中藥調控NF-κB信號通路干預胃潰瘍研究進展

范明明 劉燁玄 李敬孝 李顯筑

胃潰瘍(gastric ulcer,GU)是以反復周期性上腹部疼痛、腹脹等癥狀為主要表現疾病,其發病機制為胃黏膜損傷與黏膜防御之間機制失衡所致,發病因素包括幽門螺旋桿菌(helicobacter pylori,Hp)感染、非甾體類抗炎藥、病毒、情緒、飲酒等,臨床治療以抑制胃酸分泌的質子泵抑制劑(proton pump inhibitors,PPI)、組胺H2受體拮抗劑(H2RA)及胃黏膜保護劑為主,此類藥物的應用使病死率和發生率逐漸下降,長期使用增加胃息肉、腫瘤、低鎂血癥、營養不良、骨質疏松等風險。臨床觀察表明,中醫藥對于GU治療具有良好的效果[1～3]。研究表明,氧化應激、中性粒細胞浸潤是導致胃潰瘍的關鍵因素,核因子-κB (nuclear factor-kappa B,NF-κB)是一種氧化還原敏感的轉錄因子,在胃潰瘍損傷中起著關鍵作用,調節與炎癥和細胞損傷相關的幾個基因的表達,誘發胃黏膜炎癥,與GU形成相關[4,5]。通過干預NF-κB信號通路成為中醫藥治療GU研究重點,現總結既往研究,為臨床用藥治療及開發提供思路。

一、NF-κB信號通路概述

NF-κB是一種由兩個亞基構成二聚體,與IκB蛋白結合,掩蓋了核定位信號,故位于絕大細胞胞質中,并處于非活性狀態,是機體重要的轉錄因子,參與機體炎癥、氧化應激、細胞凋亡等反應,其家族包括RELA(P65)、RELB、C-REL、NF-κB1(p50)和NF-κB2(p52)5種蛋白,可形成同源或異源二聚體,被白細胞介素(interleukin,IL)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)、活性氧(reactive oxygen species,ROS)等通過兩種途徑被激活,后可攜帶相關信息進入胞核進而調控靶基因轉錄。NF-κB激活途徑即NF-κB信號通絡,包括經典途徑和非經典途徑,經典途徑由IKKγ和兩種IκB激酶(IKK)組成的激酶復合物介導,其激活依賴于IKK激酶復合物的磷酸化,主要由促炎性細胞因子誘發,IκB蛋白被IKK磷酸化、泛素化,進而釋放相關的NF-κB,NF-κB釋放后轉位至細胞核;非典型途徑依賴于NIK、IKKα,激活信號主要為TNF受體家族成員,上游NF-κB誘導激酶(NIK)激活下游激酶IKKα,使p100磷酸化產生p52,后產生活化p52/RelB 復合物,并通過降解IκBδ,使NF-κB二聚體釋放轉位至細胞核。典型和非典型途徑由不同的激酶和直接底物介導的,但NF-κB系統中存在大量共享成分,故兩種途徑中存在串擾,詳見圖1[6,7]。

圖1 NF-κB信號通路

二、NF-κB信號通路與胃潰瘍

GU以胃黏膜受損為主要病理表現,涉及氧化應激、炎性反應及細胞凋亡,三者相互串擾[8]。體內氧化與抗氧化失衡,產生大量ROS,并通過脂質過氧化使胃黏膜血流減少、細胞器損傷,導致胃上皮細胞受損[9]。一方面,胃黏膜受損使NF-κB激活,活化的NF-κB上調IL-6、IL-8、TNF-α等炎性細胞因子表達,炎性細胞因子表達進一步激活NF-κB, 造成炎癥擴大,損傷組織細胞等[10,11]。另一方面,ROS過度產生可損害線粒體酶、膜及DNA,線粒體功能障礙又產生大量ROS,進一步加重線粒體功能障礙[11～13]。研究證實,通過調控NF-κB信號通路可增加抗氧化酶、降低ROS水平、保護線粒體[14,15];

