞與Th17細胞的免疫失衡是呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病的重要機制之一[16-19]。已有研究[20]證實AR患者外周血中Th17/Treg比例失衡，并且AR患者上氣道中自噬小體數(shù)量增加以及自噬相關(guān)蛋白表達增加與氣道重塑相關(guān)蛋白的變化有關(guān)[21]。AR中自噬的激活會促進Th17細胞的增殖，抑制Treg細胞的生長，參與調(diào)節(jié)AR的發(fā)病機制。Li等[22]研究發(fā)現(xiàn)黃芩苷可有效抑制OVA誘導的小鼠過敏性鼻炎癥狀，顯著抑制OVA誘導的小鼠鼻黏膜自噬的激活，從而減少鼻腔灌洗液和鼻黏膜炎癥細胞的浸潤，并改善鼻黏膜厚度和黏液分泌；并且體外實驗證實了黃芩苷可抑制自噬相關(guān)蛋白的表達，并恢復AR引起的Th17/Treg細胞失衡[22]。

特異性轉(zhuǎn)錄因子叉頭框蛋白P3(forkhead box P3, FOXP3)、SMAD家族成員3(SMAD family member 3, Smad3)促進Treg細胞的分化與功能，而信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3(signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)、視黃酸受體相關(guān)的孤兒核受體γ(retinoic-acid-receptor-related orphan nuclear receptor γ，RORγt)的表達則抑制Th17細胞的分化和功能。Yang等[23]在OVA誘導的小鼠鼻竇炎模型中研究發(fā)現(xiàn)黃芩苷可明顯改善鼻竇炎小鼠的鼻部癥狀，降低血清IgE和組胺的水平，通過逆轉(zhuǎn)FOXP3的下調(diào)和RORγt的上調(diào)，平衡Treg/Th17細胞比例，繼而抑制炎癥。在OVA和小劑量的脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)聯(lián)合誘導的哮喘小鼠模型中，黃芩苷通過抑制哮喘小鼠血清中特異性IgE的分泌,抑制支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar avage fluid, BALF)中IL-17A和IL-6的分泌, 促進IL-10的分泌,減輕肺組織炎癥情況, 減少黏液分泌；抑制小鼠肺組織中STAT3蛋白的表達, 促進FOXP3蛋白的表達,調(diào)節(jié)Th17/Treg比例，從而達到抗炎作用[24]。

2.3 抑制核因子κB(nuclear factor κ-light-chain-enhancer of activated B cells, NF-κB)表達

呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病的發(fā)病機制涉及多種炎癥細胞、炎癥介質(zhì)。炎癥細胞因子表達受轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，其中 NF-κB是最重要的轉(zhuǎn)錄因子[25]，當其被激活時，NF-κB轉(zhuǎn)移到細胞核，從而促進細胞因子、趨化因子和黏附分子的轉(zhuǎn)錄。在慢性鼻竇炎鼻息肉(CRS with nasal polyps, CRSwNP)患者中，NF-κB信號通路被激活，并且NF-κB的激活與細胞因子IL-6和IL-8的表達正相關(guān)[26]。C-C趨化因子受體7(CC-chemokine receptor 7, CCR7)被認為參與幼稚T細胞和樹突狀細胞(dendritic cell, DC)的淋巴結(jié)歸巢，并在調(diào)節(jié)免疫細胞遷移以平衡對病原體的免疫以及維持中樞和外周免疫耐受方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，趨化因子C-C基序趨化因子配體19(C-C motif chemokine ligand 19, CCL19)和CCL21是CCR7的唯一配體，CCR7的表達受NF-κB調(diào)控[27]。研究[28]顯示黃芩苷顯著抑制NF-κB的激活，使用25 mg/kg的黃芩苷有效抑制OVA致敏小鼠的肺組織中CCR7 基因和蛋白質(zhì)水平以及NF-κB的p65蛋白表達，且細胞因子IL-6和TNF-α表達也被顯著抑制。 Hsieh等[29]發(fā)現(xiàn)黃芩苷可通過抑制人肥大細胞中NF-κB的活化和核因子κB的抑制劑α(nuclear factor of κ-light polypeptide gene enhancer in B-cells inhibitor α, IκBα)的磷酸化，從而抑制下游炎癥細胞因子的產(chǎn)生。

