生物碱类天然药物治疗类风湿性关节炎作用机制研究进展△

刘爽，马洪星，邓成杰，张华茜，徐晓云，辛萍，李志雄，彭佳慧，孙世芹*

1.哈尔滨医科大学（大庆）药学院，黑龙江 大庆 163319；2.南京市溧水区人民医院 检验科，江苏 南京 211299

类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种以慢性、对称性、多发性关节炎症为特征的自身免疫性疾病，能够引起慢性疼痛和关节畸形，具有较高的发病率和致残率。RA 影响着全球0.5%～1.0%的人口，在老年人中最为普遍，其中女性的发病率是男性的2～3 倍[1-2]。RA 的发病机制可能与遗传、环境和自身免疫反应等有关[3]，其主要的病理特征为滑膜细胞增生、关节腔内大量炎性细胞浸润、血管翳的形成、软骨破坏及骨侵蚀等[4]。

目前，临床上用于治疗RA的化学药包括非甾体抗炎药、糖皮质激素、改善病情抗风湿药和生物制剂4 类[5]。这些药物虽然可以改善病情、缓解症状，但患者长期服用会出现不同程度的不良反应，包括胃肠道损伤、感染、心血管并发症等[6]。天然药物具有多靶点、多途径的特点，可以减少药物剂量的同时减轻不良反应。近年来，研究人员在寻找治疗RA 毒性低、不良反应小的天然药物方面开展了大量的研究工作，尤其是生物碱类抗RA天然药物研究取得了较大进展，因此，本文对RA的发病机制及近年来生物碱类天然药物治疗RA的作用机制进行综述，旨在为进一步研发高效低毒的抗RA新药提供有益参考。

1 RA发病机制

1.1 炎性细胞因子释放

炎性细胞因子在RA的发生和发展过程中起着重要作用。在RA的前期，环境因素促进原始T细胞分化为辅助性T细胞17（Th17），Th17的过度分化诱导RA 的主要炎性细胞因子［白介细胞素-17（IL-17）、IL-6、IL-1、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）］和各种趋化因子等释放，导致关节区域的免疫细胞被破坏（图1）。这些因子致使局部炎症、滑膜细胞刺激、破骨细胞激活和成熟，最终导致患者关节软骨和骨质的破坏[7-8]。在RA患者关节腔内的滑液中，检测到较高水平的IL-6，提示IL-6 是RA 发病的重要因素[9]。IL-6是一种多功能细胞因子，其与同源受体结合可诱导信号转导受体糖蛋白130的同源或异源二聚化。这种二聚化诱导了不同的细胞内信号传导级联的激活，从而释放一系列炎性因子，抑制抗炎细胞因子。这些细胞因子加速了滑膜炎症，导致RA加剧[10]。

图1 RA的发病机制

1.2 骨破坏

在正常状态时，破骨细胞与成骨细胞保持平衡状态。当破骨细胞异常时，影响骨质吸收，引起关节骨质破坏。在RA典型的炎性组织——滑膜中存在大量的单核细胞和巨噬细胞，这些细胞在特定的信号刺激下分化为破骨细胞，破骨细胞的分化导致软骨破坏和骨质侵蚀，加剧RA 病程。核转录因子-κB（NF-κB）受体活化因子（RANKL）的表达是由巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）刺激早期破骨细胞前体诱导的，在M-CSF和RANKL的联合作用下，破骨细胞前体在骨表面融合形成终末分化的多核破骨细胞，成熟的破骨细胞与骨基质接触后形成一个密封的骨吸收区，发挥降解骨组织中的有机质和无机矿物质的作用，形成骨侵蚀[11]。血管内皮生长因子（VEGF）是一种特异作用于血管内皮细胞的多功能细胞因子，是促血管生成的主要因素之一[12]，滑膜血管增生会导致血管翳形成，是RA引起关节病变、软骨破坏的主要原因及病理基础。此外T细胞、B细胞、巨噬细胞和成纤维样滑膜细胞（FLS）分泌的炎性细胞因子（TNF-α、IL-1、IL-6、IL-17 和IL-23）通过直接或间接诱导RANKL的表达而引起破骨细胞生成（图1）[13-14]，其中，IL-6信号转导直接通过Janus 激酶/信号转导与转录激活子（JAK/STAT）通路诱导RANKL[15]；TNF-α或IL-17诱导RANKL的作用是通过JAK/STAT信号转导间接指示的[16]。在炎性骨溶解中，TNF-α刺激增加了破骨细胞因子的表达，导致破骨细胞分化[17]。在RA状态时，滑膜细胞分泌炎性细胞因子后，炎症因子刺激滑膜细胞产生基质降解酶，包括基质金属蛋白酶（MMP）和环氧合酶-2（COX-2），之后前列腺素（PG）的释放导致软骨细胞外基质被破坏[18-19]，造成软骨侵蚀。这表明在RA的发病过程中，JAK/STAT信号通路会被异常激活，分泌IL-6、IL-17和TNF-α，这些细胞因子会加剧RA 的骨破坏，因此抑制JAK 异常激活成为治疗RA的重要靶点[20]。

