姜黃素通過免疫調節治療炎癥性腸病作用機制的研究進展*

李世權,呂曉丹，謝彥飛,陳 蘭，詹靈凌 綜述,呂小平△ 審校

(廣西醫科大學第一附屬醫院:1.消化內科；2.臨床醫學實驗部,南寧 530021)

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)目前認為是一種自身免疫性疾病，主要包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC) 和克羅恩病(Crohn′s disease,CD)，均在病理組織學上表現為腸道黏膜炎癥，雖然其發病機制尚未完全清楚，但目前多數學者認為IBD的發病與遺傳，免疫、環境、炎癥、神經、心理因素相關，其中由未知因素的刺激引起異常的免疫應答導致不受控制的腸道黏膜炎癥是IBD發病最為重要的一個因素[1]。

姜黃自古以來在中國、日本、非洲印度等國家作為草藥而被廣泛應用，姜黃素是從姜黃根莖中提取的酚性物質[2]。研究表明，姜黃素是具有初級藥物活性的主要成分，它不僅具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化、抗纖維化等作用，還具有在多種免疫細胞和器官中發揮著免疫調節的作用[3-4]，并且不良反應少，安全性高，依從性好等優點，使得姜黃素備受眾多研究工作者的關注。充分了解姜黃素治療IBD的作用機制及其對免疫系統的動態調控機制和信號轉導，將為今后治療和預防自身免疫性疾病提供重要的理論依據。

1 姜黃素對Th1/Th2的調節作用

IBD是自身抗體與自身反應性CD4+T淋巴細胞共同參與的自身免疫性疾病,CD4+T細胞對調節腸道內免疫穩態至關重要，而先天性免疫異常將導致CD4+T細胞(Th1、Th2、Th17)產生大量的促炎因子，使得免疫反應超出了調節性T細胞(Treg)可調節的范圍，從而引發IBD；雖然UC和CD發病的特點為對腸道(細菌)抗原的免疫反應，但它們的炎性反應類型卻有所不同，CD的發病主要與Th1和Th17細胞分泌的細胞因子白細胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和 γ-干擾素(IFN-γ)為主導的炎性反應有關，而UC則與Th2細胞分泌的IL-4、IL-5、IL-9和IL-13等細胞因子為主導的炎性反應相關[3-6]；由此可以嘗試通過調節CD4+T細胞群及相其關細胞因子和信號通路作為IBD治療的手段之一。ZHANG等[7]表明姜黃素降低結腸黏膜Th1細胞因子而上調Th2細胞因子的表達，此外姜黃素上調脾細胞和循環中IFN-γ/IL-4比例，作為調節Th1/Th2平衡的重要因素，達到治療IBD的效果；SOON等[8]同樣發現姜黃素能通過調節Th1/Th2之間的平衡起到緩解卵清蛋白(OVA)誘導的食物過敏反應的作用。說明姜黃素通過改變Th1-Th2之間的免疫平衡向Th2型免疫轉化而起到抗炎的作用。

2 姜黃素對Th17、Treg的調節作用

Th17主要分泌IL-17、IL-17F、IL-6、IL-22、IFN-γ等促炎因子，IL-17和IL-17F還可激活其他細胞成分(如間質血管內皮細胞、成纖維細胞和上皮細胞)，產生其他促炎細胞因子誘發先天性免疫，在IBD中發揮重要的作用[9]；而Treg是一類表達CD4、CD25及以FoxP3轉錄因子為標志的T細胞亞型，主要維持機體內免疫穩態，Th17/Treg 之間的平衡對炎性反應和自身免疫性疾病的發展和預防是至關重要的。ZHAO等[10]研究表明姜黃素能夠抑制Th17細胞的分化和發育，研究還第1次發現在小鼠骨髓來源樹突狀細胞(BMDC)中構成型地表達了代謝型谷氨酸受體4亞型(mGluR4)，mGluR4 siRNA轉染BMDC倒轉了T細胞有利于向Th17型細胞分化的平衡，該研究還報道稱姜黃素增加了脂肪酶(LPS)誘導活化的小鼠BMDC表達mGluR4，這可能是姜黃素有助于抑制Th17 細胞分化的機制。HANDONO等[11]通過收集6例未經治療的系統性紅斑狼瘡(SLE)患者和6例健康志愿者外周血CD4+T細胞并予以Th17分化因子刺激，然后使用低劑量姜黃素干預，經過72 h的培育后收集細胞，采用流式細胞術檢測Th17/Treg比值，結果顯示低劑量姜黃素(0.1、1.0 μg/mL)能降低Th17的百分率及IL-17A的表達水平，而上調Treg細胞的百分率和轉化生長因子-β1(TGF-β1)的表達水平。說明姜黃素具有明確的調節Th17/Treg之間平衡而起到治療自身免疫性疾病的功能。

