中醫(yī)藥治療潰瘍性結腸炎及其肺損傷的機制研究?

吳 航，陳莉娟，楊維建,△，李彥龍，方姝琪，宋 劍，馬吉燕

(1.甘肅中醫(yī)藥大學，蘭州 730000；2.甘肅省疾病預防中心，蘭州 730020；3.甘肅省中醫(yī)院，蘭州 730050)

潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)是炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)的一種亞型，為慢性終身疾病，臨床特征主要包括復發(fā)緩解過程、特發(fā)性腸道炎癥、血性腹瀉和體重減輕，病變主要影響遠端結腸和直腸，其死亡率和癌變率高于其他類型結腸炎[1-2]。UC在發(fā)達國家的發(fā)病率大于0.3%，在新興工業(yè)化國家發(fā)病率每年上升14.9%[3-4]，預計到2025年全球發(fā)病人數(shù)將達到3000萬人[5]。UC的病理機制涉及異常免疫反應、細胞焦亡、氧化應激、腸膜黏膜屏障損壞、腸道微生物群平衡失調等[6-9]。當前現(xiàn)代醫(yī)學缺乏特異性治療UC疾病的方法[10]，大量研究人員正轉向研發(fā)天然藥物，以尋找可用于治療UC的有效化合物。作為補充和替代醫(yī)學的重要組成部分，中醫(yī)在治療慢性病方面發(fā)揮著不可替代的作用。中醫(yī)藥治療UC具有低風險，效果肯定、毒副作用小、不易復發(fā)等優(yōu)點，具有巨大的臨床應用前景。近年來發(fā)現(xiàn)大量單味中藥和復方，以及從中藥中提取的幾種活性化合物(主要包括黃酮類、酸類、萜類、酚類、生物堿類、醌類、膽汁酸類等)可通過多途徑、多靶點作用于UC，充分證明中醫(yī)藥治療疾病具有“多點顯效，協(xié)同增效”的獨特優(yōu)勢[11-12]。本文通過系統(tǒng)闡述中醫(yī)藥對UC免疫調節(jié)、腸道菌群調節(jié)、改善腸道屏障功能和結腸炎肺損傷的相關作用機制,為該病提供治療策略和思路。

1 潰瘍性結腸炎的中醫(yī)認識

根據(jù)臨床表現(xiàn)，UC可歸屬中醫(yī)“腹瀉”“痢疾”“腹痛”范疇。本病發(fā)病機制較為復雜，多由熱毒侵襲腸道引起，此外，濕熱熏蒸腸道致氣血損傷，可出現(xiàn)便血和化膿。大腸濕熱積聚和氣滯是UC的根本原因[12-13]。諸多醫(yī)家認為其發(fā)病與“濕熱”“熱毒”“痰濁”“血瘀”等相關，病理性質為本虛標實[14-15],治療多以補益脾肺，清熱燥濕為原則[16-17]。

2 中藥治療潰瘍性結腸炎的實驗研究

2.1 抑制炎癥反應

UC是一種特發(fā)性結腸黏膜慢性炎癥性疾病。各種致病機制，包括免疫應答和細胞焦亡均可促使體內釋放大量炎性細胞因子，從而誘發(fā)炎癥反應，促進或加重UC的病理進程。長此以往，UC病變過程中在大量炎性細胞因子的釋放和相互作用下甚至會誘發(fā)全身炎癥“級聯(lián)反應”“瀑布效應”和癌變等嚴重后果，因此，抑制炎性細胞因子的釋放在UC治療中具有極其重要的作用。

