中醫(yī)藥介導(dǎo)水通道蛋白治療腹瀉型腸易激綜合征的機(jī)制研究

白婷婷，楊 欣，孫宏文

(1.南京中醫(yī)藥大學(xué)，江蘇 南京 210023；2.南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬蘇州市中醫(yī)醫(yī)院，江蘇 蘇州 215000)

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome,IBS)是臨床上屢見不鮮的無器質(zhì)性病變的腸病，發(fā)病率高達(dá)10%～20%[1]。目前國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)可IBS分為四種亞型：腹瀉型(IBS-D)、便秘型(IBS-C)、混合型(IBS-M)和不定型(IBS-U)，我國(guó)以IBS-D為主。IBS-D的病因及發(fā)病機(jī)制比較復(fù)雜并且尚未論述完全，就目前研究報(bào)道，不外乎內(nèi)臟高敏感性、胃腸運(yùn)動(dòng)障礙、腦腸軸調(diào)節(jié)異常、腸道菌群失調(diào)、腸道屏障破壞等因素[2]，而且經(jīng)過神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致水液代謝動(dòng)態(tài)平衡紊亂和腸道平滑肌運(yùn)動(dòng)障礙，從而出現(xiàn)兩大主癥腹瀉及腹痛。水通道蛋白(aquaporins,AQPs)是一類有著相似結(jié)構(gòu)和功能的膜蛋白，能介導(dǎo)水分子被動(dòng)快速的跨生物膜轉(zhuǎn)運(yùn)，迄今為止，在哺乳動(dòng)物組織中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)13種水通道蛋白(AQP0-12)[3]。研究表明，AQPs許多家族成員在腸道與水運(yùn)輸密切相關(guān)，以AQP1、AQP3、AQP4、AQP8較為常見[4-6]。近年來普遍認(rèn)同，AQPs表達(dá)發(fā)生變化可以影響腸道水液代謝，進(jìn)而改善或加重IBS-D腹瀉癥狀。通過調(diào)節(jié)AQPs的表達(dá)是諸多中醫(yī)藥方治療IBS-D的機(jī)制之一，然而這是一個(gè)相對(duì)研究不足的課題，現(xiàn)就中醫(yī)藥調(diào)節(jié)AQPs治療IBS-D機(jī)制相關(guān)的研究作一綜述。

1 AQPs在腸道對(duì)水液代謝的影響

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為當(dāng)腸黏膜的AQPs受到不同因子刺激時(shí)，AQPs的表達(dá)可升高抑或降低，起到促進(jìn)或者抑制腸道水液代謝的作用。有研究利用不同濃度脂多糖刺激在體外培養(yǎng)的人腸黏膜微血管內(nèi)皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)AQP1蛋白表達(dá)量及其mRNA水平降低，進(jìn)而引起腸黏膜細(xì)胞水轉(zhuǎn)運(yùn)障礙，導(dǎo)致腸組織水腫的發(fā)生，可見AQP1能調(diào)節(jié)腸道水液代謝[7]。京大戟峻下逐水效用強(qiáng)，易造成腸道水腫及水液聚集現(xiàn)象的發(fā)生，有研究進(jìn)一步探討此現(xiàn)象與AQP1的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)高劑量京大戟可致AQP1表達(dá)降低，而它表達(dá)的降低導(dǎo)致了腸道中的水液不能及時(shí)輸送，故而導(dǎo)致糞便含水量增加，進(jìn)而闡釋了AQP1可能為腸道水液代謝的分子機(jī)制[8]。

