中医药治疗溃疡性结肠炎及其肺损伤的机制研究❋

吴 航，陈莉娟，杨维建,△，李彦龙，方姝琪，宋 剑，马吉燕

(1.甘肃中医药大学，兰州 730000；
2.甘肃省疾病预防中心，兰州 730020；
3.甘肃省中医院，兰州 730050)

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)是炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)的一种亚型，为慢性终身疾病，临床特征主要包括复发缓解过程、特发性肠道炎症、血性腹泻和体重减轻，病变主要影响远端结肠和直肠，其死亡率和癌变率高于其他类型结肠炎[1-2]。UC在发达国家的发病率大于0.3%，在新兴工业化国家发病率每年上升14.9%[3-4]，预计到2025年全球发病人数将达到3000万人[5]。UC的病理机制涉及异常免疫反应、细胞焦亡、氧化应激、肠膜黏膜屏障损坏、肠道微生物群平衡失调等[6-9]。当前现代医学缺乏特异性治疗UC疾病的方法[10]，大量研究人员正转向研发天然药物，以寻找可用于治疗UC的有效化合物。作为补充和替代医学的重要组成部分，中医在治疗慢性病方面发挥着不可替代的作用。中医药治疗UC具有低风险，效果肯定、毒副作用小、不易复发等优点，具有巨大的临床应用前景。近年来发现大量单味中药和复方，以及从中药中提取的几种活性化合物(主要包括黄酮类、酸类、萜类、酚类、生物碱类、醌类、胆汁酸类等)可通过多途径、多靶点作用于UC，充分证明中医药治疗疾病具有“多点显效，协同增效”的独特优势[11-12]。本文通过系统阐述中医药对UC免疫调节、肠道菌群调节、改善肠道屏障功能和结肠炎肺损伤的相关作用机制,为该病提供治疗策略和思路。

根据临床表现，UC可归属中医“腹泻”“痢疾”“腹痛”范畴。本病发病机制较为复杂，多由热毒侵袭肠道引起，此外，湿热熏蒸肠道致气血损伤，可出现便血和化脓。大肠湿热积聚和气滞是UC的根本原因[12-13]。诸多医家认为其发病与“湿热”“热毒”“痰浊”“血瘀”等相关，病理性质为本虚标实[14-15],治疗多以补益脾肺，清热燥湿为原则[16-17]。

2.1 抑制炎症反应

UC是一种特发性结肠黏膜慢性炎症性疾病。各种致病机制，包括免疫应答和细胞焦亡均可促使体内释放大量炎性细胞因子，从而诱发炎症反应，促进或加重UC的病理进程。长此以往，UC病变过程中在大量炎性细胞因子的释放和相互作用下甚至会诱发全身炎症“级联反应”“瀑布效应”和癌变等严重后果，因此，抑制炎性细胞因子的释放在UC治疗中具有极其重要的作用。

2.1.1 抑制炎性细胞因子 炎性细胞因子在炎症性肠病中发挥多种功能，包括激活NF-κB通路，产生炎症介质、血小板活化因子、白三烯、一氧化氮，抑制凋亡通路等，从而有效介导肠黏膜炎症和损伤，促进了UC的发生发展[18-20]。炎性细胞因子是肠道免疫系统的重要标志物，调节肠上皮细胞的炎症反应。炎性细胞因子的分泌可诱导或减轻炎症。促炎性细胞因子如肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)、白细胞介素-6(interleukin 6,IL-6)、干扰素-γ(interferon，IFN-γ)、IL-1β是UC过度炎症的关键介质和引发剂，可促进炎症反应，最终导致结肠组织损伤。而IL-4、IL-10和其他抑炎性细胞因子能够减轻炎症[21-22]。炎性细胞因子和诱导酶受到多种信号通路的严格调控。核转录因子κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)是炎症程序的中枢激活因子之一，它参与了炎症级联反应的先天性和适应性免疫反应，被认为是UC的关键分子途径[23]。IL-1β、IL-6、IL-1等肠道促炎性细胞因子异常表达，产生炎症和毒性反应、导致组织损伤是UC发生发展的重要机制之一[24]。研究发现，木香内酯显著抑制右旋糖酐硫酸钠(dextran sulfate sodium salt,DSS)激发诱导的结肠组织核因子抑制蛋白(inhibitor kappa B alpha,IκBα)降解和NF-κB磷酸化，从而减少促炎性细胞因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)大量释放，这可能有助于其对DSS诱导的结肠炎发挥保护作用(见表1)[25]。Tang等用党参多糖处理DSS诱导的UC小鼠，显著下调了小鼠结肠组织中促炎性细胞因子IL-6、TNF-α和IL-1β的分泌，上调了抑炎性细胞因子IL-22水平，从而减轻组织炎症，同时促进了组织重塑和伤口愈合(见表1)[26]。

