雷公藤及其生物活性成分發揮缺血再灌注損傷保護作用的研究

孫鳳娟 趙圣剛 張祥宇

【摘要】 缺血再灌注損傷多發生于外科手術、器官移植以及動脈介入治療過程，其機制主要為細胞內氧化應激、鈣超載、線粒體損傷導致的細胞能量代謝障礙及貫穿缺血再灌注損傷全過程的炎癥反應等。雷公藤類藥物已被多項研究表明，具有明顯的抗炎、免疫抑制作用，發揮缺血再灌注損傷保護作用。本文簡要介紹雷公藤對腦、腎、肝等器官的缺血再灌注損傷保護作用及機制。

【關鍵詞】 雷公藤;缺血再灌注損傷;炎癥反應;鈣超載

【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

中藥雷公藤為衛矛科，主要包含雷公藤內酯醇（triptolide，TPL）、雷公藤甲素（triptolide，TP）、雷公藤紅素（celastro，CSL）、雷公藤多甙（multi-glycoside of Tripterygium wilfordii Hook.f，GTW）、雷公藤多苷（tripterygium wilfordii polyglycosidum，TWP）及雷公藤內酯酮等生物活性成分。雷公藤及其生物活性成分具有明顯的抗炎、免疫抑制、抗腫瘤等作用，近年來主要用于治療多種自身免疫性疾病及腫瘤等[1]，目前已有大量關于雷公藤及生物學成分在器官缺血再灌注損傷方面的研究。本文就雷公藤及成分對腦、心等器官發揮缺血再灌注損傷保護作用及相關的機制作一詳述。

1 減輕腦缺血再灌注損傷

缺血性腦卒中目前常用的治療措施包括注入血栓溶解藥物、支架植入術等。但是此類治療方法使閉塞的腦血管再通的同時，可引起缺血組織發生更進一步的病理損害，可伴隨臨床癥狀加重，這種現象被稱為腦缺血再灌注損傷[2]。主要原因為炎癥反應、氧化應激、鈣超載、能量代謝障礙及細胞凋亡等[3]。目前雷公藤及其生物活性成分發揮腦缺血再灌注損傷保護作用的研究，從以下幾個方面闡述。

1.1 抗炎、抑制小膠質細胞活化作用 研究提示CSL有神經保護作用，并且這種作用與其抑制小膠質細胞活化功能和抗炎有關[4]。利用大腦中動脈阻塞制作動物腦卒中模型，在腦缺血90 min后再灌注同時給于CSL，結果發現白細胞介素-1β（IL-1β）、梗死體積等指標均明顯低于對照組[5]，閉塞側的腦小血管內中性粒細胞浸潤減少，并且CD11b激活細胞也少于對照組，并且保護作用在一定劑量藥物范圍內呈濃度依賴性[6]。GTW也被證明可抑制IL-1β、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、環氧化酶-2（COX-2）表達水平的升高[7]。TNF-α在腦缺血再灌注時可由神經元、小膠質細胞、巨噬細胞等分泌，通過多種途徑間接導致神經元的損傷[8]。其他研究顯示CSL還可通過調節細胞外信號調節蛋白激酶1和2（ERK1 /ERK2）磷酸化途徑和核轉錄因子-κB（NK-κB）通路，促使腦黑質中熱休克蛋白表達增加，來抑制TNF-α、IL-1β釋放和NK-κB活性，最終起到減輕炎癥反應，抑制小膠質細胞激活的作用[9]。

1.2 減輕氧化應激、鈣超載 缺血再灌注可引起一氧化氮（NO）生成過多，過量的NO可與含鐵-硫中心的酶結合，抑制線粒體功能，進而影響細胞的能量代謝，促進缺血周邊區神經元壞死或凋亡。同時NO與 O2-反應生成的強氧化劑能直接氧化損傷蛋白質、脂質及DNA等。動物研究證明了GTW可抑制一氧化氮合成酶（NOS）的活性 [7]。TPL已被證實可降低損傷腦組織中誘導型NOS（iNOS）的表達及丙二醛（MDA）含量，提高超氧化物歧化酶（SOD）活性，減輕氧化應激程度[10]。而TWP除了降低脂質過氧化程度，還可以減少細胞內鈣積累，且隨著劑量增加作用顯著增強 [11]。雷公藤及其生物活性成分可通過鈣超載、氧化應激途徑發揮缺血再灌注損傷保護作用。

1.3 減少細胞凋亡 細胞凋亡受多種機制嚴格調控，如癌基因C-myc、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspase）家族、B細胞淋巴瘤基因-2（B cell lymphoma 2，Bcl-2）家族、抑癌基因P53等。此外還受多種細胞因子的影響，如TNF-α可誘導細胞壞死相關因子及凋亡相關因子的分泌，并能觸發多種凋亡機制， 介導神經元細胞的凋亡[12]。Bai等[13]發現經TPL處理后除了NF-κB介導的炎癥反應明顯減輕，Bcl-2和caspase-3等凋亡促進基因的表達也受到抑制。Zhang的研究也得到了相同的結果，進一步分析機制得出TPL的神經保護作用，可能是抑制NF-κB/PUMA信號通路激活PI3K /Akt/mTOR途徑，從而起到抑制細胞凋亡的作用 [14-15]。TP在轉錄及蛋白水平增加凋亡抑制基因生存素的表達，從而減輕腦缺血再灌注損傷[16]。