AQP3是在結(jié)腸上皮細(xì)胞基底外側(cè)膜表達(dá)的轉(zhuǎn)運(yùn)水的蛋白，故也有許多研究以AQP3為切入點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)予硫酸右旋糖酐飼喂正常大鼠或者結(jié)腸內(nèi)注射乙酸研究大鼠結(jié)腸上皮細(xì)胞中AQP3的表達(dá)和功能，發(fā)現(xiàn)AQP3的表達(dá)下降，腸細(xì)胞水腫嚴(yán)重，AQP3是治療與腸細(xì)胞水腫相關(guān)的腸道疾病的潛在靶標(biāo)。有研究發(fā)現(xiàn)予HgCl2或CuSO4抑制正常大鼠結(jié)腸AQP3后，大鼠糞便含水量明顯增加，顯示了AQP3可調(diào)節(jié)大鼠的糞便含水量，即證實(shí)了AQP3參與腸道水液代謝[9]。

AQP4也表達(dá)于結(jié)腸上皮細(xì)胞的基底外側(cè)膜，同樣具有轉(zhuǎn)運(yùn)水的功能。楊彬等[10]在探討藍(lán)花參止瀉的作用機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)藍(lán)花參之所以對(duì)硫酸鈉導(dǎo)致的小鼠滲透性腹瀉有抑制作用，是因?yàn)樗{(lán)花參增加了AQP4的表達(dá)，而AQP4的表達(dá)增加可以提高腸道對(duì)水和電解質(zhì)的吸收，證明AQP4調(diào)控腸道水液代謝。徐雯等[11]研究結(jié)果提示廣藿香提取液可通過上調(diào)結(jié)腸AQP4的表達(dá)，達(dá)到調(diào)節(jié)水液轉(zhuǎn)運(yùn)，改善水液代謝紊亂引起的稀便癥狀的目的，也揭示了AQP4調(diào)節(jié)水液代謝的作用。

AQP8在人結(jié)腸黏膜廣泛表達(dá)，亦是腸道水液代謝常用的檢測(cè)指標(biāo)。Escudero等[12]研究確定了AQP8表達(dá)的喪失是活動(dòng)性結(jié)腸炎的標(biāo)志，在活動(dòng)性結(jié)腸炎患者的腸黏膜中觀察到AQP8 mRNA和蛋白水平降低，此外，發(fā)現(xiàn)結(jié)腸炎患者中低APQ8表達(dá)與大便次數(shù)增加密切相關(guān)，腸黏膜AQP8的下調(diào)可能會(huì)損害活性結(jié)腸炎中的水分吸收，從而導(dǎo)致水樣腹瀉，說明AQP8調(diào)節(jié)了腸道水液代謝。彪雅寧等[13]采用番瀉葉灌胃制備腹瀉大鼠模型探究車前子的止瀉機(jī)制，發(fā)現(xiàn)各劑量車前子均能使原本濕軟的大便成形，其作用機(jī)制可能是與使AQP8蛋白表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)了水液代謝有關(guān)。

2 AQPs與IBS-D的關(guān)聯(lián)性

IBS-D以腹瀉癥狀為突出表現(xiàn)，腹瀉癥狀的發(fā)生現(xiàn)多認(rèn)為是腸道水液代謝平衡被破壞的結(jié)果。AQPs在腸道廣泛存在，具有調(diào)節(jié)水平衡的作用。許多實(shí)驗(yàn)在研究IBS-D腹瀉癥狀發(fā)生的分子機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)在IBS-D患者或者動(dòng)物血清中，AQPs的表達(dá)下降，糞便含水量增加，給予相應(yīng)的治療后，IBS-D患者或者模型動(dòng)物腹瀉癥狀好轉(zhuǎn)，總是基于AQPs表達(dá)的上調(diào)。故而得出結(jié)論上調(diào)AQPs表達(dá)可調(diào)節(jié)水液代謝，進(jìn)而改善IBS-D的腹瀉癥狀。劉慧慧等[14]在探討匹維溴胺對(duì)IBS-D的顯效機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，匹維溴胺上調(diào)了結(jié)腸中AQP3的表達(dá)，促進(jìn)腸道水液代謝，從而減輕IBS-D的腹瀉癥狀。由《茯神湯》加減而來的敦煌固本方臨床治療IBS-D確有療效，杜娟等[15]在探討其理論基礎(chǔ)時(shí)也證實(shí)了升高AQP3的表達(dá)可以促進(jìn)腸道對(duì)水的重吸收，從而使IBS-D腹瀉癥狀好轉(zhuǎn)。