2.1.1 抑制炎性細胞因子 炎性細胞因子在炎癥性腸病中發(fā)揮多種功能，包括激活NF-κB通路，產生炎癥介質、血小板活化因子、白三烯、一氧化氮，抑制凋亡通路等，從而有效介導腸黏膜炎癥和損傷，促進了UC的發(fā)生發(fā)展[18-20]。炎性細胞因子是腸道免疫系統(tǒng)的重要標志物，調節(jié)腸上皮細胞的炎癥反應。炎性細胞因子的分泌可誘導或減輕炎癥。促炎性細胞因子如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)、白細胞介素-6(interleukin 6,IL-6)、干擾素-γ(interferon，IFN-γ)、IL-1β是UC過度炎癥的關鍵介質和引發(fā)劑，可促進炎癥反應，最終導致結腸組織損傷。而IL-4、IL-10和其他抑炎性細胞因子能夠減輕炎癥[21-22]。炎性細胞因子和誘導酶受到多種信號通路的嚴格調控。核轉錄因子κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)是炎癥程序的中樞激活因子之一，它參與了炎癥級聯(lián)反應的先天性和適應性免疫反應，被認為是UC的關鍵分子途徑[23]。IL-1β、IL-6、IL-1等腸道促炎性細胞因子異常表達，產生炎癥和毒性反應、導致組織損傷是UC發(fā)生發(fā)展的重要機制之一[24]。研究發(fā)現(xiàn)，木香內酯顯著抑制右旋糖酐硫酸鈉(dextran sulfate sodium salt,DSS)激發(fā)誘導的結腸組織核因子抑制蛋白(inhibitor kappa B alpha,IκBα)降解和NF-κB磷酸化，從而減少促炎性細胞因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)大量釋放，這可能有助于其對DSS誘導的結腸炎發(fā)揮保護作用(見表1)[25]。Tang等用黨參多糖處理DSS誘導的UC小鼠，顯著下調了小鼠結腸組織中促炎性細胞因子IL-6、TNF-α和IL-1β的分泌，上調了抑炎性細胞因子IL-22水平，從而減輕組織炎癥，同時促進了組織重塑和傷口愈合(見表1)[26]。

以上實驗研究表明，中藥單體木香內酯、黨參多糖均可通過調控炎性細胞因子的異常分泌重建免疫平衡，并減輕結腸黏膜損傷[27-28]。

2.1.2 調節(jié)免疫應答 T細胞的不適當活化是UC發(fā)病的關鍵因素。效應T細胞亞群的過度激活和Treg細胞的缺乏導致持續(xù)的免疫紊亂和腸道炎癥，提示UC發(fā)生發(fā)展過程中Th17細胞和Treg細胞的平衡失調。通過調節(jié)CD4 T細胞的分化和遷移來恢復平衡的治療方法對UC是潛在和可行的[29-30]。Zhu等[31]發(fā)現(xiàn)經(jīng)黃芩苷治療的UC大鼠Th17/Treg細胞比例降低，且黃芩苷可部分恢復IL-17和轉錄因子孤核受體(orphan nuclear receptor,RoRγt)表達，說明黃芪苷對UC免疫應答失衡有一定改善作用(見表1)。Xu等[32]發(fā)現(xiàn)復方槐花湯能降低DSS誘導的小鼠Th17細胞比例，上調Treg細胞百分率，同時降低IL-17A和RoRγt水平，升高IL-10和叉頭/翼狀螺旋轉錄因子3(orkhead/winged helix transcriptionfactor 3,Foxp3)水平，說明復方槐花湯能夠明顯改善UC小鼠的癥狀和病理損傷，影響免疫功能(見表1)。

上述中藥提取物黃芩苷、復方槐花湯能有效調控Th17/Treg免疫平衡，明顯降低結腸炎癥或組織損傷，表明中醫(yī)藥能夠有效逆轉UC模型大鼠的嚴重免疫失衡狀態(tài)。

2.1.3 抑制細胞焦亡 細胞焦亡與UC的發(fā)生發(fā)展密切相關，細胞焦亡導致促炎性細胞因子(IL-1β和IL-18)釋放，使UC炎癥反應加重。NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)/含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase)-1是細胞焦亡的經(jīng)典通路，與UC的發(fā)病過程存在密不可分的聯(lián)系，因此抑制這一通路的激活是治療UC的重要環(huán)節(jié)。Tian等[33]發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能抑制DSS誘導的UC小鼠結腸組織中NLRP3炎癥小體激活，從而降低消皮素D(gasdermin D,GSDMD)、IL-18和IL-1β的表達，減輕UC的病理進程(見表1)。另外，Liang等[34]通過實驗發(fā)現(xiàn)石斛多糖可以明顯抑制UC小鼠細胞焦亡的發(fā)生，降低DSS誘導的急性UC死亡率，減輕結腸病理損傷，有效緩解促炎性細胞因子(IL-1β和IL-18)和抑炎性細胞因子(IL-4、TGF-β)失衡(見表1)。

綜上，發(fā)現(xiàn)中藥提取物黃芪多糖、石斛多糖可通過抑制細胞焦亡經(jīng)典途徑中關鍵蛋白(NLRP3、caspase-1、GSDMD)和促炎性細胞因子(IL-1β、IL-18)有效表達來減輕UC細胞焦亡級聯(lián)效應，改善結腸組織的損傷,減少促炎性細胞因子的活化和浸潤，促進UC損傷后的修復。因此抑制細胞焦亡通路是治療UC的重要環(huán)節(jié)。