2.4 其他機制

2型固有淋巴細胞(group 2 innate lymphoid cells, ILC2s)是一種強大的固有免疫細胞，激活時產(chǎn)生IL-4、IL-5和IL-13等細胞因子，促進2型炎癥，并可被上皮源性細胞因子IL-25、IL-33和胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素(thymic stromal lymphopoietin, TSLP)激活[30]，IL-33誘導肥大細胞產(chǎn)生IL-13，TSLP強烈增強肥大細胞產(chǎn)生IL-5，IL-25可激活NF-κB并促進ILC2s中2型細胞因子的產(chǎn)生，研究[31]證實ILC2s在CRSwNP組織中升高。Yoshida等[32]研究發(fā)現(xiàn)黃芩苷在人支氣管上皮細胞中可顯著抑制IL-33的表達，從而降低IL-33對肥大細胞的刺激和降低2型細胞因子IL-13的產(chǎn)生。Chen等[33]研究發(fā)現(xiàn)黃芩苷可明顯減輕OVA誘導的AR大鼠模型中模型組鼻部黏膜的病理改變，同時顯著抑制了IgE、組胺、IL-1β、IL-4、IL-6和TNF-a的表達水平。對不同組別的大鼠血漿進行非靶向代謝組學檢測，發(fā)現(xiàn)黃芩苷可以逆轉(zhuǎn)OVA誘導的AR大鼠中花生四烯酸代謝、檸檬酸循環(huán)、組氨酸代謝、亞油酸代謝和其他氨基酸的代謝水平的紊亂。

綜上所述，黃芩苷對呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病抗炎作用研究總結(jié)詳見圖1。

3 展望

以過敏性鼻炎、慢性鼻竇炎和哮喘為主的呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病嚴重危害人類健康，且現(xiàn)有的治療手段不能達到疾病根治的效果。因其致病機制復雜，過敏性鼻炎具有較高的發(fā)病率，慢性鼻竇炎伴鼻息肉即使經(jīng)過規(guī)范的手術(shù)和藥物治療后仍具有高復發(fā)率，而哮喘的治療大多數(shù)也只是起到癥狀控制的效果，呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病一直是研究的熱點和難點。尋找到可更加有效控制呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病炎癥反應(yīng)的治療方法和治療藥物是醫(yī)生和科研工作者的迫切任務(wù)。

黃芩苷作為黃芩提取物中的有效成分之一，在多種疾病模型中展現(xiàn)出良好的抗炎作用，是中藥治療呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病的優(yōu)選，如文中所述黃芩苷在慢性鼻竇炎、過敏性鼻炎和哮喘的動物模型中有良好的抗炎作用?，F(xiàn)有的關(guān)于黃芩苷對呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病的抗炎作用研究中，黃芩苷可通過多種機制發(fā)揮其抗炎作用，但相關(guān)研究均屬于臨床前研究，缺乏臨床試驗證據(jù)，有一定的局限性。

黃芩苷應(yīng)用于呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病的臨床治療還需要更加深入詳細的研究，例如應(yīng)多開展隨機對照臨床試驗研究，加強對黃芩苷在此類疾病中的抗炎機制的深入研究，更好的挖掘黃芩苷在預防和治療呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病方面的巨大潛力。本綜述為黃芩苷應(yīng)用于呼吸道黏膜慢性炎癥性疾病的臨床預防和治療提供了扎實的理論依據(jù)。

圖1 黃芩苷參與調(diào)控呼吸道黏膜慢性炎癥的機制Fig.1 Mechanism of baicalin involved in regulating chronic inflammation of respiratory mucosa

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明楊婧興：提出論文思路，撰寫論文；蔡超、王向東：審定論文；趙妍：提出論文思路，審定論文；張羅：總體把關(guān)，審定論文。