TRPV1及相關(guān)細(xì)胞因子對兒童支氣管哮喘調(diào)控機(jī)制及中藥調(diào)控作用研究＊

張建華，金雯雯，張 寧，付段紅

（鄭州大學(xué)醫(yī)學(xué)工程技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘研究所 鄭州 450001）

TRPV1及相關(guān)細(xì)胞因子對兒童支氣管哮喘調(diào)控機(jī)制及中藥調(diào)控作用研究＊

張建華＊＊，金雯雯，張 寧，付段紅

（鄭州大學(xué)醫(yī)學(xué)工程技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘研究所 鄭州 450001）

目的：探討TRPV1基因及相關(guān)細(xì)胞因子對兒童支氣管哮喘的調(diào)控機(jī)制及中藥對TRPV1及相關(guān)細(xì)胞因子的調(diào)控。方法：通過KEGG數(shù)據(jù)庫結(jié)合文獻(xiàn)搜索繪制兒童支氣管哮喘初步調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖，并對模型中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中藥相關(guān)文獻(xiàn)及數(shù)據(jù)庫檢索。結(jié)果：KEGG數(shù)據(jù)庫結(jié)合前期研究及文獻(xiàn)搜索繪制出兒童支氣管哮喘的初步調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖。目前，已有研究表明大黃素、黃芩甙、延胡索、龍血竭等中藥對調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的TRPV1基因具有不同程度的下調(diào)作用；益腎平喘活血合劑能夠抑制細(xì)胞因子IL-2的水平、促進(jìn)細(xì)胞因子IL-4的水平，并呈劑量依賴性；而黃芪能夠調(diào)節(jié)Th1/Th2比值，喘敷靈穴位貼能升高IFN-γ的水平，并且二者均能降低血清中IL-4水平。結(jié)論：本研究繪制的兒童支氣管哮喘的初步調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖對兒童支氣管哮喘的調(diào)控機(jī)制及中藥治療提供了一定的基礎(chǔ)。

兒童支氣管哮喘 TRPV1 細(xì)胞因子 KEGG 調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中藥

哮喘作為慢性呼吸道變應(yīng)性疾病較常見，在兒童時(shí)期易發(fā)作，其發(fā)病率在近幾年逐漸增加[1]。有研究表明，哮喘形成為多因單果，遺傳因素是主要的致病內(nèi)因，環(huán)境因素則是重要的外因[2]。

辣椒素受體也被稱作香草酸受體（Vanilloid-Receptor 1，VR1），于1997年被辣椒素（Capsaicin）激活的受體所克隆[3]。辣椒素受體具有離子通道的特性，屬于瞬時(shí)感受器電位離子通道（Transient Receptor Potentia1 Channel）超家族，英文名被規(guī)范為Transient Receptorpotentia1 Vanilloid1（TRPV1），中文名稱被直譯為瞬時(shí)感受器電位香草酸受體。TRPV共包含6個(gè)成員：TRPV1-TRPV6，在哺乳動(dòng)物呼吸系統(tǒng)中有著較廣泛的表達(dá)[4]。TRPV通道能夠被細(xì)胞內(nèi)外多種刺激因子激活，通道激活后可促使細(xì)胞鈣離子內(nèi)流，進(jìn)一步促進(jìn)病理狀態(tài)下呼吸系統(tǒng)的功能調(diào)節(jié)。通過對TRPV1和TRPV2在正常和哮喘兒童外周血中的表達(dá)水平進(jìn)行分析，結(jié)果顯示TRPV1和TRPV2基因表達(dá)水平是北京地區(qū)兒童哮喘發(fā)生的危險(xiǎn)因素[5]。此外，支氣管哮喘的發(fā)生發(fā)展涉及嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞包括，以及眾多細(xì)胞因子。也有研究表明，檢測細(xì)胞因子對兒童支氣管哮喘具有一定的臨床意義[6-7]。

中藥主要起源于中國，是一種用于醫(yī)療以中醫(yī)理論為指導(dǎo)依據(jù)的藥物。隨著中醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展，中藥的基本理論研究取得了很大的成果。許多中草藥的治療作用不但有長期的用藥實(shí)踐，而且也得到了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究的進(jìn)一步驗(yàn)證。目前已有研究表明中藥對兒童支氣管哮喘具有很好的治療效果。

