苦豆子生物堿對潰瘍性結(jié)腸炎治療機(jī)制的研究進(jìn)展

馮 平，胡文翔，張新宇，王夢瑤，李 剛，吳晨晨

(1.榆林學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，陜西 榆林 719000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 動物醫(yī)學(xué)院，陜西 楊陵 712100)

苦豆子 (Sophora alopecuroides L) 為豆科槐屬多年生草本植物，民間俗稱苦豆根、苦甘草，主要分布在中國內(nèi)蒙古、山西、陜西、寧夏和甘肅等干旱沙漠和草原邊緣地帶。苦豆子具有耐旱耐堿性強(qiáng)，生長快，防風(fēng)固沙等生態(tài)功能，為改善西北地區(qū)荒漠化和水土流失的問題、建設(shè)西北生態(tài)屏障發(fā)揮著重要的作用。最早記錄苦豆子的藥物學(xué)專著是中醫(yī)四大經(jīng)典著作之一的《神農(nóng)本草經(jīng)》，書中記載苦豆子具有安五臟和定志益精的作用。在《新疆中草藥手冊》的記載中，苦豆子的功能主治是清熱燥濕、止痛殺蟲，能夠用于治療急、慢性痢疾、潰瘍性腸炎等疾病。炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是慢性腸道炎癥性疾病，主要是潰瘍性結(jié)腸炎(Ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn's disease，CD)，其病因與發(fā)病機(jī)制尚未不明確，研究結(jié)果表明免疫因素起著重要作用[1]。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著人民飲食習(xí)慣的改變，我國潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)病率呈現(xiàn)增高趨勢，而長期的潰瘍性結(jié)腸炎癌變發(fā)生率高達(dá)28%[2]。目前潰瘍性結(jié)腸炎西醫(yī)的治療多使用如糖皮質(zhì)激素類、氨基水楊酸制劑和免疫抑制劑等化學(xué)藥物，藥物療效及副作用和藥物的用量成正比。中醫(yī)認(rèn)為潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)生是由于先天稟賦不足，后天脾胃功能不健，中醫(yī)推薦使用內(nèi)服中藥和中藥灌腸聯(lián)合治療。有相關(guān)研究報(bào)道可以應(yīng)用苦豆子為原料制作的克瀉靈片等藥品治療菌痢，急、慢性腸炎和結(jié)腸炎等疾病[3]?？喽棺釉谥袊鞅钡貐^(qū)分布較廣，但是植物資源的利用率很低。因此，本文主要針對苦豆子的地理分布、苦豆子生物堿的生理特性、苦豆子對結(jié)腸炎的治療機(jī)制進(jìn)行綜述，從而為提高西北地區(qū)苦豆子的附加值和利用率，及其對結(jié)腸炎的治療機(jī)制提供新的思路和方法。

1 苦豆子的分布

苦豆子為豆科，槐屬草本植物。運(yùn)用中藥材產(chǎn)地適宜性分析地理信息系統(tǒng)分析苦豆子的全國適宜產(chǎn)區(qū)，發(fā)現(xiàn)新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、青海、寧夏、山西、陜西、河北等8個(gè)省區(qū)的207個(gè)縣市為苦豆子的最適宜產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)區(qū)面積總和約為2532萬hm2，其中內(nèi)蒙古和新疆的適宜產(chǎn)區(qū)面積最大，分別約為1042萬hm2和549萬hm2，表明苦豆子的開發(fā)具有廣闊的前景(表1)。

表1 我國荒漠草地苦豆子資源省區(qū)分布情況

2 苦豆子生物堿的藥理作用

苦豆子的化學(xué)成分種類較多，主要有生物堿、黃酮類、有機(jī)酸類、氨基酸類、多糖類、揮發(fā)油類以及甾類、酚類等，其中生物堿為其主要活性成分?？喽棺由飰A屬喹諾里西啶類生物堿。目前，從苦豆子全草及種子中提取出24種生物堿單體，其中已鑒定生物堿21種，主要有槐定堿、苦參堿、氧化苦參堿、苦豆堿、拉馬寧堿、槐胺堿、新槐胺堿、N-甲基苦豆堿、烯丙基苦豆堿、Δ-脫氫苦豆堿、鷹定葉堿、三巴豆?；句@、臭豆堿、金雀花堿、N-甲基金雀花堿等。

