黃芪抗炎作用的研究進(jìn)展

王彥輝，趙自冰，李自波，姬星宇，李紅霞

（1.河南中盛動(dòng)物藥業(yè)有限公司，河南 鄭州 450000，2.河南普華基因科技有限公司；3.河南省畜牧獸醫(yī)服務(wù)中心）

黃芪作為重要的藥用植物，其在我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用歷史已有數(shù)千年。黃芪的藥理學(xué)功能廣泛，中醫(yī)上講黃芪甘溫純陽(yáng)，其用有五：諸虛不足，一也；益元?dú)?，二也；壯脾胃，三也；長(zhǎng)肌肉，四也；排膿止痛，活血生血，內(nèi)托陰疽，為瘡家圣藥，五也，其中“排膿止痛”指的正是其抗炎作用。

炎癥是機(jī)體環(huán)境變化做出的保護(hù)措施，過(guò)度的炎癥反應(yīng)不僅會(huì)造成動(dòng)物不適，甚至出現(xiàn)免疫抑制加重疾病，進(jìn)而影響機(jī)體運(yùn)作［1］?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，黃芪具有良好的抗炎活性，在臨床用于治療炎性疾病，尤其是腎炎、子宮內(nèi)膜炎、宮頸炎、盆腔炎等效果突出。故此，黃芪的抗炎方面的作用引起眾多學(xué)者的關(guān)注。筆者就國(guó)內(nèi)外關(guān)于黃芪抗炎機(jī)制進(jìn)行綜述，旨在為黃芪的進(jìn)一步研究及臨床應(yīng)用提供參考。

1 對(duì)趨化因子的影響

受到病原、損傷、化學(xué)因子等刺激后，區(qū)域內(nèi)的細(xì)胞表達(dá)產(chǎn)生CC、CXC 等趨化因子，特異性趨化免疫細(xì)胞，如中性粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞等迅速效應(yīng)，向所在部位定向移動(dòng)參與炎癥過(guò)程［2］。

經(jīng)靜脈滴注的黃芪注射液可顯著降低肺結(jié)核患者的降鈣素原（PCT），抑制全身炎癥活躍程度；與左旋氧氟沙星對(duì)照組相同，黃芪注射液能顯著降低血液中趨化因子MCP-1和MIP-1α的水平，發(fā)揮抗炎作用。

在趨化因子作用下的肝星狀細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化和肝細(xì)胞外基質(zhì)沉積是促使肝炎向肝硬化進(jìn)行的重要因素。在小鼠肝纖維化模型干預(yù)治療試驗(yàn)中，采用黃芪總皂苷能有效減輕肝組織炎癥反應(yīng)，下調(diào)肝星狀細(xì)胞趨化因子CCL2的表達(dá)，延緩肝纖維化進(jìn)程。除此之外，相較于CCL2 特異性抑制劑，黃芪總皂苷可顯著降低肝組織中α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）的表達(dá)，表明黃芪總皂苷還能通過(guò)抑制細(xì)胞外基質(zhì)沉積，在肝炎治療中發(fā)揮多種功能［3］。

2 對(duì)細(xì)胞因子的影響

炎癥刺激信號(hào)作用于外周免疫細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，諸如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素類（IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8等）。由于該類因子分為促炎因子和抑炎因子，其作用于炎性區(qū)域組織細(xì)胞上，抑制或促進(jìn)炎癥的發(fā)展。

黃芪所含化學(xué)成分復(fù)雜，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)黃芪的多種生物活性成分的抗炎機(jī)制做了研究。靳曉飛等［4］通過(guò)建立大鼠腦缺血再灌注損傷的動(dòng)物模型，探索黃芪甲苷的抗炎機(jī)制，發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷可抑制模型產(chǎn)生的TNF-α、IL-6，減少星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞釋放IL-1β的水平，在下游下調(diào)一氧化氮合成酶(NOS)的合成，從而減輕炎性損傷。在一項(xiàng)研究黃芪甲苷對(duì)脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的心功能不全的保護(hù)研究中，黃芪甲苷可以減弱小鼠乳酸脫氫酶、增加心肌肌鈣蛋白I的活性，下調(diào)TNF-α、IL-6和IL-1 β的血清水平，阻止了內(nèi)毒素血癥小鼠的心肌炎癥反應(yīng)，延長(zhǎng)了中毒小鼠的壽命。

