黃芩苷在呼吸系統(tǒng)疾病中的研究進展

鄺哲姝 吳福玲

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院兒科，濱州 256600

黃芩苷（5，6-二羥基-7-O-葡糖苷酸黃酮）是中藥黃芩（SB，一種唇形科黃芩屬多年生草本植物）的主要有效成分，黃芩為唇形科植物黃芩的干燥根。黃芩具有較廣的抗菌譜，并有抗炎、抗過敏、抗腫瘤、抗氧化等作用，是一種臨床常見中藥［1］。黃芩苷為含黃酮類糖苷，具有水溶性低［（67.03±1.60）mg∕L］、滲透性低（Papp=0.037×10-6cm∕s）等性質(zhì)［2］。黃芩苷參與多種代謝途徑，如?；撬岷蛠喤；撬岽x、谷胱甘肽代謝、煙酸和煙酰胺代謝、甘油磷脂代謝、初級膽汁酸生物合成、色氨酸代謝以及精氨酸和脯氨酸代謝等。與這些代謝途徑相對應(yīng)的差異代謝物在疾病發(fā)展的不同階段上調(diào)或下調(diào)，均表明在疾病演變中的關(guān)鍵作用［3］。本文就黃芩苷治療呼吸系統(tǒng)疾病的藥理學(xué)作用及機制作一綜述，為呼吸系統(tǒng)疾病的防治提供新的思路。

黃芩苷與呼吸系統(tǒng)疾病

1.黃芩苷與慢性阻塞性肺疾病（COPD）

COPD 是一種常見的以持續(xù)氣流受限為特征的疾病。黃芩苷因其所具有的抗炎、改善肺功能的能力被推測為COPD的潛在治療選擇。黃芩苷治療可減少促炎介質(zhì)［如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）和IL-8］的釋放，減輕炎癥程度，從而緩解COPD。其具體機制為：（1）黃芩苷可以上調(diào)熱休克蛋白72（HSP72）的表達，而HSP72 的過表達會抑制c-Jun N-末端激酶（JNK）的活性和磷酸化，從而導(dǎo)致JNK 基因沉默，致使細(xì)胞活力增強，抑制細(xì)胞凋亡以及TNF-α、IL-6、IL-8 的釋放，從而減輕了COPD［4］；（2）Zhang 等［5］的研究證明，黃芩苷可增強組蛋白去乙?；?（HDAC2）蛋白的表達，并且通過HDAC2∕核因子-κB（NF-κB）∕纖溶酶原激活劑抑制劑-1（PAI-1）信號通路抑制NF-κB 的表達，減少與其下游靶標(biāo)PAI-1 的啟動子結(jié)合并降低PAI-1的表達，從而抑制巨噬細(xì)胞中的p38絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和NF-κB的激活以及IL-6的轉(zhuǎn)錄下調(diào)影響單核細(xì)胞∕巨噬細(xì)胞的極化，減少炎癥細(xì)胞的募集，起到抗炎作用，從而緩解COPD。同時，PAI-1∕TNF-α∕PAI-1 可能存在正反饋回路，這將進一步增強黃芩苷的抗炎功效。PAI-1 受抑制還可以下調(diào)IL-8 和白三烯B4（LTB4）的表達，減少中性粒細(xì)胞向肺的募集。此外，研究已證實JNK 與PAI-1 的表達呈正相關(guān)關(guān)系，即JNK 基因沉默可抑制PAI-1 的表達［6］。綜上，黃芩苷的下游靶分子，包括HSP72、JNK及HDAC2，代表了COPD治療藥物開發(fā)的新興靶點。

2.黃芩苷與哮喘

哮喘發(fā)病機制與氧化應(yīng)激和氣道炎癥密切相關(guān)。微RNAs（miRNAs）在調(diào)節(jié)哮喘方面至關(guān)重要，了解miRNAs 的作用可能有助于開發(fā)治療嚴(yán)重哮喘的新療法［7］。Zhai 和Wang［8］的研究表明，黃芩苷通過上調(diào)miR-103 和介導(dǎo)Toll樣受體4（TLR4）∕NF-κB 通路來預(yù)防兒童哮喘的進展。黃芩苷促進miR-103 的表達并抑制血小板衍生生長因子-BB（PDGF-BB）誘導(dǎo)的支氣管平滑肌細(xì)胞（SMC）異常增殖，從而減輕哮喘的病理狀態(tài)。而miR-103還可以通過miR-103∕TLR4∕NF-κB 軸控制哮喘，miR-103 直接靶向TLR4 結(jié)合位點，抑制TLR4 表達，降低NF-κB 磷酸化的程度，從而改善炎性細(xì)胞浸潤和膠原沉積。而受損的TLR4∕NF-κB 通路導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子IL-6 和TNF-α 水平降低，降低氧化應(yīng)激標(biāo)志物丙二醛（MDA）和一氧化氮（NO）濃度，超氧化物歧化酶（SOD）增加，從而減輕急性哮喘小鼠模型中的氧化應(yīng)激，達到控制哮喘的效果。黃芩苷還可以顯著抑制肥大細(xì)胞中類胰蛋白酶mRNA 的IL-33 依賴性表達，使蛋白酶激活受體2（PAR-2）激活下降，從而減輕哮喘癥狀［9］。由于PAR-2 信號傳導(dǎo)誘導(dǎo)氣道上皮細(xì)胞中的胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素（TSLP）表達，黃芩苷還可以顯著下調(diào)TSLP+IL-1β刺激后肥大細(xì)胞中IL-4、IL-5 和IL-13 的表達。而上述大量Ⅱ型細(xì)胞因子（IL-4、IL-5和IL-13）的釋放參與Ⅱ型免疫過程和過敏性氣道疾?。ɡ缦虼?，黃芩苷對氣道上皮細(xì)胞中IL-33產(chǎn)生的抑制作用可能對治療哮喘具有治療價值。