對(duì)IBS患者結(jié)腸黏膜AQP8表達(dá)的研究顯示，在IBS-D患者結(jié)腸黏膜中，AQP8的表達(dá)較正常人明顯下降，且糞便含水量增多趨勢(shì)與AQP8表達(dá)水平下降趨勢(shì)呈正相關(guān)，說明AQP8表達(dá)下降，其轉(zhuǎn)運(yùn)水液的功能也隨之受到限制，以致腸道對(duì)水的重吸收受損，腸內(nèi)容物含水量增多，從而出現(xiàn)腹瀉癥狀[16]。武志娟等[17]在臨床診治IBS-D患者時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)辨證屬于脾腎陽虛證的患者在應(yīng)用附子理中湯加減治療后，患者的排便次數(shù)明顯減少、糞便性狀也有明顯改善，遂采用束縛應(yīng)激和大黃灌胃的方法制備IBS-D模型大鼠，模型大鼠排便次數(shù)明顯增多，糞便濕軟，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)AQP8mRNA表達(dá)下調(diào)，經(jīng)附子理中湯治療干預(yù)后，AQP8mRNA表達(dá)趨于正常對(duì)照組，說明附子理中湯可能通過上調(diào)AQP8的表達(dá)使水代謝恢復(fù)正常而起到治療作用。再者，周次利等[18]以腸道水液代謝為出發(fā)點(diǎn)研究艾灸對(duì)IBS-D的治療作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組相比較，IBS-D組AQP8表達(dá)下降顯著，糞便稀軟，予艾灸干預(yù)治療后，AQP8表達(dá)升高，糞便性狀趨于正常，可得出AQP8對(duì)IBS-D水液代謝有調(diào)節(jié)作用。

3 中醫(yī)藥通過血管活性腸肽(VIP)途徑上調(diào)AQPs表達(dá)治療IBS-D

自從在豬的小腸中分離出VIP后，VIP在腸道中的生物學(xué)作用及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑引起廣泛關(guān)注。各種研究已證實(shí)同時(shí)具備神經(jīng)遞質(zhì)和胃腸激素作用的VIP在胃腸道的主要生理作用表現(xiàn)在促進(jìn)腸道對(duì)水和電解質(zhì)的分泌。

之后，VIP與AQPs在水轉(zhuǎn)運(yùn)中的相關(guān)性逐步得到了證實(shí)。針對(duì)AQPs表達(dá)調(diào)控的研究表明，VIP是調(diào)控AQPs表達(dá)的主要神經(jīng)遞質(zhì)[19]。早期實(shí)驗(yàn)觀察到體外運(yùn)用VIP孵育的人結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞AQP8的表達(dá)增加，首次證實(shí)了VIP能夠直接調(diào)控AQPs。隨后研究表明VIP上調(diào)人結(jié)腸上皮AQP8的表達(dá)可以達(dá)到調(diào)節(jié)水轉(zhuǎn)運(yùn)的目的，首次肯定了VIP 與AQPs在水轉(zhuǎn)運(yùn)中的作用。