本課題組在前期研究的基礎(chǔ)上，通過增加樣本量及細(xì)胞因子的數(shù)量分析兒童支氣管哮喘的危險(xiǎn)因素[8]。通過KEGG數(shù)據(jù)庫結(jié)合文獻(xiàn)查閱，初步繪制出了TRPV1及細(xì)胞因子對兒童支氣管哮喘的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖，對所建立的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中藥作用靶點(diǎn)治療的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，旨在為檢測兒童支氣管哮喘及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供一定的研究基礎(chǔ)。

圖1 兒童支氣管哮喘的部分調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

1 材料和方法

1.1 KEGG網(wǎng)絡(luò)分析

運(yùn)用在線網(wǎng)站KEGG PATHWAY Databas（http://www.kegg.jp/kegg/pathway.html）對兒童支氣管哮喘TRPV1基因及細(xì)胞因子IL-4、IL-5等影響物質(zhì)的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通路進(jìn)行分析。KEGG分析時(shí)，進(jìn)入KEGG PATHWAY Databas首頁，篩選條件organism為“hsa”，key words分別為“TRPV1”、“IL-4”、“IL-5”，查詢該基因在兒童支氣管哮喘中的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

1.2 中國中醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫檢索

運(yùn)用在線網(wǎng)站中國中醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫（http://cowork.cintcm.com/engine/windex.jsp）對治療兒童支氣管哮喘相關(guān)中藥進(jìn)行檢索。

1.3 文獻(xiàn)檢索

中文以CNKI、維普和萬方數(shù)據(jù)庫作為文獻(xiàn)的主要來源，檢索詞為“兒童支氣管哮喘”、“TRPV1”、“細(xì)胞因子”、“中藥”；英文以Pub Med和MEDLINE數(shù)據(jù)庫為文獻(xiàn)檢索的主要來源，檢索詞為“bronchial asthma in children”、“TRPV1”、“cytokines”、“traditional Chinese medicine”。

2 結(jié)果

2.1 TRPV1基因相關(guān)兒童支氣管哮喘調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖

通過KEGG數(shù)據(jù)庫，查詢TRPV1及兒童支氣管哮喘相關(guān)的細(xì)胞因子的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，初步繪制出了兒童支氣管哮喘調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖。由1圖可知，兒童支氣管哮喘的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)極其復(fù)雜，TRPV1基因和Th1、Th2、Th17的細(xì)胞因子之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，相互影響，能夠引起機(jī)體免疫紊亂或外周致敏，最終導(dǎo)致兒童支氣管哮喘的發(fā)生。

2.2 中藥對調(diào)控網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的調(diào)控

本研究建立的兒童支氣管哮喘調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，TRPV1及相關(guān)細(xì)胞因子都參與其中。目前已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，中藥有效成分對TRPV1及相關(guān)的細(xì)胞因子具有調(diào)控作用：大黃素和黃芩甙對TRPV1的調(diào)控作用受溫度的影響，在37℃和39℃條件下，黃芩甙對TRPV1具有一定下調(diào)趨勢，而高劑量的大黃素可顯著下調(diào)TRPV1通道效應(yīng)，并且在19℃時(shí)，二者對TRPV1仍然具有一定的下調(diào)趨勢[9]。延胡索中分離出的延胡索乙素與甲素可通過抑制脊髓背角區(qū)TRPV1受體作用抑制TRPV1蛋白的表達(dá)[10]。龍血竭中的主要化學(xué)成分劍葉龍血素A和劍葉龍血素B等都對TRPV1具有拮抗作用[11]。益腎平喘活血合劑干預(yù)可下調(diào)血清中IL-2水平，上調(diào)血清中IL-4水平，并且下調(diào)程度與劑量存在密切聯(lián)系（P＜0.05），進(jìn)而減少氣道壁膠原等來延緩支氣管哮喘氣道重塑的形成，起到對哮喘的治療作用[12]。黃芪對1型T輔助細(xì)胞（Th1）和2型T輔助細(xì)胞（Th2）均具有調(diào)節(jié)作用，同時(shí)進(jìn)一步調(diào)節(jié)Th1/Th2比值，進(jìn)而促進(jìn)人體的免疫應(yīng)答反應(yīng)。中藥喘敷靈穴位敷貼能夠升高哮喘患兒IFN-γ的水平，降低異常升高的IL-4[13]。芍藥苷和人參皂苷Rb1能夠抑制辣椒素對TRPV1表達(dá)水平的上調(diào)作用，并且人參皂苷Rb1能夠顯著抑制細(xì)胞內(nèi)鈣離子內(nèi)流[14]。黃芪可能通過調(diào)節(jié)Th1/Th2比值降低哮喘患兒血清IL-4濃度，改善患兒機(jī)體免疫應(yīng)答，阻止炎癥因子的釋放來達(dá)到治療哮喘的目的[15]。宣肺平喘湯內(nèi)服和哮喘I方穴位敷貼加離子導(dǎo)入的多途徑可以降低血清IL-4水平，并上調(diào)IFN-γ的表達(dá)，促進(jìn)Th1/Th2平衡，更好的改善患兒的免疫紊亂，減輕氣道的炎癥反應(yīng)，控制哮喘的發(fā)作[16]。

