中藥對PM2.5致機體損傷的干預研究進展

姚 玥，沈穎芝，丁志山

（1.浙江中醫藥大學醫學技術學院本科生，浙江 杭州 310053；2.浙江中醫藥大學，浙江 杭州 310053）

細顆粒物（PM2.5）作為大氣污染的主要成分，對人體具有毒性強、危害大的特點。流行病學、毒理學資料研究證實，PM2.5與死亡率和發病率增加有關［1］，能引發哮喘，造成肺功能下降、呼吸系統炎癥甚至導致心血管系統疾病、神經系統疾病、免疫系統疾病，誘發肺癌、肝癌等［2］。

由于PM2.5的組成復雜，其致病機理是由多種因素導致多重損傷的復雜過程，表現為氧化應激、炎癥反應、DNA損傷、細胞自噬和凋亡等，迄今有關藥物干預PM2.5致機體損傷的文獻報道也不多見。

許多具有清熱解毒、滋陰潤肺功效的中藥被用于干預PM2.5損傷研究，現就PM2.5致機體損傷機理以及中藥干預PM2.5致機體損傷的研究綜述如下。

1 PM2.5對機體的損傷

PM2.5（Particulate Matter2.5）是指空氣動力學直徑小于等于2.5 μm的細顆粒物，雖然在大氣成分中含量很少，卻是城市霧霾的主要成分，不僅對空氣質量和能見度有重要影響，而且其粒徑大小、形態以及組成成分都與人體健康密切相關。

PM2.5大多來源于自然或人為活動的直接排放，少部分由大氣中已經存在的氣體污染物通過一系列復雜的反應轉變而成，主要以硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、含碳顆粒等形式存在，還包括重金屬和少數有機物［3］，如多環芳烴等有害成分。PM2.5除了表面吸附著大量有毒重金屬、硫酸鹽等污染物外，還是病毒和細菌的載體［4］。

PM2.5侵入人體后易入血，而后隨血液循環危害全身，甚至誘發癌癥、基因突變和染色體畸變等［5］。流行病學和毒理學研究發現，PM2.5大大提高了呼吸系統疾病、心血管系統疾病和中樞神經系統疾?。?-8］等的發病率，進一步研究表明，其對免疫系統和生殖系統也有一定的損傷作用。當PM2.5的濃度達到200 μg/mL時，口鼻吸入的PM2.5沉積在細支氣管和肺泡中，導致細胞的存活率明顯降低且機體免疫功能衰退［9］。高濃度的PM2.5還會對孕婦產生嚴重危害，影響胚胎的發育。最新統計數據顯示，PM2.5污染已經影響到全球10億多人口的生命健康，給我國經濟和衛生事業帶來了巨大負擔［10］。因此，明確PM2.5誘發機體損傷的病理機制，并且進一步尋找有效干預PM2.5致機體損傷的方法具有重要意義。

2 PM2.5誘發機體損傷的病理機制

2.1 氧化應激

氧化應激是機體活性氧與抗氧化防御系統平衡失調引起的一系列適應性反應［11］。當機體長時間暴露于PM2.5污染的環境中時，外源性刺激導致細胞產生過度活性氧簇（reactive oxygen species，ROS），可損害各種細胞成分，包括、蛋白質、脂質、核酸［12］和線粒體［13］等。為了減少ROS對細胞的損傷，機體巨噬細胞在反饋調節下產生谷胱甘肽（glutathione，GSH）等抗氧化物質抑制氧自由基的活性，即當ROS過度產生時，通過消耗GSH可引起一系列氧化還原反應起到拮抗作用?？梢娧趸瘧さ拇嬖谑沟醚趸钚晕镔|持續產生，造成組織結構損傷和功能紊亂，具體表現在以下兩個方面：一是引起核酸、蛋白質等大分子的氧化損傷，導致DNA交聯、斷裂以及DNA-蛋白質交聯形成［14］；二是誘導細胞膜脂質的氧化損傷，導致膜活動性降低，膜上受體與酶類滅活，膜通透性增高［15］等，進一步誘導細胞發生炎癥反應［16］及病理或生理的變化。

