闫丽娜 张红梅

胃黏膜在保持胃的生理功能方面至关重要,可发挥屏障作用,保护下层组织免受胃液和任何摄入的黏膜刺激物的破坏[1]。胃黏膜损伤是慢性胃炎、非萎缩性胃炎、萎缩性胃炎(chronic atrophic gast,CAG)、胃癌前病变(gastric precancerous lesions,GPL)等多种病变的共同病理基础,保护胃黏膜对改善胃部疾病症状,控制病情发展,阻止胃癌变进程具有重要临床运用[2]。黄芪是典型的中医补气药,能补气生血、利水消肿,临床广泛用于气虚血虚、水湿停聚引起的胃肠道病变[3]。黄芪的活性成分主要包括黄芪多糖、黄芪皂苷等,前者能抗氧化活性、抗哮喘、抗糖尿病、改善心血管作用、调节免疫功能[4];后者具有抗炎、抗氧化、抗哮喘、抗糖尿病、心脏保护作用、免疫增强等多种活性[5]。本研究通过整理近年来黄芪活性成分防治胃黏膜损伤的相关报道,综述了黄芪活性成分发挥胃黏膜保护的作用机制,以期为黄芪的临床运用提供循证支持。

1 黄芪活性成分通过抗炎作用减轻胃黏膜炎性损伤

黄芪活性成分能通过抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)信号通路活化、阻断丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)的下游信号通路,降低环氧合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)的表达,发挥抗炎活性,以降低胃黏膜炎性损伤,发挥胃黏膜保护作用。

1.1 黄芪活性成分通过抑制NF-κB信号通路的活化以降低炎症反应

促炎因子表达增加可引起的胃黏膜炎症反应,NF-κB信号通路活化是引起炎症级联反应的主要原因,黄芪活性成分可通过阻止NF-κB信号通路活化减轻胃黏膜炎性损伤[6-7]。QIN等[6]通过无水酒精灌胃建立胃黏膜损伤大鼠模型,运用1、2、4 mg/kg的黄芪甲苷治疗,结果发现,黄芪甲苷能显著降低胃损伤评分,从肉眼可观察到胃损伤减少,组织学检查显示,黄芪甲苷能显著减轻胃壁出血性损伤、黏膜下水肿、炎症细胞浸润、上皮细胞丢失等病理性损伤,以剂量依赖性逆转胃促炎因子肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素(interleukin,IL)-1β的增加、活化NF-κB p65和肿瘤坏死因子受体相关因子2(TNF receptor associated factors 2,TRAF2)蛋白表达的增强、抗炎IL-10和NF-κB表达的下降,能有效抑制乙醇引起的NF-κB p65、TRAF2 蛋白表达,黄芪甲苷能通过抑制TNF-α/TRAF2信号通路阻止NF-κB信号通路的活化,以减轻胃黏膜炎性损伤。一项黄芪多糖治疗CAG大鼠的实验中,与空白组相比,20、40、60 mg/kg的黄芪多糖可显著降低大鼠血清TNF-α、IL-6和IL-1β的水平(P<0.05),减轻CAG大鼠的炎症反应,进一步表明黄芪多糖通过抑制NF-κB信号通路激活,促进I-κB-α的表达,以降低胃黏膜炎症损伤[7]。

1.2 黄芪甲苷通过阻断MAPK的下游信号通路发挥抗炎活性

MAPK信号通路参与机体炎症反应,黄芪甲苷可通过阻断MAPK的下游信号通路发挥抗炎活性[8]。赵彩萍等[8]运用0.1～100 μg/mL黄芪甲苷预处理脂多糖诱导的人胃黏膜上皮细胞系GES-1,脂多糖可呈浓度和时间依赖性造成GES-1细胞中p-c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、p-细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)、p-P38等蛋白的表达,经黄芪甲苷干预后有助于降低脂多糖诱导的IL-6分泌,还能进一步抑制p-JNK、p-ERK、p-P38等蛋白的磷酸化及COX-2、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,iNOS)基因的表达,表明,黄芪甲苷能通过阻断JNK、ERK、P38等3条MAPK的下游通路发挥抗炎活性,以降低胃黏膜的炎性损伤。

