基于線粒體功能進(jìn)行抗炎蒙藥篩選和機(jī)制研究的設(shè)想

錫林其其格　張　文內(nèi)蒙古自治區(qū)國(guó)際蒙醫(yī)醫(yī)院藥物實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古呼和浩特　010065

基于線粒體功能進(jìn)行抗炎蒙藥篩選和機(jī)制研究的設(shè)想

錫林其其格張文
內(nèi)蒙古自治區(qū)國(guó)際蒙醫(yī)醫(yī)院藥物實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古呼和浩特010065

蒙醫(yī)藥學(xué)是具有鮮明的民族特色、地域特點(diǎn)和獨(dú)特理論體系、臨床特點(diǎn)的我國(guó)民族傳統(tǒng)醫(yī)藥學(xué)。在抗炎方面，蒙藥具有確切的療效和獨(dú)特的作用。但很多抗炎蒙藥的作用機(jī)制都缺少現(xiàn)代科學(xué)方法和技術(shù)的深度分析和加工升華。為了抗炎蒙藥的市場(chǎng)化和進(jìn)一步開發(fā)利用，需要探索出一個(gè)新的研究思路和方法。線粒體是細(xì)胞中提供能量的重要細(xì)胞器，人體多種代謝性和免疫相關(guān)的疾病都與線粒體的功能異常密切相關(guān)，從微觀系統(tǒng)的角度理解線粒體是影響人體生理狀況的重要影響因子。采用系統(tǒng)中的一個(gè)重要元素，反映整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)以及系統(tǒng)對(duì)外界刺激的應(yīng)答反應(yīng)是一個(gè)非常重要的研究方法，它與蒙醫(yī)的整體論思想是非常契合的。UCP2和PGC-1α是有效反映線粒體的兩個(gè)功能蛋白。本文闡述了通過(guò)檢測(cè)以上兩個(gè)蛋白的表達(dá)和活性來(lái)探討線粒體功能的狀態(tài)，甚至是細(xì)胞、組織的情況，借此提出了研究抗炎蒙藥的作用機(jī)制和和篩選活性成分的新研究思路和方法。

蒙藥；線粒體功能；抗炎

蒙醫(yī)藥學(xué)是蒙古族人民在長(zhǎng)期的醫(yī)療實(shí)踐中逐漸形成與發(fā)展起來(lái)的具有鮮明的民族特色、地域特點(diǎn)和獨(dú)特理論體系、臨床特點(diǎn)的民族傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)［1］。蒙醫(yī)藥在心腦血管、腎臟、血液疾病以及腫瘤、骨傷科等領(lǐng)域都有著極好的治療效果和獨(dú)到之處。抗炎方面，蒙藥也具有確切的療效和獨(dú)特的作用。然而對(duì)抗炎蒙藥的作用機(jī)制研究甚少，缺少現(xiàn)代科學(xué)方法和技術(shù)的深度分析和加工升華。為了抗炎蒙藥的市場(chǎng)化和進(jìn)一步開發(fā)利用，需要探索出一個(gè)新的研究思路和方法。

線粒體是大多數(shù)真核細(xì)胞具有的細(xì)胞器，在細(xì)胞中起到提供能量的作用。人體多種代謝性疾病的發(fā)生都與線粒體的功能異常密切相關(guān)［2］。從微觀系統(tǒng)的角度理解，線粒體是影響人體生理狀況的影響因子。如果把人體作為—個(gè)相對(duì)封閉的系統(tǒng)，線粒體無(wú)疑是這個(gè)系統(tǒng)中最主要的元素之一，這與蒙醫(yī)的整體論思想完全契合。因此，采用系統(tǒng)中的一個(gè)重要元素，反映整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)以及系統(tǒng)對(duì)外界刺激的應(yīng)答反應(yīng)是非常重要的研究方法。

1　蒙藥復(fù)方制劑的抗炎研究現(xiàn)狀

從古到今，大量的臨床經(jīng)驗(yàn)和部分實(shí)驗(yàn)研究表明，很多蒙藥復(fù)方制劑都有較好的抗炎作用，但缺乏細(xì)胞、分子水平上的研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［3］。本文對(duì)部分代表性蒙藥復(fù)方制劑及其抗炎作用研究進(jìn)行了總結(jié)。

