烏頭湯在類風濕關節炎中的抗炎機制研究進展

楊靜 王海東 蘇小軍 寧義菲 田雪梅

1甘肅中醫藥大學中醫臨床學院 甘肅蘭州 730000;2甘肅省中醫院風濕骨病中心

烏頭湯(WuTou decoction, WTD)首載于醫圣張仲景所著《金匱要略》中,全方由烏頭、麻黃、芍藥、黃芪、炙甘草五味藥物組成。方中烏頭、麻黃相使為君,辛溫散寒,宣痹止痛,效在溫通;臣以黃芪益氣固表、炙甘草緩急益氣,兩藥相須配伍,發揮益氣固本之效;佐以芍藥補血活血,緩急止痛。WTD全方藥少力專,互為助用。烏頭、麻黃辛溫散寒,宣痹止痛以治標,芪、芍、草三藥益氣補血,調和營衛以治本,標本兼顧,全方共奏溫經益氣、散寒宣痹之功[1]。該方適用于風寒濕邪侵犯人體所致痹證而寒濕偏勝者,是治療寒濕痹阻型類風濕關節炎(Rheumatoid Arthritis, RA)的基礎方劑。

現代醫學有關RA發病核心機制仍不明確,目前認為RA的發生主要與免疫細胞、炎癥因子、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)、氧化應激異常、遺傳、環境等因素相關[2],而炎癥作為RA發病的核心病理環節和關鍵預后環節,影響著疾病的發展與轉歸。若滑膜炎癥持續存在,會使自身抗體產生和促炎細胞因子的持續釋放,導致滑膜細胞增生,破骨細胞活化、引起骨與軟骨的破壞,最終導致關節僵硬、變形、骨質破壞和關節功能喪失。研究證明,WTD發揮溫經益氣、散寒宣痹的功效,可減輕RA患者的臨床癥狀(關節VAS評分、晨僵時間、關節壓痛指數、DAS28評分、HAQ評分),降低實驗室相關指標(血沉、CRP、RF、炎癥因子等)[3-4]。近年來,越來越多的WTD治療RA的臨床案例與相關研究被文獻報道,但其抗炎機制研究尚缺乏較為系統總結。為了進一步明確WTD對RA的抗炎作用機制,本文通過閱讀近年相關文獻,綜述如下,以期為WTD抗炎機制深入研究提供思路借鑒。

1 烏頭湯中單味藥物的抗炎機制

烏頭中抗炎藥理活性最為活躍成分是二萜類生物堿,其中最具有代表性的是高烏甲素(lappaconitine,LA),其能通過抑制核轉錄因子κB(nuclear factor-kappaB, NF-κB)以及絲裂原激活蛋白激酶(mitogen activation protein kinase, MAPK)而抑制炎癥信號通路的激活,下調炎癥因子、趨化因子以及其他炎癥介質的表達[5-6]。麻黃抗炎活性與偽麻黃堿含量密切相關,通過間接刺激α-腎上腺素能受體,使內源性去甲腎上腺素從神經元釋放,直接刺激β-腎上腺素能受體,下調前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor, TNF-α)、白介素(interleukin, IL)-1β和IL-6的表達,上調IL-4和IL-10表達水平,既可抑制滲出性炎癥,又抑制增殖性炎癥[7-8]。黃芪發揮抗炎作用的主要成分是黃芪多糖和黃芪甲苷,目前在炎癥性疾病中被廣泛使用,二者呈劑量依賴性抑制IL-1β誘導的相關炎癥因子的產生以及NF-κB信號轉導通路的激活,以控制機體的炎癥反應[9-10]。芍藥有赤白之分,二者化學成分基本一致,僅是所含成分量的區別,均有抗炎作用,但白芍優于赤芍。徐佳新等[11-12]認為白芍通過抑制PGE2、環氧化酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)、白三烯B4(leukotrieneB4,LTB4)、活性氧(Reactive oxygen species, ROS)、一氧化氮(nitric oxide, NO)等致炎因子的表達發揮抗炎作用,其抗炎作用主要與芍藥苷、芍藥內酯苷、苯甲酰芍藥苷以及丹皮酚等活性成分有關。甘草總黃酮中的異甘草素是甘草抗炎活性成分之一,通過抑制MAPK通路、PPARγ通路,降低細胞NF-κB、白介素、COX-2、TNF等多種因子的表達,以及產生抗氧化活性。同時,甘草水提液能作用于樹突狀細胞表面Toll樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4),而影響下游MAPK和NF-κB信號通路,促進樹突狀細胞成熟,調節炎性細胞因子分泌,增強免疫細胞活性、調節免疫功能而發揮免疫調節和抗炎作用[13-14]。

