黃芪活性成分保護胃黏膜作用機制的研究進展

閆麗娜 張紅梅

胃黏膜在保持胃的生理功能方面至關(guān)重要,可發(fā)揮屏障作用,保護下層組織免受胃液和任何攝入的黏膜刺激物的破壞[1]。胃黏膜損傷是慢性胃炎、非萎縮性胃炎、萎縮性胃炎(chronic atrophic gast,CAG)、胃癌前病變(gastric precancerous lesions,GPL)等多種病變的共同病理基礎(chǔ),保護胃黏膜對改善胃部疾病癥狀,控制病情發(fā)展,阻止胃癌變進程具有重要臨床運用[2]。黃芪是典型的中醫(yī)補氣藥,能補氣生血、利水消腫,臨床廣泛用于氣虛血虛、水濕停聚引起的胃腸道病變[3]。黃芪的活性成分主要包括黃芪多糖、黃芪皂苷等,前者能抗氧化活性、抗哮喘、抗糖尿病、改善心血管作用、調(diào)節(jié)免疫功能[4];后者具有抗炎、抗氧化、抗哮喘、抗糖尿病、心臟保護作用、免疫增強等多種活性[5]。本研究通過整理近年來黃芪活性成分防治胃黏膜損傷的相關(guān)報道,綜述了黃芪活性成分發(fā)揮胃黏膜保護的作用機制,以期為黃芪的臨床運用提供循證支持。

1 黃芪活性成分通過抗炎作用減輕胃黏膜炎性損傷

黃芪活性成分能通過抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)信號通路活化、阻斷絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)的下游信號通路,降低環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)的表達,發(fā)揮抗炎活性,以降低胃黏膜炎性損傷,發(fā)揮胃黏膜保護作用。

1.1 黃芪活性成分通過抑制NF-κB信號通路的活化以降低炎癥反應(yīng)

促炎因子表達增加可引起的胃黏膜炎癥反應(yīng),NF-κB信號通路活化是引起炎癥級聯(lián)反應(yīng)的主要原因,黃芪活性成分可通過阻止NF-κB信號通路活化減輕胃黏膜炎性損傷[6-7]。QIN等[6]通過無水酒精灌胃建立胃黏膜損傷大鼠模型,運用1、2、4 mg/kg的黃芪甲苷治療,結(jié)果發(fā)現(xiàn),黃芪甲苷能顯著降低胃損傷評分,從肉眼可觀察到胃損傷減少,組織學檢查顯示,黃芪甲苷能顯著減輕胃壁出血性損傷、黏膜下水腫、炎癥細胞浸潤、上皮細胞丟失等病理性損傷,以劑量依賴性逆轉(zhuǎn)胃促炎因子腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素(interleukin,IL)-1β的增加、活化NF-κB p65和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2(TNF receptor associated factors 2,TRAF2)蛋白表達的增強、抗炎IL-10和NF-κB表達的下降,能有效抑制乙醇引起的NF-κB p65、TRAF2 蛋白表達,黃芪甲苷能通過抑制TNF-α/TRAF2信號通路阻止NF-κB信號通路的活化,以減輕胃黏膜炎性損傷。一項黃芪多糖治療CAG大鼠的實驗中,與空白組相比,20、40、60 mg/kg的黃芪多糖可顯著降低大鼠血清TNF-α、IL-6和IL-1β的水平(P<0.05),減輕CAG大鼠的炎癥反應(yīng),進一步表明黃芪多糖通過抑制NF-κB信號通路激活,促進I-κB-α的表達,以降低胃黏膜炎癥損傷[7]。

1.2 黃芪甲苷通過阻斷MAPK的下游信號通路發(fā)揮抗炎活性

MAPK信號通路參與機體炎癥反應(yīng),黃芪甲苷可通過阻斷MAPK的下游信號通路發(fā)揮抗炎活性[8]。趙彩萍等[8]運用0.1～100 μg/mL黃芪甲苷預處理脂多糖誘導的人胃黏膜上皮細胞系GES-1,脂多糖可呈濃度和時間依賴性造成GES-1細胞中p-c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、p-細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)、p-P38等蛋白的表達,經(jīng)黃芪甲苷干預后有助于降低脂多糖誘導的IL-6分泌,還能進一步抑制p-JNK、p-ERK、p-P38等蛋白的磷酸化及COX-2、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,iNOS)基因的表達,表明,黃芪甲苷能通過阻斷JNK、ERK、P38等3條MAPK的下游通路發(fā)揮抗炎活性,以降低胃黏膜的炎性損傷。

