大承氣湯治療急性胰腺炎作用機制的研究進展

柯菁菁 閆超 董愛金

急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP),是由一種或幾種病因導致的胰腺自身消化引發(fā)水腫、出血乃至于壞死等炎性方面損傷的急腹癥,且可能伴隨多種危重并發(fā)癥[1]。AP的現代醫(yī)學常規(guī)治療主要包括禁食、抑酸、抑酶、胃腸減壓、補液、預防感染、鎮(zhèn)痛等[2]。大承氣湯由大黃、厚樸、枳實和芒硝4味藥物構成,多數治療AP的中藥方劑均是以大承氣湯為基礎加減藥物化裁而來,如柴芩承氣湯、清胰湯、大黃牡丹湯、通腑泄熱湯等[3]。大承氣湯提取出的有效成分中,大黃素、厚樸酚、大黃酸、兒茶素是輔助治療AP的主要有效單體。大承氣湯通過多靶點途徑起效,能夠做到在治療過程中根據不同AP患者的癥狀及時調整用藥,減少并發(fā)癥,降低致死率[4-6]。因此,大承氣湯干預治療AP有其獨特的優(yōu)勢。本文梳理了近年來大承氣湯治療AP機制研究的相關文獻,認為其機制主要為調控炎性因子及相關信號通路、調控細胞自噬和凋亡、修復腸道黏膜屏障、緩解氧化應激反應、調控胰腺細胞鈣超載等方面,本文對以上主要作用機制的研究進展進行歸納和總結,以期為大承氣湯在臨床應用上提供一定的參考。

1 調控炎性因子及相關信號通路

炎癥損傷是AP對機體最直接的損傷方式,大承氣湯通過直接或調控相關信號通路來抑制促炎因子以及促進抗炎因子表達的方式,緩解胰腺組織炎癥的相關癥狀,提高治療AP的療效。

1.1 調控炎性因子

促炎因子和抗炎因子之間互相關聯(lián)又互相拮抗,維持動態(tài)平衡并形成機體的炎癥調控系統(tǒng)。據相關研究顯示:在AP病程中,胰腺細胞會使核轉錄因子(nuclear factor-kappa, NF-κB)等信號通路高度活化,大量分泌白細胞介素1β(interleukin 1β,IL-1β)、白細胞介素6(interleukin 6, IL-6)、白細胞介素8(interleukin 8, IL-8)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、趨化因子(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)等促炎因子和抑制白細胞介素10(interleukin 10, IL-10)、白細胞介素4(interleukin 4, IL-4)、轉化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)等抗炎因子的分泌;多種炎性因子共同作用從而誘發(fā)炎癥反應,致使患者免疫應答失控,大量炎性因子進入血液循環(huán),導致身體發(fā)現全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)和多器官功能衰竭綜合征(multiple organ dysfunction syndrome, MOF),甚至可令患者死亡[7]。

IL-1β主要由活化的巨噬細胞產生,是重要的炎性介質之一,具有致熱和誘導炎癥的作用[8]。IL-1β作為一種關鍵的促炎細胞因子,參與多種自身免疫性炎癥反應和多種細胞活動,通過多種下游機制協(xié)調免疫反應。IL-1β還參與IL-6和TNF-α分泌的調節(jié)過程,產生級聯(lián)反應鏈[9]。有動物實驗研究證實,大承氣湯通過降低促炎因子IL-1β、TNF-α等的分泌,促進IL-4、IL-10等抗炎因子產生,調整促炎因子和抗炎因子的動態(tài)平衡而減輕 AP 引起的各組織損傷[10]。

IL-6是參與AP炎癥反應的主要促炎因子之一,在 IL-1和TNF-α等因素刺激下由單核—巨噬細胞、T淋巴細胞等產生,參與急性期炎性反應,IL-6表達水平過高會引起胰腺組織和全身器官組織損傷。有報道顯示,AP患者血清IL-6水平明顯高于健康個體,是衡量AP嚴重程度的重要指標[11]。張明敏等[12]大鼠實驗表明,大承氣湯減少了巨噬細胞釋放IL-6,阻斷了炎性因子的級聯(lián)效應,降低胰腺組織的炎性反應,起到減輕AP癥狀的效果。

