雷公藤及其生物活性成分发挥缺血再灌注损伤保护作用的研究

来源:用户上传      作者:孙凤娟 赵圣刚 张祥宇

　　【摘要】 缺血再灌注损伤多发生于外科手术、器官移植以及动脉介入治疗过程，其机制主要为细胞内氧化应激、钙超载、线粒体损伤导致的细胞能量代谢障碍及贯穿缺血再灌注损伤全过程的炎症反应等。雷公藤类药物已被多项研究表明，具有明显的抗炎、免疫抑制作用，发挥缺血再灌注损伤保护作用。本文简要介绍雷公藤对脑、肾、肝等器官的缺血再灌注损伤保护作用及机制。
　　【关键词】 雷公藤;缺血再灌注损伤;炎症反应;钙超载
　　【Abstract】 Ischemia-reperfusion injury mainly happens at surgery， organ transplantation and artery interventional treatment process. The main mechanism includes intracellular oxidative stress， calcium overload， the cell energy metabolism disorder caused by mitochondria damage and inflammatory reaction runs through the whole process of ischemia-reperfusion injury， etc. Several studies have shown that Tripterygium wilfordii drugs have obvious anti-inflammatory and immunosuppressive effect， and play a protective role in ischemia-reperfusion injury. This paper briefly introduces protective effect and mechanism of tripterygium wilfordii of ischemia-reperfusion injury on the brain， kidney， liver and other organs.
　　【Key words】 Tripterygium wilfordii; Ischemia-reperfusion injury; Inflammatory response; Calcium overload
　　中藥雷公藤为卫矛科，主要包含雷公藤内酯醇（triptolide，TPL）、雷公藤甲素（triptolide，TP）、雷公藤红素（celastro，CSL）、雷公藤多甙（multi-glycoside of Tripterygium wilfordii Hook.f，GTW）、雷公藤多苷（tripterygium wilfordii polyglycosidum，TWP）及雷公藤内酯酮等生物活性成分。雷公藤及其生物活性成分具有明显的抗炎、免疫抑制、抗肿瘤等作用，近年来主要用于治疗多种自身免疫性疾病及肿瘤等[1]，目前已有大量关于雷公藤及生物学成分在器官缺血再灌注损伤方面的研究。本文就雷公藤及成分对脑、心等器官发挥缺血再灌注损伤保护作用及相关的机制作一详述。
　　1 减轻脑缺血再灌注损伤
　　缺血性脑卒中目前常用的治疗措施包括注入血栓溶解药物、支架植入术等。但是此类治疗方法使闭塞的脑血管再通的同时，可引起缺血组织发生更进一步的病理损害，可伴随临床症状加重，这种现象被称为脑缺血再灌注损伤[2]。主要原因为炎症反应、氧化应激、钙超载、能量代谢障碍及细胞凋亡等[3]。目前雷公藤及其生物活性成分发挥脑缺血再灌注损伤保护作用的研究，从以下几个方面阐述。
　　1.1 抗炎、抑制小胶质细胞活化作用 研究提示CSL有神经保护作用，并且这种作用与其抑制小胶质细胞活化功能和抗炎有关[4]。利用大脑中动脉阻塞制作动物脑卒中模型，在脑缺血90 min后再灌注同时给于CSL，结果发现白细胞介素-1β（IL-1β）、梗死体积等指标均明显低于对照组[5]，闭塞侧的脑小血管内中性粒细胞浸润减少，并且CD11b激活细胞也少于对照组，并且保护作用在一定剂量药物范围内呈浓度依赖性[6]。GTW也被证明可抑制IL-1β、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、环氧化酶-2（COX-2）表达水平的升高[7]。TNF-α在脑缺血再灌注时可由神经元、小胶质细胞、巨噬细胞等分泌，通过多种途径间接导致神经元的损伤[8]。其他研究显示CSL还可通过调节细胞外信号调节蛋白激酶1和2（ERK1 /ERK2）磷酸化途径和核转录因子-κB（NK-κB）通路，促使脑黑质中热休克蛋白表达增加，来抑制TNF-α、IL-1β释放和NK-κB活性，最终起到减轻炎症反应，抑制小胶质细胞激活的作用[9]。
　　1.2 减轻氧化应激、钙超载 缺血再灌注可引起一氧化氮（NO）生成过多，过量的NO可与含铁-硫中心的酶结合，抑制线粒体功能，进而影响细胞的能量代谢，促进缺血周边区神经元坏死或凋亡。同时NO与 O2-反应生成的强氧化剂能直接氧化损伤蛋白质、脂质及DNA等。动物研究证明了GTW可抑制一氧化氮合成酶（NOS）的活性 [7]。TPL已被证实可降低损伤脑组织中诱导型NOS（iNOS）的表达及丙二醛（MDA）含量，提高超氧化物歧化酶（SOD）活性，减轻氧化应激程度[10]。而TWP除了降低脂质过氧化程度，还可以减少细胞内钙积累，且随着剂量增加作用显著增强 [11]。雷公藤及其生物活性成分可通过钙超载、氧化应激途径发挥缺血再灌注损伤保护作用。
