天然產物對急性肺損傷保護的藥理作用及研究進展

凌亞豪，張飄飄，王愛平, ，靳洪濤, *

（1. 中國醫學科學院藥物研究所新藥安全評價研究中心，北京 100050；2. 北京協和建昊醫藥技術開發有限責任公司，北京 100176）

急性肺損傷（acute lung injury，ALI）是指患者在多種非心源性致病因素作用下，引起急性低氧性呼吸功能不全，大量炎性細胞浸潤導致毛細血管通透性增加，嚴重時表現為急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）[1-5]。ALI的病死率高達35 %～40 %[6-7]。目前，ALI的具體發病機制尚未完全闡明，臨床上也缺乏特異有效的治療藥物。天然產物防治ALI有重要的研究意義與開發價值，本文綜述近年天然產物對急性肺損傷保護的藥理作用及研究進展，擬為有效的臨床治療和藥物研發提供參考。

1 調節免疫細胞功能

ALI可誘導機體產生多種免疫細胞，如中性粒細胞、巨噬細胞、肺血管內皮細胞和淋巴細胞等。在ALI發病過程中，肺中活化的中性粒細胞可產生大量細胞毒性物質，包括活性氧、蛋白酶、生物活性脂質等，從而導致肺泡上皮細胞和毛細血管內皮細胞損傷，引發肺毛細血管通透性增高[4]。肺泡巨噬細胞也被激活，釋放多種生物活性分子，包括細胞因子、趨化因子和黏附分子，從而與中性粒細胞共同抵御外來病原物的入侵，促進炎癥發生[8]。通過天然產物干預，觀察免疫細胞的數量、形態等變化等，有助于治療ALI。

1.1 桔梗皂苷D（platycodin D，PLD）

PLD作為桔梗最有效的藥理成分（圖1），有抗炎、免疫調節等藥理學活性[9]。PLD（50 mg/kg）可顯著降低由脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）或博來霉素（bleomycin，BLE）誘導ALI小鼠肺組織中的髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）活性。此外，組織病理學研究表明，PLD治療顯著減弱肺組織中性粒細胞浸潤[10]。

圖1 桔梗皂苷D結構式

1.2 三七總皂苷（panax notoginseng saponins，PNS）

PNS是中藥三七的提取物（圖2），主要活性成分是人參皂苷Rb1（ginsenoside Rb1，Rb1）、人參皂苷Rg1（ginsenoside Rg1，Rg1）和三七皂苷R1（notoginsenoside R1，R1），其藥理活性主要是抗炎和抗氧化等[11]。PNS（100 mg/kg）能顯著降低由油酸（oleic Acid，OA）和LPS誘導的ALI大鼠的肺組織總白細胞和中性粒細胞數量[12]。

圖2 三七總皂苷主要活性成分結構式

1.3 橙皮苷（hesperidin，HDN）

HDN（圖3）有抗氧化、抗炎和化學預防活性[13]。巨噬細胞體外培養試驗表明，HDN（30 μg/ml）能在LPS激活時抑制高遷移率族蛋白-1（highmobility group box 1，HMGB1）分泌，減輕炎癥反應，從而在ALI時起到保護作用[14]。

圖3 橙皮苷結構式

1.4 甜菊苷（stevioside）

圖4 甜菊苷結構式

2 調節凝血和纖溶系統失衡

ALI時血管內凝血因子占優勢超過了抗凝血因子，凝血與纖溶系統之間出現顯著失衡。內皮細胞、巨噬細胞、中性粒細胞和血小板等可分泌炎癥介質、細胞因子等血管活性物質，激活外源性凝血途徑，形成大量凝血酶，增加內皮通透性。同時，凝血酶可刺激血小板和內皮細胞產生大量1型纖溶酶原激活物抑制物（plasminogen activator in-hibitor type，PAI-1），引發抗纖溶反應。天然產物有改善微循環、調節凝血和纖溶系統失衡作用，有望用于臨床治療ALI[16-17]。

