姜黃素通過免疫調(diào)節(jié)治療炎癥性腸病作用機(jī)制的研究進(jìn)展*

李世權(quán),呂曉丹，謝彥飛,陳 蘭，詹靈凌 綜述,呂小平△ 審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院:1.消化內(nèi)科；2.臨床醫(yī)學(xué)實驗部,南寧 530021)

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)目前認(rèn)為是一種自身免疫性疾病，主要包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC) 和克羅恩病(Crohn′s disease,CD)，均在病理組織學(xué)上表現(xiàn)為腸道黏膜炎癥，雖然其發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚，但目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為IBD的發(fā)病與遺傳，免疫、環(huán)境、炎癥、神經(jīng)、心理因素相關(guān)，其中由未知因素的刺激引起異常的免疫應(yīng)答導(dǎo)致不受控制的腸道黏膜炎癥是IBD發(fā)病最為重要的一個因素[1]。

姜黃自古以來在中國、日本、非洲印度等國家作為草藥而被廣泛應(yīng)用，姜黃素是從姜黃根莖中提取的酚性物質(zhì)[2]。研究表明，姜黃素是具有初級藥物活性的主要成分，它不僅具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化、抗纖維化等作用，還具有在多種免疫細(xì)胞和器官中發(fā)揮著免疫調(diào)節(jié)的作用[3-4]，并且不良反應(yīng)少，安全性高，依從性好等優(yōu)點，使得姜黃素備受眾多研究工作者的關(guān)注。充分了解姜黃素治療IBD的作用機(jī)制及其對免疫系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)控機(jī)制和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，將為今后治療和預(yù)防自身免疫性疾病提供重要的理論依據(jù)。

1 姜黃素對Th1/Th2的調(diào)節(jié)作用

IBD是自身抗體與自身反應(yīng)性CD4+T淋巴細(xì)胞共同參與的自身免疫性疾病,CD4+T細(xì)胞對調(diào)節(jié)腸道內(nèi)免疫穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，而先天性免疫異常將導(dǎo)致CD4+T細(xì)胞(Th1、Th2、Th17)產(chǎn)生大量的促炎因子，使得免疫反應(yīng)超出了調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)可調(diào)節(jié)的范圍，從而引發(fā)IBD；雖然UC和CD發(fā)病的特點為對腸道(細(xì)菌)抗原的免疫反應(yīng)，但它們的炎性反應(yīng)類型卻有所不同，CD的發(fā)病主要與Th1和Th17細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子白細(xì)胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和 γ-干擾素(IFN-γ)為主導(dǎo)的炎性反應(yīng)有關(guān)，而UC則與Th2細(xì)胞分泌的IL-4、IL-5、IL-9和IL-13等細(xì)胞因子為主導(dǎo)的炎性反應(yīng)相關(guān)[3-6]；由此可以嘗試通過調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞群及相其關(guān)細(xì)胞因子和信號通路作為IBD治療的手段之一。ZHANG等[7]表明姜黃素降低結(jié)腸黏膜Th1細(xì)胞因子而上調(diào)Th2細(xì)胞因子的表達(dá)，此外姜黃素上調(diào)脾細(xì)胞和循環(huán)中IFN-γ/IL-4比例，作為調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡的重要因素，達(dá)到治療IBD的效果；SOON等[8]同樣發(fā)現(xiàn)姜黃素能通過調(diào)節(jié)Th1/Th2之間的平衡起到緩解卵清蛋白(OVA)誘導(dǎo)的食物過敏反應(yīng)的作用。說明姜黃素通過改變Th1-Th2之間的免疫平衡向Th2型免疫轉(zhuǎn)化而起到抗炎的作用。