細胞凋亡在胃黏膜損傷中占重要作用,胃黏膜受損后,細胞凋亡迅速增加,Hp、非甾體類抗炎藥等可以誘導細胞凋亡[16]。NF-κB信號通路可通過線粒體及NLRP3炎性小體介導細胞凋亡,一方面,通過抗凋亡蛋白(Bcl-2)和促凋亡蛋白(Bax)影響線粒體膜通透性,當Bax受到刺激信號后將其轉導到線粒體膜,導致細胞色素c的釋放并刺激caspase-9活性,后caspase-9被蛋白水解酶切割以激活caspase-3,從而啟動凋亡級聯效應。研究表明,八寶丹可通過抑制MAPK/NF-κB信號通路,使Bcl-2下調、Bax上調,從而減少細胞凋亡[17]。另一方面,NLRP3等蛋白被激活,產生具有活性的caspase-1,caspase-1加工IL-1β前體、IL-18前體,產生成熟形式的IL-1β和IL-18,誘發炎性反應,并裂解GSDMD蛋白觸發細胞凋亡(圖2)[18,19]。

圖2 NF-κB信號通路與胃潰瘍

三、中藥單體及有效成分

1.黃酮類化合物:研究表明,經陳皮苷治療GU小鼠,胃組織中SOD活性增加,MDA、MPO水平降低,p-ERK/ERK、p-JNK/JNK、p-p38/p38、p-p65/p65及p-IκBα/IκBα表達水平降低,血清中IL-1β、IL-6、TNF-α降低,表明陳皮苷通過抑制MAPK/NF-κB信號通路,減少炎性及氧化反應[20]。研究證實,高良姜總黃酮(F.AOH)升高SOD、MPO活性、增加GSH水平、減少MDA含量,降低血清TNF-α、IL-6水平,增加Bcl-2蛋白和基因表達,減少Bax和caspase-3蛋白和基因表達,降低胃黏膜上皮(GES-1)細胞凋亡率,提示F.AOH可以通過阻斷TLR4/MYD88/NF-κB信號通路,抑制Bcl-2/Bax/caspase-3途徑蛋白和mRNA的表達,參與氧化應激、炎性反應及細胞凋亡,進而改善GU[21]。山奈素降低小鼠血清中COX-2、前列腺素E2(PGE2)、NO、TNF-α、IL-6、IL-1β,抑制一氧化氮合酶(iNOS)、COX-2、NF-κB p65蛋白,提示山奈素通過抑制NF-κB/COX-2信號,下調下游炎性細胞因子含量,抑制炎性反應,保護胃黏膜[22]。

2.多糖類化合物:研究表明,白芨多糖治療GU大鼠,降低大鼠血清及胃組織Toll樣受體-4(TLR-4)、IL-17、IL-23、NF-κB p65基因及蛋白表達水平,表明該成分通過抑制NF-κB信號通路抗炎,保護胃黏膜[23]。研究表明,人參多糖升高組織中NO、PGE2水平,增加SOD和過氧化酶(catalase,CAT)的活性,降低MDA、MPO活性,減少組織IL-6、IL-1β和TNF-α的含量,使磷酸化的NF-κB p65、非受體型酪氨酸蛋白激酶2(JAK2)及STAT3蛋白表達降低,IκBα蛋白水平升高,提示該成分通過調控NF-κB和STAT3信號通路發揮抗炎、抗氧化作用,進而改善炎性細胞浸潤及黏膜下水腫,修復胃黏膜[24]。苦瓜多糖通過減少MPO、TNF-α和IL-6抑制胃部炎癥,通過抑制脂質過氧化物、增強GSH和SOD活性預防胃氧化應激,通過抑制Bax和caspase-3活性,增強抗凋亡蛋白Bcl-2活性,減少胃上皮細胞凋亡率。表明MCP通過抑制NF-κB、上調IκBα降低乙醇誘導大鼠胃損傷[25]。石斛多糖(dendrobium officinale polysaccharide,DOP)預處理的小鼠,凋亡細胞數量減少,細胞核形態改變好轉,Bax表達增加、Bcl-2、p-NF-κB p65、NF-κB p65表達下降,表明DOP通過抑制NF-κB抑制氧化應激誘導細胞凋亡而具有胃保護作用[26]。