1.3 黃芪甲苷通過降低COX-2的表達發(fā)揮抗炎作用

COX-2的過表達能促使前列腺素的合成,加劇局部炎癥反應(yīng)程度,黃芪甲苷能能通過抑制COX-2的表達發(fā)揮抗炎活性[9]。Fan等[9]研究證實黃芪甲苷能抑制阿司匹林誘導的COX-2表達,降低前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)的水平,有助于保護胃黏膜免受胃酸的損害,并能單獨降低COX-2的表達,發(fā)揮抗炎作用。

2 黃芪活性成分通過抗氧化作用減輕胃黏膜氧化應(yīng)激損傷

應(yīng)激引起的胃部病變可能是重癥監(jiān)護病房中出現(xiàn)急性和危及生命的消化道出血的原因,黃芪活性成分可通過上調(diào)熱休克蛋白(heat shock protein,HSP70)的表達,調(diào)節(jié)超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)的分泌,發(fā)揮抗氧化活性保護胃黏膜[10-12]。MAO等[10]運用1、10、50mg/kg的黃芪甲苷治療聚山梨酯管飼誘導的急性胃部病變大鼠,結(jié)果發(fā)現(xiàn),黃芪甲苷能以濃度依賴性降低胃部病灶面積,50 mg/kg對病灶面積形成的抑制率高達70.79%,模型高于奧美拉唑的68.57%(P<0.05),黃芪甲苷能促進SOD分泌及提高其活性,同時降低MDA、TNF-α和單核細胞趨化蛋白1(monocyte chemotactic protein 1,MCP1)的水平,進一步突出了黃芪甲苷抑制脂質(zhì)過氧化和自由基產(chǎn)生的潛力.HSP70對胃腸道疾病具有保護作用,黃芪甲苷能提高HSP70基因和蛋白的表達,發(fā)揮抗氧化作用,以保護胃黏膜。張成明等[11]對水浸束縛建立應(yīng)激性潰瘍大鼠使用10、20 g/kg的黃芪注射液連續(xù)治療5天,結(jié)果顯示,黃芪注射液能顯著降低MDA的水平,提高SOD的活性,表明,黃芪可通過逆轉(zhuǎn)應(yīng)激引起的MDA、SOD的水平變化,顯著提高機體胃黏膜的抗氧化能力,降低氧自由基的形成,對應(yīng)激性潰瘍發(fā)揮胃黏膜保護作用。黃志遠[12]運用2、4、8 mg/mL的黃芪多糖預處理乙酸性胃潰瘍的實驗發(fā)現(xiàn),黃芪多糖能呈濃度依賴性降低胃潰瘍面積,8 mg/mL的黃芪多糖抑制胃潰瘍的作用明顯優(yōu)于3 mg/mL的雷尼替丁,乙酸灼燒過的胃黏膜可產(chǎn)生大量的氧自由基,機體大量的SOD被消耗,大鼠的抗氧化能力顯著下降,黃芪多糖顯著提高大鼠血清中SOD的水平,降低MDA的水平,顯著提高胃黏膜抗氧自由基能力,促使胃黏膜修復。

3 黃芪活性成分通過抑制細胞凋亡以保護胃黏膜

一項黃芪甲苷用于阿司匹林處理的人胃黏膜細胞系GES-1的體外實驗中,50、100、150、200、250、300 μg/mL的黃芪甲苷可以保護GES-1細胞免受阿司匹林誘導的細胞死亡,具有濃度依賴性和時間依賴性,黃芪甲苷和阿司匹林同時處理GES-1細胞,阿司匹林細胞毒性幾乎完全抑制,50 μg/mL黃芪甲苷的抑制作用最強,晚期凋亡細胞的比例也明顯降低,阿司匹林對細胞產(chǎn)生的損傷也最小,細胞幾乎保持正常的細胞結(jié)構(gòu),單獨用藥對大鼠的胃黏膜沒有破壞性影響[8]。黃芪活性成分通過阻斷線粒體凋亡途徑,調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白的分泌,調(diào)控P53的表達阻止胃癌前病變(gastric precancerous lesions,GPL)介導的細胞凋亡,以抑制胃黏膜細胞凋亡,阻止胃黏膜異常增生,發(fā)揮胃黏膜保護作用,延緩胃癌變的進程。