2 姜黃素對Th17、Treg的調(diào)節(jié)作用

Th17主要分泌IL-17、IL-17F、IL-6、IL-22、IFN-γ等促炎因子，IL-17和IL-17F還可激活其他細(xì)胞成分(如間質(zhì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞)，產(chǎn)生其他促炎細(xì)胞因子誘發(fā)先天性免疫，在IBD中發(fā)揮重要的作用[9]；而Treg是一類表達(dá)CD4、CD25及以FoxP3轉(zhuǎn)錄因子為標(biāo)志的T細(xì)胞亞型，主要維持機(jī)體內(nèi)免疫穩(wěn)態(tài)，Th17/Treg 之間的平衡對炎性反應(yīng)和自身免疫性疾病的發(fā)展和預(yù)防是至關(guān)重要的。ZHAO等[10]研究表明姜黃素能夠抑制Th17細(xì)胞的分化和發(fā)育，研究還第1次發(fā)現(xiàn)在小鼠骨髓來源樹突狀細(xì)胞(BMDC)中構(gòu)成型地表達(dá)了代謝型谷氨酸受體4亞型(mGluR4)，mGluR4 siRNA轉(zhuǎn)染BMDC倒轉(zhuǎn)了T細(xì)胞有利于向Th17型細(xì)胞分化的平衡，該研究還報道稱姜黃素增加了脂肪酶(LPS)誘導(dǎo)活化的小鼠BMDC表達(dá)mGluR4，這可能是姜黃素有助于抑制Th17 細(xì)胞分化的機(jī)制。HANDONO等[11]通過收集6例未經(jīng)治療的系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)患者和6例健康志愿者外周血CD4+T細(xì)胞并予以Th17分化因子刺激，然后使用低劑量姜黃素干預(yù)，經(jīng)過72 h的培育后收集細(xì)胞，采用流式細(xì)胞術(shù)檢測Th17/Treg比值，結(jié)果顯示低劑量姜黃素(0.1、1.0 μg/mL)能降低Th17的百分率及IL-17A的表達(dá)水平，而上調(diào)Treg細(xì)胞的百分率和轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)的表達(dá)水平。說明姜黃素具有明確的調(diào)節(jié)Th17/Treg之間平衡而起到治療自身免疫性疾病的功能。

3 姜黃素通過調(diào)控免疫細(xì)胞因子治療IBD

3.1IL-1 IL-1主要活化T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等，在IBD活動期表達(dá)水平明顯升高；姜黃素能抑制脂多糖(LPS)刺激的巨噬細(xì)胞表達(dá)和分泌炎癥蛋白(MIP-2)、IL-1β、細(xì)胞趨化因子(KC),阻滯中性粒細(xì)胞向腸道炎癥部位聚集，從而緩解IBD炎性反應(yīng)[12]。MOON等[13]在膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠研究中發(fā)現(xiàn)姜黃素能抑制脾T細(xì)胞增殖和TNF-α、IL-1β的表達(dá)，改善關(guān)節(jié)炎小鼠的臨床評分。EPSTEIN等[14]通過提取IBD患者的結(jié)腸組織細(xì)胞，利用姜黃素干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，姜黃素抑制p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)的活化，降低IL-1β和基質(zhì)金屬蛋白酶-3(MMP-3)表達(dá)而提高IL-10的表達(dá)。說明姜黃素可能以IL-1為作用靶點起到治療IBD的效果。

3.2IL-17 IL-17是T細(xì)胞產(chǎn)生的促炎性細(xì)胞因子，能進(jìn)一步觸發(fā)T細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子、細(xì)胞黏附分子等多種細(xì)胞因子，在IBD的進(jìn)展中起到關(guān)鍵的作用。在腦脊髓炎實驗?zāi)Ｐ椭?，發(fā)現(xiàn)口服姜黃素治療組IL-17水平與IL-17 mRNA的表達(dá)量減少，TGF-β、STAT-3及STAT-3磷酸化水平也受到抑制，T細(xì)胞STAT-3的磷酸化受到抑制從而阻滯了Th-17的分化[15]。姜黃素還能減弱同種異體反應(yīng)性T細(xì)胞增殖和抑制IFN-γ和IL-17的生成，緩解急性移植物抗宿主病模型小鼠的排斥反應(yīng)[16]。一項實驗性自身免疫性重癥肌無力(EAMG)動物模型的研究報道稱，姜黃素不僅抑制T細(xì)胞表面共刺激因子CD80、CD86和MHCclass-Ⅱ的表達(dá)，同時抑制了IL-17、IFN-γ、TNF-α促炎癥因子表達(dá)，增加抑炎細(xì)胞因子IL-10的表達(dá)，從而減輕EAMG大鼠的臨床癥狀[17]。隨后，國內(nèi)學(xué)者林先剛等[18]報道姜黃素下調(diào)COPD模型大鼠IL-17表達(dá)，增加IL-10表達(dá),對COPD大鼠起到保護(hù)和治療作用。說明姜黃素可通過調(diào)控IL-17的表達(dá)對炎癥起到調(diào)節(jié)的作用。