目前廣泛接受中醫(yī)藥可以通過VIP途徑上調(diào)AQPs表達(dá)調(diào)節(jié)水液代謝改善腹瀉癥狀治療IBS-D。廣藿香為芳香化濕的常用中藥，臨床使用能有效緩解便溏癥狀。其有效成分提取物廣藿香油正是通過調(diào)節(jié)VIP上調(diào)AQP3表達(dá)恢復(fù)腸道的吸水率，從而減輕腹瀉癥狀[20]。針對(duì)IBS-D的防治作用取得良好成效，其作用機(jī)制便是通過VIP途徑上調(diào)AQP3表達(dá)調(diào)控結(jié)腸水液代謝實(shí)現(xiàn)的[21]。痛瀉要方為治療IBS-D的常用方，許惠娟等[22]通過在痛瀉要方治療IBS-D過程中給予VIP受體拮抗劑，比較各組之間AQP8的表達(dá)及糞便含水量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與痛瀉要方組相比，藥抗組大鼠AQP8的表達(dá)降低，藥抗組大鼠糞便含水量與IBS-D模型組同等升高，認(rèn)為痛瀉要方可能通過VIP途徑提高AQP8的表達(dá)發(fā)揮作用。Liu等[23]探討針刺眼針穴區(qū)部位對(duì)IBS-D模型大鼠結(jié)腸水液代謝的調(diào)控機(jī)制時(shí)，測(cè)定大鼠糞便含水率，大鼠結(jié)腸VIP、AQP8mRNA及其蛋白表達(dá)。結(jié)果顯示針刺眼針穴區(qū)部位治療IBS-D大鼠25 d后，大鼠糞便含水率降低，結(jié)腸VIP降低，AQP8mRNA及其蛋白表達(dá)升高，提示治療機(jī)制可能是通過VIP提高AQP8的表達(dá)實(shí)現(xiàn)。二神丸由補(bǔ)骨脂、肉豆蔻組成，也是治療腹瀉的常用方，二神丸提取物可以通過調(diào)節(jié)VIP水平增加AQP4表達(dá)水平來吸收水分，從而發(fā)揮對(duì)脾腎陽虛型IBS-D模型大鼠的止瀉作用[24]。

4 中醫(yī)藥通過激活cAMP-PKA信號(hào)通路上調(diào)AQPs表達(dá)治療IBS-D

經(jīng)典的G蛋白偶聯(lián)環(huán)腺苷酸-環(huán)腺苷酸依賴性蛋白激酶(cyclic adenosine monophosphate-protein kinase A，cAMP-PKA)信號(hào)通路是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的普遍介體，其信號(hào)傳遞機(jī)制為細(xì)胞內(nèi)的腺苷酸環(huán)化酶在細(xì)胞外信號(hào)分子的刺激下被激活，隨之細(xì)胞內(nèi)cAMP的水平升高，激活cAMP的主要效應(yīng)物蛋白激酶A后則能參與各種細(xì)胞生理活動(dòng)。

近年來大量文獻(xiàn)證實(shí) cAMP-PKA信號(hào)通路參與了AQPs表達(dá)的調(diào)控[25-26]。早期的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，爪蟾卵母細(xì)胞內(nèi) AQP1cDNA的基因含量可以被PKA 的激動(dòng)劑forskolin提高。Ikarashi等[27]研究表明，cAMP-PKA信號(hào)通路可以調(diào)節(jié)AQP3蛋白的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，cAMP-PKA 信號(hào)通路參與IBS的機(jī)制是通過調(diào)節(jié)水代謝異常，cAMP激活劑上調(diào)了AQP1、AQP3和AQP8的表達(dá)，從而參與腸液穩(wěn)態(tài)[28]。