大量研究已經證實，PM2.5誘導ROS過度產生，可導致DNA氧化損傷，進而誘使機體發生癌變、突變或畸變等不可逆損害［17-19］。楊拉維等［12］通過研究DNA損傷修復基因8-羥基鳥嘌呤DNA糖苷酶（OGG1）對PM2.5造成人肺上皮細胞DNA損傷的修復作用發現，細胞核中的的表達和蛋白活性都高于線粒體，由此說明線粒體中的氧化損傷和突變積累比細胞核更快。此外，氧化應激反應也可導致相關促炎癥基因的表達。如氣道上皮β細胞會在PM2.5的刺激下釋放大量細胞因子：腫瘤壞死因子-α（Tumor Necrosis Factor，TNF-α）、白細胞介素-8（Interleukin-8，IL-8）、白細胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）、白細胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）等［16］參與炎癥反應，這些炎癥介質可以趨化并激活相關炎癥細胞，使機體產生局部或全身的急性炎癥反應。

2.2 炎性損傷

目前已知機體在暴露于PM2.5的過程中會激活巨噬細胞，使機體內的淋巴細胞數量增加［20］，并促使巨噬細胞啟動防御功能吞噬PM2.5，從而引起機體一系列轉錄因子的轉錄水平升高［21］，并釋放出細胞因子和前炎性因子［22］來抑制細顆粒物的毒性以完成炎癥修復。然而過度的炎性反應引發反復的組織修復和疤痕形成會促使各種炎性因子聚集，導致組織局部微環境紊亂及修復能力降低［23］，進而造成組織的功能減退，如此惡性循環造成了炎性反應的放大級聯反應［17］。動物實驗研究發現，吸入PM2.5氣溶膠的小鼠支氣管肺泡灌洗液中白細胞總數和單核細胞計數增加、巨噬細胞比率上升、促炎性因子表達活躍［24］（中性粒細胞升高尤為明顯［25］），PM2.5通過刺激血小板生長因子與轉化生長因子-α、β的產生，間接促進上皮和間質增生，引起組織增生纖維化［26］，導致增生性炎癥［27］發生。另外，PM2.5表面吸附的大量有毒物質如脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）［9］等及其固體核心顆粒［28］進入機體后，均會引起組織炎癥因子的釋放和生化成分的改變，這是誘發炎癥的又一重要原因。

2.3 遺傳毒性

在組織細胞核酸代謝方面，PM2.5作用于機體后會引起組織細胞DNA單鏈或雙鏈斷裂、DNA 加合物形成、堿基缺失或插入等一系列遺傳信息損傷［29］，由此通過破壞正常遺傳信息的完整性而誘發基因突變、染色體畸變，影響核酸切除修復基因的表達，進而產生不同程度的遺傳毒性［30］。Gualtieri M等［31］研究發現PM2.5可通過DNA融合、線粒體［32］和紡錘體損害等引起染色體的過早濃縮，導致人類某些組織細胞系有絲分裂阻滯和細胞調亡［22］。核酸代謝異常使原本正常的組織細胞發生代謝紊亂、信號轉導錯亂［27-33］及蛋白質合成異常［34］，并進一步導致免疫激活等改變。

3 中藥干預PM2.5導致的機體損傷

PM2.5作用于機體后會產生嚴重的危害，因此諸多學者陸續開展了大量藥物研究，旨在緩解和治療因干燥或霧霾粉塵進入呼吸道、肺部而引發的各種機體損傷和惡性病變。如川貝、枇杷、黃芪、石斛等單味中藥，固本止咳顆粒、川貝枇杷膏等復方。中藥的抗霧霾功效不但經受了長期醫療實踐的檢驗，而且已被現代科學研究所證實。

3.1 單味藥

研究表明，菊花、魚腥草等清熱解毒、潤肺利咽的藥物，可緩解各種應激反應；黃芪、白術、沙參、杏仁、玉竹等滋陰潤肺的藥物，可通過養護作用，增強肺免疫力；川貝母、枇杷葉、桔梗等傳統中藥，則可有效抑制炎性因子分泌，減少細胞內容物分泌。說明“抗霧霾”中藥可通過多種途徑防治PM2.5所致的機體損傷。