1.3 凋亡

细胞凋亡是细胞程序性死亡的方式之一。从凋亡的角度看，异常细胞增生是细胞凋亡抑制和正常细胞死亡清除失败的结果。正常的滑膜成纤维细胞主要分布在滑膜衬里层，分泌适当的滑液以减少骨摩擦和关节损伤，并分泌各种细胞因子来滋养关节，确保关节活动的正常进行。前期RA 患者的主要病变在滑膜，FLS 过度增生，侵蚀周围肌腱和软骨，导致关节的破坏、畸形甚至功能丧失。有研究报道，滑膜细胞的异常凋亡导致滑膜细胞增殖/凋亡之间的平衡失调，这可能是引起RA 炎性滑膜组织增生的根本原因[21]。因此，抑制滑膜细胞异常增殖是治疗RA的有效措施之一。

2 生物碱类天然产物治疗RA的作用机制研究

2.1 单体生物碱

生物碱类成分广泛分布于毛莨科、罂粟科、防己科、茄科、芸香科、豆科和虎杖科等植物中，具有抗肿瘤、抗炎镇痛、抗菌、抗病毒、杀虫及治疗心血管疾病等药理作用[22]。小檗碱（berberine）是一种异喹啉类生物碱（图2），存在于黄连、黄柏和小檗叶等多种药用植物中，现已广泛用于治疗炎症和感染。据报道，小檗碱在体外可诱导树突状细胞凋亡，抑制免疫应答，改善RA[23-24]。Wang 等[25]研究表明，小檗碱在体内实验中通过降低血清中IL-17 和IL-6，升高IL-10和转化生长因子（TGF-β）的水平，减轻关节组织中的滑膜增生和炎性细胞浸润来缓解佐剂诱导的关节炎症状；在体外实验中通过抑制IL-21/IL-21R 依赖性自噬而减弱佐剂性关节炎大鼠成纤维样滑膜细胞增殖，并调节RA 中的Th17/调节性T细胞失衡[26]，具有很好的治疗效果。

钩吻碱子（koumine）来源于大茶药的茎和叶，具有显著的抗炎、镇痛和抗焦虑活性（图2）。据报道，钩吻碱子在脂多糖（LPS）刺激小鼠单核巨噬细胞RAW264.7 中通过丝裂原激活的蛋白酶（MAPK）和NF-κB 信号通路降低了诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、一氧化氮（NO）及IL-6、TNF-α和IL-1β的水平[27]；在胶原和佐剂诱导的关节炎中，其可降低TNF-α和IL-1β的水平，减轻疼痛，缓解足爪肿胀程度及阻止关节间隙变窄[28-29]。体内和体外研究均表明，钩吻碱子可通过抑制TNF-α和IL-1β的水平来防治RA（表1）。

表1 单体生物碱类天然药物治疗RA的作用机制

图2 治疗RA单体生物碱的化学结构

青藤碱（sinomenine）是从植物青藤中提取的生物碱，具有抗炎、免疫调节、镇静和镇痛等作用（图2）。青藤碱在中国是治疗RA的处方药，在体内、体外实验中青藤碱可以降低IL-6、TNF-α、IL-1α和IL-1β，升高IL-10的水平，减轻足爪肿胀、滑膜组织异常增生及软骨损坏[30]。在胶原诱导的关节炎中，青藤碱可以降低血清及肝中的缺氧诱导因子（HIF）-1α、VEGF 和血管生成素（ANG）-1，缓解足爪肿胀和红斑扩展，减少软骨损伤和骨侵蚀，抑制关节中的血管翳新生，对骨有一定的保护作用[31]。

茶碱（theophylline）已被广泛用于治疗哮喘。近年研究表明，茶碱具有免疫调节作用，同时可以减轻大鼠溃疡性结肠炎。相关研究发现，茶碱通过JAK2/STAT3/RANKL 可以治疗佐剂诱导的关节炎，改善足爪红肿，降低TNF-α、iNOS、NO 的含量，升高IL-10的水平，有效缓解RA症状（表1）[32-33]。