3.3IL-10 IL-10是Th2合成具有免疫調(diào)節(jié)作用的細(xì)胞因子，能對抗IL-2、TNF-α和IFN-γ 等促炎性因子，平衡機(jī)體的炎性反應(yīng)，多數(shù)研究利用IL-10基因缺陷小鼠可建立結(jié)腸炎小鼠模型，說明IL-10表達(dá)缺陷與IBD發(fā)病有關(guān)。EPSTEIN等[14]發(fā)現(xiàn)姜黃素能提高患IBD兒童和成年人結(jié)腸黏膜IL-10D的表達(dá)量，姜黃素依賴IL-10產(chǎn)生抑制免疫反應(yīng)的效果，姜黃素通過與 IL-10的協(xié)同作用抑制了LPS誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞IL-12/23p40的分泌[19]，還能調(diào)節(jié)骨髓來源的DCs表達(dá)ALDH1a和IL-10，經(jīng)過姜黃素處理的DCs能誘導(dǎo)CD4T細(xì)胞分化成為Treg，此Treg能抑制抗原特異性T-細(xì)胞的活化[20],從而恢復(fù)免疫平衡，有效治療實驗性IBD。

3.4IFN-γ IFN-γ主要由Th1產(chǎn)生，研究發(fā)現(xiàn)IBD患者炎癥活動期血漿及腸黏膜組織中的IFN-γ水平均比緩解期明顯升高[21]。LIU等[22]發(fā)現(xiàn)姜黃素明顯降低了血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)、IFN-γ和IL-17的表達(dá)，減輕腦內(nèi)出血模型(ICH)小鼠的炎性反應(yīng)；姜黃素能抑制IFN-γ的生產(chǎn)從而減輕了(TPA)誘導(dǎo)的銀屑病模型鼠的Th1型炎性反應(yīng)。說明姜黃素抑制Th1分泌IFN-γ達(dá)到抗炎效果[23]。姜黃素抑制人和老鼠結(jié)腸上皮細(xì)胞的IFNγ信號通路，在結(jié)腸上皮細(xì)胞起到雙相作用機(jī)制，對治療IBD是有益的[24]。

3.5TNF-α 在IBD中TNF-α是參與炎癥級聯(lián)反應(yīng)的主要細(xì)胞因子，具有獨立的凋亡活性，在破壞腸上皮屏障中起到關(guān)鍵作用[25]。姜黃素能有效地抑制TNF-α，阻止TNF-α驅(qū)動的氧化應(yīng)激反應(yīng)，顯著減輕大腸炎小鼠的炎性反應(yīng)[26]。研究還發(fā)現(xiàn)，姜黃素可抑制或殺傷B淋巴細(xì)胞，阻滯巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥因子TNF-α和IL-6的釋放[27]，另外，姜黃素能夠通過COX-2/PGE2途徑下調(diào)IDO的生產(chǎn)從而抑制表面分子(CD80，CD86和MHCⅠ)和促炎癥細(xì)胞因子(IL-12 p70和TNF-α)表達(dá)，起到免疫調(diào)節(jié)作用[28]。

4 姜黃素通過炎癥信號通路治療IBD的作用機(jī)制

4.1核因子-κB(NF-κB) NF-κB在結(jié)腸平滑肌細(xì)胞中主要由p65、p50和c-Rel亞單位組成，在靜息狀態(tài)下，NF-kB被抑制蛋白IκB隔離在細(xì)胞質(zhì)中。NF-kB在炎性反應(yīng)中處于核心的地位，誘導(dǎo)和控制著促炎細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)IL-6、IL-12和IL-23的表達(dá)，且 NF-kB 誘導(dǎo)TNF-α反過來進(jìn)一步增強(qiáng) NF-kB 的活化，造成延續(xù)性的腸黏膜炎癥[29]。姜黃素通過抑制NF-κB活化及ERK、Iκ-B和p38激酶磷酸化從而抑制受Toll樣受體配體LPS和CpG寡核苷酸刺激的B細(xì)胞增殖[30]。B淋巴細(xì)胞刺激因子(BLyS)的過度表達(dá)與一些自身免疫性疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。HUANG等[31]研究報道，姜黃素能通過抑制NF-κB信號通路活性下調(diào)BLyS的表達(dá)，從而減少對B淋巴細(xì)胞的刺激，對一些自身免疫性疾病有治療的效果。此外一些研究進(jìn)一步證實姜黃素及其化合物/類似物表現(xiàn)出具有劑量依賴性強(qiáng)有力的抗炎活性，其抗炎機(jī)制可能通過阻斷LPS誘導(dǎo)的NF-κB和ERK通路活性、抑制RAW巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α和IL-6等炎癥因子釋放而實現(xiàn)[32-33]。

