中藥活性物質對腸屏障功能的保護作用研究進展

馮雯，張亞薇，張祎，王丹，陳倩，劉夢揚，吳昱錚，王濤（天津中醫藥大學中醫藥研究院，天津 300190）

腸道是人體重要的消化器官，參與營養物質的消化吸收并維持機體電解質和水的穩態。與此同時，腸道也與外部環境中大量存在的病毒、細菌、促炎因子等不利因素不斷發生著密切接觸。正常生理狀態下，腸屏障可以防止潛在有害物質從腸腔進入內部環境，同時選擇性地允許營養物質通過，以確保機體內部穩態。然而，如果腸屏障受損，腸上皮細胞通透性增加，腸腔內的細菌及毒素發生移位進入體內環境，將會激活炎癥信號通路，引發腸道微生物群失調，進而導致消化系統疾病、免疫系統疾病、甚至代謝性疾病的發生[1]。因此，維護腸屏障功能對于預防疾病及維持機體穩態至關重要。目前，有大量研究顯示，中藥活性物質對腸屏障損傷有顯著治療作用。本文就腸屏障的結構組成及功能，中藥活性物質保護腸屏障功能的機制，以及中藥活性物質對腸屏障損傷的修復作用進行綜述。

1 腸屏障的結構組成及功能

腸屏障由機械屏障、化學屏障、腸道微生物屏障和免疫屏障構成[2]。

機械屏障主要包括腸上皮細胞和細胞間緊密連接[3]。腸上皮細胞構成了機械屏障的基本骨架，包括腸細胞、杯狀細胞、潘氏細胞、腸內分泌細胞等類型，其中腸細胞是吸收型細胞，杯狀細胞、潘氏細胞、腸內分泌細胞是分泌型細胞。吸收型細胞負責營養物質的消化、吸收和代謝，分泌型細胞分泌MUC2、MUC5、MUC6等黏蛋白和抗菌肽，形成黏液層，將腸腔中的共生菌和宿主組織隔離開來，以維持腸道和機體內環境的穩態[4]。同時，腸上皮細胞還負責將腸腔內的抗原、內毒素等微生物信號傳遞給黏膜免疫細胞，調控宿主-腸道微生物的相互作用，促進腸道環境的平衡[5]。腸上皮細胞之間的縫隙由緊密連接填充。緊密連接由咬合蛋白（Occludin）、閉合蛋白（Claudins）、閉合小環蛋白（Zonula occludens，ZOs）和連接黏附分子（JAMs）構成，受到肌球蛋白輕鏈激酶（MLCK）、蛋白激酶C（PKC）、Rho/Rho激酶等蛋白或者信號分子的調控[6-7]。緊密連接具有選擇透過性和動態可變性，在正常生理條件下可以限制腸腔內抗原和細菌位移到固有層，同時為營養物質的吸收提供了通道[8]。

化學屏障主要指腸道黏液層，由黏蛋白、電解質、脂質以及水分等組成[9]。腸道黏液層分為內層和外層，內層黏液層緊貼腸上皮細胞，細菌無法穿透，避免細菌對腸免疫系統的影響。外層黏液由內層黏液轉化而來，厚度約為內層黏液層的兩倍。與內層黏液不同，外層黏液為松散的網狀結構，體積擴展為內層黏液的四倍，有更強的流動性，因此成為了共生腸菌的棲息地[10]。除此之外，腸道黏液層還作為表面清潔劑發揮作用，在腸道蠕動力的輔助下，結合并收集腸腔中的食物殘渣、碎片和細菌，將其排出體外。黏蛋白與水結合的能力還賦予了腸道黏液層保濕和潤滑的特性，保護上皮細胞在管腔內容物通過時免受脫水和機械應力的影響[11]。

腸道微生物屏障是由共生微生物附著在腸道表面黏膜層上形成的。腸道微生物群主要由擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門和放線菌門等細菌組成，還包含古菌、真菌、病毒以及噬菌體[12-13]。腸道微生物最主要的功能是調節營養物質的消化和吸收，為腸道上皮細胞提供能量，誘導免疫球蛋白A（IgA）產生并調節抗炎因子的表達，通過提供低水平的免疫刺激來促進腸道的適應性免疫[14-16]。腸道益生菌是腸道微生物屏障的重要組成部分，可以與病原體競爭營養物質和黏膜定植位點，以抵抗病原體的入侵[17]。研究表明，益生菌通過促進腸道免疫細胞的分化，刺激黏蛋白和抗菌肽的分泌，上調腸道緊密連接蛋白的表達從而起到保護腸屏障的作用[18-19]。此外，許多共生菌能代謝產生丙酸鹽和丁酸鹽等生物活性代謝物。丁酸鹽是腸上皮細胞的主要能量來源，有助于維持腸上皮的完整性[20]。丙酸鹽可以促進腸上皮緊密連接蛋白合成，增加ZO-1和Occludin蛋白的表達，增強腸黏膜機械屏障功能[21]。