苦豆子生物堿是從苦豆子全草中提取的生物堿有效成分，具有多種藥理活性。目前，用于藥物開發(fā)的苦豆子生物堿主要有9種(見圖1)，包括槐定堿、苦參堿、苦豆堿、氧化苦參堿、槐果堿、氧化槐果堿、萊曼堿、槐胺堿以及金雀花堿[4-5]。其藥理作用主要有：抗腫瘤作用，體內(nèi)、體外抑瘤試驗(yàn)證實(shí)，苦豆子總堿及多種單體生物堿均對腸炎有一定的抑制作用，包括潰瘍性結(jié)腸炎、克羅恩病、回腸炎等，其中抗消化道腫瘤作用較為顯著；對中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要表現(xiàn)為鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛和解熱等作用；具有顯著的抗病毒、抗菌、抗炎作用，能抑制多種病毒的繁殖，增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)功能和促進(jìn)免疫保護(hù)[6]；對平滑肌的作用，苦豆子生物堿具有對抗由炎癥介質(zhì)誘導(dǎo)的離體回腸收縮，松弛支氣管平滑肌[7]。由此可見，苦豆子及其活性成分具有多種藥理作用，具有廣闊的開發(fā)前景，為苦豆子資源的藥用研發(fā)與資源化利用提供了重要的理論與物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖1 苦豆子主要生物堿結(jié)構(gòu)

3 苦豆子生物堿對結(jié)腸炎小鼠TLR4/NF-κB通路影響

炎癥性腸炎包括潰瘍性結(jié)腸炎和克羅恩病。潰瘍性結(jié)腸炎為現(xiàn)代疑難疾病之一，在發(fā)達(dá)國家發(fā)病率較高，隨著我國居民生活水平的提高，該病在我國的發(fā)病率有升高的趨勢。其主要癥狀是腹瀉、里急后重、黏液膿血便等，成慢性經(jīng)過，且反復(fù)發(fā)作，研究表明該病的發(fā)病機(jī)制與遺傳、免疫、環(huán)境等多種因素有關(guān)，但尚不明確。

研究顯示，核轉(zhuǎn)錄因子kappaB(NF-κB)在腸道中激活以及誘導(dǎo)的各種炎癥因子IL-1β、IL-6和TNF-α的釋放在腸道炎癥的發(fā)生發(fā)展中具有重要的作用。NF-κB通常以p50-p65異二聚體的形式存在，通過與其抑制性蛋白(Inhibitor kappaB，IκB)結(jié)合，當(dāng)細(xì)胞受到上游刺激因子如TNF-α、IL-1β和LPS刺激時(shí)被激活，活化后的NF-κB從胞質(zhì)進(jìn)入胞核，進(jìn)而誘導(dǎo)多種基因的表達(dá)，NF-κB參與調(diào)控多種免疫反應(yīng)分子和炎癥反應(yīng)分子，包括：TNF-α、白細(xì)胞介素、iNOS、COX2、趨化因子、黏附分子、集落刺激因子、MPO、血栓素A2和MIF等免疫反應(yīng)的早期和炎癥反應(yīng)各階段的許多分子[4]。研究結(jié)果表明， UC 患者發(fā)生血管栓塞性疾病的概率高于比正常人高[8]，這可能與其血液中血小板激活引起血液高凝狀態(tài)有關(guān)。TLR4是近年來發(fā)現(xiàn)的天然免疫識別受體( pattern recognition receptors，PRR)之一，主要識別脂多糖(lipopolysacharide，LPS)并介導(dǎo)其跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，髓樣分化因子88(myeloid differentiationfactor，Myd88)為TLR4信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的主要接頭蛋白，在TLR4識別相應(yīng)配體后，引起信號級聯(lián)最終導(dǎo)致核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB依賴性信號通路的活化，誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞因子如TNF-α、白細(xì)胞介素1(IL-1)、IL-6、IL-8等基因的表達(dá)[9-10]。TLR4是人體炎癥發(fā)生發(fā)展過程中重要受體之一，其對免疫微環(huán)境和炎癥具有調(diào)控作用。TLR信號途徑可激活核因子NF-κB，調(diào)節(jié)血液炎癥介質(zhì)和細(xì)胞因子的表達(dá)，起到抗炎免疫調(diào)節(jié)的作用[11]。李旺林等研究Toll樣受體4在結(jié)腸炎中的作用，研究發(fā)現(xiàn)TLR4受體在結(jié)腸炎恢復(fù)過程中起著一定作用，起到調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的作用，TLR4在LPS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎中有恢復(fù)作用[12]。但TLR4如果過度激活，可能對宿主造成破壞性的后果，李雅琳等研究顯示，在潰瘍性結(jié)腸炎中，TLR4/NF-κB信號通路引發(fā)信號下游的基因表達(dá)，導(dǎo)致炎癥因子的釋放，加重炎癥發(fā)生程度，提示TLR4受體及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可能是UC發(fā)病和發(fā)展過程的重要環(huán)節(jié)[13]。