以上实验研究表明，中药单体木香内酯、党参多糖均可通过调控炎性细胞因子的异常分泌重建免疫平衡，并减轻结肠黏膜损伤[27-28]。

2.1.2 调节免疫应答 T细胞的不适当活化是UC发病的关键因素。效应T细胞亚群的过度激活和Treg细胞的缺乏导致持续的免疫紊乱和肠道炎症，提示UC发生发展过程中Th17细胞和Treg细胞的平衡失调。通过调节CD4 T细胞的分化和迁移来恢复平衡的治疗方法对UC是潜在和可行的[29-30]。Zhu等[31]发现经黄芩苷治疗的UC大鼠Th17/Treg细胞比例降低，且黄芩苷可部分恢复IL-17和转录因子孤核受体(orphan nuclear receptor,RoRγt)表达，说明黄芪苷对UC免疫应答失衡有一定改善作用(见表1)。Xu等[32]发现复方槐花汤能降低DSS诱导的小鼠Th17细胞比例，上调Treg细胞百分率，同时降低IL-17A和RoRγt水平，升高IL-10和叉头/翼状螺旋转录因子3(orkhead/winged helix transcriptionfactor 3,Foxp3)水平，说明复方槐花汤能够明显改善UC小鼠的症状和病理损伤，影响免疫功能(见表1)。

上述中药提取物黄芩苷、复方槐花汤能有效调控Th17/Treg免疫平衡，明显降低结肠炎症或组织损伤，表明中医药能够有效逆转UC模型大鼠的严重免疫失衡状态。

2.1.3 抑制细胞焦亡 细胞焦亡与UC的发生发展密切相关，细胞焦亡导致促炎性细胞因子(IL-1β和IL-18)释放，使UC炎症反应加重。NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白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是细胞焦亡的经典通路，与UC的发病过程存在密不可分的联系，因此抑制这一通路的激活是治疗UC的重要环节。Tian等[33]发现黄芪多糖能抑制DSS诱导的UC小鼠结肠组织中NLRP3炎症小体激活，从而降低消皮素D(gasdermin D,GSDMD)、IL-18和IL-1β的表达，减轻UC的病理进程(见表1)。另外，Liang等[34]通过实验发现石斛多糖可以明显抑制UC小鼠细胞焦亡的发生，降低DSS诱导的急性UC死亡率，减轻结肠病理损伤，有效缓解促炎性细胞因子(IL-1β和IL-18)和抑炎性细胞因子(IL-4、TGF-β)失衡(见表1)。

综上，发现中药提取物黄芪多糖、石斛多糖可通过抑制细胞焦亡经典途径中关键蛋白(NLRP3、caspase-1、GSDMD)和促炎性细胞因子(IL-1β、IL-18)有效表达来减轻UC细胞焦亡级联效应，改善结肠组织的损伤,减少促炎性细胞因子的活化和浸润，促进UC损伤后的修复。因此抑制细胞焦亡通路是治疗UC的重要环节。