IL-8是T淋巴細胞、單核—巨噬細胞和上皮細胞等分泌的細胞因子,IL-8通過結合趨化因子受體白細胞介素-8受體α(interleukin-8 receptor α, IL8Rα)和白細胞介素-8受體β(interleukin-8 receptor β , IL8Rβ)而激活中性粒細胞,在中性粒細胞介導的胰腺組織損傷中起重要作用。有關報道顯示IL-8參與了胰腺炎的發(fā)病機制,AP的嚴重程度與IL-8的大量分泌密切相關[13]。呂冠華等[14]指出,采用大承氣湯治療的大鼠胰腺炎癥反應均較輕,大承氣湯可以拮抗IL-8等主要促炎因子的生成,緩解AP病情。

TNF-α主要由活化的單核—巨噬細胞和T淋巴細胞產生,能夠介導胰腺局部和全身性反應,隨著TNF-α產生增多,AP病情逐步加重。在AP病程中,TNF-α是炎癥反應的始動因子,當血液中TNF-α濃度過高會激發(fā)該炎性因子自身活性,誘發(fā)和促進多種炎性細胞因子的產生,成為炎癥反應的扳機,引發(fā)炎癥瀑布放大效應,對機體造成嚴重損傷。王艻等[15]通過大鼠實驗研究發(fā)現,大承氣湯可顯著減少機體中TNF-α、IL-6等促炎因子的水平,通過抑制機體的炎癥反應來減輕AP對各器官造成的損傷。

IL-10是由單核—巨噬細胞、T輔助細胞和Th1細胞等活化的免疫細胞產生的,IL-10的主要功能是釋放免疫介質并傳遞抗原,通過阻斷促炎因子、趨化因子等的基因編碼起到抗炎效果,是公認的強效抗炎因子。有報道顯示,IL-10表達水平與AP大鼠的炎癥嚴重程度及胰腺組織病理學評分呈正相關,AP發(fā)生時機體會分泌IL-10以拮抗IL-1β的分泌,抑制多種炎性反應,維持促炎—抗炎因子動態(tài)平衡,同時調節(jié)免疫應答,緩解過度免疫反應造成的損傷[16]。曾能壯[17]指出,加味承氣湯能顯著提高IL-10表達水平,降低促炎因子TNF-α、IL-1β及IL-6等的分泌,抑制胰腺病理損傷,加速AP的治愈。

1.2 調控相關信號通路

1.2.1 Toll樣受體(toll-like receptor,TLR)/核因子-κB(nuclear factor, NF-κB)信號通路 NF-κB是炎癥信號傳導的關鍵因子之一,在胰腺中主要由P50/P65兩個異源二聚體組成。當受到AP炎性刺激后,壞死的胰腺腺泡釋放高遷移率族蛋白(HMGB1),HMGB1通過激活TLR4受體后誘導髓樣分化因子(myeloid differentiation factor 88, MYD88)激活,引起人核因子κB抑制蛋白α磷酸化并激活NF-κB,游離的P50/P65二聚體異位至細胞核與DNA結合參與基因轉錄,誘導TNF-α、IL-6、IL-1β等多種炎性子分泌,抑制抗炎因子IL-4,IL-10和TGF-β的表達[18],大量炎性因子的產生又刺激胰腺細胞壞死并釋放HMGB1,形成惡性循環(huán)。王艻等[15]指出,大承氣湯可明顯抑制AP誘導的HMGB1分泌,降低TLR4、髓樣分化因子及P50/P65蛋白的表達水平,起到調節(jié)TLR/NF-κB信號通路介導的炎癥反應的作用。相關研究表明,化裁大承氣湯可以有效降低機體HMGB1、人核因子κB抑制蛋白α、NF-κB等基因蛋白的表達水平,抑制該通路的活化來降低TNF-α、IL-6、IL-1β炎性因子的分泌,減輕胰腺和腸道組織的損傷[19]。黨琳等[20]指出,承氣湯類方可減低TLR4的表達,抑制P-65蛋白活化,抑制TLR/NF-κB通路來降低小鼠血清淀粉酶、脂肪酶活性,緩解胰腺組織水腫和病變。