在体外实验中，玫瑰树碱通过抑制STAT3 通路下调髓样细胞白血病蛋白-1（Mcl-1）、细胞周期蛋白D1（cyclin D1）和B 淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）的表达，对RA-FLS具有抗增殖和促凋亡的作用[34]；粉防己碱降低Rac1、Cdc42和RhoA的表达，抑制磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）和c-Jun 氨基末端激酶（JNK）信号通路激活，进而下调MMP-2/9、F肌动蛋白和人黏着斑激酶（FAK）的表达，从而抑制RA-FLS 的迁移和侵袭[35]；槐果碱对RA-FLS 细胞具有较低的细胞毒性，并且能够下调LPS诱导的炎性细胞因子的表达，同时对MAPK 和NF-κB 信号通路均有抑制作用[36]。在体内实验中，防己诺林碱[37]、苦参碱[38]和胡椒碱[39]可以降低炎性细胞因子TNF-α和IL-1β的分泌水平，其中苦参碱不仅可以通过NF-κB信号通路降低炎性细胞因子的分泌水平，同时升高了抗炎细胞因子IL-4和IL-10的水平，缓解了足爪肿胀，减轻关节炎症状；槐果碱可以显著减轻Ⅱ型胶原诱导性关节炎模型症状，抑制炎性细胞因子（表1）。

2.2 总生物碱

藤石松是一种多年生常绿草本植物，在中国南方被称为“舒筋草”，用于治疗挫伤、拉伤和肿胀[40]。在治疗佐剂诱导的关节大鼠炎模型时，藤石松总生物碱可以显著抑制炎症反应，同时降低了血清中炎性细胞因子TNF-α、IL-6 和前列腺素E2（PGE2）的水平[41]。此外，蛋白质印迹分析表明，大鼠滑膜组织中COX-2 和NF-κB 的表达显著降低，这些结果均表明藤石松总生物碱可以防止佐剂诱导的关节炎的病理发展。Wang 等[42]发现，藤石松总生物碱中含有14种生物碱单体化合物，其中13种为首次发现（表2）。

Jeevaneeya rasayana是一种具有抗风湿潜力的印度草药[43]。在佐剂诱发的关节炎大鼠模型中，大鼠足爪肿胀度、炎症介质和细胞因子上调，当给予J.rasayana总生物碱后，足爪肿胀得到缓解，炎症介质，如COX-2、MMP-9、PGE2和NO的水平降低，同时降低了足爪部位的炎性细胞因子TNF-α、IL-6 的表达。通过高效薄层色谱分析显示，在J.rasayana总生物碱中存在5 种不同的生物碱化合物。附子（乌头的侧根）是一种常见的中药，具有疗效好但毒性大的特点。在进行蒸煮脱毒后，其总生物碱、乌头碱、次乌头碱及中乌头碱与未脱毒前的含量差异无统计学意义，同时可以降低佐剂诱发的关节炎大鼠TNF-α和IL-1水平（表2）[44]。

表2 总生物碱类天然药物治疗RA的作用机制

乌药为樟科植物乌药的干燥块根，生物碱被认为是其主要的活性成分。有研究报道，乌药总生物碱可以有效缓解炎症，并保护关节免受Ⅱ型胶原诱导性关节炎的破坏，减轻了对Ⅱ型胶原诱导的耳肿胀，从而抑制了迟发型超敏反应[45]；体外实验发现，乌药总生物碱通过抑制细胞外调节蛋白激酶（ERK）、p38 和NF-κB 信号通路激活[46]，进而降低TNF-α、IL-1β和NO 的分泌水平，从而抑制巨噬细胞炎症介质的产生，起到治疗RA 的作用。雷公藤是治疗RA 的常用中药之一，总生物碱是其有效部位。已有研究表明，雷公藤总生物碱不仅可以明显抑制Ⅱ型胶原诱导性关节炎症状，而且可以降低血清中IL-6、IL-8、TNF-α的水平及滑膜组织中IL-6、IL-8、NF-κB 和TNF-α的表达，可能通过抑制TNF 信号通路和NF-κB 信号通路发挥治疗RA 作用[47]。

3 展望

RA 是一种以累及周围关节为主的炎症性的自身免疫病，导致关节畸形和功能丧失，严重危害患者身心健康。与西药相比，中药在RA 的防治方面有着丰富的理论基础和实践经验。相关研究表明，天然药物中生物碱类成分具有资源丰富、疗效可靠、不良反应小、开发潜能巨大等特点，在RA 治疗方面具有明显的优势和广阔的开发前景[48]。这类成分可通过抑制MAPK、NF-κB、PI3K/Akt 及JAK/STAT 等 信号通 路，下调TNF-α、IL-1β和IL-6 等RA 相关炎性细胞因子从而发挥抗RA 作用。近年来，随着信号通路的研究深入，可以更全面了解生物碱的抗炎作用及机制，这些临床前数据为之后进行临床试验提供数据支撑，有利于提高目前RA 临床治疗的有效性、安全性和经济性，为进一步寻找具有高选择性和强效作用的新型抗RA 药提供参考。