免疫屏障包括腸道固有層中的樹突狀細胞、巨噬細胞、B細胞和T細胞等免疫細胞及其分泌的免疫介質[如分泌型免疫球蛋白A（SIgA）和細胞因子等]。SIgA由腸道固有層中的B細胞產生，穿過腸上皮，分泌到黏液層。細胞因子由免疫細胞和腸上皮細胞分泌，是炎癥和免疫反應中的重要調節因子[22]。在抗原的刺激下，腸道免疫細胞能夠對黏膜表面的抗原進行攝取和遞呈，幫助機體識別外來抗原以及自身的異常抗原，保護腸道免受異常免疫反應的影響[23-24]。SIgA可以與病原體和毒素結合，以一種免疫排斥的機制防止其黏附在腸黏膜上；同時，SIgA還能調節腸道微生物群組成，在維持腸道微生物群與宿主之間的穩態方面發揮作用[25]。細胞因子白細胞介素（IL）-22參與上皮細胞再生，誘導杯狀細胞分泌黏液，釋放抗菌肽，在調節腸道免疫及維持腸道微生態平衡方面具有重要作用[14，26]。

2 中藥活性物質保護腸屏障功能的機制

中藥活性物質通過作用于不同的腸屏障結構，對腸屏障功能進行整體調控。就目前的研究結果進行分析，中藥活性物質主要通過調控緊密連接蛋白表達，抑制腸道炎癥和調節腸道微生態等途徑發揮治療作用。

緊密連接蛋白（包括Claudins、Occludin、和ZOs）是腸道機械屏障的重要組成部分，其表達缺失直接導致腸屏障損傷及通透性增加。Claudins蛋白家族主要形成腸道中離子和水的選擇性屏障[27]。其中，Claudin-1的敲除會導致小鼠嚴重脫水和出生后死亡[28]。對Claudin-2離子通道的調節可作為調控腸屏障通透性的藥物靶點[29]。Occludin限制大分子的細胞旁通透性，Occludin的缺失明顯增加腸屏障的滲漏[30]。ZO-1是第一個被確認的上皮細胞緊密連接蛋白，其是Wnt信號介導的細胞增殖的重要調控因子，對黏膜修復至關重要[31]。中藥活性物質通過直接調節Claudins、Occludin和ZOs等腸道緊密連接蛋白的表達，維持其正常生理功能，從而維護腸道機械屏障完整性。

炎癥是導致腸屏障損傷的關鍵因素。體外實驗表明，腫瘤壞死因子α（TNF-α）誘導肌球蛋白輕鏈磷酸化，進而導致腸上皮細胞間隙增加，腸屏障功能受損[32]。炎癥因子γ-干擾素（INF-γ）協同TNF-α，通過激活NF-κB信號通路和MLCK，影響緊密連接蛋白Occludin的表達，增加腸屏障對大分子化合物的通透性[33]。除此之外，多種IL對上皮細胞緊密連接蛋白也有不同程度的影響。例如，在炎癥性腸病患者腸黏膜中高表達的促炎細胞因子IL-1，抑制緊密連接蛋白Occludin、ZO-1的表達，增加腸上皮細胞旁通路孔隙，導致屏障滲漏[34]。中藥活性物質抑制細胞因子誘導的肌動蛋白重塑和緊密連接蛋白表達的變化，維持細胞間孔隙和離子通道的正常功能。

腸道上皮既是外部環境和機體內環境之間的屏障，也是腸道菌棲息的場所。在體內和體外模型中，腸道菌群的種類和數量變化可直接改變緊密連接蛋白的表達和定位[35-36]。腸道微生物可通過釋放可溶性肽或毒素對緊密連接蛋白和腸道屏障功能進行直接調控[37]，也可通過短鏈脂肪酸（SCFA）等代謝物影響腸上皮細胞的生理狀態[38]。此外，微生物也可以通過調控宿主免疫細胞和細胞因子的釋放間接地改變上皮屏障的通透性[39]。中藥活性物質通過調控腸道微生物穩態，維持腸道菌群正常的豐度和代謝狀態，從而恢復正常的腸道通透性。