1.2.2 Janus 蛋白酪氨酸激酶2(janus activated kinase2 JAK2 )/信號轉導與轉錄激活3(signal transducer and activator of transcriptions3,STAT3) JAK-STAT信號通路是一個重要的細胞因子傳導的通路,在許多細胞的增殖、分化、遷移及其凋亡等方面起著及其重要的作用,大多數炎性因子IL-1β、IL-6、IL-10、TNF-α、TGF-β均可通過該信號通路傳導。陳衛(wèi)東[21]指出JAK2-STAT3信號通路與炎癥密切相關,參與AP發(fā)病全過程的炎癥因子調控和釋放,是這些炎癥因子調控和釋放的主要信號通路。大承氣湯治療AP可通過抑制JAK2-STAT3信號通路調控炎性因子表達來實現。何婕等[22]進行的動物活體實驗表明,大承氣湯能夠緩解胰腺組織病理損傷程度,調控胰腺JAK2 mRNA、磷酸化JAK2蛋白、STAT3 mRNA和磷酸化STAT3蛋白的表達水平,且與應用魯索替尼(JAK2抑制劑)和Stattic(STAT3抑制劑)效果接近,說明大承氣湯可以抑制JAK2-STAT3信號通路全過程的表達。沈銀峰等[23]指出,大承氣湯可下調JAK2 mRNA、磷酸化JAK2蛋白、STAT3 mRNA和磷酸化STAT3蛋白的表達,抑制JAK2-STAT3信號通路的活化,減輕腸道組織粒細胞浸潤和絨毛脫落,起到保護胰腺和腸道組織的效果。

1.2.3 磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinsoitide 3-kinase,PI3K) /下游的蛋白激酶B(protein kinase B,AKT/PKB)信號通路 PI3K/AKT是細胞中一個經典的信號通路,PI3K是多種細胞應答的中間的橋梁,在多種上游或下游因子的影響下,對細胞的凋亡、焦亡、自噬、氧化應激等途徑起著關鍵作用。AKT是由AKT1、AKT2、AKT3三種亞型構成的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,活化的PI3K經磷酸AKT磷酸化位點Ser473和Thr308激活的AKT通過磷酸化激活或抑制其下游靶點 NF-κB、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR) 等參與機體的生長生存[24-25]。研究發(fā)現,抑制PI3K/AKT信號通路可降低胰蛋白酶活性,減低胰腺水腫、中性粒細胞浸潤和腺泡細胞的壞死程度,另一方面,PI3K還會促進NF-κB的激活,進一步加劇胰腺細胞損傷[26]。網絡藥理富集分析顯示PI3K/AKT通路在AP病程中起著重要的作用,大承氣湯通過調節(jié)PI3K/AKT信號通路緩解炎性反應、加速細胞凋亡的方式促進AP治愈[25]。孫文杰[27]報道指出,大承氣湯能起到與PI3K抑制劑Wortmannin類似的作用,其成分大黃素、厚樸酚、兒茶素可以抑制PI3K活性,顯著緩解胰腺損傷和壞死程度,PI3K亞基之一的PI3K-γ基因缺失可導致胰腺腺泡細胞凋亡數量增加,還在緩解鈣離子超載和調節(jié)NF-κB方面發(fā)揮作用。

綜上所述,大承氣湯可通過直接抑制或調節(jié)有關信號通路的方式打斷或抑制 AP病程中炎癥因子作用的級聯(lián)反應鏈,調控體內炎癥因子平衡,提高患者免疫力,促進病情轉歸,提高治療效率。但是大承氣湯的有效成分作用于炎性因子及相關通路的分子機制尚無權威研究,尚待進一步探索。

2 調控細胞自噬和凋亡

細胞凋亡和自噬共同維持了細胞的動態(tài)穩(wěn)定性,近年來的研究發(fā)現,細胞異常自噬、凋亡在AP病程中有著重要作用。AP患者機體免疫功能障礙,表現為早期過激免疫反應和后期機體免疫抑制,而淋巴細胞亞群減少是AP患者免疫功能減弱的主要原因。AP患者體內淋巴細胞異常自噬、凋亡是導致淋巴細胞亞群改變的主要原因之一[28]。調控胰腺細胞凋亡可以減輕AP的嚴重程度,而胰腺細胞壞死(細胞被動死亡)與炎癥的嚴重程度呈正相關狀態(tài),會導致AP病情加重。凋亡相關因子Caspase-3是調控細胞凋亡的主要因子,常用來作為判定機體細胞凋亡的指標。細胞自噬在異常氧化應激及炎癥等病理生理反應刺激的情況下會被過度激活,導致正常細胞死亡,清除p62等炎性小體能力降低,導致核轉錄因子NF-κB過度激活,TNF-α等炎性因子大量聚積,進一步誘發(fā)蛋白酶原,加劇胰腺損傷。

