姜黃素屬于植物性多酚類(lèi)化物,為橙黃色結晶性粉末,提取自姜黃屬植物,如郁金(Curcuma aromatica)、姜黃(Curcuma longa)、莪術(shù)(Curcuma zedoaria)等。姜黃素具有抗氧化應激、抗炎、抗纖維化、抗腫瘤等藥理作用。其中,炎癥是炎癥介質(zhì)和轉錄因子相互作用的結果,姜黃素可通過(guò)抑制炎癥介質(zhì)和轉錄因子發(fā)揮生物學(xué)作用,并可協(xié)同增強糖皮質(zhì)激素的作用,達到有效抗炎效果。
1、抑制炎性介質(zhì)效應
姜黃素可抑制環(huán)氧化酶-2(COX-2)、前列腺素E2(PGE2)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)等炎癥介質(zhì),實(shí)現抗炎作用。前列腺素在炎癥反應中發(fā)揮著(zhù)重要的促進(jìn)作用,其生物合成的催化酶為COX,多數炎癥發(fā)生發(fā)展中存在前列腺素E2合酶-1以及COX-2過(guò)表達的現象。姜黃素可抑制 PGES-1,降低 PGE2的合成,從而有效抑制炎癥反應。此外,姜黃素可調控p38 MAPK 信號轉導通路,抑制白介素1β 的體外誘導作用,降低 COX-2 分泌水平,實(shí)現有效抗炎。TNF-α 可上調抗凋亡蛋白(IAP1、IAP2、BclXL)的表達,誘導白介素6 以及白介素8 等炎癥因子的產(chǎn)生,在臨床多數疾病發(fā)生發(fā)展中起到促炎效應。姜黃素可抑制TNF mRNA的表達,抑制TNF蛋白表達,降低 TNF-α 的促炎作用。
2、抑制轉錄因子效應
核轉錄因子κB(NF-κB)為多效性轉錄因子,氧化應激反應以及趨化因子等可激活NF-κB,活化后的NF-κB 可誘導促進(jìn)機體的炎癥反應。姜黃素可調節NF-κB基因的表達,抑制其活化作用,從而起到抗炎效果。研究顯示,巨噬細胞使用姜黃素進(jìn)行預處理,處理之后的過(guò)氧化物酶體增生物激活受體γ(PPAR-γ)mRNA 表達水平顯著(zhù)上升,PPAR-γ 可對NF-κB 活性產(chǎn)生抑制作用。AP-1 是 c-Jun 蛋白家族以及 c-Fos 蛋白家族成員共同組成的轉錄因子,經(jīng)信號通路活化后可調控炎癥介質(zhì)表達。與NF-κB抑制作用相同,姜黃素可調節AP-1基因表達,減弱AP-1活性,從而降低炎性因子的分泌釋放。研究顯示,姜黃素可抑制胰 腺炎模型激活蛋白-1(AP-1)與NF-κB 的活性,減少消化酶與炎性因子的釋放,有效改善炎癥的損傷。
3、皮質(zhì)激素協(xié)同增效
皮質(zhì)激素類(lèi)藥物在臨床中有著(zhù)廣泛的應用,是慢性炎癥性疾病—慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary diseasa,COPD)的常用治療藥物,但對于疾病癥狀皮質(zhì)激素改善效果不佳。其主要制約因素為組蛋白脫乙酰基酶-2(HDAC-2)的表達欠缺。COPD等肺部疾病的發(fā)生與HDAC-2表達關(guān)聯(lián)度不高,而HDAC-2是皮質(zhì)激素抗炎作用的關(guān)鍵位點(diǎn)。姜黃素是多酚類(lèi)化合物,可以對基質(zhì)金屬蛋白酶、黏附分子表達產(chǎn)生抑制作用。同時(shí)其可抑制磷酸化細胞外調節蛋白激酶(p-ERK)信號轉導通路,調節促進(jìn)人體 HDAC-2 表達,逆轉 COPD患者糖皮質(zhì)激素抵抗性,優(yōu)化皮質(zhì)激素類(lèi)藥物的臨床療效,充分發(fā)揮出藥物的抗炎作用。