3.1 黃芪甲苷通過阻斷線粒體凋亡途徑發(fā)揮胃黏膜保護作用

炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)均可通過線粒體依賴性和線粒體非依賴性途徑引起細胞凋亡,黃芪甲苷能通過抑制阻斷線粒體凋亡途徑以阻止細胞凋亡[13]。QIN等[13]運用4 mg/kg的黃芪甲苷預處理乙醇誘導的胃黏膜損傷大鼠,乙醇給藥的大鼠胃黏膜發(fā)生顯著的線粒體氧化應(yīng)激,其特征在于線粒體中MDA的積累和GSH和-SOD的消耗,黃芪甲苷的抗氧化應(yīng)激作用通過降低MDA水平和GSH的消耗來實現(xiàn),線粒體相關(guān)的凋亡途徑可能由線粒體氧化應(yīng)激啟動,其特征在于促凋亡蛋白Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bcl-2 associated X,Bax)、Bak的B淋巴細胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)家族的上調(diào)和/或抗凋亡Bcl-2、Bcl-xL的下調(diào);乙醇給藥后,線粒體釋放到細胞質(zhì)中的Cyt-c和AIF量顯著增加,伴有Bax、半胱天冬酶-3、-8表達的增加和Bcl-2蛋白的表達降低,黃芪甲苷通過抑制Bax表達和刺激Bcl-2表達來阻斷線粒體細胞凋亡途徑,抑制Bax易位到線粒體和線粒體膜電位的崩潰,抑制細胞色素C和酸性鐵蛋白的釋放,還能抑制半胱天冬酶-8的活化和細胞質(zhì)中Bid的斷裂來抑制乙醇誘導的胃黏膜細胞凋亡,黃芪甲苷通過阻斷胃黏膜中乙醇誘導的線粒體氧化應(yīng)激活化和線粒體凋亡途徑來保護胃黏膜。

3.2 黃芪活性成分通過調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白的分泌抑制細胞凋亡

李建芝等[14]運用乙酸燒灼法建立實驗性胃潰瘍大鼠模型,經(jīng)1、5、10 mg/mL的黃芪甲苷治療,結(jié)果顯示,黃芪甲苷呈濃度依賴性縮小大鼠的胃潰瘍面積,能顯著下調(diào)裂解(cleaved)-半胱氨酸蛋白酶(Caspases)-3、cleaved-Caspase-9、Bax的水平,上調(diào)Bcl-2蛋白的水平,以10 mg/mL劑量的變化程度最大。一項黃芪多糖治療乙醇誘導的胃黏膜損傷大鼠的實驗中,10、20 g/kg的黃芪多糖能顯著降低肉眼胃黏膜損傷分數(shù),顯著減輕胃黏膜上皮細胞壞死、脫落、腺體排列紊亂、炎性細胞進入、紅細胞外滲、黏膜下水腫等病理學改變,顯著提高抑凋亡蛋白Bcl-2的表達,降低促凋亡蛋白Caspase-3、Bax的表達。結(jié)果證實黃芪多糖能通過抑制胃黏膜細胞凋亡對胃黏膜發(fā)揮保護作用[15]。

3.3 黃芪甲苷通過調(diào)控P53的表達來調(diào)節(jié)胃癌前病變(gastric precancerous lesions,GPL)介導的細胞凋亡

胃癌前病變可通過調(diào)控細胞凋亡促進胃黏膜癌變進程,黃芪甲苷能通過抑制細胞凋亡延緩胃癌前病變的進展[16-17]。CAI等[16]運用黃芪甲苷治療N-甲基-N`-硝基-N-亞硝基胍誘導的GPL大鼠的研究發(fā)現(xiàn),50、100mg/kg黃芪甲苷能使大鼠胃黏膜異型增生細胞范圍均變窄,呈散在分布,局限于基底膜側(cè),通過檢測凋亡相關(guān)蛋白Bcl-XL、Bcl-2/Bax和Caspase-3的表達,深入評估黃芪甲苷對GPL大鼠胃黏膜細胞凋亡的影響,與空白組相比,黃芪甲苷組的Bcl-XL、Bcl-2/Bax蛋白表達水平均明顯降低,Caspase-3蛋白表達水平明顯升高(P<0.05),黃芪甲苷通過調(diào)控p53的表達,激活Ambra1/Beclin1復合體,調(diào)節(jié)GPL介導的細胞凋亡,從而保護胃黏膜損傷,防治胃黏膜萎縮、腸上皮化生和不典型增生病變。徐靜雯等[17]運用N-甲基-N′-硝基-N-亞硝基胍誘導建立胃癌前病變大鼠模型,運用0.5、1.0 g/kg的黃芪多糖治療后,黃芪多糖能顯著減輕上皮細胞不完整、脫落、壞死、炎癥細胞浸潤、排列紊亂、腺體擴張等多種病理改變,呈濃度依賴性降低胃黏膜中P53、P65蛋白的表達,顯著減輕NF-κB異常激活,促使胃黏膜中VEGF降低,AI升高,以促使胃黏膜細胞增殖細胞減少,抑制細胞凋亡進程,延緩胃黏膜癌變進程,有效減輕胃黏膜損傷。

