天然產(chǎn)物對(duì)急性肺損傷保護(hù)的藥理作用及研究進(jìn)展

凌亞豪，張飄飄，王愛平, ，靳洪濤, *

（1. 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所新藥安全評(píng)價(jià)研究中心，北京 100050；2. 北京協(xié)和建昊醫(yī)藥技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司，北京 100176）

急性肺損傷（acute lung injury，ALI）是指患者在多種非心源性致病因素作用下，引起急性低氧性呼吸功能不全，大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)導(dǎo)致毛細(xì)血管通透性增加，嚴(yán)重時(shí)表現(xiàn)為急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）[1-5]。ALI的病死率高達(dá)35 %～40 %[6-7]。目前，ALI的具體發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，臨床上也缺乏特異有效的治療藥物。天然產(chǎn)物防治ALI有重要的研究意義與開發(fā)價(jià)值，本文綜述近年天然產(chǎn)物對(duì)急性肺損傷保護(hù)的藥理作用及研究進(jìn)展，擬為有效的臨床治療和藥物研發(fā)提供參考。

1 調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞功能

ALI可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生多種免疫細(xì)胞，如中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肺血管內(nèi)皮細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等。在ALI發(fā)病過程中，肺中活化的中性粒細(xì)胞可產(chǎn)生大量細(xì)胞毒性物質(zhì)，包括活性氧、蛋白酶、生物活性脂質(zhì)等，從而導(dǎo)致肺泡上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，引發(fā)肺毛細(xì)血管通透性增高[4]。肺泡巨噬細(xì)胞也被激活，釋放多種生物活性分子，包括細(xì)胞因子、趨化因子和黏附分子，從而與中性粒細(xì)胞共同抵御外來病原物的入侵，促進(jìn)炎癥發(fā)生[8]。通過天然產(chǎn)物干預(yù)，觀察免疫細(xì)胞的數(shù)量、形態(tài)等變化等，有助于治療ALI。

1.1 桔梗皂苷D（platycodin D，PLD）

PLD作為桔梗最有效的藥理成分（圖1），有抗炎、免疫調(diào)節(jié)等藥理學(xué)活性[9]。PLD（50 mg/kg）可顯著降低由脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）或博來霉素（bleomycin，BLE）誘導(dǎo)ALI小鼠肺組織中的髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）活性。此外，組織病理學(xué)研究表明，PLD治療顯著減弱肺組織中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)[10]。

圖1 桔梗皂苷D結(jié)構(gòu)式

1.2 三七總皂苷（panax notoginseng saponins，PNS）

PNS是中藥三七的提取物（圖2），主要活性成分是人參皂苷Rb1（ginsenoside Rb1，Rb1）、人參皂苷Rg1（ginsenoside Rg1，Rg1）和三七皂苷R1（notoginsenoside R1，R1），其藥理活性主要是抗炎和抗氧化等[11]。PNS（100 mg/kg）能顯著降低由油酸（oleic Acid，OA）和LPS誘導(dǎo)的ALI大鼠的肺組織總白細(xì)胞和中性粒細(xì)胞數(shù)量[12]。

圖2 三七總皂苷主要活性成分結(jié)構(gòu)式

1.3 橙皮苷（hesperidin，HDN）

HDN（圖3）有抗氧化、抗炎和化學(xué)預(yù)防活性[13]。巨噬細(xì)胞體外培養(yǎng)試驗(yàn)表明，HDN（30 μg/ml）能在LPS激活時(shí)抑制高遷移率族蛋白-1（highmobility group box 1，HMGB1）分泌，減輕炎癥反應(yīng)，從而在ALI時(shí)起到保護(hù)作用[14]。

圖3 橙皮苷結(jié)構(gòu)式

1.4 甜菊苷（stevioside）

圖4 甜菊苷結(jié)構(gòu)式

2 調(diào)節(jié)凝血和纖溶系統(tǒng)失衡

ALI時(shí)血管內(nèi)凝血因子占優(yōu)勢(shì)超過了抗凝血因子，凝血與纖溶系統(tǒng)之間出現(xiàn)顯著失衡。內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和血小板等可分泌炎癥介質(zhì)、細(xì)胞因子等血管活性物質(zhì)，激活外源性凝血途徑，形成大量凝血酶，增加內(nèi)皮通透性。同時(shí)，凝血酶可刺激血小板和內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生大量1型纖溶酶原激活物抑制物（plasminogen activator in-hibitor type，PAI-1），引發(fā)抗纖溶反應(yīng)。天然產(chǎn)物有改善微循環(huán)、調(diào)節(jié)凝血和纖溶系統(tǒng)失衡作用，有望用于臨床治療ALI[16-17]。