蒙藥三子湯，具有清血熱、解毒涼血、分離正惡血等功效，蒙醫(yī)常用于頭痛、血熱、瘟熱等。研究已證實(shí)三子湯中含著多種微量元素，這些微量元素能夠提高機(jī)體免疫力，在體內(nèi)發(fā)揮抗炎作用［3］。蒙藥森登-4湯，具有清熱、消腫、燥黃水的功效，主要治療關(guān)節(jié)黃水病、痛風(fēng)和水腫。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該方提取物中的有效部位能夠有效地減輕膠原誘導(dǎo)的大鼠關(guān)節(jié)炎的炎癥程度，從而緩解和抑制疾病的進(jìn)一步惡化［4］。另外，森登-4湯的幾種溶劑提取液中乙酸乙酯提取部位的抗炎效果顯著［5］。此外，森登-4膠囊還對(duì)實(shí)驗(yàn)大鼠佐劑多發(fā)性關(guān)節(jié)炎的原發(fā)性腫脹和繼發(fā)性腫脹都有非常好的抑制作用，并且它能緩解各種炎癥模型動(dòng)物的急、慢性炎癥程度［6］。蒙藥四味土木香散方劑，是中國(guó)藥典中收載的第一批民族藥。實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)它的抗炎作用顯著，有明顯的量效關(guān)系［7］。五味風(fēng)濕膠囊也是常用蒙藥方劑，具有涼血清熱的功效，蒙醫(yī)常用于治療熱性協(xié)日烏蘇病、痛風(fēng)以及收斂陳舊性熱等。它可抑制佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠關(guān)節(jié)組織中IL-1β、TNF-α、PGE2蛋白的表達(dá)水平，增強(qiáng)血清中超氧化物歧化酶的活性，從而抑制脾細(xì)胞增殖活性，具有非常強(qiáng)的抗佐劑性關(guān)節(jié)炎作用［8］。地格達(dá)-4湯是蒙醫(yī)傳統(tǒng)復(fù)方，在《四部醫(yī)典》《四部甘露》中均有記載，它有清協(xié)日、涼血之功效，蒙醫(yī)常用它治療肝膽熱、血熱相搏等。實(shí)驗(yàn)研究顯示，灌胃地格達(dá)-4湯的急、慢性炎癥模型組相對(duì)于對(duì)照組都有較好的抗炎作用［9］。另外，蒙醫(yī)治療膽囊炎的蒙藥方劑地格達(dá)-9的臨床療效也很顯著，它主要是通過(guò)調(diào)節(jié)抗氧化作用，緩解細(xì)胞和組織的炎癥［10］。蒙藥冬青葉-7膠囊是蒙古族民間的傳統(tǒng)驗(yàn)方，具有清“巴達(dá)干”、平喘通絡(luò)和化痰散結(jié)的作用，臨床上治療支氣管炎、急慢性氣管炎、肺心病、肺氣腫等多種炎癥疾病。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究顯示，它對(duì)采用二甲苯引起的急性炎癥實(shí)驗(yàn)有著明顯的抑制效果［11］。還有，丁香-6是蒙醫(yī)常用的治療感冒咳嗽、咽喉疼痛和哮喘的蒙藥復(fù)方制劑，具有清熱、止咳等功效，能夠抑制早期炎癥的水腫和滲出［12］。風(fēng)痛靈膠囊具有消腫、止痛和祛風(fēng)、收斂的多種功效。多年的蒙醫(yī)臨床研究結(jié)果顯示，該藥治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的有效率達(dá)到90%以上，它對(duì)急性炎癥和炎癥后期肉芽組織的增生有明顯的抑制作用［13］。蒙藥別沖-15是治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕病的藥，經(jīng)過(guò)研究表明，它可抑制早期炎癥的水腫和滲出［14］。蒙藥“保肝靈”是用于治療肝炎、肝功能衰竭、肝中毒的方劑，研究結(jié)果顯示，它能增強(qiáng)早期炎癥階段的毛細(xì)血管通透性，還能抑制水腫和滲出［15］?！陡事端牟俊贰睹舍t(yī)藥選編》等傳統(tǒng)經(jīng)典著作中記載的達(dá)格布-15是治療胃腸疾病及結(jié)腸類疾病的方劑，臨床效果極佳。實(shí)驗(yàn)研究證明它可以明顯地減輕實(shí)驗(yàn)大鼠足跖的腫脹程度，具有較好的抗炎作用［16］。

綜上所述，多種蒙藥具有良好的抗炎活性已經(jīng)得到初步證實(shí)，有著非常好的開發(fā)前景。但是蒙藥與中藥及其他民族藥相比，在研究和開發(fā)方面還有一定的滯后，尤其缺乏系統(tǒng)性的研究和藥物篩選的新方法。至今，對(duì)抗炎蒙藥在體內(nèi)代謝過(guò)程的研究甚少，特別是在藥物作用的分子機(jī)制研究方面缺少新的方法和更加科學(xué)的解釋。