3 中藥活性物質對腸屏障的保護作用

腸屏障功能損傷和通透性增加是多種因素作用于不同屏障結構導致的結果。針對這一特點，中藥活性物質發揮多途徑、多靶點、協同作用的優勢，對腸屏障進行整體修復。下面將從中藥活性物質直接調控緊密連接蛋白表達、抑制炎癥及氧化反應、調節腸道微生物等方面，對腸屏障保護作用進行綜述。

3.1 中藥活性物質直接調控緊密連接蛋白表達

腸道的機械屏障對維持腸道正常結構及功能具有重要作用，中藥活性物質能夠直接調控腸道黏膜緊密連接，改善腸道機械屏障功能。Fan等[40]研究發現，槲皮素和楊梅素通過降低細胞旁通透性、增加細胞單層的跨上皮細胞阻力、增強Occludin、Claudin-1和ZO-1三種緊密連接蛋白的表達，從而拮抗丙烯酰胺誘導的大鼠小腸上皮細胞（IEC-6）屏障功能障礙。Yue等[41]用脂多糖（LPS）刺激Caco-2細胞單層，在體外建立腸屏障損傷模型，用喬松素處理后，發現緊密連接蛋白Occludin、Claudin-1、ZO-1和JAM-A的表達顯著升高，Caco-2細胞單層的通透性增加，維持了正常的腸上皮屏障功能。Claudin-7是腸上皮細胞中的一種重要的緊密連接蛋白，在調控腸上皮干細胞存活、自我更新和分化方面不可或缺。Wen等[42]研究發現，川陳皮素可顯著上調葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導的潰瘍性結腸炎小鼠結腸組織中Claudin-7的表達，保護結腸黏膜屏障，并且減輕模型小鼠結腸病理損傷。

3.2 中藥活性物質抑制炎癥及氧化反應

大部分中藥活性物質都具有抗炎的藥理活性，這一藥理作用在修復腸道屏障損傷方面也具有積極的效果[43-45]。有研究證實，大黃素通過抑制膿毒癥引起的全身性炎癥反應從而阻止了炎癥因子對腸上皮緊密連接的損傷，維護了腸屏障的完整性[46-48]。Zhou等[49]研究發現，重癥急性胰腺炎能夠引起腸屏障損傷。大黃素通過降低體內高濃度的促炎細胞因子，緩解了模型鼠因炎癥導致的結腸黏膜水腫、充血以及微絨毛脫落。同時，大黃素通過抑制炎癥反應緩解了腸道細胞的凋亡，增加了結腸緊密連接蛋白的表達。Yuan等[50]用十溴二苯醚處理Caco-2細胞單層模擬腸屏障損傷，發現木犀草素通過降低活性氧（ROS）水平，增加超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）的活性，抑制TNF-α、IL-6和IL-1β等促炎細胞因子的分泌，并增加緊密連接蛋白（ZO-1、Occludin和Claudin-1）的表達，從而減輕十溴二苯醚誘導的腸上皮屏障損傷。Ren等[51]研究發現猴頭菌多糖通過下調小鼠結腸中氧化應激的關鍵標志物一氧化氮（NO）、丙二醛（MDA）、髓過氧化物酶（MPO）和炎性因子IL-6、IL-1β、TNF-α、環氧合酶-2（COX-2），誘導型一氧化氮合酶（iNOS）的表達，阻斷核因子-κB（NFκB）、NF-κB抑制劑α（IκB-α）、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和蛋白激酶B（Akt）的磷酸化，起到抗炎和抗氧化應激的作用，從而減輕潰瘍結腸炎小鼠腸黏膜屏障損傷。綠原酸是一種天然多酚，具有強大的抗氧化活性。Chen等[52]用敵草快刺激斷奶仔豬，導致空腸和回腸中腸絨毛高度降低，堿性磷酸酶活性受到抑制，采用綠原酸治療提高了腸道絨毛高度和堿性磷酸酶活性，抑制了模型動物腸道細胞的氧化應激和凋亡，升高了Occludin、Claudin-1、ZO-1等緊密連接蛋白的表達，表明綠原酸可以減輕氧化應激誘導的腸黏膜損傷，增強腸屏障完整性。