2.1 丹皮酚（paeonol）

丹皮酚是牡丹皮中一種主要的酚類成分（圖5），有解熱、抗炎作用。研究表明[18]，腹腔注射丹皮酚（25，50 mg/kg）能顯著降低氣管滴注LPS誘導(dǎo)的ALI大鼠BALF中的PAI-1水平，表明丹皮酚在ALI誘導(dǎo)的凝血病中有明顯的纖維蛋白溶解作用。

圖5 丹皮酚結(jié)構(gòu)式

2.2 丹參酮ⅡA（tanshinone ⅡA）

丹參酮ⅡA是從丹參根中提取的一種脂溶性單體（圖6）。Shi等[19]研究表明，腹腔注射丹參酮ⅡA（5 mg/kg）能減輕LPS誘導(dǎo)的ALI大鼠肺部的氧化損傷，抑制脂質(zhì)過氧化，改善微循環(huán)和高凝狀態(tài)，在ALI中發(fā)揮保護(hù)作用。

圖6 丹參酮ⅡA結(jié)構(gòu)式

3 調(diào)控炎癥介質(zhì)

ALI時(shí)，機(jī)體內(nèi)的中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞被激活并釋放了一系列炎癥介質(zhì)，引發(fā)失控性的全身炎癥反應(yīng)。調(diào)控炎癥介質(zhì)，使促炎癥反應(yīng)和抗炎癥反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)是天然產(chǎn)物防治ALI的重要機(jī)制之一[20]。

3.1 姜黃素（curcumin）

姜黃素是從姜黃分離的二酮類化合物（圖7），有抗菌、抗炎和抗癌特性[21]。在經(jīng)LPS處理的巨噬細(xì)胞中，姜黃素（200 mg/kg）增強(qiáng)了AMP依賴的蛋白激酶[adenosine 5’-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，AM PK]活化作用和減少核轉(zhuǎn)錄因子kappa-B（nuclear transcription factor kappa-B，NF-κB）依賴性細(xì)胞因子或趨化因子的生成，如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-2（macrophage inflammatory protein-2，MIP-2）和白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）[22]。

圖7 姜黃素結(jié)構(gòu)式

3.2 苦參堿（matrine）

苦參堿（圖8）是從苦參中的主要活性成分[23]。有研究表明，在經(jīng)LPS刺激的人肺癌A549細(xì)胞中，苦參堿（20 mg/kg）顯著地抑制環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2 ，COX-2）和細(xì)胞間黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）的表達(dá)和IL-6、白細(xì)胞介素-8（interleukin-8，IL-8）、單核細(xì)胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）等生成[24]。

圖8 苦參堿結(jié)構(gòu)式

3.3 異嗪皮啶（isofraxidin，IF）

IF是廣泛存在于天然植物如草珊瑚和刺五加中的香豆素化合物（圖9），通常用于抗腫瘤、抗氧化和抗炎治療[25]。IF（5，10，15 mg/kg）在LPS誘導(dǎo)的ALI小鼠實(shí)驗(yàn)中通過抑制COX-2蛋白表達(dá)，調(diào)節(jié)前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）的生成而發(fā)揮保護(hù)作用[26]。

圖9 異嗪皮啶結(jié)構(gòu)式

3.4 廣藿香酮（pogostone，PO）

PO是廣藿香的主要成分（圖10），有抗菌、免疫抑制和抗炎特性。在LPS誘導(dǎo)的ALI小鼠中，給予PO（20 mg/kg）治療后，降低了BALF中MPO和促炎細(xì)胞因子TNF-α、白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、IL-6的活性，抑制了丙二醛（methane dicarboxylic aldehyde，MDA）生成，減輕了肺部炎癥[27]。

1.2.2.2 醫(yī)院感染知識(shí)培訓(xùn) 醫(yī)院感染管理小組每月舉行1次醫(yī)院感染控制及防護(hù)知識(shí)培訓(xùn)講座，對(duì)于重點(diǎn)防控科室的護(hù)士則要求每次參加，對(duì)其他科室的護(hù)士根據(jù)工作時(shí)間安排出席。培訓(xùn)內(nèi)容包括醫(yī)院感染管理辦法、規(guī)范消毒技術(shù)、完善消毒管理辦法、醫(yī)護(hù)人員職業(yè)暴露防護(hù)、病房環(huán)境管理、醫(yī)療廢棄物處理辦法、規(guī)范診療儀器消毒滅菌技術(shù)、常見醫(yī)院感染預(yù)防、感染個(gè)案管理及查房方法、環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測(cè)、感染控制聯(lián)絡(luò)護(hù)士職責(zé)及角色。培訓(xùn)方式以講座為主，并結(jié)合發(fā)放宣傳資料、臨床現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)、實(shí)踐操作培訓(xùn)等多種方式。