大承氣湯能減少炎性因子釋放,改善胰腺微循環(huán),調控胰腺腺泡細胞自噬和凋亡。郇義超等[29]的報道指出,加味大承氣湯組大鼠IL-1β、IL-6、TNF-α指標下降明顯,胰腺腺泡細胞凋亡指數明顯升高,且隨著大承氣湯劑量呈正相關線性關系。張寧等[30]選取100只SD大鼠模擬AP造模,采用不同劑量對大鼠進行大黃灌胃。結果表明,大黃治療組大鼠線粒體自噬標志蛋白、內質網應激相關蛋白水平均有不同幅度的減低,且隨著大黃劑量的增加各指標降幅也更為明顯,呈線性相關。同時,各組大鼠炎性因子IL-1β、IL-6、TNF-α指標也顯著降低,且大黃劑量越高,降幅越大。

綜上,大承氣湯通過降低單核—巨噬細胞釋放炎性因子,阻斷炎性癥狀的級聯(lián)擴大效應,調控細胞自噬和凋亡,減少胰腺腺泡細胞壞死,從而起到保護胰腺組織,控制AP病情的積極效果。

3 修復腸道黏膜屏障

腸道黏膜是機體抵抗外來病原體入侵的重要防線,主要由機械屏障、生物屏障、免疫屏障和化學屏障4道防線構成。各屏障功能、構造和機制均不相同,但又可通過各自的信號通路整合,構成完成的防線。AP會損壞患者腸道屏障而使腸道菌群移位,導致局部組織壞死和全身感染,從而引發(fā)全身炎癥反應綜合征(SIRS)和多器官功能衰竭綜合征[31]。

Qi L等[32]指出大承氣湯的主要有效成分大黃素可以通過抑制缺氧誘導因子-1α(hypoxia inducible factor-1 HIF-1α)和NF-κB信號通路緩解缺氧及炎癥帶來的腸道黏膜機械屏障損傷。Yao P等[33]發(fā)現中藥大黃可能通過抑制Toll樣受體,對大鼠的腸道黏膜屏障進行修復,促進腸道菌群的恢復,改善AP的炎癥反應,促進AP轉歸。唐義爽等[34]的研究表明,大承氣湯可以改善胰腺組織病變程度,減少炎性細胞浸潤,緩解腸道上皮絨毛脫落,修復腸道上皮細胞緊密連接結構,降低TNF-α mRNA、IL- 6 mRNA、細胞間粘附分子-1(intercellular adhesion molecules, ICAM1) mRNA等炎性因子指標,且效果明顯優(yōu)于其他組。寧建文[35]的研究指出,大黃素能起到類似半胱氨酸蛋白酶-1抑制劑的作用,通過抑制半胱氨酸蛋白酶-1信號通路的表達,抑制下游炎性因子和炎癥介質的激活和釋放,緩解腸道細胞過度凋亡,從而減輕腸道黏膜的炎癥反應,修復腸道黏膜屏障。

綜上,大承氣湯通過維持上皮細胞完整性、改善血流微循環(huán)、恢復腸黏膜屏障、降低腸黏膜通透性、調節(jié)腸道菌群以維持腸內菌群動態(tài)平衡、調整分泌型免疫免疫球蛋白A(secretory immunoglobulin A ,sIgA)、免疫球蛋白M(immunoglobulin M,IgM)分泌等方面來修復腸黏膜屏障,從而減輕AP患者胃腸道及胰腺等組織損傷,降低MOF的風險[36]。

4 緩解氧化應激反應

當機體遭受到有害刺激后會破壞體內氧化與抗氧化反應的動態(tài)平衡,NADPH氧化酶(reduced nicotinamide adennine dinucleotide phosphate oxidase,NOX)過量激活,氧化反應加劇,抑制抗氧化反應,活性氧(reactive oxygen species,ROS)和活性氮(reactive nitrogen species,RNS)產生過多,形成氧化應激反應,是導致衰老和疾病的重要因素之一。AP會引起炎性因子浸潤胰腺組織的中性粒細胞,加速分泌NADPH氧化酶,大量產生氧化中間產物,生成大量氧自由基,引起胰腺組織過氧化產物蓄積,又加重胰腺損傷,發(fā)生SAP比例升高[37]。大量產生的ROS經顆粒吞噬或經三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)觸發(fā)炎性小體NLRP3過度激活,NLRP3調控半胱氨酸蛋白酶-1的活化,促進IL-1等炎性因子的分泌,產生惡性循環(huán),進一步加劇炎癥[38]。