1.3 黄芪甲苷通过降低COX-2的表达发挥抗炎作用

COX-2的过表达能促使前列腺素的合成,加剧局部炎症反应程度,黄芪甲苷能能通过抑制COX-2的表达发挥抗炎活性[9]。Fan等[9]研究证实黄芪甲苷能抑制阿司匹林诱导的COX-2表达,降低前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)的水平,有助于保护胃黏膜免受胃酸的损害,并能单独降低COX-2的表达,发挥抗炎作用。

2 黄芪活性成分通过抗氧化作用减轻胃黏膜氧化应激损伤

应激引起的胃部病变可能是重症监护病房中出现急性和危及生命的消化道出血的原因,黄芪活性成分可通过上调热休克蛋白(heat shock protein,HSP70)的表达,调节超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)的分泌,发挥抗氧化活性保护胃黏膜[10-12]。MAO等[10]运用1、10、50mg/kg的黄芪甲苷治疗聚山梨酯管饲诱导的急性胃部病变大鼠,结果发现,黄芪甲苷能以浓度依赖性降低胃部病灶面积,50 mg/kg对病灶面积形成的抑制率高达70.79%,模型高于奥美拉唑的68.57%(P<0.05),黄芪甲苷能促进SOD分泌及提高其活性,同时降低MDA、TNF-α和单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemotactic protein 1,MCP1)的水平,进一步突出了黄芪甲苷抑制脂质过氧化和自由基产生的潜力.HSP70对胃肠道疾病具有保护作用,黄芪甲苷能提高HSP70基因和蛋白的表达,发挥抗氧化作用,以保护胃黏膜。张成明等[11]对水浸束缚建立应激性溃疡大鼠使用10、20 g/kg的黄芪注射液连续治疗5天,结果显示,黄芪注射液能显著降低MDA的水平,提高SOD的活性,表明,黄芪可通过逆转应激引起的MDA、SOD的水平变化,显著提高机体胃黏膜的抗氧化能力,降低氧自由基的形成,对应激性溃疡发挥胃黏膜保护作用。黄志远[12]运用2、4、8 mg/mL的黄芪多糖预处理乙酸性胃溃疡的实验发现,黄芪多糖能呈浓度依赖性降低胃溃疡面积,8 mg/mL的黄芪多糖抑制胃溃疡的作用明显优于3 mg/mL的雷尼替丁,乙酸灼烧过的胃黏膜可产生大量的氧自由基,机体大量的SOD被消耗,大鼠的抗氧化能力显著下降,黄芪多糖显著提高大鼠血清中SOD的水平,降低MDA的水平,显著提高胃黏膜抗氧自由基能力,促使胃黏膜修复。

3 黄芪活性成分通过抑制细胞凋亡以保护胃黏膜

一项黄芪甲苷用于阿司匹林处理的人胃黏膜细胞系GES-1的体外实验中,50、100、150、200、250、300 μg/mL的黄芪甲苷可以保护GES-1细胞免受阿司匹林诱导的细胞死亡,具有浓度依赖性和时间依赖性,黄芪甲苷和阿司匹林同时处理GES-1细胞,阿司匹林细胞毒性几乎完全抑制,50 μg/mL黄芪甲苷的抑制作用最强,晚期凋亡细胞的比例也明显降低,阿司匹林对细胞产生的损伤也最小,细胞几乎保持正常的细胞结构,单独用药对大鼠的胃黏膜没有破坏性影响[8]。黄芪活性成分通过阻断线粒体凋亡途径,调节凋亡相关蛋白的分泌,调控P53的表达阻止胃癌前病变(gastric precancerous lesions,GPL)介导的细胞凋亡,以抑制胃黏膜细胞凋亡,阻止胃黏膜异常增生,发挥胃黏膜保护作用,延缓胃癌变的进程。