3.3 中藥活性物質調節腸道微生物

過量飲酒、高脂飲食、過量食用肉類食品等會使腸道菌群失調，進而損傷腸屏障功能，造成腸道通透性增加[53]。中藥活性物質可以通過調節腸道微生物穩態，起到腸屏障保護作用。Zhang等[54]實驗發現淫羊藿苷顯著降低了潰瘍性結腸炎模型鼠糞便中擬桿菌、螺桿菌等有害菌的比例和活性，顯著增加了有益菌群（乳酸桿菌、毛螺菌科、阿克曼氏菌）的比例和活性，從而改善了結腸微生物屏障功能。抗菌藥物介導的腸道微生物群紊亂模型中，小鼠腸屏障功能受損。Bai等[55]研究發現，人參皂苷Rk3能有效改善腸道微生物群生態失調，調節厚壁菌/擬桿菌（Firmicutes/Bacteroidetes，F/B）的比例。改善腸道微生物群多樣性，增加SCFA乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽的水平。此外，研究還發現人參皂苷Rk3增加了緊密連接蛋白（ZO-1、Occludin和Claudin-1）的表達，抑制結腸炎性因子TNF-α、IL-1β和IL-6的過度產生，進而修復腸屏障功能障礙。Dai等[56]實驗發現，黃連的主要成分——小檗堿，可以修復非酒精性脂肪肝病模型大鼠的腸屏障功能受損。小檗堿和吳茱萸堿聯合給藥豐富了腸道微生物群的豐度和多樣性，減少了梭桿菌、毛螺菌等有害菌數量。此外，小檗堿還能抑制腸上皮細胞凋亡，增加腸緊密連接蛋白表達量，降低促炎因子的表達，進而緩解非酒精性脂肪性肝病狀態下的腸屏障損傷。越來越多的證據表明，2型糖尿病（T2D）與腸道屏障功能障礙有關。T2D患者腸道微生物結構失衡，降低了微生物多樣性和丁酸鹽的水平，導致慢性低度炎癥從而破壞腸屏障[57]。穿心蓮內酯通過增加擬桿菌與厚壁菌的比例，增加腸黏膜有益菌嗜黏蛋白阿克曼氏菌的豐度，調節SCFA的含量，重塑機體內腸道微生物群組成。此外，穿心蓮內酯能夠增加糖尿病小鼠腸道中Occludin和ZO-1的表達，進一步改善糖尿病小鼠腸屏障功能[58]。

除此之外，中藥活性物質還能通過抑制腸道細胞凋亡，保護腸道黏液層等作用起到保護腸黏膜屏障的作用。青蒿琥酯通過抑制細胞凋亡，增加腸道杯狀細胞分化，修復腸道隱窩損壞，顯著保護了潰瘍性結腸炎小鼠腸道屏障的完整性[59]。Li等[60]研究表明柴胡皂苷D增加DSS模型鼠結腸中黏蛋白Muc1和Muc2的表達，維持腸道黏液層的完整性。增加緊密連接蛋白ZO-1和Claudin-1的表達，改善結腸黏膜水腫、炎性浸潤和隱窩結構，調節TNF-α、IL-1β和IL-10等細胞因子表達，抑制NF-κB的激活，并調節腸道微生物群，增加腸菌豐富度，進而恢復結腸炎小鼠腸屏障功能的完整性。肢體缺血-再灌注引起腸道屏障損傷，廣藿香揮發油通過增加腸黏液分泌量，減少腸黏膜肥大細胞數目，降低二胺氧化酶（DAO）活性，提高腸道自身防御體系，維持了正常的腸黏膜上皮結構，修復腸道屏障損傷[61]。

對上述中藥活性物質對腸屏障的保護作用進行歸納總結，詳見表1。

表1 中藥活性物質對腸屏障的保護作用Tab 1 Protective effect of bioactive compounds of Chinese medicine on the intestinal barrier

4 總結

本文總結討論了腸屏障結構與功能以及中藥活性物質對腸屏障損傷的修復作用與機制，為腸黏膜屏障修復的機制研究，新藥研發及相關保健品開發提供了參考和科學依據。

腸屏障損傷是許多疾病的伴隨癥狀和誘因，如不及時治療，可能會加重原發疾病或引起嚴重的并發癥。中藥活性物質通過增加緊密連接蛋白，抑制腸道炎癥，調節腸道菌群等途徑，在維護腸屏障完整性，修復腸屏障功能方面發揮了顯著療效，對炎癥性腸病和代謝性疾病的疾病癥狀有很好的改善效果。因此，從中藥活性物質中識別和開發新的可以改善腸屏障完整性的化合物十分有意義。然而，通過恢復腸屏障功能對疾病進行治療和干預是一個新興的話題，我們對調節腸道通透性的機制的理解還有待進一步深入。此外，現有的中藥活性物質治療腸屏障損傷的研究主要集中在細胞水平和動物實驗，臨床應用研究較少。接下來，需要在實驗模型中對調節腸屏障功能的機制進行進一步探索，以加強對免疫系統、炎癥、腸道微生物菌群和腸屏障功能之間關系的理解。除此之外，還需在人體組織樣本中進行轉化研究，進一步明確腸屏障功能和疾病治療的關系。