2.2 抑制氧化應激

氧化應激是UC發(fā)展的潛在病因[35-36]。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)通過靶向清除活性氧(reactive oxygen species,ROS)而發(fā)揮中心作用，從而抑制氧化應激的病理損傷。ROS可對各種重要的生物分子產生不利影響，如核酸、脂質和蛋白質，從而改變正常的氧化還原狀態(tài)并加重氧化應激。越來越多的證據(jù)表明氧化應激在UC的發(fā)病和進展中起著至關重要的作用[37]。丙二醛(malondialdehyde，MDA)是脂質過氧化的重要代謝產物，也是衡量氧化應激損傷的特異性指標之一[38-40]。黎笑蘭等[41]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)白芨多糖干預可提升UC大鼠的SOD活性并降低MDA含量，表明白芨多糖可調節(jié)UC損傷機體氧化應激反應(見表1)。馬文強等[42]的實驗研究也發(fā)現(xiàn)青黛能夠降低UC小鼠組織中MDA含量,升高SOD含量，說明青黛可逆轉實驗性誘導UC的氧化應激作用(見表1)。

以往的研究表明，隨著有害細菌和促炎性細胞因子的增加，活性氧不能被及時清除，氧自由基破壞腸黏膜屏障的穩(wěn)定性并可加重結腸炎。上述實驗研究表明白芨多糖和青黛能提升結腸組織SOD活性，抑制MDA的產生，抑制氧化應激的發(fā)生，達到減緩甚至逆轉UC病程的作用。

2.3 保護腸黏膜屏障功能

UC作為腸黏膜損傷性疾病，腸道屏障損傷會加重UC的炎癥反應，其黏膜修復過程也與腸上皮屏障功能有關，腸道屏障的破壞被認為是UC的關鍵機制之一[43-47]。保護腸上皮和黏膜層的完整性與UC預后具有高度相關性。腸上皮屏障功能障礙可降低結腸組織中緊密連接蛋白(ZO-1和occludin)的表達，并降低黏液層厚度，從而導致結腸炎易感性。黏液層也是腸屏障的主要組成部分，腸屏障是一個主要由Muc-2黏液構成的聚合物網(wǎng)。現(xiàn)有的證據(jù)表明，上皮屏障和黏液屏障對維持腸道功能和內環(huán)境穩(wěn)定非常重要[48-49]。Pan等[50]通過結腸炎小鼠腸黏膜屏障功能障礙的實驗研究，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇顯著增加UC小鼠緊密連接蛋白(Occludin和ZO-1)水平，降低組織學結腸黏膜損傷評分，甚至比5-氨基水楊酸更顯著，還發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇和5-氨基水楊酸均能減輕腸道炎癥，白藜蘆醇在維持腸黏膜上皮屏障完整性方面效果更優(yōu)(見表1)。Wu等[51]在對DSS誘導的UC小鼠研究中發(fā)現(xiàn)，廣藿香醇實驗組相比于模型組能夠顯著上調黏蛋白和緊密連接蛋白的表達，說明廣藿香醇能夠通過調節(jié)腸黏膜屏障的保護蛋白間接維護腸黏膜屏障的穩(wěn)態(tài)，減緩UC的發(fā)生發(fā)展甚至逆轉UC(見表1)。

表1 中醫(yī)藥治療潰瘍性結腸炎的機制及其靶點

上述實驗表明白藜蘆醇、廣藿香醇都能通過上調相關蛋白的表達來保護腸黏膜屏障，從而減輕炎癥反應，達到治療UC的目的。

2.4 保護腸道微生物群平衡

腸道菌群在維持人體正常的生理代謝活動、免疫調節(jié)及病原體抵抗等方面發(fā)揮重要作用，與UC的發(fā)展密切相關[52-53]。研究表明，腸道菌群組成的變化可能與腸道益生菌和病原菌之間的不平衡、腸道免疫系統(tǒng)對腸道菌群耐受性的破壞、大量細菌的遷移以及抗原刺激的持續(xù)性有關，從而會導致腸黏膜免疫系統(tǒng)激活。因此，增加有益微生物組水平或減少不良微生物組水平是維持健康人體的有希望的策略。有趣的是，中藥可以通過平衡體內腸道菌群的組成促進益生菌并抑制病原菌的生長[54-55]。因此，通過調節(jié)腸道微生物來治療UC是可能的。研究發(fā)現(xiàn)UC小鼠的變形桿菌比例增加，但黃芩多糖可以使其恢復到正常水平，黃芩多糖還促進了UC小鼠腸道微生物區(qū)系的多樣性，改變了其微生物群落結構(見表1)[56]。陳健等[57]發(fā)現(xiàn)半夏瀉心湯可以顯著改善DSS誘導UC小鼠癥狀，降低IL-6和TNF-α含量，并在門水平上降低Patescibacteria豐富度，屬水平上降低Clostridium_sensu_strict、Candidatus_Saccharimonas、Eubacterium_fissicatena_group豐富度，提高Bacteroides、Bifidobacterium豐富度，在一定程度上恢復了UC小鼠腸道菌群穩(wěn)態(tài)，進而起到減輕腸道炎癥和治療UC的作用(見表1)。王欣等[58]發(fā)現(xiàn)用芍藥苷在治療DSS誘導的炎癥時增加了乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)數(shù)量，降低了Bacteroides豐度。因此芍藥苷可能通過重塑UC小鼠腸道菌群結構來有效治療UC，逆轉UC的病理損傷，延緩UC的發(fā)生發(fā)展進程，這對治療UC有重大的實際意義(見表1)。