目前中醫(yī)藥通過激活cAMP-PKA 信號(hào)通路，上調(diào)AQPs表達(dá)調(diào)節(jié)水液代謝改善腹瀉癥狀治療IBS-D得到大多認(rèn)可。研究發(fā)現(xiàn)大黃素可以使AQP3mRNA和AQP3的表達(dá)在人結(jié)腸上皮細(xì)胞(HT-29)和小鼠結(jié)腸組織中升高，可能是因?yàn)榇簏S素激活了cAMP-PKA 信號(hào)通路[29]。張慧慧等[30]發(fā)現(xiàn)平胃散可以增加胃黏膜層信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中cAMP、PKA這些信號(hào)分子的含量，從而增加AQPs的表達(dá)和活性，以此來增強(qiáng)水的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)強(qiáng)度，達(dá)到燥濕的目的。袁珍珍[31]在研討導(dǎo)師自擬腸激寧方對(duì)IBS-D 模型大鼠的治療成效以及對(duì)AQPs及其相關(guān)信號(hào)通路的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，腸激寧方可通過激活cAMP-PKA 信號(hào)通路，使AQP4 的表達(dá)升高，從而達(dá)成治療IBS-D腹瀉癥狀好轉(zhuǎn)的效果。譚潔等[32]在研究九香止瀉片對(duì)IBS-D濕熱證模型大鼠腸道AQP4、cAMP、PKA的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，九香止瀉片調(diào)控大鼠腸道中 AQP4 的表達(dá)可能伴有cAMP-PKA 信號(hào)通路的激活，進(jìn)而緩解腹瀉及相關(guān)癥狀。

5 中醫(yī)藥通過調(diào)整Na+，K+-ATP酶活性上調(diào)AQPs表達(dá)治療IBS-D

Na+，K+-ATP酶以其作為離子泵的作用而聞名，是一種廣泛分布在機(jī)體內(nèi)的生物膜酶系統(tǒng)，水解ATP后可將存在于細(xì)胞內(nèi)Na+移到細(xì)胞外，同時(shí)將細(xì)胞外K+移到細(xì)胞內(nèi)，以維持細(xì)胞內(nèi)外的離子濃度，從而控制體液的穩(wěn)態(tài)。

Na+，K+-ATP酶對(duì)AQPs也有一定的調(diào)控作用。AQPs跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)水的主要?jiǎng)恿褪荖a+，K+-ATP酶導(dǎo)致的細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓梯度。Illarionova等[33]研究發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞突觸周膜中Na+，K+-ATP酶、AQP4的存在可能對(duì)局部水體內(nèi)穩(wěn)態(tài)起關(guān)鍵作用。濕聚為水，水聚為痰，楊志軍等[34]在制備的痰濁阻肺模型大鼠的肺組織中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)水通道蛋白AQP1表達(dá)及Na+，K+-ATP酶活性明顯下降，揭示了兩者在肺組織水代謝中的相關(guān)性。González-Marrero等[35]研究發(fā)現(xiàn)AQPs和Na+，K+-ATP酶在控制眼房水形成的速率中有協(xié)同作用。研究發(fā)現(xiàn)改善腸黏膜Na+，K+-ATP酶活性及AQP1表達(dá)可以加快腸道對(duì)水的吸收速率[36]。

目前研究推測(cè)中醫(yī)藥可能通過調(diào)整Na+，K+-ATP酶活性，上調(diào)AQPs表達(dá)調(diào)節(jié)水液代謝改善腹瀉癥狀治療IBS-D。孫冬月等[37]在探討香薷揮發(fā)油如何對(duì)濕困脾胃證模型大鼠產(chǎn)生治療作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，通過改善Na+，K+-ATP酶活性，調(diào)控腸道AQPs的含有量，可能是香薷發(fā)揮祛水濕的重要機(jī)制。呂妍等[38]在探討藿香正氣軟膠囊的提取物對(duì)IBS-D模型大鼠水液代謝的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)IBS-D模型大鼠腸黏膜Na+，K+-ATP酶活性、AQP4的表達(dá)與對(duì)照組相比較有明顯降低，給予藿香正氣軟膠囊的提取物治療后，Na+，K+-ATP酶活性、AQP4的表達(dá)皆明顯提高，IBS-D模型大鼠腹瀉癥狀好轉(zhuǎn)。