Yu JH等[39]的研究發(fā)現,過量氧自由基會提升AP炎性因子級聯(lián)反應、加速炎性因子的聚集并造成相應組織的創(chuàng)傷,氧化應激通過激活炎癥反應的NF-κB等相關信號通路,加劇AP癥狀的發(fā)展。故應通過抗氧化應激治療減輕AP的癥狀,并抑制AP的進一步發(fā)展。黃野[40]指出大承氣湯通過抑制氧化酶激活,減弱氧化應激反應,降低炎癥小體和炎性因子的表達水平,起到保護胰腺組織,加速AP治療效果。蔡青云等[41]進行的動物實驗表明大承氣湯可提高核轉錄因子 E2 相關因子 (nuclear transcription factor E2 related factors,Nrf2)、血紅素加氧-1(heme oxygen-1,HO-1)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)表達水平,同時降低氧化應激標志物丙二醛(malondialdehyde,MDA)活性,起到緩解胰腺組織的氧化應急反應的效果,從而達到治療AP的目的。

綜上所述,大承氣湯通過干預核轉錄因子E2相關因子/ 血紅素加氧-1信號通路降低NADPH氧化酶分泌,減少機體過量氧自由基的生成,同時提高酶抗氧化系統(tǒng)種物質的含量,緩解氧化應激反應,抑制AP誘發(fā)的炎癥瀑布反應,減輕胰腺及肺組織出血、壞死及炎癥細胞浸潤,達到治療AP的效果。

5 調控胰腺細胞鈣超載

鈣離子是調控細胞內正常功能、維持細胞生長作用等機體各項生理活動不可或缺的重要離子。炎性因子、缺血、活性氧等外部作用一方面會引起胰腺腺泡細胞損傷并破壞內質網膜的完整性,增加其通透性,鈣庫和細胞質外的鈣離子大量進入細胞質內,造成細胞質內鈣離子超負荷;另一方面,以上因素也會抑制胰腺腺泡細胞鈣—鎂ATP酶的表達和活性,導致胞內鈣離子濃度升高,形成鈣離子超載現象,進一步引起胰腺酶分泌被抑制,導致胰蛋白酶原被溶酶體激活并過度活化,誘導胰腺組織產生惡性自我消化,造成胰腺腺泡細胞損傷甚至壞死,因此,鈣超載不僅是AP的癥狀表現,同時也是AP發(fā)病的主要機制之一[42],彭蘭等[43]的動物活體實驗也驗證了以上觀點,胰腺組織損傷程度與鈣濃度呈劑量以來關系,鈣超載會引起胰酶過度激活從而造成胰腺腺泡細胞損傷。

因此,恢復細胞質內鈣離子的動態(tài)平衡是減輕AP病情的關鍵環(huán)節(jié),大承氣湯可以有效提高鈣—鎂ATP酶的活性,減少胰腺細胞鈣超載現象。趙展等[44]的研究表明大承氣湯在調抗胰腺細胞鈣超載作用顯著,加速AP患者的治愈。何峰等[45]發(fā)現加味大承氣湯可以有效改善鈣—鎂ATP酶的活性,恢復胰腺腺泡細胞鈣離子穩(wěn)態(tài),保護患者胰腺和肝膽等器官,促進AP轉歸。黃定鵬等[46]指出加味大承氣湯可以恢復鈣—鎂ATP活性,降低胰腺腺泡細胞內鈣離子濃度,緩解鈣超載現象,改善機體炎性反應狀態(tài),促進AP轉歸。

6 總結和展望

大承氣湯作為通里攻下的代表藥方,長期以來一直應用于AP等急腹癥的治療,但其現在醫(yī)學機理卻不甚明確。本文對大承氣湯治療AP的作用機制進行整理論述,旨在找出其具體發(fā)揮的作用,即通過調控炎性因子及相關信號通路、調控細胞自噬和凋亡、修復腸黏膜屏障、緩解氧化應激反應、調控胰腺細胞鈣超載等效果,同時各機制之間互相作用,多靶點、多途徑的治療AP。與常規(guī)現代醫(yī)學療法相比,中西醫(yī)結合干預治療可以更有效的控制病情,緩解患者臨床癥狀,改善生命體征,降低并發(fā)癥發(fā)病率和致死率,值得推廣運用。但是當前的研究仍存在許多不足,如AP發(fā)病機制不明、中醫(yī)理論研究尚不充分,炎性因子IL-10、TGF-β等的相關實驗及作用機制研究較少,大承氣湯在AP的作用靶點、分子機制和信號通路的研究不夠豐富等問題。因此,關于大承氣湯的作用機制仍需進行大量深層次的實驗研究,明確其在AP防治方面的機制系統(tǒng),以期為臨床治療提供更多的參考依據。