由2圖可知，中藥對兒童支氣管TRPV1基因和Th1、Th2、Th17的細(xì)胞因子的調(diào)控作用網(wǎng)絡(luò)及其復(fù)雜，而且能夠通過對TRPV1或細(xì)胞因子的調(diào)控作用來穩(wěn)定患者的免疫系統(tǒng)，減輕氣道炎癥反應(yīng)，延緩支氣管哮喘氣道重塑的形成，對兒童支氣管哮喘起到一定的治療作用。

圖2 中藥對兒童支氣管哮喘的部分調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

3 討論

支氣管哮喘臨床以喘息、咳嗽、呼吸困難以及肺部哮鳴音等為主要表現(xiàn)，嚴(yán)重影響患兒的身心健康。目前，西醫(yī)治療能夠?qū)υ摬∑鸬揭欢ǖ木徑庾饔?，但是仍沒有形成特效療法，并且常規(guī)治療往往具有長期應(yīng)用易出現(xiàn)不良反應(yīng)且易反復(fù)等缺點(diǎn)[17]。近年來，中醫(yī)藥對兒童支氣管哮喘的治療效果顯著，其優(yōu)勢得到廣泛認(rèn)可[18]。

大黃為蓼科植物掌葉大黃、藥用大黃或唐古特大黃的根莖及干燥根，主要成分為大黃素。大黃素屬于蒽醌類衍生物，功效主要為涼血解毒，逐瘀通經(jīng)，瀉下攻積，清熱瀉火。黃芩為唇形科植物黃芩的干燥根，主要成分為黃芩苷，功效包括廣譜抗菌、抗病毒、解熱、抗炎等[19]。隋峰等[9]的研究結(jié)果表明，黃芩苷及大黃素對TRPV1通道效應(yīng)均有下調(diào)趨勢，對TRPV1 mRNA表達(dá)的影響作用可能表現(xiàn)在通道蛋白的效應(yīng)環(huán)節(jié)上。

芍藥苷是一種單萜類糖苷化合物[20]，為芍藥根皮的主要活性成分。赤芍為毛茛科植物赤芍或川赤芍的干燥根。三七為五加科植物三七的干燥根，人參皂苷Rb1是三七的主要活性成分。黃瑾等[14]對芍藥苷和人參皂苷Rb1對HaCaT細(xì)胞和HEK293T-TRPVl細(xì)胞株中TRPV1表達(dá)影響的研究結(jié)果顯示，二者對由辣椒素誘導(dǎo)的TRPV1表達(dá)水平的升高均有顯著抑制作用，并且人參皂苷Rb1能夠顯著抑制細(xì)胞內(nèi)鈣離子內(nèi)流。