2　線粒體功能蛋白UCP 2和PGC-1α

在人體中，線粒體是所有細(xì)胞都具有的細(xì)胞器，在細(xì)胞中起到提供能量的作用。解偶聯(lián)蛋白2（uncoupling protein 2，UCP2）和過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體γ協(xié)同刺激因子1α（PGC-1α）都是能夠有效反映線粒體的功能蛋白。

UCP2蛋白廣泛存在于肝臟、胰腺、腎臟、肺、心肌、骨骼肌等富含線粒體的組織中。它在巨噬細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)降低能抵抗內(nèi)毒素的毒性［17］。UCP2基因敲除小鼠可降低缺血再灌注造成的腦損傷的面積［18］。此外，有研究報(bào)道UCP2基因敲除小鼠可抵抗Fas造成的脂肪肝的損傷［19］。還有研究發(fā)現(xiàn)，肥胖能使UCP2的表達(dá)量增加，從而破壞胰島β細(xì)胞的功能，引起胰島素抵抗失代償和血糖升高，最終發(fā)生2型糖尿?。?0］。UCP2的變化，影響線粒體的功能，進(jìn)而影響細(xì)胞和組織的功能。這表示調(diào)節(jié)UCP2的表達(dá)和活性，能夠預(yù)防和治療有些疾病的發(fā)生和發(fā)展。研究已證明，中藥梔子中小分子Genipin能抑制UCP2的活性［20］。

PGC-1α蛋白也存在于腦、心臟、肝腎、褐色脂肪、骨骼肌等高能量需求且富含線粒體得組織中。它除了對(duì)適應(yīng)性產(chǎn)熱有調(diào)控作用以外，還與脂肪酸的氧化反應(yīng)和糖代謝作用有著密切聯(lián)系。在機(jī)體內(nèi)PGC-1α能夠增加脂肪酸氧化酶的轉(zhuǎn)錄活性從而使脂肪酸氧化率增高；同時(shí)，它還能夠增加肌肉葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)子蛋白的表達(dá)從而增強(qiáng)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)速率，最終使體內(nèi)血糖快速降低。研究顯示，肝臟中PGC-1α能夠使糖異生反應(yīng)中的關(guān)鍵酶被激活從而導(dǎo)致肝糖輸出量增高，最終達(dá)到維持空腹?fàn)顟B(tài)下穩(wěn)定血糖的作用［21］。通過(guò)以上研究已證實(shí)PGC-1α的改變程度與脂代謝紊亂、肥胖癥、糖尿病等的產(chǎn)生和發(fā)展有密切關(guān)系。PGC-1α在氧化代謝反應(yīng)比較激烈的器官和組織里表達(dá)量相對(duì)高，說(shuō)明它與機(jī)體的能量代謝有著非常密切的聯(lián)系［22］。有研究表明，PGC-1α在褐色脂肪組織的適應(yīng)性產(chǎn)熱和肝內(nèi)糖異生和生酮作用方面、機(jī)體內(nèi)快慢肌轉(zhuǎn)換等生理過(guò)程當(dāng)中都有著非常重要的調(diào)節(jié)作用［23］。在骨骼肌中，PGC-1α通過(guò)上調(diào)ERR-α的表達(dá)量，引起核編碼的線粒體相關(guān)基因的表達(dá)上調(diào)，從而調(diào)控機(jī)體適應(yīng)性產(chǎn)熱，激發(fā)線粒體的生物合成過(guò)程。最近的研究還表明，PGC-1α通過(guò)增強(qiáng)脂肪酸氧化作用，短暫阻斷葡萄糖氧化過(guò)程，最終達(dá)到調(diào)控肌肉能量代謝的作用。惡性卵巢腫瘤和肝癌中PGC-1αmRNA水平的下降，提示它與惡性腫瘤無(wú)氧酵解代謝也有關(guān)系［24］。研究還發(fā)現(xiàn)，PGC-1α能抑制油酸導(dǎo)致的血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，它通過(guò)抑制磷酸化ERK的激活來(lái)負(fù)調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞生長(zhǎng)［25］。

綜上所述，UCP2和PGC-1α是線粒體的2個(gè)功能蛋白，它們能夠顯示線粒體功能的狀態(tài)，直接或間接地作用于細(xì)胞和組織的代謝和機(jī)體內(nèi)免疫系統(tǒng)。因此，觀察UCP2和PGC-1α的表達(dá)和活性的變化，可以從不同層面體現(xiàn)線粒體的功能變化，進(jìn)而達(dá)到對(duì)細(xì)胞和組織功能變化的更深入理解。