4.2p38 MAPK信號通路 p38 MAPK信號通路能被許多炎癥因子(TNF-α、IL-1)激活，誘導(dǎo)產(chǎn)生更多的炎性因子，促使炎性反應(yīng)擴(kuò)大化。研究表明姜黃素降低IBD活動期兒童和青少年體外腸黏膜活檢組織細(xì)胞中p38 MAPK的磷酸化[14]；肖雪飛等[34]稱姜黃素可能抑制IKK/NF-κB信號通路及MAPK 3條信號通路(ERK、JNK和p38MAPK)的活化,減少相關(guān)炎性基因和蛋白表達(dá)，抑制肺部中性粒細(xì)胞浸潤及氧化應(yīng)激反應(yīng)。LI等[35]利用葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導(dǎo)IBD模型小鼠對姜黃素治療IBD的作用機(jī)制進(jìn)行探討，結(jié)果顯示姜黃素治療組p38MAPK蛋白和mRNA表達(dá)顯著減少，TNF-α生成隨之減少，得出姜黃素通過抑制p38MAPK通路，減少TNF-α生成而發(fā)揮治療IBD的效果。此外，姜黃素通過調(diào)節(jié)p38MAPK和JNK通路，減少細(xì)胞凋亡，緩解結(jié)腸損傷[36]。說明抑制p38MAPK通路可能是姜黃素治療IBD的靶向之一。

4.3STAT3 目前普遍認(rèn)為腸黏膜免疫失衡是IBD主要發(fā)病機(jī)制之一，許多促炎細(xì)胞因子如IL-1、IL-6、IFN-γ等通過JAK/STAT途徑促發(fā)機(jī)體炎性反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)UC和CD患者及DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎中均發(fā)現(xiàn)在STAT家族中以STAT3磷酸化程度最高,這提示STAT-3在IBD的發(fā)病中可能扮演著重要角色[37]。

姜黃素可通過抑制STAT3通路在實驗性結(jié)腸炎中發(fā)揮抗炎作用[38]，YANG等[39]一項研究表明姜黃素可通過抑制STAT-3信號通路，從而抑制具有細(xì)胞增值效應(yīng)的cyclinD1和CDK4的表達(dá)，在IBD中表現(xiàn)出抗炎的作用。此外，姜黃素通過誘導(dǎo)Nrf2敏感的血紅素氧合酶-1(HO-1)mRNA和蛋白在LPS激活的DC中表達(dá)，增強(qiáng)STAT3磷酸化，而后抑制IL-12b、IL-23a的表達(dá)從而誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞表現(xiàn)出抗炎的功能[40]。郭琳等[41]利用DSS誘導(dǎo)小鼠UC模型探討姜黃素在治療UC小鼠的作用中，揭示姜黃素可能通過提高過氧化物酶體增殖物激活受體-g(PPAR-g)水平,抑制STAT3信號通路,減少COX-2的釋放,減輕中性粒細(xì)胞的浸潤,從而減輕小鼠結(jié)腸黏膜的損傷而達(dá)到治療UC的作用；姜黃素關(guān)于通過阻斷STAT3通路抑制免疫炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生而達(dá)到治療IBD的作用，為姜黃素未來能成為治療IBD的藥物提供一個新的理論基礎(chǔ)。

眾所周知,持續(xù)的炎癥、氧化損傷和細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)腸道損傷對IBD的發(fā)生、發(fā)展起到重要促進(jìn)作用；姜黃素為一種天然化合物，能緩解實驗性結(jié)腸炎的發(fā)展，減輕腸道炎性反應(yīng)，雖然其中確切的有效、安全的治療劑量及作用機(jī)制尚未完全清楚，但大量實驗研究表明姜黃素能通過作用于NF-κB和p38 MAPK等信號通路及相關(guān)炎癥細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞，在腸道黏膜中發(fā)揮其抗炎抗氧化作用,在IBD、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等自身免疫性疾病的治療中顯示出獨特的優(yōu)勢，值得進(jìn)一步深入研究，為今后治療和預(yù)防IBD等自身免疫性疾病提供重要的理論依據(jù)。