黃芪多糖作為免疫促進(jìn)調(diào)節(jié)劑已被臨床廣泛使用，新的研究證明，其在抗炎方面同樣具有獨(dú)特的功效。小膠質(zhì)細(xì)胞由M1 型極化成M2 型后可釋放多種炎癥因子，誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞活化產(chǎn)生神經(jīng)毒性。黃芪多糖能通過(guò)消除小膠質(zhì)細(xì)胞M1/M2 表型的極化現(xiàn)象，減少IL-1α、TNF-α和血清補(bǔ)體（C1q）的分泌，有效治療試驗(yàn)性變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎，提示黃芪多糖在治療人類多發(fā)性硬化方面具有一定的潛力。炎癥和免疫是生物對(duì)外界刺激的不同反應(yīng)，但兩者在炎癥疾病的組織、細(xì)胞、分子水平上緊密相關(guān)、不能分離的過(guò)程［5］。黃芪多糖能提高哮喘小鼠T 細(xì)胞、NK 細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞活性，抑制Th2、Th17 細(xì)胞等促炎細(xì)胞活性，從而改變Th1/Treg 細(xì)胞比例，提升IFN-γ、IL-10 在血清中的含量，改善小鼠肺部炎性浸潤(rùn)［6］。

從黃芪中分離出的黃芪總黃酮具有顯著的免疫調(diào)節(jié)和抗炎活性，體外試驗(yàn)結(jié)果表明，黃芪總黃酮以劑量依賴性的方式刺激RAW 264.7 巨噬細(xì)胞，抑制LPS 誘導(dǎo)的TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-γ和一氧化氮等炎癥介質(zhì)的過(guò)量產(chǎn)生。IL-15 是在早期炎性反應(yīng)時(shí)發(fā)揮重要功能的細(xì)胞因子，其可啟動(dòng)IL-1、IL-6在內(nèi)的多種下游因子的炎癥反應(yīng)。付茜茹等研究發(fā)現(xiàn)黃芪中的黃酮與皂苷均可顯著下調(diào)大鼠胰腺炎的IL-15、TNF-α水平，顯示黃芪所含的多種成分具有協(xié)同抗炎作用［7］。

3 對(duì)細(xì)胞黏附分子的影響

細(xì)胞黏附分子（CAMs）是參與細(xì)胞與細(xì)胞間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的識(shí)別和結(jié)合的一類生物活性分子。CAMs家族包含多種分子，其中細(xì)胞間黏附分子-1（ICAM-1，CD54）、血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM，CD106)在炎癥過(guò)程發(fā)揮重要作用，其能將游走的白細(xì)胞（巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞等）與炎性部位的血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行黏附，從而介導(dǎo)炎癥發(fā)生。

血管內(nèi)皮細(xì)胞因氧化應(yīng)激導(dǎo)致的炎性因子過(guò)度表達(dá)及細(xì)胞凋亡是心血管出現(xiàn)炎癥的一大原因，黃芪甲苷可顯著改善主動(dòng)脈內(nèi)皮功能，除在細(xì)胞因子方面能降低體內(nèi)IL-6 和TNF-α 的含量，還能顯著降低細(xì)胞黏附分子ICAM-1 和VCAM-1，從而減弱白細(xì)胞對(duì)內(nèi)皮表面的親和力發(fā)揮抗炎作用。除黃芪甲苷外，黃芪多糖在保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞上同樣具有良好的效果，有關(guān)專家建立凝血酶誘導(dǎo)炎癥損傷模型，測(cè)定黃芪多糖對(duì)大鼠骨髓內(nèi)皮祖細(xì)胞（EPCs）的影響，發(fā)現(xiàn)黃芪多糖通過(guò)阻斷大鼠骨髓EPC中的NF-κ B信號(hào)傳導(dǎo)和上調(diào)VEGF及其受體的表達(dá)，來(lái)抑制凝血酶誘導(dǎo)的細(xì)胞黏附分子ICAM-1 表達(dá)，降低其造成的破壞。在黃芪甲苷治療LPS誘導(dǎo)的小鼠體內(nèi)急性炎癥中，有關(guān)專家觀察到小鼠體內(nèi)髓過(guò)氧化物酶含量降低，反映出肺中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)和活化受到強(qiáng)烈抑制，血清中黏附分子MCP-1和TNF水平下降，抑制率分別為82%和49%。