圖10 廣藿香酮結(jié)構(gòu)式

4 調(diào)節(jié)相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

與ALI相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有NF-κB通路、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路和Janus 激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子（the Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）信號(hào)通路等。NF-κB作為轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族，包括5個(gè)亞單位，肺部的炎癥因子轉(zhuǎn)錄與NF-κB密切相關(guān)。MAPK所含的細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）和p38亞族可參與調(diào)節(jié)ALI中炎癥介質(zhì)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。JAK是一類非受體酪氨酸激酶家族，JAK的底物為STAT，即信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子其中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子-1（signal transducer and activator of transcription 1，STAT1）在ALI炎癥過程中起到重要作用。STAT1被JAK磷酸化后發(fā)生二聚化，然后穿過細(xì)胞的核膜進(jìn)入核內(nèi)調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)[28-30]。

4.1 積雪草苷（asiaticoside，AS）

AS是積雪草的主要化學(xué)成分（圖11），有抗炎作用[31]。研究顯示AS（15，30，45 mg/kg）通過下調(diào)NF-κB信號(hào)通路在LPS誘導(dǎo)的ALI小鼠BALF中抑制TNF-α、IL-6表達(dá)而發(fā)揮抗炎作用[32]。

圖11 積雪草苷結(jié)構(gòu)式

4.2 虎杖苷（polydatin，PD）

PD是從虎杖根提取的結(jié)晶產(chǎn)物（圖12），可用于治療慢性支氣管炎、肝炎等[33-34]。研究表明，PD在體內(nèi)（20，80 mg/kg）和體外（2，4，8 μmol/L）通過TLR4-MyD88-NF-κB通路對(duì)抗LPS誘導(dǎo)的ALI而表現(xiàn)出抗炎作用[35]。

圖12 虎杖苷結(jié)構(gòu)式

4.3 遠(yuǎn)志皂苷元（tenuigenin，TNG）

TNG是中藥遠(yuǎn)志的主要活性成分（圖13），有抗氧化、抗炎、抗癡呆等藥理作用[36]。研究表明，TNG（8 mg/kg）可抑制LPS誘導(dǎo)小鼠p38絲裂原活化蛋白激酶、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase, JNK）磷酸化增加，從而抑制MAPK活化[37]。

圖13 遠(yuǎn)志皂苷元結(jié)構(gòu)式

4.4 表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）

EGCG是茶多酚中的有效活性成分（圖14），具有抗炎、抗氧化、抗動(dòng)脈硬化等作用[38]。文獻(xiàn)報(bào)道EGCG（10 mg/kg）可減輕大鼠因海水吸入誘導(dǎo)的ALI，能顯著逆轉(zhuǎn)炎癥反應(yīng)和改善血氧不足，與抑制JAK / STAT1通路有關(guān)[39]。

圖14 表沒食子兒茶素沒食子酸酯結(jié)構(gòu)式

5 調(diào)節(jié)肺泡-毛細(xì)血管屏障功能障礙

肺泡-毛細(xì)血管屏障功能障礙可導(dǎo)致富含蛋白質(zhì)的水腫液滲入肺間質(zhì)，損害肺泡上皮細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞功能。肺泡上皮細(xì)胞主要由Ⅰ型肺泡上皮細(xì)胞（alveolar typeⅠcell，ATⅠ）和Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞（alveolar typeⅡcell，ATⅡ）組成，ATⅡ具有合成和分泌表面活性物質(zhì)（pulmonary surfactant，PS）的功能。ALI時(shí)，ATⅡ功能受損，導(dǎo)致肺泡表面活性物質(zhì)活性降低，合成減少，從而加重肺水腫。同時(shí)，肺血管內(nèi)皮細(xì)胞（pulmonary vasculary endothelial cell，PVEC）的緊密連接被破壞，屏障功能下降，血管通透性增加，微循環(huán)障礙。維持肺泡—毛細(xì)血管屏障功能的穩(wěn)定性是防治ALI的重要策略之一[40-42]。

5.1 黃芪甲苷IV（astragaloside IV，AS-IV）

AS-IV是從黃芪中分離出的皂苷成分（圖15），有抗炎、抗氧化作用[43]。Huang等[44]研究表明，AS-IV（2.5，5，10 mg/kg）可顯著減少膿毒癥誘導(dǎo)ALI大鼠的肺積水和BALF中蛋白含量，且還能減輕肺上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管微血管的通透性。