3　抗炎蒙藥的研究思路

蒙藥資源獨(dú)特，具有悠久的臨床應(yīng)用和實(shí)踐歷史，療效顯著。多種蒙藥方劑有著較好的抗炎活性，被廣泛應(yīng)用于治療各種炎癥重癥。但是蒙藥的研發(fā)相對(duì)于中藥以及其他民族藥，起步慢、成果少，尤其是蒙藥抗炎活性成分的提取分離和作用機(jī)制方面缺乏系統(tǒng)性的深入研究，缺乏在細(xì)胞和分子水平的研究。所以，市場(chǎng)上至今沒(méi)有誕生有突破性的、藥效較佳的、抗炎作用強(qiáng)的新型蒙藥。

最近的研究顯示，人體多種代謝性疾病的發(fā)生都與線粒體的功能異常密切相關(guān)［21］。代謝和免疫系統(tǒng)是生存最基本的需求。免疫反應(yīng)和代謝調(diào)控是高度集成的，機(jī)體中發(fā)揮各自的正常功能時(shí)其相互依賴。

如本文所述，線粒體功能蛋白的表達(dá)和活性的變化能夠直接顯示線粒體的功能是否正常。而線粒體的功能能夠體現(xiàn)細(xì)胞甚至組織的狀態(tài)。因此，通過(guò)反映線粒體的功能，可體現(xiàn)細(xì)胞和機(jī)體的狀態(tài)，借此可對(duì)抗炎蒙藥進(jìn)行篩選，找到能夠預(yù)防和治療各種炎癥發(fā)生和發(fā)展的有效成分。所以，基于線粒體在人體代謝活動(dòng)中的重要作用和其對(duì)免疫系統(tǒng)的影響以及蒙醫(yī)整體論思想，可以應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)方法，如免疫印跡、實(shí)時(shí)定量PCR法、流式細(xì)胞儀檢測(cè)等技術(shù)通過(guò)檢測(cè)線粒體分子生物學(xué)功能，從分子水平和基因表達(dá)的角度去闡釋抗炎蒙藥的藥物作用及其分子機(jī)制，從而進(jìn)行有效成分的篩選。如圖1所示，通過(guò)觀察UCP2 和PGC-1α的表達(dá)、活性的變化，可以從不同層面體現(xiàn)線粒體的功能變化，進(jìn)而達(dá)到對(duì)細(xì)胞和組織功能變化的更深入理解。利用此方法，可以對(duì)抗炎蒙藥的作用進(jìn)行科學(xué)的研究和評(píng)價(jià)，進(jìn)而篩選出新的蒙藥。

綜上所述，只有將新的醫(yī)學(xué)思想和分子生物學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)及時(shí)地吸收和應(yīng)用于蒙藥藥理學(xué)、藥代動(dòng)力學(xué)、藥效學(xué)等各個(gè)環(huán)節(jié)，才能夠有效而深入地對(duì)蒙藥進(jìn)行研究和開發(fā)。

圖1　研究方法模型圖

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Screening of Mongolian anti-inflammatory drugs and its working mechanism study based upon the mitochondrial function

XilinqiqigeZHANG Wen
Pharmacy Laboratory，International Mongolian Hospital，Inner Mongolia Autonomous Region，Huhhot 010065，China

As a traditional national medication，Mongolian medication has unique characteristics of national，geographical，theoretical and clinical characteristics.Mongolian drug has particular effect on anti-inflammation.However，the anti-inflammation mechanism of a variety of drugs is not clear due to limited modern science methodologies and techniques.In order to develop Mongolian anti-inflammation drug market and exploit its utilization，urgently require to find out an innovative research strategy and methodology.Mitochondria，an important organelle for cellular energy transduction，has been functionally linked to many kinds of metabolic and immunological diseases.From micro-systematic viewpoint，mitochondria are crucial factors for human physiological status.Digging into this factor through its interaction with the whole system，and also its response to external stimulation is always an important direction for research. And this theory is perfectly agreed with the idea of Mongolian medication.Uncoupling protein 2（UCP2）and peroxisome proliferator-activated receptor-γcoactivator-1α（PGC-1α）are two important functional indicators for mitochondria.In this study，the expression and activity of both UCP2 and PGC-1αare analyzed to evaluate the mitochondrial status，and so as to check whether cells or tissues were normally functioning.Based on this study，a generalized research methodology for studying the physiology and selective active ingredients of Mongolian anti-inflammation drugs is presented and proved.

Mongolian medication；Mitochondrial function；Anti-inflammation

R291.2

A

1673-7210（2016）01（c）-0154-04

2015-10-20本文編輯：程銘）

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（81560704）；內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2013MS1214）；內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015年）。