2.1 丹皮酚（paeonol）

丹皮酚是牡丹皮中一種主要的酚類成分（圖5），有解熱、抗炎作用。研究表明[18]，腹腔注射丹皮酚（25，50 mg/kg）能顯著降低氣管滴注LPS誘導的ALI大鼠BALF中的PAI-1水平，表明丹皮酚在ALI誘導的凝血病中有明顯的纖維蛋白溶解作用。

圖5 丹皮酚結構式

2.2 丹參酮ⅡA（tanshinone ⅡA）

丹參酮ⅡA是從丹參根中提取的一種脂溶性單體（圖6）。Shi等[19]研究表明，腹腔注射丹參酮ⅡA（5 mg/kg）能減輕LPS誘導的ALI大鼠肺部的氧化損傷，抑制脂質過氧化，改善微循環和高凝狀態，在ALI中發揮保護作用。

圖6 丹參酮ⅡA結構式

3 調控炎癥介質

ALI時，機體內的中性粒細胞、巨噬細胞和血管內皮細胞等多種免疫細胞被激活并釋放了一系列炎癥介質，引發失控性的全身炎癥反應。調控炎癥介質，使促炎癥反應和抗炎癥反應達到平衡狀態是天然產物防治ALI的重要機制之一[20]。

3.1 姜黃素（curcumin）

姜黃素是從姜黃分離的二酮類化合物（圖7），有抗菌、抗炎和抗癌特性[21]。在經LPS處理的巨噬細胞中，姜黃素（200 mg/kg）增強了AMP依賴的蛋白激酶[adenosine 5’-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，AM PK]活化作用和減少核轉錄因子kappa-B（nuclear transcription factor kappa-B，NF-κB）依賴性細胞因子或趨化因子的生成，如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、巨噬細胞炎癥蛋白-2（macrophage inflammatory protein-2，MIP-2）和白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）[22]。

圖7 姜黃素結構式

3.2 苦參堿（matrine）

苦參堿（圖8）是從苦參中的主要活性成分[23]。有研究表明，在經LPS刺激的人肺癌A549細胞中，苦參堿（20 mg/kg）顯著地抑制環氧合酶-2（cyclooxygenase-2 ，COX-2）和細胞間黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）的表達和IL-6、白細胞介素-8（interleukin-8，IL-8）、單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）等生成[24]。

圖8 苦參堿結構式

3.3 異嗪皮啶（isofraxidin，IF）

IF是廣泛存在于天然植物如草珊瑚和刺五加中的香豆素化合物（圖9），通常用于抗腫瘤、抗氧化和抗炎治療[25]。IF（5，10，15 mg/kg）在LPS誘導的ALI小鼠實驗中通過抑制COX-2蛋白表達，調節前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）的生成而發揮保護作用[26]。

圖9 異嗪皮啶結構式

3.4 廣藿香酮（pogostone，PO）

PO是廣藿香的主要成分（圖10），有抗菌、免疫抑制和抗炎特性。在LPS誘導的ALI小鼠中，給予PO（20 mg/kg）治療后，降低了BALF中MPO和促炎細胞因子TNF-α、白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、IL-6的活性，抑制了丙二醛（methane dicarboxylic aldehyde，MDA）生成，減輕了肺部炎癥[27]。

1.2.2.2 醫院感染知識培訓 醫院感染管理小組每月舉行1次醫院感染控制及防護知識培訓講座，對于重點防控科室的護士則要求每次參加，對其他科室的護士根據工作時間安排出席。培訓內容包括醫院感染管理辦法、規范消毒技術、完善消毒管理辦法、醫護人員職業暴露防護、病房環境管理、醫療廢棄物處理辦法、規范診療儀器消毒滅菌技術、常見醫院感染預防、感染個案管理及查房方法、環境衛生監測、感染控制聯絡護士職責及角色。培訓方式以講座為主，并結合發放宣傳資料、臨床現場技術指導、實踐操作培訓等多種方式。