圖15 黃芪甲苷Ⅳ結(jié)構(gòu)式

5.2 甜菜堿（betanin）

甜菜堿是一種生物堿（圖16），有抗氧化、抗炎作用。在百草枯誘導(dǎo)ALI大鼠模型中，甜菜堿（25，100 mg/kg）可減弱百草枯的毒性，降低緊密連接蛋白-1（zonula occludens-1，ZO-1）和緊密連接蛋白-4（claudin-4）的表達(dá)，具有保護(hù)肺泡上皮細(xì)胞屏障功能[45]。

圖16 甜菜堿結(jié)構(gòu)式

6 其他

6.1 抗氧化作用

中性粒細(xì)胞和肺泡巨噬細(xì)胞被激活后，釋放出大量的氧自由基，引發(fā)脂質(zhì)過氧化，肺血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞屏障功能減弱，通透性增高，加重肺損傷[46]。

槲皮素（quercetin）是一種黃酮類化合物（圖17），有抗炎、抗氧化等作用[47]。Huang等[48]研究表明，在LPS誘導(dǎo)大鼠ALI的模型中，槲皮素（50 mg/kg）給藥后升高了肺中的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性，降低MDA水平，主要是通過升高抗氧化酶和減少氧化應(yīng)激介導(dǎo)。

圖17 槲皮素結(jié)構(gòu)式

6.2 調(diào)節(jié)水通道蛋白AQP1 和AQP5

水通道蛋白-1（aquaporin-1，AQP1）主要在肺泡毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，促進(jìn)水分運(yùn)輸穿過細(xì)胞膜。水通道蛋白-5（aquaporin-5，AQP5）主要表達(dá)在肺泡I型的頂端膜上和II型細(xì)胞，并與肺泡液的形成有關(guān)[49]。

大黃素（emodin）是中藥大黃的主要成分（圖18），有抗炎、抗病毒等作用[50]。研究表明，在重癥急性胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP）誘導(dǎo)的ALI大鼠中，AQP1和AQP5的表達(dá)顯著下降，大黃素（25 mg/kg）通過抑制炎癥反應(yīng)和增加AQP1和AQP5的表達(dá)而對(duì)肺損傷有保護(hù)作用[51]。

圖18 大黃素結(jié)構(gòu)式

6.3 減輕肺纖維化

肺纖維化的主要特征是成纖維細(xì)胞增殖、炎癥損傷和組織結(jié)構(gòu)破壞。在ALI及肺纖維化的進(jìn)程中，有大量的炎癥介質(zhì)參與，其中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）起著重要作用[52]。

柚皮苷（naringin）是一種雙氫黃酮類化合物（圖19），有抗炎、抗病毒、抗癌等作用[53]。Chen等[54]研究表明，柚皮苷（60，120 mg/kg）對(duì)百草枯誘導(dǎo)小鼠ALI和肺纖維化有保護(hù)作用，主要通過抑制氧化應(yīng)激、肺部炎癥和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）、基質(zhì)金屬蛋白酶-9（matrix metalloprotein-9，MMP-9）、基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑-1（tissue inhibitor of metalloproteinase-1，TIMP-1）的表達(dá)。

圖19 柚皮苷結(jié)構(gòu)式

近年，天然產(chǎn)物在防治ALI的基礎(chǔ)研究方面取得了許多新進(jìn)展及成果。目前防治ALI的天然產(chǎn)物主要有黃酮類、皂苷類、生物堿類和多酚類等，且大多采用動(dòng)物模型驗(yàn)證天然產(chǎn)物的藥效和活性，其中主要是應(yīng)用LPS誘導(dǎo)ALI模型，此外還有高氧、肺缺血再灌注、靜脈注射細(xì)菌或油酸、氣管滴注博來霉素等模型[55]。天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)多樣，活性確切，可通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞功能、調(diào)節(jié)凝血和纖溶系統(tǒng)的失衡、抑制炎癥介質(zhì)、調(diào)節(jié)相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和調(diào)節(jié)肺泡毛細(xì)血管屏障功能障礙等多個(gè)環(huán)節(jié)防治ALI。上述天然產(chǎn)物仍然有活性成分、構(gòu)效關(guān)系、作用靶點(diǎn)和有效作用時(shí)間等尚未完全明確的問題，有待繼續(xù)深入研究。因此，利用現(xiàn)代先進(jìn)的藥物研發(fā)技術(shù)開發(fā)出防治ALI的創(chuàng)新藥物將具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與廣闊的前景。