3 姜黃素通過調控免疫細胞因子治療IBD

3.1IL-1 IL-1主要活化T細胞、巨噬細胞等，在IBD活動期表達水平明顯升高；姜黃素能抑制脂多糖(LPS)刺激的巨噬細胞表達和分泌炎癥蛋白(MIP-2)、IL-1β、細胞趨化因子(KC),阻滯中性粒細胞向腸道炎癥部位聚集，從而緩解IBD炎性反應[12]。MOON等[13]在膠原誘導的關節炎小鼠研究中發現姜黃素能抑制脾T細胞增殖和TNF-α、IL-1β的表達，改善關節炎小鼠的臨床評分。EPSTEIN等[14]通過提取IBD患者的結腸組織細胞，利用姜黃素干預后發現，姜黃素抑制p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)的活化，降低IL-1β和基質金屬蛋白酶-3(MMP-3)表達而提高IL-10的表達。說明姜黃素可能以IL-1為作用靶點起到治療IBD的效果。

3.2IL-17 IL-17是T細胞產生的促炎性細胞因子，能進一步觸發T細胞和其他免疫細胞產生趨化因子、細胞黏附分子等多種細胞因子，在IBD的進展中起到關鍵的作用。在腦脊髓炎實驗模型中，發現口服姜黃素治療組IL-17水平與IL-17 mRNA的表達量減少，TGF-β、STAT-3及STAT-3磷酸化水平也受到抑制，T細胞STAT-3的磷酸化受到抑制從而阻滯了Th-17的分化[15]。姜黃素還能減弱同種異體反應性T細胞增殖和抑制IFN-γ和IL-17的生成，緩解急性移植物抗宿主病模型小鼠的排斥反應[16]。一項實驗性自身免疫性重癥肌無力(EAMG)動物模型的研究報道稱，姜黃素不僅抑制T細胞表面共刺激因子CD80、CD86和MHCclass-Ⅱ的表達，同時抑制了IL-17、IFN-γ、TNF-α促炎癥因子表達，增加抑炎細胞因子IL-10的表達，從而減輕EAMG大鼠的臨床癥狀[17]。隨后，國內學者林先剛等[18]報道姜黃素下調COPD模型大鼠IL-17表達，增加IL-10表達,對COPD大鼠起到保護和治療作用。說明姜黃素可通過調控IL-17的表達對炎癥起到調節的作用。

3.3IL-10 IL-10是Th2合成具有免疫調節作用的細胞因子，能對抗IL-2、TNF-α和IFN-γ 等促炎性因子，平衡機體的炎性反應，多數研究利用IL-10基因缺陷小鼠可建立結腸炎小鼠模型，說明IL-10表達缺陷與IBD發病有關。EPSTEIN等[14]發現姜黃素能提高患IBD兒童和成年人結腸黏膜IL-10D的表達量，姜黃素依賴IL-10產生抑制免疫反應的效果，姜黃素通過與 IL-10的協同作用抑制了LPS誘導樹突狀細胞IL-12/23p40的分泌[19]，還能調節骨髓來源的DCs表達ALDH1a和IL-10，經過姜黃素處理的DCs能誘導CD4T細胞分化成為Treg，此Treg能抑制抗原特異性T-細胞的活化[20],從而恢復免疫平衡，有效治療實驗性IBD。

3.4IFN-γ IFN-γ主要由Th1產生，研究發現IBD患者炎癥活動期血漿及腸黏膜組織中的IFN-γ水平均比緩解期明顯升高[21]。LIU等[22]發現姜黃素明顯降低了血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)、IFN-γ和IL-17的表達，減輕腦內出血模型(ICH)小鼠的炎性反應；姜黃素能抑制IFN-γ的生產從而減輕了(TPA)誘導的銀屑病模型鼠的Th1型炎性反應。說明姜黃素抑制Th1分泌IFN-γ達到抗炎效果[23]。姜黃素抑制人和老鼠結腸上皮細胞的IFNγ信號通路，在結腸上皮細胞起到雙相作用機制，對治療IBD是有益的[24]。

3.5TNF-α 在IBD中TNF-α是參與炎癥級聯反應的主要細胞因子，具有獨立的凋亡活性，在破壞腸上皮屏障中起到關鍵作用[25]。姜黃素能有效地抑制TNF-α，阻止TNF-α驅動的氧化應激反應，顯著減輕大腸炎小鼠的炎性反應[26]。研究還發現，姜黃素可抑制或殺傷B淋巴細胞，阻滯巨噬細胞介導的炎癥因子TNF-α和IL-6的釋放[27]，另外，姜黃素能夠通過COX-2/PGE2途徑下調IDO的生產從而抑制表面分子(CD80，CD86和MHCⅠ)和促炎癥細胞因子(IL-12 p70和TNF-α)表達，起到免疫調節作用[28]。