3.生物堿類化合物:研究表明,苦參堿降低GU大鼠胃黏膜上皮細胞凋亡率,恢復胃黏膜上皮結構,降低胃黏膜組織TLR4、高遷移率族蛋白B1(HMGB1)、NF-κB、IL-6、COX-2、MyD88、γH2AX表達,提示苦參堿通過抑制HMGB1/TLR4/NF-κB通路,促進潰瘍愈合及緩解胃黏膜損傷[27]。研究證實,吳茱萸堿預處理的乙醇誘導GU小鼠PGE2、IL-6和TNF-α表達水平下調,血清MDA含量和胃組織中MPO活性降低,GSH、SOD和CAT水平提高,并抑制小鼠Rho、ROCK1、ROCK2,下調NF-κB p65的蛋白表達,提高GES-1活性,提示吳茱萸堿可能與通過Rho/NF-κB途徑改善氧化應激和炎性反應[28]。

4.萜類化合物:人參皂苷Rh4可通過阻斷MAPK/NF-κB信號,提高SOD、GSH和NO水平,減少MDA、TNF-α、IL-6和IL-1β含量,介導PGE2-COX-2途徑,增強Bcl-2蛋白表達,降低Bax、細胞表面死亡受體-6(Fas-6)蛋白表達,進而減輕胃損傷面積和胃組織黏膜病變百分比[29]。七葉皂苷是中藥娑羅子提取物,研究表明,七葉皂苷通過抑制NF-κB活化,下調誘導性iNOS水平和NF-κB p65蛋白表達,降低小鼠TNF-α、IL-6、NO表達,進而保護胃損傷[30]。研究表明,黃芪甲苷(astragalosideⅣ,AS-Ⅳ)可下調MPO、TNF-α、腫瘤壞死因子受體2(TRAF2)、NF-κB p65表達,提示AS-Ⅳ作為抗炎劑通過調節胃組織中TNF-α/NF-κB信號通路,減輕乙醇誘導胃黏膜炎癥損傷[31]。

5.酚類化合物:氧化白藜蘆醇為虎杖、桑椹等提取物。研究表明,氧化白藜蘆醇通過抑制NF-κB信號通路,上調三葉因子2(trefoil factor family 2,TFF-2)表達水平,下調IL-6 mRNA、COX-2表達水平,發揮抗炎、抗潰瘍、免疫調節等作用[32]。覆盆子酮可提高GU大鼠GSH、谷胱甘肽過氧化酶(glutathione peroxidase,GPx)活性,下調組織中NF-κB、TNF-α水平,降低Bax/Bcl-2比值,表明其可通過抑制NF-κB的活化和TNF-α的產生抗炎、抗氧化、抗凋亡,進而減少潰瘍面積,保護胃黏膜等[33]。研究表明,預防性使用芥子酸(sinapic aci,SA)可以通過抑制NF-κB信號通路,升高大鼠胃黏膜組織中PGE2、NO、GSH活性,降低TNF-α、IL-6、MPO、MDA水平,下調Bax和caspase-3水平,恢復抗凋亡蛋白Bcl-2活性,增加細胞存活率[34]。

6.其他:實驗檢測發現,木香可升高胃組織中SOD活性,上調潰瘍組織PCNA水平,下調NF-κB、TNF-α、NO、iNOS表達水平,提示,其可通過抑制NF-κB信號通路,減少炎性反應,促進潰瘍愈合[35]。研究表明,厚樸提取物可恢復SOD、GSH-Px等抗氧化物水平,降低TNF-α、IL-1β、IL-6、NF-κB濃度,提示厚樸胃保護作用歸因于抑制NF-κB炎癥途徑,減少促炎性細胞因子的產生[36]。研究表明,中華雪膽醇提取物,能明顯抑制LPS誘導的RAW264.7細胞中的NO、TNF-α、IL-1β、IL-6及VCAM-1的表達,提高RAW264.7細胞存活率,降低小鼠血清中TNF-α、IL-6、PGE2水平,使p38 MAPK、NF-κB p65蛋白磷酸化水平下降,提示中華雪膽醇通過抑制p38 MAPK/NF-κB信號通路保護胃黏膜[37]。牛蒡根(ALR-AE)劑量依賴性地降低MDA、TNF-α、IL-6和IL-1β的表達水平,升高GSH-Px、SOD水平,下調Akt、NF-κB p65、IKKα、IκBα磷酸化水平,降低p-Akt、p-NF-κB p65、p-IKKα、p-IκBα蛋白表達,提示ALR-AE通過調節Akt/NF-κB信號通路介導的炎性介質表達而減輕鹽酸/乙醇(HCl/EtOH)誘導的胃組織損傷程度[38]。