2.2 抑制氧化应激

氧化应激是UC发展的潜在病因[35-36]。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)通过靶向清除活性氧(reactive oxygen species,ROS)而发挥中心作用，从而抑制氧化应激的病理损伤。ROS可对各种重要的生物分子产生不利影响，如核酸、脂质和蛋白质，从而改变正常的氧化还原状态并加重氧化应激。越来越多的证据表明氧化应激在UC的发病和进展中起着至关重要的作用[37]。丙二醛(malondialdehyde，MDA)是脂质过氧化的重要代谢产物，也是衡量氧化应激损伤的特异性指标之一[38-40]。黎笑兰等[41]通过实验研究发现白芨多糖干预可提升UC大鼠的SOD活性并降低MDA含量，表明白芨多糖可调节UC损伤机体氧化应激反应(见表1)。马文强等[42]的实验研究也发现青黛能够降低UC小鼠组织中MDA含量,升高SOD含量，说明青黛可逆转实验性诱导UC的氧化应激作用(见表1)。

以往的研究表明，随着有害细菌和促炎性细胞因子的增加，活性氧不能被及时清除，氧自由基破坏肠黏膜屏障的稳定性并可加重结肠炎。上述实验研究表明白芨多糖和青黛能提升结肠组织SOD活性，抑制MDA的产生，抑制氧化应激的发生，达到减缓甚至逆转UC病程的作用。

2.3 保护肠黏膜屏障功能

UC作为肠黏膜损伤性疾病，肠道屏障损伤会加重UC的炎症反应，其黏膜修复过程也与肠上皮屏障功能有关，肠道屏障的破坏被认为是UC的关键机制之一[43-47]。保护肠上皮和黏膜层的完整性与UC预后具有高度相关性。肠上皮屏障功能障碍可降低结肠组织中紧密连接蛋白(ZO-1和occludin)的表达，并降低黏液层厚度，从而导致结肠炎易感性。黏液层也是肠屏障的主要组成部分，肠屏障是一个主要由Muc-2黏液构成的聚合物网。现有的证据表明，上皮屏障和黏液屏障对维持肠道功能和内环境稳定非常重要[48-49]。Pan等[50]通过结肠炎小鼠肠黏膜屏障功能障碍的实验研究，发现白藜芦醇显著增加UC小鼠紧密连接蛋白(Occludin和ZO-1)水平，降低组织学结肠黏膜损伤评分，甚至比5-氨基水杨酸更显著，还发现白藜芦醇和5-氨基水杨酸均能减轻肠道炎症，白藜芦醇在维持肠黏膜上皮屏障完整性方面效果更优(见表1)。Wu等[51]在对DSS诱导的UC小鼠研究中发现，广藿香醇实验组相比于模型组能够显著上调黏蛋白和紧密连接蛋白的表达，说明广藿香醇能够通过调节肠黏膜屏障的保护蛋白间接维护肠黏膜屏障的稳态，减缓UC的发生发展甚至逆转UC(见表1)。

表1 中医药治疗溃疡性结肠炎的机制及其靶点

上述实验表明白藜芦醇、广藿香醇都能通过上调相关蛋白的表达来保护肠黏膜屏障，从而减轻炎症反应，达到治疗UC的目的。

2.4 保护肠道微生物群平衡

肠道菌群在维持人体正常的生理代谢活动、免疫调节及病原体抵抗等方面发挥重要作用，与UC的发展密切相关[52-53]。研究表明，肠道菌群组成的变化可能与肠道益生菌和病原菌之间的不平衡、肠道免疫系统对肠道菌群耐受性的破坏、大量细菌的迁移以及抗原刺激的持续性有关，从而会导致肠黏膜免疫系统激活。因此，增加有益微生物组水平或减少不良微生物组水平是维持健康人体的有希望的策略。有趣的是，中药可以通过平衡体内肠道菌群的组成促进益生菌并抑制病原菌的生长[54-55]。因此，通过调节肠道微生物来治疗UC是可能的。研究发现UC小鼠的变形杆菌比例增加，但黄芩多糖可以使其恢复到正常水平，黄芩多糖还促进了UC小鼠肠道微生物区系的多样性，改变了其微生物群落结构(见表1)[56]。陈健等[57]发现半夏泻心汤可以显著改善DSS诱导UC小鼠症状，降低IL-6和TNF-α含量，并在门水平上降低Patescibacteria丰富度，属水平上降低Clostridium_sensu_strict、Candidatus_Saccharimonas、Eubacterium_fissicatena_group丰富度，提高Bacteroides、Bifidobacterium丰富度，在一定程度上恢复了UC小鼠肠道菌群稳态，进而起到减轻肠道炎症和治疗UC的作用(见表1)。王欣等[58]发现用芍药苷在治疗DSS诱导的炎症时增加了乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)数量，降低了Bacteroides丰度。因此芍药苷可能通过重塑UC小鼠肠道菌群结构来有效治疗UC，逆转UC的病理损伤，延缓UC的发生发展进程，这对治疗UC有重大的实际意义(见表1)。