4 黃芪對(duì)信號(hào)通路作用機(jī)制

上述炎性趨化因子、炎性細(xì)胞因子、黏附分子等炎性介質(zhì)在病理過(guò)程中協(xié)同作用，形成分泌級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)，推動(dòng)炎癥發(fā)展。黃芪所含生物活性成分可影響包括NF-kB信號(hào)通路、MAPK信號(hào)通路、JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等在內(nèi)的多種信號(hào)通路，實(shí)現(xiàn)抗炎作用［8］。

4.1 黃芪對(duì)NF-kB通路作用機(jī)制

核轉(zhuǎn)錄因子kappaB（NF-kB）是炎癥發(fā)展中關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，其在未激活的狀態(tài)下，常同抑制蛋白IkB、p65 及p50 蛋白形成三聚體，存在于細(xì)胞質(zhì)中。當(dāng)炎癥出現(xiàn)時(shí)，由免疫細(xì)胞釋放的炎性因子，如腫瘤壞死因子（TNF）等，與細(xì)胞表面受體結(jié)合，釋放信號(hào)刺激細(xì)胞質(zhì)中的IKK 激酶，使得NF-kB 二聚體與抑制蛋白IkB 分離，轉(zhuǎn)入細(xì)胞核中，并與DNA中被相應(yīng)的基因結(jié)合，轉(zhuǎn)錄進(jìn)而產(chǎn)生如周期蛋白D1、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、周期蛋白依賴激酶Cdk2 等。故此，NF-kB 通路的持續(xù)激活將導(dǎo)致細(xì)胞的非節(jié)制生長(zhǎng)、介導(dǎo)炎癥［8］。

NF-kB 信號(hào)通路不但可以調(diào)節(jié)下游釋放的IL-1β、TNF-α等因子，還能受到這些因子的反饋調(diào)節(jié)，加重炎癥的過(guò)程。韓琳等人［9］發(fā)現(xiàn)黃芪多糖濃度達(dá)到400mg/kg的劑量即可阻止IkB 磷酸化和隨后的降解，抑制NF-kB（p65）、NF-kB（p50）進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)而下調(diào)IL-1β、TNF-α水平，保護(hù)LPS影響的小鼠心肌細(xì)胞。

炎癥支持且參與缺血/再灌注損傷。損傷發(fā)生時(shí)，組織中p-IkBα蛋白分泌顯著提高，腦部細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)的NF-kB 蛋白表達(dá)顯著降低，細(xì)胞核的NF-kB 蛋白表達(dá)升高，表明其從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核的轉(zhuǎn)位率增加。黃芪甲苷可抑制IkB 磷酸化，阻止三聚體的分離，降低炎性細(xì)胞因子水平，減輕腦缺血后腦組織的繼發(fā)性炎癥反應(yīng)。有關(guān)專家在探討黃芪甲苷干預(yù)糖尿病大鼠大血管病變的作用及機(jī)制中，同樣發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。除此之外，黃小平等［10］發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷與其他中藥提取的皂苷成分配伍，能增加對(duì)腦組織的保護(hù)效果，提示黃芪提取物的復(fù)方劑型具有廣闊前景。

4.2 黃芪多糖對(duì)MAPK通路作用機(jī)制

絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路包含3層的信號(hào)傳遞，即：MPKKK 受到刺激被磷酸化，繼續(xù)激活下游的MAPKK，最終MAPK被磷酸化，轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)與DNA特異性結(jié)合產(chǎn)生功能性蛋白質(zhì)。MAPKs 家族蛋白主要包括ERK、JNK、p38/MAPK和ERK5等，它們也構(gòu)成了主要的分支通路。值得注意的是，分支通路存在互有交叉聯(lián)系，能夠引發(fā)通路間的協(xié)同或抑制作用。其中，JNK及p38分支通路的生理功能接近，與炎癥、細(xì)胞凋亡及生長(zhǎng)有關(guān)［8］。

黃芪多糖通過(guò)減弱MAPK 信號(hào)通路中ERK、JNK 和p38蛋白的活性，下調(diào)由于破骨細(xì)胞分化引起的炎癥性骨溶解。陳偉等人［11］的試驗(yàn)證明了這一點(diǎn)，他們構(gòu)建缺氧復(fù)氧腎小管上皮細(xì)胞損傷模型驗(yàn)證黃芪多糖的抗炎作用，在治療體系中引入p38/MAPK 激活劑會(huì)逆轉(zhuǎn)黃芪多糖對(duì)模型上皮細(xì)胞調(diào)控作用，影響細(xì)胞因子IL-1β、TNF-α的分泌。有關(guān)專家驗(yàn)證黃芪總苷、黃芪甲苷對(duì)胃黏膜上皮細(xì)胞損傷的保護(hù)時(shí)，觀察到各劑量組的黃芪總苷和黃芪甲苷均能顯著抑制ERK、JNK、p38蛋白的磷酸化。