延胡索是傳統(tǒng)中藥之一，屬于罌粟科紫堇屬多年生草本。延胡索塊莖含多種生物堿，可分離延胡索甲素、延胡索乙素、延胡索丙素、延胡索丁素、延胡索戊素、延胡索已素、延胡索庚素、延胡索壬素以及延胡索癸素等。何鐘德[10]的研究結(jié)果表明在延胡索乙素10 mg·kg-1與甲素10 mg·kg-1的條件下治療，TRPV1蛋白質(zhì)的表達(dá)大量減少。

血竭是傳統(tǒng)藥物中的一味名貴藥材，對于人體的免疫功能和微循環(huán)等具有一定的調(diào)節(jié)功能，雖然國產(chǎn)血竭與進(jìn)口血竭化學(xué)成分有所不同，但其功效相似。龍血竭的主要化學(xué)成分包括劍葉龍血素A、B及龍血素B等成分都對TRPV1具有拮抗作用[11]。

益腎平喘活血合劑中包括補(bǔ)骨脂、生地、川芎、赤芍、炙麻黃、杏仁、穿山龍、茯苓、炙甘草等多種中藥藥材，功效相輔相成。諸藥合用能夠起到益腎健脾，宣肺化痰，活血行氣的效果，以氣機(jī)通暢，喘哮自平。張燕萍等[12]研究結(jié)果表明支氣管哮喘確實(shí)存在血清IL-2、IL-4水平的改變。糖皮質(zhì)激素是治療哮喘的有效藥物，能調(diào)節(jié)IL-2、IL-4水平，益腎平喘活血合劑能夠起到與糖皮質(zhì)激素相似的作用。益腎平喘活血合劑治療哮喘慢性持續(xù)期的作用途徑，一部分可能是通過調(diào)節(jié)血清IL-2、IL-4、TGF-β濃度，減少氣道壁膠原等來延緩支氣管哮喘氣道重塑的形成，對哮喘的預(yù)防及治療將是一種新的途徑。

黃芪的主要成分為多糖、皂甙、黃酮類等。黃芪對1型T輔助細(xì)胞（Th1）和2型T輔助細(xì)胞（Th2）均具有調(diào)節(jié)作用，可進(jìn)一步恢復(fù)Th1/Th2細(xì)胞免疫平衡，進(jìn)而促進(jìn)人體的免疫應(yīng)答反應(yīng)。曾若凡[15]的研究結(jié)果表明，中藥黃芪輔助治療兒童支氣管哮喘1年后呼吸道感染次數(shù)、發(fā)熱次數(shù)、抗生素使用天數(shù)、咳嗽及哮喘發(fā)作天數(shù)均較對照組減少；治療3個(gè)月后血清IL-4降低。推測黃芪可能是通過調(diào)節(jié)Th1/Th2比值、改善患兒機(jī)體免疫應(yīng)答、阻止炎癥因子的釋放來起到治療作用的。

喘敷靈穴位敷貼中白芥子辛溫氣銳，化痰逐飲，除寒暖中，入肺經(jīng)，利膈寬胸而化寒飲，為皮里膜外寒痰凝結(jié)之痰飲、咳喘的要藥。皂莢辛能通利氣道，咸能軟化膠結(jié)之痰，可祛頑痰。細(xì)辛祛風(fēng)散寒，溫肺化飲。延胡索行氣活血，使氣行而水行，以鮮姜汁為引，使諸藥之性透過皮膚滲入脈絡(luò)發(fā)揮藥效。鄢素琪等觀察中藥喘敷靈穴位敷貼防治兒童支氣管哮喘急性發(fā)作的療效，發(fā)現(xiàn)中藥喘敷靈穴位敷貼可減少哮喘的發(fā)作次數(shù)、減輕哮喘發(fā)作程度，升高哮喘患兒IFN-γ的水平，降低異常升高的IL-4。表明喘敷靈對哮喘緩解期患兒有增強(qiáng)體液免疫功能的作用，對兒童支氣管哮喘有一定的療效[13]。