　　1.3 减少细胞凋亡 细胞凋亡受多种机制严格调控，如癌基因C-myc、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspase）家族、B细胞淋巴瘤基因-2（B cell lymphoma 2，Bcl-2）家族、抑癌基因P53等。此外还受多种细胞因子的影响，如TNF-α可诱导细胞坏死相关因子及凋亡相关因子的分泌，并能触发多种凋亡机制， 介导神经元细胞的凋亡[12]。Bai等[13]发现经TPL处理后除了NF-κB介导的炎症反应明显减轻，Bcl-2和caspase-3等凋亡促进基因的表达也受到抑制。Zhang的研究也得到了相同的结果，进一步分析机制得出TPL的神经保护作用，可能是抑制NF-κB/PUMA信号通路激活PI3K /Akt/mTOR途径，从而起到抑制细胞凋亡的作用 [14-15]。TP在转录及蛋白水平增加凋亡抑制基因生存素的表达，从而减轻脑缺血再灌注损伤[16]。 　　2 减轻肾脏缺血再灌注损伤
　　缺血再灌注损伤是影响移植肾存活和产生移植后急性肾衰竭的主要原因之一[17]。（1）肾脏缺血再灌注导致线粒体损伤后高表达凋亡诱导因子（apoptosis-inducing factor，AIF），可与 caspase及细胞色素一起，促进肾小管上皮细胞发生凋亡[18]。（2）肾脏缺血再灌注后，引起细胞间黏附分子-1（intercellular adhesion molecular-1，ICAM-1）在肾小管上皮细胞表达上调，增强白细胞黏附，诱导炎症反应，并最终导致内皮损伤和局部组织损伤 [19]。动物研究显示经TPL预处理后，AIF和ICAM-1蛋白及基因的表达下调，明显减少肾小管上皮细胞凋亡坏死程度[20]。另外，给予TPL预处理后，缺血再灌注肾脏组织中Toll样受体4（TLR4）蛋白和基因的表达下降，同时由TLR4启动的下游一系列相关炎症和免疫反应一并得到抑制，从而减轻肾脏缺血再灌注损伤[21]。
　　3 减轻肝脏缺血再灌注损伤
　　同样，肝脏移植过程中不可避免会发生缺血再灌注损伤 [22]，目前基础研究认为活性氧（ROS）生成、氧化应激、肝脏Kupffer细胞激活、炎性因子释放等会导致肝细胞凋亡或坏死[23-24]。
　　近年来新定义了两种CD4+T细胞，分别为调节性T细胞（Treg）和Th17细胞。Treg通过下调炎症因子，例如抑制IL-10和TGF-β的生成从而发挥抗炎作用。与之相反TGF-β可诱导CD4+T细胞向Th17细胞分化，同时可生成IL-17、IL-6，促进炎症反应发生[25-26]。Th17/Treg比例在肝脏缺血再灌注损伤中起着关键性作用[27]。Wu等[28]发现在大鼠肝缺血再灌注损伤模型中，TP预处理大鼠的IL-6表达明显降低，Th17细胞比例下降而Treg细胞比例增加，Th17/Treg平衡打破后抑炎作用加强，从而起到肝脏缺血再灌注损伤保护作用。可能与TPL抑制幼稚T細胞向Th17细胞分化而促进向Treg细胞分化有关 [29]。已有动物实验研究表明GTW可对肝缺血再灌注损伤起保护作用，延缓疾病进展。可能与GTW抑制TLR4/NF-κB信号通路，并负调控转录激活因子3信号转导通路，下调 TNF-α、IL-6、IL-17等炎症因子表达，抑制中性粒细胞激活与迁移，减轻炎症反应有关[30]。
　　4 减轻肺缺血再灌注损伤
　　朱红军等[31]通过对兔移植肺的研究发现，加入含TPL的灌注液和保存液，移植器官组织中髓过氧化物酶的含量及ICAM-1的表达减少，NF-κB的活性明显降低，病理检查发现与对照组相比肺泡腔内渗出及中性粒细胞浸润均较轻，肺泡间隔清晰。此结果表明TPL可减轻肺缺血再灌注损伤过程中的炎症反应，进而提高移植肺的质量。
　　5 减轻心脏缺血再灌注损伤
　　由于雷公藤具有心脏毒性，到目前为止雷公藤及其生物学分子在心血管系统方面应用的研究较少。Yu等[32]发现TPL可改善左心室功能障碍，降低氧化应激反应，减少心肌梗死范围，给予血红素氧合酶-1（HO-1）抑制剂锌原卟啉（ZnPP）后重复实验，发现TPL的上述作用出现不同程度减弱，已证实TPL可通过激活核因子E2相关因子2（Nrf2）/ HO-1通路减轻心肌缺血再灌注损伤程度。同时TP有抑制炎症反应，减少ROS形成，抑制纤维细胞增殖的功能，可预防支架内再狭窄发生[32-33]。同时TP抑制炎症因子生成和NF-КB通路可减轻糖尿病心肌病的纤维化程度[34]。此外Wu等[35]认为TP可显著降低缺血再灌注时的MDA水平，组织中中性粒细胞积聚程度，同时抗氧化成分SOD水平升高。由此推断出，TPL可能通过降低氧化应激及中性粒细胞积聚及炎症反应发挥缺血再灌注损伤保护作用。
　　随着血栓溶解、动脉支架置入、器官移植及其他技术的临床应用，缺血再灌注损伤成为缺血器官从再灌注治疗措施中获得最佳疗效的主要阻碍。目前缺血再灌注损伤机制复杂，药物及其他措施效果欠佳，因此多种作用靶点的中药具有独特优势。雷公藤药物能在炎症反应、氧化应激、钙超载、线粒体功能和细胞凋亡等方面，对脑、心、肺、肾脏等起到缺血再灌注损伤保护作用。但是，它目前处在基础研究阶段，需下一步临床研究验证。
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　　（收稿日期：2019-8-12）
　　（本文編辑：蒋爱敏）
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