4 姜黃素通過炎癥信號通路治療IBD的作用機制

4.1核因子-κB(NF-κB) NF-κB在結腸平滑肌細胞中主要由p65、p50和c-Rel亞單位組成，在靜息狀態下，NF-kB被抑制蛋白IκB隔離在細胞質中。NF-kB在炎性反應中處于核心的地位，誘導和控制著促炎細胞因子，調節IL-6、IL-12和IL-23的表達，且 NF-kB 誘導TNF-α反過來進一步增強 NF-kB 的活化，造成延續性的腸黏膜炎癥[29]。姜黃素通過抑制NF-κB活化及ERK、Iκ-B和p38激酶磷酸化從而抑制受Toll樣受體配體LPS和CpG寡核苷酸刺激的B細胞增殖[30]。B淋巴細胞刺激因子(BLyS)的過度表達與一些自身免疫性疾病的發生、發展密切相關。HUANG等[31]研究報道，姜黃素能通過抑制NF-κB信號通路活性下調BLyS的表達，從而減少對B淋巴細胞的刺激，對一些自身免疫性疾病有治療的效果。此外一些研究進一步證實姜黃素及其化合物/類似物表現出具有劑量依賴性強有力的抗炎活性，其抗炎機制可能通過阻斷LPS誘導的NF-κB和ERK通路活性、抑制RAW巨噬細胞產生TNF-α和IL-6等炎癥因子釋放而實現[32-33]。

4.2p38 MAPK信號通路 p38 MAPK信號通路能被許多炎癥因子(TNF-α、IL-1)激活，誘導產生更多的炎性因子，促使炎性反應擴大化。研究表明姜黃素降低IBD活動期兒童和青少年體外腸黏膜活檢組織細胞中p38 MAPK的磷酸化[14]；肖雪飛等[34]稱姜黃素可能抑制IKK/NF-κB信號通路及MAPK 3條信號通路(ERK、JNK和p38MAPK)的活化,減少相關炎性基因和蛋白表達，抑制肺部中性粒細胞浸潤及氧化應激反應。LI等[35]利用葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導IBD模型小鼠對姜黃素治療IBD的作用機制進行探討，結果顯示姜黃素治療組p38MAPK蛋白和mRNA表達顯著減少，TNF-α生成隨之減少，得出姜黃素通過抑制p38MAPK通路，減少TNF-α生成而發揮治療IBD的效果。此外，姜黃素通過調節p38MAPK和JNK通路，減少細胞凋亡，緩解結腸損傷[36]。說明抑制p38MAPK通路可能是姜黃素治療IBD的靶向之一。

4.3STAT3 目前普遍認為腸黏膜免疫失衡是IBD主要發病機制之一，許多促炎細胞因子如IL-1、IL-6、IFN-γ等通過JAK/STAT途徑促發機體炎性反應。研究發現UC和CD患者及DSS誘導的小鼠結腸炎中均發現在STAT家族中以STAT3磷酸化程度最高,這提示STAT-3在IBD的發病中可能扮演著重要角色[37]。

姜黃素可通過抑制STAT3通路在實驗性結腸炎中發揮抗炎作用[38]，YANG等[39]一項研究表明姜黃素可通過抑制STAT-3信號通路，從而抑制具有細胞增值效應的cyclinD1和CDK4的表達，在IBD中表現出抗炎的作用。此外，姜黃素通過誘導Nrf2敏感的血紅素氧合酶-1(HO-1)mRNA和蛋白在LPS激活的DC中表達，增強STAT3磷酸化，而后抑制IL-12b、IL-23a的表達從而誘導樹突狀細胞表現出抗炎的功能[40]。郭琳等[41]利用DSS誘導小鼠UC模型探討姜黃素在治療UC小鼠的作用中，揭示姜黃素可能通過提高過氧化物酶體增殖物激活受體-g(PPAR-g)水平,抑制STAT3信號通路,減少COX-2的釋放,減輕中性粒細胞的浸潤,從而減輕小鼠結腸黏膜的損傷而達到治療UC的作用；姜黃素關于通過阻斷STAT3通路抑制免疫炎癥細胞因子的產生而達到治療IBD的作用，為姜黃素未來能成為治療IBD的藥物提供一個新的理論基礎。

眾所周知,持續的炎癥、氧化損傷和細胞凋亡誘導腸道損傷對IBD的發生、發展起到重要促進作用；姜黃素為一種天然化合物，能緩解實驗性結腸炎的發展，減輕腸道炎性反應，雖然其中確切的有效、安全的治療劑量及作用機制尚未完全清楚，但大量實驗研究表明姜黃素能通過作用于NF-κB和p38 MAPK等信號通路及相關炎癥細胞因子，調節免疫細胞，在腸道黏膜中發揮其抗炎抗氧化作用,在IBD、類風濕性關節炎等自身免疫性疾病的治療中顯示出獨特的優勢，值得進一步深入研究，為今后治療和預防IBD等自身免疫性疾病提供重要的理論依據。