4 黃芪活性成分阻止細胞異常增殖保護胃黏膜

胃黏膜細胞異常增殖可加重胃黏膜萎縮程度,黃芪活性成分可通過阻止細胞異常增殖保護胃黏膜[18]。Zhu等[18]通過予0.5、1 g/kg的黃芪多糖治療N-甲基-N′-硝基-N-亞硝基胍灌胃建立CAG大鼠的實驗發(fā)現(xiàn),黃芪多糖可顯著改善CAG大鼠治療前表現(xiàn)為精神萎靡、動作遲緩、毛發(fā)暗淡、體重下降的一般體格指標,給藥后CAG大鼠的胃形態(tài)和病理評分也顯著改善(P<0.05),與空白組相比,黃芪多糖組CAG大鼠HE染色顯示淋巴細胞減少,固有層嗜酸性粒細胞浸潤減少,局部局灶性黏膜糜爛減輕(P<0.05)。黃芪多糖抑制表皮生長因子受體的活化,顯著抑制細胞內(nèi)固有的蛋白酪氨酸激酶活性和阻止MAPK、蛋白質(zhì)絲氨酸蘇氨酸激酶(serine threonine kinase,AKT)和JNK通路下游信號蛋白的激活,阻止細胞異常增殖,發(fā)揮胃黏膜保護作用。

5 黃芪活性成分通過抑制糖酵解進程逆轉(zhuǎn)胃癌前病變

異常糖酵解可為胃癌細胞提供主要的能量,促進胃黏膜癌變進程,黃芪活性成分能通過抑制糖酵解逆轉(zhuǎn)胃癌前病變進程[19]。ZHANG等[19]將50、100 mg/kg黃芪甲苷治療N-甲基-N′-硝基-N-亞硝基胍誘導的胃癌前病變大鼠的實驗發(fā)現(xiàn),黃芪甲苷能顯著減輕胃黏膜腸化生、異型增生、炎性細胞浸潤等病理改變,顯著縮小發(fā)育不良胃上皮細胞的面積,有助于逆轉(zhuǎn)胃癌前病變的病理進程。電子顯微鏡下觀察到,黃芪甲苷處理后胃黏膜細胞多處于空泡狀態(tài),罕見到核質(zhì)比高、細胞質(zhì)少、電子密度高的異型增生細胞,胃癌前病變大鼠經(jīng)黃芪甲苷治療10周后乳酸脫氫酶、CD147、單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白1、單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白4、HIF-1α蛋白和基因水平下降,糖酵解和凋亡調(diào)節(jié)因子、miRNA-34a基因和p53、糖酵解和凋亡調(diào)節(jié)因子蛋白顯著升高,提示,黃芪甲苷可以通過減弱HIF-1α介導的單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白4和單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白1的表達來逆轉(zhuǎn)腸上皮化生和異型增生,還能通過介導CD1的表達下調(diào)單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白4 /147的水平以抑制糖酵解,進一步證實,黃芪甲苷通過調(diào)節(jié)miRNA-34a/乳酸脫氫酶A途徑抑制糖酵解進程以逆轉(zhuǎn)胃癌前病變,以發(fā)揮保護胃黏膜的作用。

6 黃芪活性成分能顯著改善胃黏膜血液循環(huán)以減輕胃黏膜損傷

胃黏膜微循環(huán)障礙是導致組織壞死的重要原因[20]。張厚等[20]通過中藥湯劑灌胃建立脾虛型大鼠模型,經(jīng)25、50、100 mg/kg的黃芪總皂苷能顯著減輕大鼠毛發(fā)枯亂、食欲降低、便性稀溏等癥狀和體征,降低胃黏膜上皮細胞脫落、壞死、下層水腫、腺體排列紊亂、血管擴張等胃黏膜形態(tài)學改變,呈濃度依賴性降低大鼠胃黏膜損傷指數(shù)、提高黏膜血流量,證實,黃芪總皂苷能顯著改善胃黏膜血液循環(huán)以減輕胃黏膜損傷。

7 結(jié)語

慢性胃炎是最常見的消化系統(tǒng)病變之一,其主要病理基礎(chǔ)為胃黏膜炎性病變,可進一步發(fā)展為糜爛性胃炎、GPL,造成胃黏膜異常增生或腸上皮化生,最終可導致胃癌的發(fā)生,及時有效的保護胃黏膜功能,有助于減輕胃炎患者的臨床癥狀,控制病情發(fā)展[21]。黃芪的多種活性成分能減輕胃黏膜炎性損傷,提高抗氧化能力,調(diào)節(jié)細胞凋亡和增殖,抑制糖酵解,改善胃黏膜血液循環(huán),通過多種途徑發(fā)揮胃黏膜的保護作用。但黃芪活性成分保護胃黏膜的研究多停留于基礎(chǔ)實驗階段,在人體內(nèi)的作用機制尚不明確。雖目前臨床已有黃芪相關(guān)的成藥,但多用于心血管疾病的治療,用于胃腸道病變的較少。因此臨床可應(yīng)進行黃芪用于胃部疾病的多樣本、多中心研究,以期使更多的患者獲益,也可進一步明確黃芪的臨床胃黏膜保護作用。