人参皂苷治疗哮喘的分子作用机制研究进展

张志勇，李少峰，裴秋兰，黄奇锋，胡聪

1.江西中医药大学临床医学院，江西南昌 330004；2.江西中医药大学附属医院呼吸与危重症医学科，江西南昌 330006

支气管哮喘简称哮喘，是由多种细胞和细胞内组分参与的气道炎症性疾病，以气道的慢性炎症、气道高反应性、可逆性气流受限及气道重构为主要特征[1]。目前，哮喘的发病机制尚未完全清楚，亦无可治愈药物，其治疗以糖皮质激素抗炎、β2受体激动剂扩张支气管为主。人参皂苷是人参、西洋参、三七等药材的主要药理成分，广泛用于心血管疾病的治疗。近年来研究发现，人参皂苷在治疗哮喘方面具有一定疗效。本文对人参皂苷治疗哮喘的分子作用机制作一综述。

1 人参皂苷概述

皂苷是中草药内含有的一种极为重要的活性成分，根据苷元结构的不同，分为三萜皂苷和甾体皂苷两种类型。人参皂苷又称三萜皂苷，主要存在于人参、西洋参、三七等一些人参属中药材中。人参皂苷按照糖苷基架构的不同，分为两大类，一类为达玛烷型四环三萜皂苷，一类为齐墩果烷型五环三萜皂苷[2]。达玛烷型四环三萜皂苷包括20(S)-原人参二醇型人参皂苷和20(S)-原人参三醇型人参皂苷，其中，20(S)-原人参二醇型人参皂苷的主要成分为Rb1、Rb2、Rb3、Rh2、Rc、Rd、Rg3和糖苷基PD，20(S)-原人参三醇型人参皂苷的主要成分为Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1和糖苷基PT。齐墩果烷型五环三萜皂苷的主要成分为Ro、Rh3、Ri。

2 人参皂苷治疗哮喘的分子作用机制

2.1 人参皂苷抑制炎症因子的生成

气道免疫-炎症机制是哮喘的发病机制之一。辅助性T 细胞（helper T cell，Th 细胞）是调节人体免疫的重要细胞。Th1 细胞主要分泌白细胞介素（interleukin，IL）-2、γ 干扰素（interferon-γ，IFN-γ）、肿瘤坏死因子-β（tumor necrosis factor-β，TNF-β）等；Th2 细胞主要分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10 和IL-13等。Th1 和Th2 细胞分别参与细胞免疫和体液免疫。在正常人体中，IFN-γ 和IL-4 相互抑制，保持Th1和Th2 细胞功能平衡。当机体受到外来变应原侵入时，Th2 细胞增多，Th1/Th2 比例失衡，分泌大量IL-4等细胞因子，抑制IFN-γ 的分泌，诱导B 细胞分泌免疫球蛋白E，免疫球蛋白E 与肥大细胞结合，引起大量炎症介质释放，进而使杯状细胞增生，杯状细胞分泌黏蛋白，导致气道黏液分泌增加、气管增厚、气道收缩等，引起气道狭窄，诱发哮喘[3]。张春晶等[4]研究发现，人参皂苷Rh1可抑制IL-4、IL-5、IFN-γ 等细胞因子的产生，使失去平衡的Th1/Th2 得以恢复；Rh1减少哮喘小鼠嗜酸性粒细胞、转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）、免疫球蛋白E 的含量，减轻气道炎症和炎症因子对肺的损伤。Chen 等[5]研究发现，Rb1可显著抑制Th2细胞、增加Th1 细胞，从而使哮喘中以Th2 细胞占优势的Th1/Th2 平衡得以纠正，改善患者的气道炎症症状。

与Th1、Th2 细胞相比，Th17 细胞存在不同的分化途径。TGF-β、IL-6 通过信号转导及转录活化因子3 信号通路，激活Th17 细胞分化关键转录因子维甲酸相关孤儿核受体γt，促进Th17 细胞分化。成熟的Th17 细胞分泌IL-17、IL-23 等多种细胞因子，这些细胞因子诱导产生多种趋化因子，如CC 亚族趋化因子受体6 等；这些趋化因子促进炎症因子分泌，进一步加重机体炎症反应，诱发哮喘[6-7]。周亚兵等[8]研究发现，人参皂苷Rg1可抑制哮喘大鼠体内IL-6和TGF-β1 含量，减少维甲酸相关孤儿核受体mRNA的合成，抑制Th17 细胞活化，减少IL-17、IL-23 等炎症介质的释放，达到减轻哮喘气道炎症的目的。