表1 中藥單體調控胃潰瘍相關信號通路及作用機制

四、中藥復方

肝胃百合湯是湖南名老中醫夏度衡治療肝郁氣滯,中焦濕熱所致消化性潰瘍。研究表明,肝胃百合湯治療組NF-κB表達下降,HSP70蛋白表達增加,提示肝胃百合湯可以通過抑制NF-κB轉錄降低胃黏膜水腫,保護胃黏膜[39]。戊己丸肝火犯胃、肝胃不和所致胃潰瘍,用戊己丸煎水灌胃治療后,發現戊己丸減少黏膜出血點,增加黏液中酸性粘多糖含量,降低TNF-α、IL-6、MDA、COX-2、NF-κB(p65)表達水平,升高NO、IL-10、SOD、COX-1表達水平,表明戊己丸可通過下調NF-κB通路改善炎癥、氧化及凋亡,從而發揮抗胃潰瘍作用[40]。研究表明,黃芪建中湯(HQJZT)治療組小鼠胃黏膜組織中TLR2、p-NF-κB蛋白表達下降、PGE2、NO含量升高,提示HQJZT通過抑制TLR2/MyD88/NF-κB信號通路調節胃黏膜炎性細胞因子水平,進而保護胃黏膜,改善胃潰瘍[41]。葛花、枳椇子皆有解酒毒作用,臨床研究表明,葛花、枳椇子配伍可升高乙醇誘導胃潰瘍小鼠ADH活性,增加胃黏膜IκBα mRNA表達水平,降低NF-κB p65mRNA表達水平,進而降低IL-6、IL-1β、TNF-α含量,提示葛花、枳椇子配伍可以調控NF-κB信號通路,減輕乙醇對胃黏膜的炎性損傷[42]。

表2 中藥復方調控胃潰瘍相關信號通路及作用機制

五、展 望

胃潰瘍在中醫上可歸為“胃脘痛”范疇,不同醫家對胃脘痛證型分析及治療側重不同,但基本以肝胃為主,病理因素包括氣滯、血瘀,熱包括濕熱、陰虛胃熱,寒為實寒、虛寒,治療以理氣、活血、清熱、滋陰、溫陽散寒為主,涉及方劑包括理氣為主的柴胡疏肝散、四逆散等,血瘀以丹參飲、失笑散等活血化瘀,清濕熱以化肝煎、金鈴子散、左金丸,連樸飲、小陷胸湯清肝胃濕熱,梅國強認為肺胃痰熱,也可導致胃脘痛,方以麻杏石甘湯,虛熱以益胃湯、一貫煎等滋陰清熱,實寒以良附丸加減,虛寒以小建中湯、理中湯、香砂六君子、黃芪建中湯等[43]。

中藥對于胃潰瘍抑制NF-κB信號通路,涉及因子包括NO、TNF-α、IL-1β、IL-6、SOD、MDA、Bcl-2等,通過抗炎、抗氧化、抗凋亡等機制,提高潰瘍抑制率,改善黏膜組織損傷、水腫,促進胃黏膜糖蛋白再生和恢復,增加黏液中酸性黏多糖含量,進而保護胃黏膜。中成藥及中藥提取物的研發證明了中醫的臨床有效性,如柴胡疏肝散、丹參飲、半夏瀉心湯可通過降低胃黏膜中TNF-α、IL-1β、IL-6的表達,抑制炎性反應、降低GES-1細胞的凋亡率治療胃潰瘍,但因成分復雜,有效成分尚不能完全確定,也未證明炎性反應是否通過NF-κB信號通路介導[44,45]。此外,炎癥通路之間互相串擾,一種藥物與多個信號通路相關,NF-κB信號通路是多數疾病信號通路。

諸多實驗表明,藥物提取物有劑量依賴性,故明確具體通路或最大相關通路,并確定藥物劑量配比、研究藥物聯合應用的最佳組合及使用方式對于增加療效,減少不良反應,保證藥物有效性、安全性至關重要[46]。此外,本文所引用胃潰瘍模型包括應激性胃潰瘍、化學性胃潰瘍、幽門螺桿菌感染胃潰瘍等,其中乙醇誘導鼠胃潰瘍多模擬乙醇所致急性胃潰瘍,醋酸誘導則多模擬慢性胃潰瘍,此兩者模型的大鼠的出血、黏液和胃酸病理、組織形態相似;Hp誘導的鼠胃潰瘍模型,對于研究Hp感染所致胃潰瘍也有重要作用。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。