綜上可知,WTD所含五味藥物都有其特殊的抗炎活性成分,通過不同的途徑調節炎癥因子與炎癥介質的表達,從而發揮抗炎作用。

2 烏頭湯方對RA的抗炎藥理機制

炎癥損傷的過程有大量細胞因子及炎癥介質的參與,包括白細胞介素、TNF、干擾素(Interferon, IFN)等,而信號通路通過受體、配體、和轉錄因子調控著這些細胞因子和炎癥介質的表達,共同參與機體炎癥反應、介導免疫組織損傷。WTD可調控多條炎癥相關通路,通過多靶點、多層次調節免疫細胞功能,抑制多種炎癥因子的表達,發揮抗炎作用。

2.1抑制NF-κB信號通路 NF-κB是一種多效調節免疫的關鍵轉錄因子,在體內主要以p50和p65結合構成的異二聚體形式存在。促炎因子等細胞外刺激信號可激活轉化生長因子-β激活激酶1(transforming growth factor-β-activated kinase 1, TAK1),使核轉錄因子抑制蛋白κB(Nuclear factor inhibitory protein,IκB)磷酸化而發生降解,活化后的異二聚體內移到細胞核內介導炎癥因子的轉錄。NF-κB信號通路參與多種炎癥的信號轉導,其激活與否影響炎癥基因的表達[15-16],與炎癥因子、趨化因子、氧化應激、感染、微生物等密切相關,在免疫調節、細胞凋亡和炎癥反應等方面發揮重要的作用。多項實驗研究證實傳統名方WTD能通過限制上游蛋白含量的表達與抑制NF-κB的磷酸化使NF-κB信號通路被抑制,減輕RA模型的炎癥反應。如當上游Iκκ激酶(Iκκ)、IκB激酶(IκB)、p65等蛋白的過度表達,NF-κB通路激活,使炎性細胞進入滑膜組織發生炎癥[17],但WTD可降低NF-κB通路上游蛋白如IL-1β、IL-6、TNF-α和MMP-3等的表達,抑制NF-κB信號通路的活化,發揮抑制炎癥的作用[18]。

IκB是NF-κB的抑制蛋白,通常情況與NF-κB呈二聚體形式存在于體內,可抑制NF-κB通路活化。但當細胞因子、蛋白等刺激細胞時,IκB蛋白發生磷酸化,NF-κB核定位信號區暴露,促使NF-κB完成磷酸化,激活NF-κB通路,產生炎癥反應;而IκB蛋白的磷酸化可被WTD抑制,進而發揮抑制NF-κB磷酸化的作用,減輕NF-κB信號通路介導的炎癥反應,同時還可以通過增加核因子E2相關因子2(Nuclear factor E2-related factor 2 ,Nrf2)的表達,強化其介導的抗氧化途徑產生協同抗炎作用[19-20]。

2.2調控PI3K/AKT信號通路 3-磷酸肌醇激酶(phosphoinositide-3-kinase, PI3K)是脂質激酶家族成員,是由一個催化亞基(p110)和一個調節亞基(p85)組成的二聚體復合物蛋白,分為3種同工酶亞型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。PI3K激活后使一系列下游底物如絲氨酸(Serine/protein kinase B,Akt)磷酸化而介導細胞增殖、凋亡、促進血管生成、細胞癌性轉化、調控滑膜炎,導致軟骨損傷等[21-22]。研究表明,WTD可通過調節AKT-MAP激酶的激酶4(MAP kinase kinase 4, MKK4)-終端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)-轉錄因子AP-1(JUN)炎癥信號軸,增加AKT磷酸化蛋白的表達,減少MKK4、JNK和JUN磷酸化蛋白的表達量,從而起到抗炎止痛作用[23]。研究表明,WTD通過PI3K/AKT信號通路干預RA所致滑膜炎癥及后續骨與軟骨破壞進程,其中WTD中麻黃總生物堿可以增加AKT磷酸化水平,下調磷酸化NF-κB蛋白表達,從而降低關節中TNF-α、IL-1β等炎癥因子的表達、抑制滑膜細胞增殖,發揮抗炎作用[24]。