葛根。從葛屬植物野葛或甘葛藤根部提取的葛根素，可通過抑制炎癥反應、抗氧化應激損傷、調節脂質代謝、抑制血管新生等多條途徑實現抗動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）功效［35］。葛根素可抑制核轉錄因子（nuclear factor kappa B，NF-κB）信號通路、降低C反應蛋白（C-reactive protein，CRP）分泌而抗炎；抑制活性氧的產生而抗氧化應激損傷［36］；抑制蛋白激酶B-內皮型一氧化氮合酶（protein kinase B-endothelial nitric oxide synthase，PKB-eNOS）信號通路而減輕氧化低密度脂蛋白誘導的內皮細胞損傷［37］；減少平滑肌細胞增生而抑制血管新生；減少巨噬細胞內膽固醇外流而調節脂質代謝等多途徑發揮抗AS作用。

冬蟲夏草。冬蟲夏草［38］作用于通過靜脈注射給予納米活性炭的斑馬魚PM2.5超細顆粒物吞噬模型，結果顯示培植冬蟲夏草和野生冬蟲夏草均具有顯著促進納米顆粒排出腸道的作用，從而表明冬蟲夏草具有提高巨噬細胞吞噬能力、增強機體的免疫力和滋補肺腎等功能。

大蒜。從蔥科蔥屬植物大蒜（Allium Sativum）的鱗莖及其他蔥科植物中提取的大蒜素（allicin）［39］，可抑制膽固醇合成途徑中的3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶（3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A reductase，HMGCoA還原酶）活性、阻斷脂質過氧化而調節脂質代謝［40］；抑制粥樣斑塊中巨噬細胞對低密度脂蛋白的降解及吸收，減少泡沫細胞的形成［41］；抑制ERK1/2信號轉導通路、降低Bax/Bcl-2基因蛋白比率以抑制EA.hy926細胞凋亡等多途徑發揮抗AS作用。

黃芪。黃芪主要包含異黃酮、膽堿、多糖、皂甙、氨基酸、葉酸等多種成分，黃芪多糖能夠降低慢阻肺大鼠血中TNF-α、IL-8水平，増加肺組織勻漿SOD水平，減輕氣道炎癥，減緩氣道重塑，降低慢阻肺急性加重期患者血漿中MDA、C反應蛋白水平，增加抗氧化物GSH-PX、GSH、SOD水平［42］。以上均證明黃芪可以增強AM的吞噬能力、調節機體的免疫力和體內的氧化應激，而發揮抗炎和抗氧化作用。

茶葉。茶葉及其提取物中含有茶多酚、槲皮素、黃酮、可溶性糖、氨基酸、咖啡堿等有益于身心健康的營養和藥效成分，能影響一些急性或慢性疾病的發病機理。洪樂樂［43］從肺組織病理學和細胞因子水平等方面探究了黃茶水提物對PM2.5所致大鼠肺損傷的干預作用，發現黃茶可有效減輕組織炎性病變，降低炎性因子水平。Lu，Q.Y.等［44］研究發現綠茶提取物是一種重要的抗炎介質，參與肺部致癌作用的關鍵炎癥通路 C0X-2，誘導癌細胞凋亡，探討了預防肺癌和其他相關炎癥的機制。劉偉等［45］探究對孕期和哺乳期小鼠使用PM2.5染毒對子代小鼠的損傷作用及槲皮素的干預作用，結果表明槲皮素可一定程度減少PM2.5所致的子代小鼠心、脾、腎、小腸發育損害。綜上可見，茶葉及其提取物能夠消除自由基，減輕炎癥反應，從而預防肺部疾病的發生［46］。

赤芍。赤芍的化學成分包括單萜苷類、酚類、鞣質等，其中芍藥苷為單萜苷類成分之一，是赤芍的主要的藥效成分［47］，具有抗腫瘤、免疫調節、抗氧化的功效。吳曉芳等［48］利用芍藥苷干預PM2.5所致BEAS-2B細胞的生長抑制，測得給藥組細胞外MDA和細胞內ROS含量相較于染毒組均有明顯降低（P＜0.05），得到芍藥苷保護作用明顯的結論，其機制可能與芍藥苷的抗氧化作用有關。

當歸。當歸作為最常用的中藥之一，其活性成分如阿魏酸、藁苯內酯等已具有一定研究基礎。經研究發現，阿魏酸可能通過抑制TLRs通路相關因子的表達，從而起到拮抗PM2.5所致大鼠肺氧化損傷、炎性損傷［49］，減輕小鼠主動脈炎癥［50］的作用。