苦豆子中最主要的活性成分為喹諾里西定類生物堿，主要包括槐果堿、苦參堿、氧化苦參堿、苦豆堿、槐定堿和槐胺堿等，民間常用于腸炎、痢疾的治療。炎癥性腸病發(fā)展過程中有多種細(xì)胞因子的參與，造成腸黏膜損傷，其發(fā)病機(jī)制目前尚不明確。TNF-α、干擾素γ共同作用改變了腸道上皮細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和屏障功能，使得腸黏膜與血管內(nèi)皮細(xì)胞的通透性增加，損傷了腸黏膜，形成潰瘍[14]。此外，研究表明在炎癥性腸炎的腸道病變組織中，IL-6表達(dá)異常，且表達(dá)量與腸黏膜的損傷嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[15]。Kitamura等[16]研究表明，克羅恩病患者活動期IL-6的蛋白表達(dá)和mRNA水平顯著高于健康組。以上研究表明TNF-α、IL-6在炎癥性腸病的發(fā)病機(jī)制中起著極其重要的作用。研究顯示苦豆子具有抗炎作用，其生物堿能通降低潰瘍性結(jié)腸炎小鼠血清中IL-1β和IL-6水平，促進(jìn)抑炎因子IL-10表達(dá)，改善小鼠結(jié)腸炎癥損傷，其機(jī)制可能與抑制NF-κB表達(dá)有關(guān)[17,18]。苦豆堿還可通過抑制PI3K/Akt/mTOR這條信號通路，抑制促炎因子的釋放，改善小鼠潰瘍性結(jié)腸炎的損傷程度[19]。此外，氧化苦參堿通過干預(yù)TLR9、NF-κB mRNA在炎癥性結(jié)腸組織中的表達(dá)，抑制潰瘍性結(jié)腸炎的炎癥反應(yīng)[20]。以上研究都顯示，苦豆子生物堿在治療炎癥性腸病中具有顯著的作用，可能的機(jī)制與抑制NF-κBp65和炎癥因子的釋放有關(guān)。

4 結(jié)論與展望

苦豆子廣泛分布于我國西北干旱半干旱堿性沙質(zhì)土壤中，在我國產(chǎn)區(qū)面積達(dá)到了為2532萬hm2，其在西北干旱半干旱的植被恢復(fù)中起到重要的作用，同時(shí)也可作為鹽堿地治理的重要的植物種植資源；苦豆子同時(shí)也是一種重要的藥源植物，具有清熱解毒，抗菌消炎、止痛殺蟲等功效，民間也對其有廣泛的應(yīng)用等，目前對其有效成分及其機(jī)理的研究為研究熱點(diǎn)；苦豆子植物為豆科植物，其盛花期全株的蛋白含量可媲美苜蓿，可利用化學(xué)方法去除有毒生物堿或以青貯、間斷飼喂的方式，對其作為飼料飼草資源利用。由于苦豆子具有較高的生態(tài)功能、藥用價(jià)值和營養(yǎng)價(jià)值，人們越來越重視對苦豆子資源的合理保護(hù)和資源化利用，而對苦豆子生物堿及其高附加值的資源化利用具有重要意義和良好前景。