3.黃芩苷與支原體肺炎

肺炎支原體是一種常見的病原體，可引起呼吸道感染。支原體肺炎會導(dǎo)致許多并發(fā)癥，包括肺損傷甚至死亡［10］。雖然支原體肺炎的發(fā)病機制尚不完全清楚，但其特征是呼吸道上皮吸附、免疫發(fā)病機制和肺炎支原體侵襲的破壞。Zhang 等［11］的研究證實，黃芩苷可以通過miR-221∕TLR4∕NF-κB軸減少支原體肺炎模型小鼠的肺組織損傷。黃芩苷靶向抑制miR-221 表達，使TLR4 表達下調(diào)，TLR4 可以穿過細(xì)胞膜與相應(yīng)配體結(jié)合，募集下游的銜接髓樣分化因子88（MyD88），并最終激活NF-κB。而TLR4 表達下調(diào)使NF-κB的激活受到抑制，導(dǎo)致促炎基因的轉(zhuǎn)錄水平下降，炎性因子（如IL-6 和TNF-α）數(shù)量減少。有研究表明，肺炎支原體產(chǎn)生的炎性因子可能通過Janus 激酶∕信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子等信號通路激活caspase-9，釋放更多的凋亡誘導(dǎo)因子，最終激活caspase-3，半胱天冬酶級聯(lián)的激活導(dǎo)致DNA斷裂和染色質(zhì)聚集，導(dǎo)致不可逆的細(xì)胞凋亡，最終導(dǎo)致肺損傷［12］?？傊?，黃芩苷可以通過抑制miR-221 表達和靶向TLR4∕NF-κB 信號通路來抑制炎性因子水平和炎性細(xì)胞數(shù)量，從而改善肺炎支原體所致肺損傷。

4.黃芩苷與結(jié)核病

結(jié)核分枝桿菌是全球范圍內(nèi)人類健康的重大威脅，在活動性結(jié)核病期間可以誘發(fā)肉芽腫和系統(tǒng)性炎性反應(yīng)。Fu等［13］的研究證明，黃芩苷可以抑制蛋白激酶R 樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（PERK）∕真核起始因子2α（eIF2α）的激活通路并下調(diào)硫氧還蛋白互作蛋白（TXNIP）表達，隨后減少核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3（NLRP3）炎性體的激活，導(dǎo)致結(jié)核分枝桿菌感染的巨噬細(xì)胞中的焦化減少，從而減輕炎性反應(yīng)，緩解結(jié)核分枝桿菌造成的組織損傷。因此，黃芩苷通過抑制PERK∕TXNIP∕NLRP3軸減少細(xì)胞焦化可能成為一種新的宿主導(dǎo)向療法。

5.黃芩苷與病毒性肺炎

5.1.黃芩苷與甲型流感病毒 甲型流感病毒是季節(jié)性流感的主要病原體之一，已知感染流感病毒通常會導(dǎo)致miRNA 譜（如miR-146a 和miR-155）的調(diào)節(jié)和宿主細(xì)胞Ⅰ型干擾素反應(yīng)的抑制［14］。黃芩苷可以使miR-146a 表達下調(diào)，而作為甲型流感病毒感染期間miR-146a 直接靶標(biāo)的腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（TRAF6）表達被增強，該因子是干擾素產(chǎn)生信號通路中的關(guān)鍵接頭，從而進一步激活Ⅰ型干擾素反應(yīng)來發(fā)揮黃芩苷的抗病毒作用［15］。這為靶向miRNA 預(yù)防和治療H1N1 和H3N2 等病毒感染提供了新的證據(jù)。然而，黃芩苷降低miR-146a 水平的機制仍然未知。黃芩苷是否直接導(dǎo)致miR-146a 的降解，或者這是否依賴于某些介質(zhì)來降低miR-146a 的表達，需要在未來進行更詳細(xì)的探索。