6 其他與AQPs相關(guān)的因素

核因子κB(Nuclear factor kappa B,NF-κB)信號(hào)通路在各種細(xì)胞中廣泛存在，具有多種轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能，特別是對(duì)炎癥過程起著關(guān)鍵的調(diào)控作用，能夠促進(jìn)炎癥因子的釋放，在炎癥和免疫反應(yīng)中起樞紐作用。而炎癥的發(fā)生往往伴有組織細(xì)胞的破壞水腫等，因而許多研究發(fā)現(xiàn)NF-κB信號(hào)通路在多種疾病中參與調(diào)節(jié)AQPs。研究發(fā)現(xiàn)葛根素對(duì)低壓缺氧所致急性肺和腦損傷的保護(hù)作用是通過NF-κB信號(hào)通路調(diào)節(jié)AQPs達(dá)到的[39]。研究發(fā)現(xiàn)給IBS模型大鼠注射NF-κB信號(hào)通路抑制劑后，AQP1、AQP3和AQP8表達(dá)上調(diào)。表明引起IBS水代謝異常改變的機(jī)制可能是通過NF-κB信號(hào)通路調(diào)節(jié)AQP1、AQP3和AQP8所致[40]。但目前鮮有涉及NF-κB信號(hào)通路在IBS-D中調(diào)節(jié)AQPs的研究。

微小核糖核酸(micro ribonucleic acid, miRNAs)是一組廣泛存在于各種真核細(xì)胞中的小分子RNA，由大約2 025個(gè)核苷酸分子組成，miRNAs的表達(dá)非常保守，轉(zhuǎn)錄后不編碼蛋白質(zhì)，但能夠調(diào)控基因的表達(dá)。miRNAs不僅在機(jī)體的生理變化，也在疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。研究證實(shí)miRNAs也可參與調(diào)節(jié)AQPs。Sepramaniam等[41]研究報(bào)道m(xù)iR-320能導(dǎo)致AQP4mRNA翻譯停止，對(duì)AQP4蛋白表達(dá)負(fù)向調(diào)控。最近的一項(xiàng)研究表明，大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞原代培養(yǎng)物中的AQP4下降與miR-224和miR-19a表達(dá)的增加有關(guān)[42]。有研究發(fā)現(xiàn)miR-29a與AQPs在IBS-D腸黏膜通透性中的相關(guān)性[43]。但尚未發(fā)現(xiàn)從水液代謝角度研究miRNAs在IBS-D中對(duì)AQPs調(diào)控作用的研究。

7 小 結(jié)

腹瀉型腸易激綜合征以其纏綿難愈的特點(diǎn)對(duì)患者生活質(zhì)量造成負(fù)面影響，水通道蛋白以其新興的IBS-D藥物靶標(biāo)受到廣泛關(guān)注，中醫(yī)藥以其對(duì)IBS-D療效確切得到肯定?；诖?，將中醫(yī)藥、AQPs、IBS-D三者加以聯(lián)系，從而為中醫(yī)藥治療IBS-D提供現(xiàn)代醫(yī)學(xué)依據(jù)，以便中醫(yī)藥更好服務(wù)于患者。目前中醫(yī)藥調(diào)節(jié)AQPs治療IBS-D的機(jī)制研究多停留于實(shí)驗(yàn)室，且研究多在某一中醫(yī)藥方、中藥提取物或中醫(yī)治療技術(shù)對(duì)AQPs表達(dá)的影響，而中醫(yī)藥調(diào)節(jié)AQPs治療IBS-D的具體途徑研究較少，文章挖掘了已有初步研究的VIP、cAMP-PKA 信號(hào)通路、Na+，K+-ATP酶途徑并且發(fā)現(xiàn)了具有潛在調(diào)節(jié)作用的NF-κB信號(hào)通路和miRNAs，可為臨床研究選取靶點(diǎn)提供一點(diǎn)思路。然而VIP、cAMP-PKA 信號(hào)通路、Na+，K+-ATP酶等調(diào)控AQPs表達(dá)的具體機(jī)制復(fù)雜也有待進(jìn)一步研究明確，盡管如此，AQPs作為IBS-D治療的新靶點(diǎn)，中醫(yī)藥對(duì)其的干預(yù)研究將有重要的價(jià)值。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。