圖10 廣藿香酮結構式

4 調節相關的細胞信號轉導通路

與ALI相關的細胞信號轉導通路有NF-κB通路、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路和Janus 激酶/信號轉導與轉錄激活子（the Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）信號通路等。NF-κB作為轉錄因子蛋白家族，包括5個亞單位，肺部的炎癥因子轉錄與NF-κB密切相關。MAPK所含的細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）和p38亞族可參與調節ALI中炎癥介質的信號轉導。JAK是一類非受體酪氨酸激酶家族，JAK的底物為STAT，即信號轉導子和轉錄激活子其中信號轉導與轉錄激活子-1（signal transducer and activator of transcription 1，STAT1）在ALI炎癥過程中起到重要作用。STAT1被JAK磷酸化后發生二聚化，然后穿過細胞的核膜進入核內調節相關基因的表達[28-30]。

4.1 積雪草苷（asiaticoside，AS）

AS是積雪草的主要化學成分（圖11），有抗炎作用[31]。研究顯示AS（15，30，45 mg/kg）通過下調NF-κB信號通路在LPS誘導的ALI小鼠BALF中抑制TNF-α、IL-6表達而發揮抗炎作用[32]。

圖11 積雪草苷結構式

4.2 虎杖苷（polydatin，PD）

PD是從虎杖根提取的結晶產物（圖12），可用于治療慢性支氣管炎、肝炎等[33-34]。研究表明，PD在體內（20，80 mg/kg）和體外（2，4，8 μmol/L）通過TLR4-MyD88-NF-κB通路對抗LPS誘導的ALI而表現出抗炎作用[35]。

圖12 虎杖苷結構式

4.3 遠志皂苷元（tenuigenin，TNG）

TNG是中藥遠志的主要活性成分（圖13），有抗氧化、抗炎、抗癡呆等藥理作用[36]。研究表明，TNG（8 mg/kg）可抑制LPS誘導小鼠p38絲裂原活化蛋白激酶、細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase, JNK）磷酸化增加，從而抑制MAPK活化[37]。

圖13 遠志皂苷元結構式

4.4 表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）

EGCG是茶多酚中的有效活性成分（圖14），具有抗炎、抗氧化、抗動脈硬化等作用[38]。文獻報道EGCG（10 mg/kg）可減輕大鼠因海水吸入誘導的ALI，能顯著逆轉炎癥反應和改善血氧不足，與抑制JAK / STAT1通路有關[39]。

圖14 表沒食子兒茶素沒食子酸酯結構式

5 調節肺泡-毛細血管屏障功能障礙

肺泡-毛細血管屏障功能障礙可導致富含蛋白質的水腫液滲入肺間質，損害肺泡上皮細胞與血管內皮細胞功能。肺泡上皮細胞主要由Ⅰ型肺泡上皮細胞（alveolar typeⅠcell，ATⅠ）和Ⅱ型肺泡上皮細胞（alveolar typeⅡcell，ATⅡ）組成，ATⅡ具有合成和分泌表面活性物質（pulmonary surfactant，PS）的功能。ALI時，ATⅡ功能受損，導致肺泡表面活性物質活性降低，合成減少，從而加重肺水腫。同時，肺血管內皮細胞（pulmonary vasculary endothelial cell，PVEC）的緊密連接被破壞，屏障功能下降，血管通透性增加，微循環障礙。維持肺泡—毛細血管屏障功能的穩定性是防治ALI的重要策略之一[40-42]。

5.1 黃芪甲苷IV（astragaloside IV，AS-IV）

AS-IV是從黃芪中分離出的皂苷成分（圖15），有抗炎、抗氧化作用[43]。Huang等[44]研究表明，AS-IV（2.5，5，10 mg/kg）可顯著減少膿毒癥誘導ALI大鼠的肺積水和BALF中蛋白含量，且還能減輕肺上皮細胞和毛細血管微血管的通透性。