3.1 黄芪甲苷通过阻断线粒体凋亡途径发挥胃黏膜保护作用

炎症反应和氧化应激反应均可通过线粒体依赖性和线粒体非依赖性途径引起细胞凋亡,黄芪甲苷能通过抑制阻断线粒体凋亡途径以阻止细胞凋亡[13]。QIN等[13]运用4 mg/kg的黄芪甲苷预处理乙醇诱导的胃黏膜损伤大鼠,乙醇给药的大鼠胃黏膜发生显著的线粒体氧化应激,其特征在于线粒体中MDA的积累和GSH和-SOD的消耗,黄芪甲苷的抗氧化应激作用通过降低MDA水平和GSH的消耗来实现,线粒体相关的凋亡途径可能由线粒体氧化应激启动,其特征在于促凋亡蛋白Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X,Bax)、Bak的B淋巴细胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)家族的上调和/或抗凋亡Bcl-2、Bcl-xL的下调;乙醇给药后,线粒体释放到细胞质中的Cyt-c和AIF量显着增加,伴有Bax、半胱天冬酶-3、-8表达的增加和Bcl-2蛋白的表达降低,黄芪甲苷通过抑制Bax表达和刺激Bcl-2表达来阻断线粒体细胞凋亡途径,抑制Bax易位到线粒体和线粒体膜电位的崩溃,抑制细胞色素C和酸性铁蛋白的释放,还能抑制半胱天冬酶-8的活化和细胞质中Bid的断裂来抑制乙醇诱导的胃黏膜细胞凋亡,黄芪甲苷通过阻断胃黏膜中乙醇诱导的线粒体氧化应激活化和线粒体凋亡途径来保护胃黏膜。

3.2 黄芪活性成分通过调节凋亡相关蛋白的分泌抑制细胞凋亡

李建芝等[14]运用乙酸烧灼法建立实验性胃溃疡大鼠模型,经1、5、10 mg/mL的黄芪甲苷治疗,结果显示,黄芪甲苷呈浓度依赖性缩小大鼠的胃溃疡面积,能显著下调裂解(cleaved)-半胱氨酸蛋白酶(Caspases)-3、cleaved-Caspase-9、Bax的水平,上调Bcl-2蛋白的水平,以10 mg/mL剂量的变化程度最大。一项黄芪多糖治疗乙醇诱导的胃黏膜损伤大鼠的实验中,10、20 g/kg的黄芪多糖能显著降低肉眼胃黏膜损伤分数,显著减轻胃黏膜上皮细胞坏死、脱落、腺体排列紊乱、炎性细胞进入、红细胞外渗、黏膜下水肿等病理学改变,显著提高抑凋亡蛋白Bcl-2的表达,降低促凋亡蛋白Caspase-3、Bax的表达。结果证实黄芪多糖能通过抑制胃黏膜细胞凋亡对胃黏膜发挥保护作用[15]。

3.3 黄芪甲苷通过调控P53的表达来调节胃癌前病变(gastric precancerous lesions,GPL)介导的细胞凋亡

胃癌前病变可通过调控细胞凋亡促进胃黏膜癌变进程,黄芪甲苷能通过抑制细胞凋亡延缓胃癌前病变的进展[16-17]。CAI等[16]运用黄芪甲苷治疗N-甲基-N`-硝基-N-亚硝基胍诱导的GPL大鼠的研究发现,50、100mg/kg黄芪甲苷能使大鼠胃黏膜异型增生细胞范围均变窄,呈散在分布,局限于基底膜侧,通过检测凋亡相关蛋白Bcl-XL、Bcl-2/Bax和Caspase-3的表达,深入评估黄芪甲苷对GPL大鼠胃黏膜细胞凋亡的影响,与空白组相比,黄芪甲苷组的Bcl-XL、Bcl-2/Bax蛋白表达水平均明显降低,Caspase-3蛋白表达水平明显升高(P<0.05),黄芪甲苷通过调控p53的表达,激活Ambra1/Beclin1复合体,调节GPL介导的细胞凋亡,从而保护胃黏膜损伤,防治胃黏膜萎缩、肠上皮化生和不典型增生病变。徐静雯等[17]运用N-甲基-N′-硝基-N-亚硝基胍诱导建立胃癌前病变大鼠模型,运用0.5、1.0 g/kg的黄芪多糖治疗后,黄芪多糖能显著减轻上皮细胞不完整、脱落、坏死、炎症细胞浸润、排列紊乱、腺体扩张等多种病理改变,呈浓度依赖性降低胃黏膜中P53、P65蛋白的表达,显著减轻NF-κB异常激活,促使胃黏膜中VEGF降低,AI升高,以促使胃黏膜细胞增殖细胞减少,抑制细胞凋亡进程,延缓胃黏膜癌变进程,有效减轻胃黏膜损伤。