上述實驗證明中藥提取物黃芩多糖、芍藥苷可以通過恢復腸道菌群的穩(wěn)態(tài)達到治療UC的目的，說明中醫(yī)藥恢復腸道菌群穩(wěn)態(tài)是治療UC一個很有潛力的方向。

2.5 抑制UC肺損傷

“肺與大腸相表里”是中醫(yī)藏象學說的重要內容，說明大腸起病會迅速累及到肺。以往的研究表明，包括UC在內的炎癥性腸病與肺損傷密切相關，因此UC的治療應同時重視大腸和肺損傷[59]。現(xiàn)代醫(yī)學也發(fā)現(xiàn)了肺和大腸在組織起源和黏膜免疫方面的聯(lián)系，其中氧化應激和炎癥反應是UC肺損傷的核心病理機制，“肺腸軸”為核心樞紐[60]。繼發(fā)性肺異常已成為結腸炎模型中普遍存在的特征[61-62]，然而治療UC的主流藥物少有能緩解肺損傷者，一些藥物甚至還會加重肺損傷[63-65]。探索治療結腸炎肺損傷的新藥迫在眉睫。近年來，幾種中藥已被證實對UC和肺部疾病有保護作用[66-67]。在黃芪多糖與苦參堿對大鼠UC及相關肺損傷的協(xié)同保護作用實驗中，Xin等[68]發(fā)現(xiàn)UC小鼠模型肺組織SOD活性明顯降低，MDA、髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性明顯升高，提示UC合并肺損傷。UC小鼠結腸組織中產生的氧自由基可以破壞肺組織，從而導致肺部炎癥損傷。中藥石斛多糖，黃芪多糖或/和苦參堿均能抑制TNF-α和IL-1β的水平，降低MDA和MPO活性，提高SOD活性，提示黃芪多糖聯(lián)合苦參堿可能通過調節(jié)炎癥反應和氧化應激對肺損傷起到協(xié)同保護作用。

3 總結與討論

綜上所述，中醫(yī)藥治療UC的主要機制包括調控免疫調節(jié)、腸道菌群調節(jié)、改善腸道屏障功能和氧化應激等方面。同時，“肺與大腸相表里”為UC的治療提供了新的思路和方法。然而，現(xiàn)代醫(yī)學多數(shù)研究將肺與腸內外相關的原因歸因于神經(jīng)-生理-免疫-環(huán)境因素的綜合作用，仍需要更深層次的探討與挖掘。

UC及其肺損害的防治是臨床面臨的巨大挑戰(zhàn)。雖然許多研究表明中醫(yī)藥治療UC具有獨特的優(yōu)勢，但仍存在很多不足。筆者認為，首先，技術是制約中醫(yī)藥發(fā)展的瓶頸，由于目前技術不夠發(fā)達，對中藥及具體成分的認識不深不全，不能準確反映所研究中藥對疾病的確切治療效果；其次，中醫(yī)藥成分復雜，其有效成分作用靶點多，干預范圍廣，治療途徑多樣，其具體分子生物學作用機制尚未完全明確，因此今后需要更進一步研究，并且該領域臨床療效觀察較少，未來仍需進行更加科學、規(guī)范的臨床研究，為臨床轉化及藥物開發(fā)提供理論支撐；最后，本研究大部分證據(jù)停留在動物或細胞實驗階段，由于其與人類的實驗結果之間可能存在差異，并且目前的研究方法單一，研究結果佐證力度不足，因此，未來研究者應將臨床試驗與基礎研究緊密結合，利用生物信息學、多組學交叉、網(wǎng)絡藥理學和分子對接技術及人體或動物模型的體內外實驗對中藥治療UC的生物學基礎和作用機制進行系統(tǒng)性研究。