圖15 黃芪甲苷Ⅳ結構式

5.2 甜菜堿（betanin）

甜菜堿是一種生物堿（圖16），有抗氧化、抗炎作用。在百草枯誘導ALI大鼠模型中，甜菜堿（25，100 mg/kg）可減弱百草枯的毒性，降低緊密連接蛋白-1（zonula occludens-1，ZO-1）和緊密連接蛋白-4（claudin-4）的表達，具有保護肺泡上皮細胞屏障功能[45]。

圖16 甜菜堿結構式

6 其他

6.1 抗氧化作用

中性粒細胞和肺泡巨噬細胞被激活后，釋放出大量的氧自由基，引發脂質過氧化，肺血管內皮細胞和肺泡上皮細胞屏障功能減弱，通透性增高，加重肺損傷[46]。

槲皮素（quercetin）是一種黃酮類化合物（圖17），有抗炎、抗氧化等作用[47]。Huang等[48]研究表明，在LPS誘導大鼠ALI的模型中，槲皮素（50 mg/kg）給藥后升高了肺中的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性，降低MDA水平，主要是通過升高抗氧化酶和減少氧化應激介導。

圖17 槲皮素結構式

6.2 調節水通道蛋白AQP1 和AQP5

水通道蛋白-1（aquaporin-1，AQP1）主要在肺泡毛細血管內皮細胞中表達，促進水分運輸穿過細胞膜。水通道蛋白-5（aquaporin-5，AQP5）主要表達在肺泡I型的頂端膜上和II型細胞，并與肺泡液的形成有關[49]。

大黃素（emodin）是中藥大黃的主要成分（圖18），有抗炎、抗病毒等作用[50]。研究表明，在重癥急性胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP）誘導的ALI大鼠中，AQP1和AQP5的表達顯著下降，大黃素（25 mg/kg）通過抑制炎癥反應和增加AQP1和AQP5的表達而對肺損傷有保護作用[51]。

圖18 大黃素結構式

6.3 減輕肺纖維化

肺纖維化的主要特征是成纖維細胞增殖、炎癥損傷和組織結構破壞。在ALI及肺纖維化的進程中，有大量的炎癥介質參與，其中轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）起著重要作用[52]。

柚皮苷（naringin）是一種雙氫黃酮類化合物（圖19），有抗炎、抗病毒、抗癌等作用[53]。Chen等[54]研究表明，柚皮苷（60，120 mg/kg）對百草枯誘導小鼠ALI和肺纖維化有保護作用，主要通過抑制氧化應激、肺部炎癥和轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）、基質金屬蛋白酶-9（matrix metalloprotein-9，MMP-9）、基質金屬蛋白酶抑制劑-1（tissue inhibitor of metalloproteinase-1，TIMP-1）的表達。

圖19 柚皮苷結構式

近年，天然產物在防治ALI的基礎研究方面取得了許多新進展及成果。目前防治ALI的天然產物主要有黃酮類、皂苷類、生物堿類和多酚類等，且大多采用動物模型驗證天然產物的藥效和活性，其中主要是應用LPS誘導ALI模型，此外還有高氧、肺缺血再灌注、靜脈注射細菌或油酸、氣管滴注博來霉素等模型[55]。天然產物的結構多樣，活性確切，可通過調節免疫細胞功能、調節凝血和纖溶系統的失衡、抑制炎癥介質、調節相關的細胞信號轉導通路和調節肺泡毛細血管屏障功能障礙等多個環節防治ALI。上述天然產物仍然有活性成分、構效關系、作用靶點和有效作用時間等尚未完全明確的問題，有待繼續深入研究。因此，利用現代先進的藥物研發技術開發出防治ALI的創新藥物將具有重要的現實意義與廣闊的前景。