臨床應用中,姜黃素強大的抗炎活性被廣泛應用于各種炎癥相關(guān)性疾病的治療中,如糖尿病腎病、阿爾茨海默病、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節炎、非酒精性脂肪肝、動(dòng)脈粥樣硬化、結腸炎等。
1、對糖尿病腎病(diabetic nephropathy,DN)的抗炎作用
DN 是糖尿病的并發(fā)癥之一,其發(fā)病機制復雜,涉及炎癥、氧化應激、腎功能損傷、腎間質(zhì)纖維化等。炎癥細胞因子在DN 的發(fā)生發(fā)展中起著(zhù)關(guān)鍵作用,是 DN 的主要發(fā)病機制之一。研究發(fā)現,姜黃素對 DN炎癥有抑制作用。姜黃素處理高糖水平HK-2 細胞后,NLRP3的表達降低,caspase-1 和IL-1β 的激活明顯受到抑制,提示姜黃素可以通過(guò)抑制 NLRP3 炎癥小體的激活來(lái)抑制 DN 的進(jìn)展 。
研究發(fā)現,姜黃素可以通過(guò)上調 miaR-146a mRNA 的表達,靶向調控 Traf6 抑制 NF-κB 介導的促炎因子TNF-α 和 IL-1β 等基因 mRNA 表達。有學(xué)者發(fā)現姜黃素衍生物 C66 可減少高糖刺激下 TNF-α 的產(chǎn)生,抑制高糖誘導所致的 IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-12 表達增加,抑制 JNK/NF-κB信號通路的激活,從而預防DN的發(fā)生進(jìn)展。此外,姜黃素衍生物 C66 還能使促炎因子ICAM-1、VCAM-1、MCP-1 的表達下降,以此發(fā)揮其對腎 臟的保護作用。
2、對阿爾茨海默病(AD)的抗炎作用
AD 是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性病變。姜黃素在神經(jīng)系統具有抗氧化、抗炎等作用,對 AD 的治療及預防發(fā)揮了一定作用。研究表明,姜黃素可通過(guò)抑制核因子(NF)-κB 信號通路減少BV2 細胞和 GFAP 的活化,減少細胞因子的產(chǎn)生,由此改善膠質(zhì)細胞介導的炎癥。研究發(fā)現,姜黃素可通過(guò) DNA 甲基化途徑上調 NEP,從而抑制 NEP 介導的 AKT/NF-κB信號通路活性,下調通路下游炎癥相關(guān)基因 iNOS、COX-2 的蛋白水平,從而減輕 AD 的炎癥反應。研究證實(shí)姜黃素也可以通過(guò)抑制 TLR4/NF-κB信號通路的表達來(lái)降低 TNF-α、IL-6 和 NO的含量。
3、對類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節炎(rheumatoid arthritis,RA)的抗炎作用
RA 是一種慢性自身免疫疾病。研究表明,姜黃素抑制了mTOR通路,進(jìn)而抑制了RA大鼠血清和滑膜中 TNF-α 的產(chǎn)生。姜黃素可以降低 RA大鼠 IL-6、IL-7 的水平,通過(guò)激活自噬和抑制 NF-κB 信號通路抑制IL-1β 誘導的軟骨細胞凋亡,從而起到抗炎、保護類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節炎的作用。研究發(fā)現,體內姜黃素可以減輕大鼠關(guān)節腫脹程度,體外姜黃素可以抑制 LPS 誘導的炎癥 RAW264.7 細胞中 IκB-α 的降解,減少COX-2的生成。
4、對非酒精性脂肪肝的抗炎作用