2.3調控其他炎癥信號通路 核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(NOD-like receptor protein 3,NLRP3)炎癥小體是人體免疫應答的重要組成部分。NLRP3炎性信號通路在RA的炎癥病理發展過程中意義重大,可以識別或被多種危險信號主動激活,介導促炎細胞因子如IL-1β、TNF-α等表達而導致炎癥發生[25-26]。研究發現,WTD能抑制NLRP3炎性體的異常活化,進而抑制滑膜組織中NLRP3、天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-1(caspase-1)蛋白的表達、減少炎性細胞因子IL-1β、IL-18釋放,緩解風寒濕痹型膠原誘導性關節炎(collagen induced arthritis,CIA)模型大鼠關節腫痛等炎性表現[27]。

此外,芳香烴受體(Aryl hydrocarbon receptor, Ahr)存在于人體的多種組織與細胞中,由805個氨基酸構成,屬于堿性螺旋-環-螺旋轉錄因子家族,可以被許多內源性或外源性配體激活,Ahr信號通路調節人正常生物學功能,與調控炎癥、免疫、氧化應激、皮膚癌變、能量調節等有關[28-29]。交叉點接合蛋白1(src homology 2 domain containing transforming protein1,SHC1)基因與細胞凋亡、炎癥和ROS產生有關,Ahr作為一種轉錄因子,激活后便從細胞質轉入到細胞核,從而刺激LOC101928120基因的轉錄與表達,進而抑制SHC1基因表達,下調IL-1β等促炎因子的表達,而WTD可通過充當Ahr轉錄配體,調控Ahr/LOC101928120/SHC1信號通路,產生炎癥級聯反應,逆轉IL-1β、ROS的產生,從而減輕RA大鼠關節炎癥反應[30]。

單核細胞趨化蛋白1(monocyte chemotactic protein 1, MCP-1)可以與受體CC趨化因子受體2(CC Chemokine receptor 2 ,CCR2)結合,將細胞外信號調節激酶1/2(extracellular-signal-regulationed kinases 1/2,ERK1/2)磷酸化,激活NF-κB等炎癥因子產生。研究者發現WTD能夠抑制MCP-1/CCR2/ERK1/2信號轉導,通過降低CIA大鼠血清及踝關節局部MCP-1的含量,減少踝關節中CCR2和ERK1/2磷酸化形式的表達水平,發揮減輕關節炎癥的作用[31]。

上述研究表明,WTD可通過多種抗炎活性成分之間的協同作用調控NF-κB與PI3K/AKT等多條炎癥相關信號通路,多靶點、多層次、多途徑實現其對RA的抗炎作用。

3 小結與展望

綜上所述,炎癥是RA病程的核心環節,一方面,炎癥導致關節疼痛與腫脹,另一方面,炎癥的持續狀態最終會導致骨質破壞和關節功能喪失。WTD具有良好的抑制炎癥反應、改善炎性癥狀的作用。在對其作用機制的研究中發現WTD所含豐富的藥物活性成分之間協同作用,調控多條炎癥相關信號通路,多靶點、多層次、多途徑實現其抗炎作用。但是,目前WTD對RA抗炎機制的研究仍存在不足之處:(1)與RA炎癥相關的信號轉導通路有許多,涉及NF-κB信號通路、PI3K/AKT信號通路、MAPK信號通路等多條不同的信號通路[32],但目前只涉及了NF-κB、PI3K/AKT兩條信號通路,尚不能深刻揭示WTD治療RA的抗炎機制,也無法體現中醫藥的多靶點治療的優勢。(2)WTD復方所產生的協同抗炎機制、抗炎力量的強弱與劑量、配伍之間的關系缺乏深入研究,使其難以在臨床藥物加減中實際運用。(3)目前RA炎癥的研究已經涉及到細胞自噬、miRNA等領域,如炎癥可激活細胞自噬,而過度自噬又可以使滑膜細胞增殖、產生炎癥介質,最終破壞患者的關節和軟骨[33];miRNA的過度表達提升炎癥通路信號傳導水平,使促炎細胞因子分泌增加而導致炎癥加重[34],而運用中醫藥治療RA炎癥機制的相關研究較少。故在以上研究的基礎上,今后應從以下幾個方面進行深入挖掘:(1)根據網絡藥理學及計算機技術篩選有關抗炎信號通路和生物學介質并進行后續實驗驗證研究,以完善WTD抗炎機制理論。(2)通過拆方研究WTD中藥物配伍比例與抗炎效應之間的關系。(3)可從調控自噬和miRNA等角度展開研究,以期深刻揭示烏頭湯抗RA炎癥的作用機制。