其它。雷公藤甲素是衛矛科植物雷公藤中提取出的單體，經研究發現其可減輕PM2.5誘導的小鼠永生化足細胞損傷，具有一定保護作用［51］。桔梗中的總皂苷成分可調節炎性因子的平衡和下調肺組織生長轉化因子的水平，從而可對PM2.5致大鼠肺纖維化進程和肺部炎癥反應起到良好的干預作用［52］。

3.2 復 方

清燥潤肺化濁行血湯。主要成分為鴨梨、川貝母、百部、半夏、桔梗及紫苑等。TNF-α是肺損傷的重要炎性因子，能夠刺激氧自由基、蛋白溶解酶大量釋放，引起肺泡毛細血管損傷［53］；IL-8可以通過調節內皮細胞黏附分子來趨化中性粒細胞，誘導和加重炎癥反應［54］；白細胞三烯B4（leukotrienes B4，LTB4）可以促進外周血中性粒細胞和肺泡巨噬細胞合成IL-8，擴大炎癥反應。行血湯具有扶正固本、補肺益腎、清燥潤肺的功效，亦可降低TNF-α、IL-8及LTB4水平。

固本止咳顆粒。主要成分為黃芪、淫羊藿、炒白術、百部、黃芩、赤芍、防風。止咳中藥能夠通過調節Th1/Th2的失衡來增強機體免疫防御能力，并能夠改善氣道炎性反應進而改善氣道通氣功能。固本止咳中藥通過調節γ/δ T細胞的生物活性減少炎性因子白介素-17（IL-17）分泌，減緩氣道炎性反應-損傷-修復-瘢痕-狹窄的發生過程，進而提高了呼吸道黏膜免疫功能［22］。秦玉英等［55］通過研究發現固本止咳顆?？梢越档蚉M2.5致肺損傷小鼠吸氣及呼氣阻力，并減輕肺組織及氣管周圍炎性細胞浸潤，改善肺功能狀態，即可明顯改善PM2.5致小鼠肺組織及氣道的損傷。

潘高壽治咳川貝枇杷露（膏）。主要成分為川貝母、枇杷葉、桔梗，具有清肺潤肺的功效，可抑制炎性因子分泌、減少細胞內容物分泌、清除肺部垃圾以修復霧霾所帶來的肺部損傷。

杏蘇散和桑杏湯。主要成分為蘇葉、半夏、茯苓、大棗、前胡、苦桔梗、甘草、生姜、橘皮、杏仁。杏蘇散主輕宣涼燥、理肺化痰，用于治療外感涼燥癥；桑杏湯主清宣溫燥、潤肺止咳，用于治療外感溫燥癥。兩者均可降低Wistar大鼠肺損傷組織中HMGB1、TNF-α、IL-6 的表達水平，抑制Wistar大鼠肺損傷組織中的炎癥反應，對肺臟具有顯著的保護作用［56］。

連花清瘟顆粒。主要成分為連翹、金銀花、麻黃、杏仁、石膏、板藍根、綿馬貫眾、魚腥草、廣藿香、大黃、紅景天、薄荷腦、甘草。研究發現處方中麻黃、甘草能抑制大鼠肺組織腫瘤壞死因子（tumor necrosis factorα，TNF-α）、白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）含量升高，具有較強抗炎癥作用。大黃游離蒽醌也可抑制TNF-α 等炎癥介質的釋放，減輕機體炎癥反應［56-57］。韓書芝等［59］研究發現中高劑量連花清瘟干預組的大鼠血清白細胞介素-17（IL-17）和肺表面活性蛋白（SP-A）水平相較于染塵組有明顯降低，表明連花清瘟可通過抑制炎癥反應和調節免疫功能拮抗PM2.5所致肺損傷。

參蓮顆粒。主要成分為苦參、山豆根、半支蓮、防己、三棱、莪術、丹參、補骨脂、苦杏仁、烏梅、白扁豆［60］?？蓽p少細顆粒物（PM2.5）在細胞內的沉積，即降低PM2.5對細胞生長的抑制及組織結構功能的破壞。同時參蓮顆?？娠@著降低PM2.5染毒細胞的LDH及細胞內ROS水平，并有一定的增加細胞內SOD活性作用，證明其對PM2.5誘發細胞損傷的保護作用與其抗炎作用密切相關。參蓮提取物對PM2.5染毒致細胞IL-1β、MCP-1的高表達有抑制作用、對PM2.5染毒致細胞損傷有良好的保護作用，并與減輕細胞膜損傷和抑制氧化應激反應有關。