5.2.黃芩苷與新型冠狀病毒肺炎（COVID-19） 截至2019 年底，中國報道了一種罕見的肺炎——COVID-19，由一種新型冠狀病毒（COV）引起的嚴(yán)重急性呼吸綜合征（SARS）［16］，目前為止沒有針對SARS-CoV-2 的特異性抗病毒藥物。Zandi 等［17］的實驗證明，黃芩苷、黃芩素都可以通過在活性位點以外的位置與SARS-CoV-2 RNA 依賴性RNA 聚合酶（RdRp）結(jié)合，特異性結(jié)合抑制SARS-CoV-2 RdRp，從而對病毒聚合酶活性產(chǎn)生抑制作用。其具體機制為：黃芩素可以與SARS-CoV-2 RdRp 中的His133 和Asn705 氨基酸結(jié)合，這些氨基酸對病毒的成功復(fù)制十分重要。此外，有研究表明，黃芩苷可以抑制SARS-CoV-2 3CL蛋白酶的酶活性，并且能夠有效調(diào)節(jié)干擾素、促炎細(xì)胞因子和亞細(xì)胞炎癥通路，抵消病毒介導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子導(dǎo)致的多器官衰竭［18-19］。黃芩苷還具有抗肺纖維化能力，因而具有抗COVID-19 的潛在療效。黃芩苷可以與靶蛋白轉(zhuǎn)化生長因子- β（TGF- β1）結(jié)合，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶-2（MMP-2）、金屬蛋白酶抑制劑2（TIMP2）的表達，推延肺纖維化進程［20］。黃芩苷通過抑制磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）∕蛋白激酶B（Akt）和鈣∕鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）信號通路，調(diào)控信號通路的受體和下游靶基因控制肺纖維化，最終起到治療COVID-19的效果［21］。

6.黃芩苷與肺癌

肺癌是一種常見的實體癌，在全球范圍內(nèi)具有很高的癌癥相關(guān)病死率［22］。黃芩苷對多種癌細(xì)胞具有降低細(xì)胞毒性和抗轉(zhuǎn)移活性的作用，然而這種效應(yīng)背后的機制仍不清楚。黃芩苷可直接靶向PDZ 結(jié)合激酶∕T-淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞來源的蛋白激酶（PBK∕TOPK）蛋白激酶，下調(diào)下游信號分子組蛋白H3 和細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶2（ERK2）的表達水平，抑制紡錘體中區(qū)的形成和胞質(zhì)分裂，進而抑制肺癌細(xì)胞的增殖［23］。黃芩苷還可以通過miR-340-5p∕去甲腎上腺素轉(zhuǎn)運體基因（NET1）軸引發(fā)抗腫瘤活性，抑制肺癌細(xì)胞生長［24］。此外，黃芩苷可以抑制PI3K∕Akt∕哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路中p-Akt 的表達，從而促進腫瘤細(xì)胞的凋亡［25］。Hou 等［26］基于分子對接技術(shù)，將黃芩苷與苯丙氨酸甲酯結(jié)合，合成了一對手性黃芩苷衍生物，即BAD 和BAL，目的在于對黃芩苷進行結(jié)構(gòu)修飾以獲得具有高抗腫瘤活性的衍生物。BAD 和BAL 由黃芩苷和兩個PME 通過酰胺鍵形成，具有內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)的手性物質(zhì)可通過抑制PI3K∕Akt∕mTOR 通路中p-Akt 的磷酸化，進而上調(diào)caspase-3、caspase-9 和Bax，下調(diào)Bcl-2 蛋白的表達，最終促進肺癌細(xì)胞的凋亡。另外，黃芩苷可以增強順鉑促進細(xì)胞凋亡、將細(xì)胞阻滯在S 期和觸發(fā)DNA 損傷的作用，還能促進順鉑對肺癌細(xì)胞中XRCC1 表達的抑制作用，破壞肺癌細(xì)胞基因組的穩(wěn)定性［27］。上述關(guān)于黃芩苷在肺癌治療中的研究進展尚淺，很多機制有待進一步研究和探討。

總結(jié)與展望

目前，關(guān)于黃芩苷治療呼吸系統(tǒng)疾病的研究進展尚少，很多機制有待進一步研究，但其對于治療COPD、病毒性肺炎、支原體感染、肺癌、支氣管哮喘、結(jié)核病等肺部疾病方面均有著肯定的療效，尤其是面對全球肆虐的COVID-19 時，黃芩苷為COVID-19 的治療提供了新的希望。隨著研究的不斷深入，黃芩苷的作用及功效將進一步被開發(fā)完善，有望成為呼吸系統(tǒng)疾病治療中的重點藥物。