4 黄芪活性成分阻止细胞异常增殖保护胃黏膜

胃黏膜细胞异常增殖可加重胃黏膜萎缩程度,黄芪活性成分可通过阻止细胞异常增殖保护胃黏膜[18]。Zhu等[18]通过予0.5、1 g/kg的黄芪多糖治疗N-甲基-N′-硝基-N-亚硝基胍灌胃建立CAG大鼠的实验发现,黄芪多糖可显著改善CAG大鼠治疗前表现为精神萎靡、动作迟缓、毛发暗淡、体重下降的一般体格指标,给药后CAG大鼠的胃形态和病理评分也显著改善(P<0.05),与空白组相比,黄芪多糖组CAG大鼠HE染色显示淋巴细胞减少,固有层嗜酸性粒细胞浸润减少,局部局灶性黏膜糜烂减轻(P<0.05)。黄芪多糖抑制表皮生长因子受体的活化,显著抑制细胞内固有的蛋白酪氨酸激酶活性和阻止MAPK、蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶(serine threonine kinase,AKT)和JNK通路下游信号蛋白的激活,阻止细胞异常增殖,发挥胃黏膜保护作用。

5 黄芪活性成分通过抑制糖酵解进程逆转胃癌前病变

异常糖酵解可为胃癌细胞提供主要的能量,促进胃黏膜癌变进程,黄芪活性成分能通过抑制糖酵解逆转胃癌前病变进程[19]。ZHANG等[19]将50、100 mg/kg黄芪甲苷治疗N-甲基-N′-硝基-N-亚硝基胍诱导的胃癌前病变大鼠的实验发现,黄芪甲苷能显著减轻胃黏膜肠化生、异型增生、炎性细胞浸润等病理改变,显著缩小发育不良胃上皮细胞的面积,有助于逆转胃癌前病变的病理进程。电子显微镜下观察到,黄芪甲苷处理后胃黏膜细胞多处于空泡状态,罕见到核质比高、细胞质少、电子密度高的异型增生细胞,胃癌前病变大鼠经黄芪甲苷治疗10周后乳酸脱氢酶、CD147、单羧酸转运蛋白1、单羧酸转运蛋白4、HIF-1α蛋白和基因水平下降,糖酵解和凋亡调节因子、miRNA-34a基因和p53、糖酵解和凋亡调节因子蛋白显著升高,提示,黄芪甲苷可以通过减弱HIF-1α介导的单羧酸转运蛋白4和单羧酸转运蛋白1的表达来逆转肠上皮化生和异型增生,还能通过介导CD1的表达下调单羧酸转运蛋白4 /147的水平以抑制糖酵解,进一步证实,黄芪甲苷通过调节miRNA-34a/乳酸脱氢酶A途径抑制糖酵解进程以逆转胃癌前病变,以发挥保护胃黏膜的作用。

6 黄芪活性成分能显著改善胃黏膜血液循环以减轻胃黏膜损伤

胃黏膜微循环障碍是导致组织坏死的重要原因[20]。张厚等[20]通过中药汤剂灌胃建立脾虚型大鼠模型,经25、50、100 mg/kg的黄芪总皂苷能显著减轻大鼠毛发枯乱、食欲降低、便性稀溏等症状和体征,降低胃黏膜上皮细胞脱落、坏死、下层水肿、腺体排列紊乱、血管扩张等胃黏膜形态学改变,呈浓度依赖性降低大鼠胃黏膜损伤指数、提高黏膜血流量,证实,黄芪总皂苷能显著改善胃黏膜血液循环以减轻胃黏膜损伤。

7 结语

慢性胃炎是最常见的消化系统病变之一,其主要病理基础为胃黏膜炎性病变,可进一步发展为糜烂性胃炎、GPL,造成胃黏膜异常增生或肠上皮化生,最终可导致胃癌的发生,及时有效的保护胃黏膜功能,有助于减轻胃炎患者的临床症状,控制病情发展[21]。黄芪的多种活性成分能减轻胃黏膜炎性损伤,提高抗氧化能力,调节细胞凋亡和增殖,抑制糖酵解,改善胃黏膜血液循环,通过多种途径发挥胃黏膜的保护作用。但黄芪活性成分保护胃黏膜的研究多停留于基础实验阶段,在人体内的作用机制尚不明确。虽目前临床已有黄芪相关的成药,但多用于心血管疾病的治疗,用于胃肠道病变的较少。因此临床可应进行黄芪用于胃部疾病的多样本、多中心研究,以期使更多的患者获益,也可进一步明确黄芪的临床胃黏膜保护作用。