上述实验证明中药提取物黄芩多糖、芍药苷可以通过恢复肠道菌群的稳态达到治疗UC的目的，说明中医药恢复肠道菌群稳态是治疗UC一个很有潜力的方向。

2.5 抑制UC肺损伤

“肺与大肠相表里”是中医藏象学说的重要内容，说明大肠起病会迅速累及到肺。以往的研究表明，包括UC在内的炎症性肠病与肺损伤密切相关，因此UC的治疗应同时重视大肠和肺损伤[59]。现代医学也发现了肺和大肠在组织起源和黏膜免疫方面的联系，其中氧化应激和炎症反应是UC肺损伤的核心病理机制，“肺肠轴”为核心枢纽[60]。继发性肺异常已成为结肠炎模型中普遍存在的特征[61-62]，然而治疗UC的主流药物少有能缓解肺损伤者，一些药物甚至还会加重肺损伤[63-65]。探索治疗结肠炎肺损伤的新药迫在眉睫。近年来，几种中药已被证实对UC和肺部疾病有保护作用[66-67]。在黄芪多糖与苦参碱对大鼠UC及相关肺损伤的协同保护作用实验中，Xin等[68]发现UC小鼠模型肺组织SOD活性明显降低，MDA、髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性明显升高，提示UC合并肺损伤。UC小鼠结肠组织中产生的氧自由基可以破坏肺组织，从而导致肺部炎症损伤。中药石斛多糖，黄芪多糖或/和苦参碱均能抑制TNF-α和IL-1β的水平，降低MDA和MPO活性，提高SOD活性，提示黄芪多糖联合苦参碱可能通过调节炎症反应和氧化应激对肺损伤起到协同保护作用。

综上所述，中医药治疗UC的主要机制包括调控免疫调节、肠道菌群调节、改善肠道屏障功能和氧化应激等方面。同时，“肺与大肠相表里”为UC的治疗提供了新的思路和方法。然而，现代医学多数研究将肺与肠内外相关的原因归因于神经-生理-免疫-环境因素的综合作用，仍需要更深层次的探讨与挖掘。

UC及其肺损害的防治是临床面临的巨大挑战。虽然许多研究表明中医药治疗UC具有独特的优势，但仍存在很多不足。笔者认为，首先，技术是制约中医药发展的瓶颈，由于目前技术不够发达，对中药及具体成分的认识不深不全，不能准确反映所研究中药对疾病的确切治疗效果；
其次，中医药成分复杂，其有效成分作用靶点多，干预范围广，治疗途径多样，其具体分子生物学作用机制尚未完全明确，因此今后需要更进一步研究，并且该领域临床疗效观察较少，未来仍需进行更加科学、规范的临床研究，为临床转化及药物开发提供理论支撑；
最后，本研究大部分证据停留在动物或细胞实验阶段，由于其与人类的实验结果之间可能存在差异，并且目前的研究方法单一，研究结果佐证力度不足，因此，未来研究者应将临床试验与基础研究紧密结合，利用生物信息学、多组学交叉、网络药理学和分子对接技术及人体或动物模型的体内外实验对中药治疗UC的生物学基础和作用机制进行系统性研究。