非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一種獲得性代謝應激性肝損傷。其類(lèi)型多樣,臨床表現也不相同。姜黃素可以通過(guò)其抗炎作用起到對 NAFLD的保護作用。研究發(fā)現,在 NASH模型的小鼠中,姜黃素可以顯著(zhù)降低干擾素γ(IFN-γ)、IL-1β 誘導蛋白等促炎因子和氧化應激的表達,以及 TLR4 和 NF-κB 的轉錄表達。說(shuō)明姜黃素可通過(guò)抑制 HMGB1-NF-κB 的轉錄,阻滯NASH 進(jìn)程。建立 NAFLD 細胞模型,給予姜黃素治療,通過(guò)檢測相關(guān)指標發(fā)現,經(jīng)姜黃素干預后,HepG2 細胞上清液 TNF-α、IL-6 水平明顯降低,且 NF-κB 和 Caspase-3/9 蛋白表達降低。提示姜黃素可以通過(guò)其抗炎作用保護 NAFLD。
5、對脈粥樣硬化(AS)的抗炎作用
AS 是一種緩慢進(jìn)行性疾病。研究表明,其特征是動(dòng)脈慢性炎癥。通過(guò)建立AS 家兔模型,造成了家兔 AS 炎癥不穩定,進(jìn)行相關(guān)炎性因子檢測,發(fā)現其釋放了大量炎性因子,hs-CRP、IL-6、TNF-α 等均顯著(zhù)升高,而姜黃素治療組上述指標明顯降低,說(shuō)明姜黃素起到了顯著(zhù)抗炎作用。通過(guò)復制大鼠 AS 模型檢測與動(dòng)脈粥樣硬化炎癥及脂質(zhì)代謝相關(guān)的炎癥因子 PI3K/AKt 信號通路蛋白的表達量。結果表明,姜黃素可以使 PI3K/AKt 基因及其蛋白的表達明顯下降,并可能經(jīng)由此通路調節炎性因子的凋亡,明顯降低血清 TC、TG、LDL 水平及抑制大鼠模型主動(dòng)脈炎性因子 IL-6、TNF-α 的生成,降低脂質(zhì)成分的堆積及減少主動(dòng)脈炎性浸潤。
6、姜黃素對結腸炎的抗炎作用
結腸炎是指各種原因引起的結腸炎癥性病變。當促炎因子與抑炎因子平衡被打破,可造成炎性損傷。姜黃素抗炎作用可用于治療結腸炎的炎性損傷。有學(xué)者研究發(fā)現,調節促炎因子和抑炎因子間的平衡可緩解其黏膜損傷。通過(guò)復制實(shí)驗性小鼠潰瘍性結腸炎模型,給予姜黃素治療,經(jīng)治療后,結腸組織中的 GM-CSF、IL-2、IL-12P40、和 IL-21 的表達均明顯降低,而 IL-4、IL-15 表達水平均明顯升高。說(shuō)明姜黃素可以通過(guò)調控這些因子從而維持促炎因子和抑炎因子間的平衡,達到治療結腸炎的目的。
姜黃素作為傳統中草藥的主要成分,在臨床上具有更好的發(fā)展前景。近年來(lái),姜黃素在臨床抗炎中的應用受到國內外許多學(xué)者的重視。盡管姜黃素在炎癥性疾病中的治療作用研究日益豐富,通過(guò)其抗炎作用抑制了上述疾病發(fā)展中炎癥因子的活性及促炎因子的表達。但目前的研究也僅僅局限于姜黃素抑制各類(lèi)信號通路,改善蛋白表達、減輕炎癥反應,進(jìn)而降低 TNF-α、IL-1β 等炎性因子等,而缺少姜黃素通過(guò)其他途徑發(fā)揮其抗炎作用的研究。所以,姜黃素在炎癥性疾病中的研究仍需加快研究步伐。
參考文獻
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作者簡(jiǎn)介:小米蟲(chóng),藥品質(zhì)量研究工作者,長(cháng)期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗證工作,現就職于國內某大型藥物研發(fā)公司,從事藥品檢驗分析及分析方法驗證
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