嗜酸性粒细胞是中性粒细胞的一种，在气道炎症中发挥重要作用[9]。TNF-α 是一类由单核巨噬细胞产生的促炎细胞因子，在机体炎症反应中发挥巨大作用[10]。糖皮质激素受体在全身的细胞及组织内均有分布，在炎症反应中也发挥重要作用[11]。调节正常T 细胞表达和分泌的活化因子（regulated upon activation normal T cell expressed and secreted factor，RANTES）是一类由支气管上皮细胞分泌的、与嗜酸性粒细胞相关的细胞趋化因子，是嗜酸性粒细胞哮喘气道炎症的关键效应细胞；RANTES 不仅可释放嗜酸性粒细胞，还能促使其迁移至气道，与哮喘的发生密切相关[12-13]。活化蛋白-1 是一种二聚体转录因子，可促进下游靶基因RANTES 的转录[14-15]。研究发现，人参皂苷代谢产物CK 通过激活糖皮质激素受体，抑制活化蛋白-1 活性，减少由TNF-α 诱导的支气管上皮细胞释放的RANTES，从而减轻气道炎症反应，改善哮喘症状[15]。

2.2 人参皂苷通过Toll 样受体3/β 干扰素TIR 结构域衔接蛋白信号通路发挥作用

气道可逆性气流受限是哮喘的重要特征之一，主要机制是气道平滑肌功能异常（炎症和肥大）。研究表明，这与胞浆钙稳态失衡及平滑肌细胞分泌炎症因子密切相关[16-17]。当人肺动脉平滑肌细胞缺氧时，细胞胞质内Ca2+浓度升高，平滑肌细胞过度增殖。Toll 样受体（toll-like receptor，TLR）是一类与人体先天免疫相关的蛋白质分子。TLR3 是TLR家族成员之一，其以Ⅰ型IFN、促炎细胞因子和趋化因子的转录诱导为媒介[18]。平滑肌细胞可表达TLR2、TLR3、TRL4 的mRNA，它们的激活介导平滑肌细胞中趋化因子的释放[19]。β 干扰素TIR 结构域衔接蛋白（TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β，TRIF）是TLR3 下游的重要信号接头蛋白[20]。TLR3 激活TRIF，诱导干扰素调节因子，产生Ⅰ型干扰素（IFN-α 和IFN-β），促进炎症因子产生[21-22]。当TRIF 被激活时，Ca2+流入细胞内，导致支气管收缩、黏液分泌增加；同时，细胞内Ca2+的增多可能触发速激肽和降钙素基因相关肽在周围和中枢神经系统中释放，导致支气管收缩、气管黏膜水肿和炎症细胞趋化因子的生成[23]。吴倩等[23]研究发现，人参皂苷Rb1抑制细胞膜表面Ca2+通道蛋白活性，防止Ca2+过多流入细胞内，促使气管收缩、黏液分泌增加、气管黏膜水肿和炎症细胞趋化因子生成。Rb1降低TLR3、TRIF 的mRNA 表达，抑制TLR3/TRIF 信号通路活性，减少炎症因子释放，细胞外信号调节激酶可介导炎症反应，Rb1以剂量依赖方式抑制细胞外信号调节激酶K 转导途径，缓解气道炎症反应。

2.3 人参皂苷通过血管内皮生长因子/基质金属蛋白酶9 信号通路发挥作用

气道重构是哮喘的病理特征之一。气道重构是持续性气道炎症、气道上皮细胞反复损伤和修复所致，表现为细胞外基质沉积、肥大细胞增生、基底膜增厚、上皮下纤维化、黏液化生及血管增生等[24]。血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）与VEGF 受体结合，促进血管生成。VEGF 在肺部表达较活跃，可促进气道平滑肌细胞增殖；还可促进IL-8 生成，加重气道炎症反应，导致哮喘反复发作[25]。TGF-β 是一类在机体所有细胞均可表达的细胞因子，对人体发育和体内平衡发挥重要作用。实验证明，TGF-β 可诱导VEGF 的mRNA表达，其亚型TGF-β1 刺激平滑肌细胞产生IL-8，间接参与气道重构[24]。基质金属蛋白酶 9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）是MMP 家族成员之一，可分解细胞外基质，增加细胞移动，释放TGF-β1 细胞因子；TGF-β1 也可激活MMP-9，进一步加速促进细胞的增殖与分化[26-27]。VEGF 与内皮细胞表面特异性受体结合，促进MMP-9 分泌；VEGF 受体阻滞剂SU5416 可抑制MMP-9 的表达[28-29]。崔勇等[28]研究证实，人参皂苷Rh2可降低嗜酸性粒细胞与IL-4、IL-5、IL-13 水平，抑制气道炎症；也可抑制VEGF、MMP-9 的mRNA 复制，阻断VEGF/MMP-9 信号通路，抑制气道上皮增生和胶原合成，抑制哮喘气道重构，改善哮喘患者症状。