玉屏風散。由防風、黃芪、白術組成，是益氣固表、增強免疫的經典方劑，對呼吸系統疾病具有確切的療效。宋迪［61］發現灌胃玉屏風散對PM2.5所致小鼠肺損傷可起到改善作用，為臨床采用益氣扶正法防治PM2.5侵入機體后造成肺損傷提供了實驗依據。張曉雅等［62］同樣得出玉屏風散可有效改善PM2.5所致大鼠肺損傷，組織病理損害改善效果顯著的結論，但由于玉屏風散的作用機制偏向于提高免疫力，故可能更適合于預防性給藥。

清肺抑火中藥。由黃芩、天花粉、梔子、知母、大黃、黃柏、前胡、苦參和桔梗組成［63］，具有清肺降火等功效。黃芩可清除體內的羥自由基、烷自由基，抗組織器官纖維化；前胡具有降低炎性細胞因子水平和抗腫瘤等功效；黃柏和桔梗具有抗氧化的功效；天花粉、大黃、苦參、梔子提取物和知母提取物可起到抗炎的作用。清肺抑火中藥在一定程度上可拮抗PM2.5所致肺部細胞損傷和炎癥損傷，緩解急性肺損傷，這可能與其中多味中藥協同互輔，共同發揮免疫抑制、抗炎抗氧化等功效有關。

三拗湯及五拗湯。三拗湯由麻黃、杏仁、甘草組成，五拗湯在三拗湯基礎上增添了紫蘇葉和苦梗。主治宣肺解表，具有鎮咳抗炎等功效。研究顯示，三拗湯及其加味方五拗湯能改善PM2.5誘導加重哮喘小鼠的癥狀，具體可降低血液和BALF中炎癥水平，改善肺組織損傷，減輕肺部炎癥滲出，減輕支氣管黏膜損害和支氣管平滑肌增厚等病變程度［64］。

益氣化痰方。由黃芪、白術、防風、桔梗、瓜蔞、黃芩組成。來薛等［65］研究發現，鼻腔滴注PM2.5的小鼠經益氣化痰方給藥后，肺部組織病理形態得到明顯改善，肺泡灌洗液（BALF）和血漿中的分泌性免疫球蛋白A（slgA）含量相較于模型組顯著升高，表明益氣化痰方對PM2.5致肺組織病理損傷及slgA介導的黏膜免疫防御功能損害有明顯保護作用。

普濟消毒飲。主要成分為牛蒡子、黃芩、黃連、甘草、桔梗、板藍根、馬勃、連翹、玄參、升麻、柴胡、陳皮、僵蠶、薄荷，具有清熱解毒、疏風散邪功效。楚醫峰［66］探討普濟消毒飲去升柴芩連方對大氣可入肺顆粒物所致肺損傷的干預作用，發現對已染毒的小鼠給普濟消毒飲去升柴芩連方后可抑制炎性細胞因子如IL-1、TNF-α、TRPV1等表達，在細胞免疫功能和體液免疫功能方面也具有提高效果，對于PM2.5所致氧化損傷亦有拮抗作用。

4 小 結

中藥可通過抑制氧化應激、減弱炎性損傷、促進核酸修復等機制降低PM2.5對機體的損傷。所以，研究中藥對PM2.5致機體損傷的干預作用具有十分重要的理論意義和實用價值。

但是由于中藥成分復雜，其抗PM2.5致機體損傷的機理尚未明確，從而導致“抗霧霾”中藥未能被人們廣泛接受，也未能在臨床上得到大量應用。因此，應深入對干預PM2.5致機體損傷中藥的研究，致力于尋找更多有抗PM2.5致機體損傷作用的單味中藥和復方中藥，明確其活性物質及生物學活性，并在分子水平上對各活性成分的作用機制進行深入研究，從而能夠為中藥的后續臨床研究與應用提供必要參考與有力佐證，對促進中藥的發展和擴大其應用范圍產生積極意義，在中醫藥“治未病”、“既病防變”思想的指導下，進而為抗霧霾事業做貢獻。