宣肺平喘湯中以炙麻黃開肺疏邪、宣肺散寒，紫蘇子、萊服子、陳皮化濁降濁、下氣降逆，苦杏仁止咳平喘，桑白皮、黃芩寒化郁熱而降肺熱，地龍清熱、熄風(fēng)、平喘、通絡(luò)，僵蠶祛風(fēng)解痙、化痰平喘，浙貝母、款冬花潤肺止咳。哮喘I方中以白芥子溫肺豁痰利氣，甘遂逐飲破積，細(xì)辛祛風(fēng)散寒、溫肺化飲，防風(fēng)祛風(fēng)解表，梔子清三焦熱毒，苦杏仁止咳平喘，吳茱萸散寒止痛、降逆止嘔。黃越等[16]觀察宣肺平喘湯內(nèi)服和哮喘I方穴位敷貼加離子導(dǎo)入的多途徑給藥治療兒童支氣管哮喘效果研究結(jié)果顯示，治療后觀察組血清IL-4水平低于對照組，IFN-γ水平高于對照組，提示其能更好的改善了患兒的免疫紊亂，促進(jìn)Th1/Th2平衡，減輕氣道的炎癥反應(yīng)，控制哮喘的發(fā)作。

本文在對病例組和健康組TRPV1及相關(guān)細(xì)胞因子分析的基礎(chǔ)上，利用KEGG結(jié)合文獻(xiàn)建立了兒童支氣管哮喘的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖。兒童支氣管哮喘的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖極其復(fù)雜，TRPV1基因和Th1、Th2、Th17的細(xì)胞因子之間相互影響。然后對調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的TRPV1基因及相關(guān)細(xì)胞因子關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的中藥調(diào)控的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，為兒童支氣管哮喘的調(diào)控機(jī)制及中藥治療提供了一定的基礎(chǔ)。但中藥成分復(fù)雜以及中藥對哮喘作用機(jī)制復(fù)雜、多靶點(diǎn)的特點(diǎn)加大了中藥治療研究的難度。在今后的工作中我們應(yīng)該以中醫(yī)藥理論為基礎(chǔ)，加強(qiáng)多學(xué)科交叉配合，更加系統(tǒng)深入地從中藥藥理的角度對中藥哮喘作用機(jī)制作進(jìn)一步研究。

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Study on Regulatory Mechanism and Regulation of Traditional Chinese Medicine on TRPV1 and Related Cytokines among Children Bronchial Asthma

Zhang Jianhua,Jin Wenwen,Zhang Ning,Fu Duanhong
(Biomedical Engineering Technology And Data Mining Research Institution of Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China)

This study was aimed to explore regulatory mechanism of TRPV1 and related cytokines on children bronchial asthma and to study regulation of traditional Chinese medicine(TCM)on TRPV1 and its related cytokines.Through KEGG database combined with literature search,the preliminary regulatory network of children bronchial asthma was drawn.And regarding the key nodes in the network,literature and database searches on related TCM were conducted.The results showed that the preliminary regulatory network was mapped out through KEGG database in combination with previous researches and literature search.Currently,studies had shown that emodin,baicalin,corydalis ambigua and dragon’s blood had different degrees of downregulation effect on TRPV1.Yi-Shen Ping-Chuan Huo-Xue(YSPCHX) mixture suppresses the level of cytokine IL-2 and improves the level of cytokine IL-4 in a dose-dependent manner;astragalus mongholicus regulates the ratio of Th1 to Th2,and Chuan-Fu-Ling(CFL)plaster elevates the level of IFN-γ.And both of them reduced the level of IL-4 in serum.It was concluded that the preliminary regulatory network of children bronchial asthma in this study provided certain basis for the regulatory mechanism of children bronchial asthma and treatment in TCM

Children bronchial asthma,TRPV1,cytokines,KEGG,regulatory mechanism,traditional Chinese medicine

10.11842/wst.2017.07.010

R285.5

A

2017-01-19

修回日期：2017-03-23

＊ 河南省科學(xué)技術(shù)廳河南省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，（162300410290），腫瘤特異性蛋白p42.3分子構(gòu)象及在胃癌細(xì)胞發(fā)展中的調(diào)控作用，負(fù)責(zé)人:張建華。

＊＊ 通訊作者：張建華，副教授，研究生導(dǎo)師，主要研究方向：生物醫(yī)學(xué)工程。

（責(zé)任編輯：張娜娜，責(zé)任譯審：王 晶）