2.4 人参皂苷通过蛋白激酶B、p38 丝裂原激活的蛋白激酶及核因子κB 发挥作用

磷脂酰肌醇3 激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）是一种重要的细胞内激酶，也是细胞外信号与细胞表面受体结合后启动信号转导的关键因子，影响着细胞的生长、增殖、迁移、分泌、分化、转录和翻译等[30]。蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称AKT）促使下游凋亡因子失去活性，在生长因子对细胞的抗凋亡过程中发挥重要作用。磷酸肌醇依赖性蛋白激酶-1 属丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是PI3K/AKT 信号通路的桥梁。磷酸肌醇依赖性蛋白激酶-1 激活AKT 后，激活下游转录因子叉头框蛋白O（forkhead box protein O，FOXO）。FOXO 亚家族包含FOXO1、FOXO3、FOXO4 和FOXO6[31]。FOXO1参与T 细胞的发育和功能调节，促进炎症表达，在哮喘的支气管炎症中发挥重要促进作用[32]。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）也是AKT 下游因子，其激活可阻断自噬相关基因的表达，抑制细胞自噬的启动；研究发现，通过抑制AKT、mTOR 磷酸化的表达，可抑制气道上皮细胞自噬的发生，减轻气道炎症[33-34]。糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）也是AKT 的下游细胞因子，AKT/GSK-3β 信号通路在哺乳动物细胞中普遍存在，与细胞增殖、凋亡和自噬等密切相关[35]。PI3K/AKT 信号通路可促进炎症细胞的形成和释放，促进炎症介质的释放，引发哮喘之类的气道变应性疾病[36]。研究发现，PI3K/AKT信号通路处于激活状态时，与气道炎症呈正相关[37]。丝裂原激活的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）是哺乳动物细胞中常见的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，p38 MAPK 是其家族成员之一。p38 MAPK 可促进白细胞的激活与聚集，影响转录因子活性，调控多种细胞因子的表达，对调控炎症反应发挥关键作用[38]。核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）是一类核转录因子，广泛存在于细胞胞质内。当细胞受到刺激时，产生促炎细胞因子，如TNF-α、IL-1、IL-6。TGF-β1 是p38 MAPK 的上游调节因子，可激活p38 MAPK，NF-κB 是其下游因子[38]。

崔勇等[39]研究发现，人参皂苷Rh2通过抑制肺组织磷酸化AKT、p38 MAPK 和NF-κB 的蛋白表达水平，减少炎症细胞数量，降低IL-4、IL-5、IL-13等促炎细胞因子表达，改善哮喘患者的症状。研究发现，人参皂苷Rg3通过抑制NF-κB 活性，抑制下游炎症因子IL-4、TNF-α、环氧合酶-2 的释放，减轻哮喘患者的气道炎症反应[40]。

3 总结与展望

人参皂苷是一种多机制、多通路、多靶点的天然成分，能够有效减轻哮喘患者的气道炎症、缓解气道重构，其作用主要是通过抑制IL-17、IL-23 等细胞因子和TLR3/TRIF 信号通路等多条信号通路实现。人参皂苷作为哮喘的治疗药物，虽然被证实有效，但仍有很多问题亟待解决。首先，人参皂苷治疗哮喘的临床证据较少，需要更多的临床研究证实人参皂苷对哮喘患者确有疗效；其次，人们对人参皂苷治疗哮喘患者的不良反应知之甚少；第三，人参皂苷有效成分较多，Re、Rb1、Rb2、Rd、Rc、Rg1占90%以上，但未见研究证实Re、Rc、Rd 等与哮喘有关[41]。人参皂苷中未被研究的成分对哮喘治疗的有效性仍待证实。随着中药、新药研制水平的提高和现代科学手段的应用，人参皂苷治疗哮喘的作用机制将会更加清晰。