有關(guān)專家從分子藥理學(xué)理論出發(fā)，分析證明了黃芪依賴MAPK 信號(hào)通路發(fā)揮治療炎癥的作用，他們通過(guò)在TCMSP 數(shù)據(jù)庫(kù)中收集黃芪的所含成分及其靶點(diǎn)信息，從GeneCards 和OMIM 數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取腎損傷的相關(guān)靶點(diǎn)，確定了16 個(gè)交叉核心靶點(diǎn)，這些靶點(diǎn)就包含MAPK 信號(hào)通路所構(gòu)成的細(xì)胞因子MAPK1、TNF-α和p53等。

4.3 黃芪多糖對(duì)JAK/STAT通路作用機(jī)制

炎癥發(fā)生時(shí)，白細(xì)胞介素或其他化學(xué)信號(hào)刺激細(xì)胞膜上的酪氨酸激酶受體，被磷酸化激活的酪氨酸激酶（JAK）將激活信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白（STAT），STAT進(jìn)入細(xì)胞核與DNA特異性序列結(jié)合轉(zhuǎn)錄［8］。

JAK/STAT通路被組織內(nèi)Th類細(xì)胞合成的介質(zhì)磷酸化并激活，參與炎癥反應(yīng)。黃芪甲苷通過(guò)抑制Th1和Th17細(xì)胞的百分比，顯著降低中樞神經(jīng)系統(tǒng)的脫髓鞘和炎癥浸潤(rùn)，是治療自身免疫性腦脊髓炎和其他類似炎癥的潛在藥物。

芒柄花素是含有生物活性的小分子天然黃酮類化合物，廣泛存在于黃芪中。研究證明，芒柄花素是一種作為JAK2 抑制劑的存在，能夠逆轉(zhuǎn)由高葡萄糖和IL-6（JAK/STAT 信號(hào)傳導(dǎo)的激動(dòng)劑）共同誘導(dǎo)的JAK/STAT 通路活化，調(diào)節(jié)異常磷酸化的（p）-JAK2、p-STAT3 和黏附因子ICAM-1的水平。

5 其他

在炎癥發(fā)生時(shí)，前列腺素的刺激促使肥大細(xì)胞會(huì)自身裂解進(jìn)而釋放組胺，舒張血管、增加毛細(xì)血管和微靜脈血管壁的通透性，組織進(jìn)入大量血漿，形成局部組織水腫。豬血清誘導(dǎo)的大鼠肝纖維化模型中，血清中前列腺素E2水平降低，EP2表達(dá)受限，纖維化程度提高，黃芪甲苷可激活的肝星狀細(xì)胞中EP2 的表達(dá)，提升細(xì)胞內(nèi)cAMP 的濃度，起到保護(hù)作用。有關(guān)專家采用細(xì)胞膜色譜在線耦合方法對(duì)黃芪抗過(guò)敏成分進(jìn)行篩選、分析和鑒定，發(fā)現(xiàn)芒柄花素在1～100 μmol/L范圍內(nèi)以劑量依賴性方式抑制組胺釋放；而在樊懿［12］的研究中，黃芪甲苷能夠減輕組胺造成的血管壁的通透性的增加。

6 展望

炎癥疾病是綜合了多系統(tǒng)、多器官共同參與產(chǎn)生的。單以某種抗炎藥物阻斷炎癥發(fā)展的某一環(huán)節(jié)，收效甚微，且易出現(xiàn)長(zhǎng)期維持血藥濃度而產(chǎn)生的毒理學(xué)反應(yīng)。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)黃芪的藥理學(xué)活性進(jìn)行探索，其多靶點(diǎn)、多活性成分的特點(diǎn)確定了黃芪的抗炎臨床應(yīng)用的價(jià)值。展望未來(lái)，以下兩個(gè)方面值得注意：黃芪多糖、黃芪甲苷、黃芪黃酮等成分均有顯著的抗炎作用，其抗炎機(jī)制較為明確，而對(duì)其復(fù)方臨床試驗(yàn)的研究較少；市場(chǎng)上黃芪多糖應(yīng)用廣泛，諸多劑型如脂質(zhì)體、注射液、微膠囊等，在臨床均有應(yīng)用。