2 減輕腎臟缺血再灌注損傷

缺血再灌注損傷是影響移植腎存活和產生移植后急性腎衰竭的主要原因之一[17]。（1）腎臟缺血再灌注導致線粒體損傷后高表達凋亡誘導因子（apoptosis-inducing factor，AIF），可與 caspase及細胞色素一起，促進腎小管上皮細胞發生凋亡[18]。（2）腎臟缺血再灌注后，引起細胞間黏附分子-1（intercellular adhesion molecular-1，ICAM-1）在腎小管上皮細胞表達上調，增強白細胞黏附，誘導炎癥反應，并最終導致內皮損傷和局部組織損傷 [19]。動物研究顯示經TPL預處理后，AIF和ICAM-1蛋白及基因的表達下調，明顯減少腎小管上皮細胞凋亡壞死程度[20]。另外，給予TPL預處理后，缺血再灌注腎臟組織中Toll樣受體4（TLR4）蛋白和基因的表達下降，同時由TLR4啟動的下游一系列相關炎癥和免疫反應一并得到抑制，從而減輕腎臟缺血再灌注損傷[21]。

3 減輕肝臟缺血再灌注損傷

同樣，肝臟移植過程中不可避免會發生缺血再灌注損傷 [22]，目前基礎研究認為活性氧（ROS）生成、氧化應激、肝臟Kupffer細胞激活、炎性因子釋放等會導致肝細胞凋亡或壞死[23-24]。

近年來新定義了兩種CD4+T細胞，分別為調節性T細胞（Treg）和Th17細胞。Treg通過下調炎癥因子，例如抑制IL-10和TGF-β的生成從而發揮抗炎作用。與之相反TGF-β可誘導CD4+T細胞向Th17細胞分化，同時可生成IL-17、IL-6，促進炎癥反應發生[25-26]。Th17/Treg比例在肝臟缺血再灌注損傷中起著關鍵性作用[27]。Wu等[28]發現在大鼠肝缺血再灌注損傷模型中，TP預處理大鼠的IL-6表達明顯降低，Th17細胞比例下降而Treg細胞比例增加，Th17/Treg平衡打破后抑炎作用加強，從而起到肝臟缺血再灌注損傷保護作用?？赡芘cTPL抑制幼稚T細胞向Th17細胞分化而促進向Treg細胞分化有關 [29]。已有動物實驗研究表明GTW可對肝缺血再灌注損傷起保護作用，延緩疾病進展?？赡芘cGTW抑制TLR4/NF-κB信號通路，并負調控轉錄激活因子3信號轉導通路，下調 TNF-α、IL-6、IL-17等炎癥因子表達，抑制中性粒細胞激活與遷移，減輕炎癥反應有關[30]。

4 減輕肺缺血再灌注損傷

朱紅軍等[31]通過對兔移植肺的研究發現，加入含TPL的灌注液和保存液，移植器官組織中髓過氧化物酶的含量及ICAM-1的表達減少，NF-κB的活性明顯降低，病理檢查發現與對照組相比肺泡腔內滲出及中性粒細胞浸潤均較輕，肺泡間隔清晰。此結果表明TPL可減輕肺缺血再灌注損傷過程中的炎癥反應，進而提高移植肺的質量。

5 減輕心臟缺血再灌注損傷

由于雷公藤具有心臟毒性，到目前為止雷公藤及其生物學分子在心血管系統方面應用的研究較少。Yu等[32]發現TPL可改善左心室功能障礙，降低氧化應激反應，減少心肌梗死范圍，給予血紅素氧合酶-1（HO-1）抑制劑鋅原卟啉（ZnPP）后重復實驗，發現TPL的上述作用出現不同程度減弱，已證實TPL可通過激活核因子E2相關因子2（Nrf2）/ HO-1通路減輕心肌缺血再灌注損傷程度。同時TP有抑制炎癥反應，減少ROS形成，抑制纖維細胞增殖的功能，可預防支架內再狹窄發生[32-33]。同時TP抑制炎癥因子生成和NF-КB通路可減輕糖尿病心肌病的纖維化程度[34]。此外Wu等[35]認為TP可顯著降低缺血再灌注時的MDA水平，組織中中性粒細胞積聚程度，同時抗氧化成分SOD水平升高。由此推斷出，TPL可能通過降低氧化應激及中性粒細胞積聚及炎癥反應發揮缺血再灌注損傷保護作用。

隨著血栓溶解、動脈支架置入、器官移植及其他技術的臨床應用，缺血再灌注損傷成為缺血器官從再灌注治療措施中獲得最佳療效的主要阻礙。目前缺血再灌注損傷機制復雜，藥物及其他措施效果欠佳，因此多種作用靶點的中藥具有獨特優勢。雷公藤藥物能在炎癥反應、氧化應激、鈣超載、線粒體功能和細胞凋亡等方面，對腦、心、肺、腎臟等起到缺血再灌注損傷保護作用。但是，它目前處在基礎研究階段，需下一步臨床研究驗證。

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（收稿日期：2019-8-12）

（本文編輯：蔣愛敏）