張麗婭，李 剛，王永兵?

（1.上海中醫(yī)藥大學研究生院，上海 201203；2.上海健康醫(yī)學院附屬浦東新區(qū)人民醫(yī)院，上海 201200）

參照羅馬Ⅲ的定義標準，功能性便秘是非器質性原因引起、排除腸易激綜合征的慢性便秘，在臨床最常見，按結腸動力學特點分為慢傳輸型便秘、功能性出口梗阻型便秘和混合型便秘，西方人群患病率在2%～28%［1-2］，我國普通人群患病率為8.2%。其病因復雜，主要有（1）不良的飲食、生活習慣；（2）忽視便意或濫用瀉劑造成直腸反射敏感性降低；（3）精神因素引起的腸壁交感神經(jīng)興奮抑制腸道蠕動。由于腸蠕動頻率下降，糞便在腸道內存儲時間長，水分被過多吸收，糞質表面凹凸干硬，甚至呈硬球狀，往往需努掙而下，極大延長如廁時間。長期如此易患肛周直腸疾病，還會誘發(fā)心、腦血管疾病發(fā)作，增加猝死風險，而隨著病程的遷延，便秘伴有焦慮、抑郁癥的概率增大，給病患帶來身體和精神的雙重折磨。

上世紀90 年代，Agree 偶然在紅細胞膜上分離出一種相對分子質量為28 kDa 的疏水性跨膜蛋白［3］，具有明確的水轉運功能，坐實細胞膜上存在轉運水的“水通道蛋白”理論猜想，基因組命名委員會于1997 年正式命名為“AQP1”。隨后，在人類、動植物及微生物體內相繼發(fā)現(xiàn)了一系列類似的專一介導水轉運的蛋白質，統(tǒng)稱為水通道蛋白（AQPs）。隨著對AQPs 結構與功能的深入研究，發(fā)現(xiàn)其分布廣泛，蛋白表達量改變參與多個系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展，而結腸中的AQPs 表達變化與便秘密切相關，有望成為治療便秘的新靶點。而隨著中醫(yī)藥在臨床探索的不斷深入，傳統(tǒng)中藥治療便秘的獨特優(yōu)勢日益受到重視。本文綜述近年來有關AQPs 在慢傳輸型便秘（STC）腸道中的表達改變，中藥干預引起腸道AQPs 變化，以及體內調控AQPs的信號通路，希望為中藥治療STC 作用機制的研究和靶向藥物的研發(fā)提供新的思路。

1 AQPs 基本情況

1.1 基本結構 人體內已鑒定出13 個AQPs 亞型，屬主要內源性蛋白（MIP）家族，由250～295 個氨基酸組成［4］。所有亞型可能由同一基因組進化而來，結構相似，典型的AQPs 有四級結構組成，一級結構的冬氨酸-脯氨酸-丙氨酸（NPA）高度保守位點構成通透水分子的基礎結構，二級結構形成跨膜區(qū)域，在此基礎上整合構成三級立體“沙漏”結構是AQPs 的跨膜通道，最后由功能獨立的亞基包繞成四聚體的形式存在［5］。AQPs 對水分的快速轉運功能取決自身通道核心部分的選擇性過濾器［6］。

1.2 定位與功能 隨著對AQPs 研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)該蛋白各亞型的功能發(fā)揮與其所定位的組織細胞相關，定位于血管內皮細胞及淋巴管內皮細胞上的AQP1，參與血管和淋巴管的生成，還與腫瘤關系最為密切［7-8］；位于腎臟集合管主細胞管腔側（頂端）的細胞膜上和細胞質內的AQP2，參與調節(jié)尿液濃縮［9］；AQP3 定位于皮膚的角質形成細胞和樹突狀細胞表面，與皮膚保濕、固有免疫和獲得性免疫有關［10］，而當AQP3 定位于腎小管上皮細胞，其表達異常變與多囊腎的發(fā)病相關［11］；AQP4 在腦中分布極廣泛，涉及腦缺血、腦水腫等病理生理過程［12］；卵巢上皮源性腫瘤病變與該處AQP5 異常改變有關［13］；目前僅在腎臟中檢測到AQP6 的表達［14］。主要表達在脂肪組織中的AQP7，同時介導體內水和甘油的轉運［15］，上調肝臟中AQP7 表達降低肝臟甘油三酯積蓄，緩解脂肪肝［16］；調控AQP8 在人胎膜的表達介導羊水的跨膜轉運，從而調節(jié)羊水量［17］?？梢钥闯?，AQPs 多分布在與體液吸收、分泌相關的上皮細胞和內皮細胞上，研究水通道蛋白的作用機制，具有重要的生理病理以及藥物學意義［18］。既往認為腸道體液平衡依賴簡單擴散，目前已證實在人和嚙齒類動物的消化道有9 種AQPs 亞型表達，說明AQPs 介導的跨膜水轉運在消化系統(tǒng)的液體平衡中占據(jù)重要位置［19-20］。

2 結腸AQPs 在STC 中的表達改變

STC 是最為常見的功能性便秘類型，表現(xiàn)為無便意、糞便干結引起的排便困難。機制尚不清楚，主要與腸神經(jīng)系統(tǒng)、Cajal 間質細胞、腸道平滑肌、腦腸神經(jīng)遞質等的異常相關［21-22］。STC 的關鍵問題是腸道動力和水分代謝的異常導致糞便傳輸緩慢和糞含水量減少。定位于結腸的AQPs（AQP1、3、4、7、8、11）異常表達，與腸道水液過多吸收、腸液分泌減少的發(fā)生密切相關［19］。功能抑制劑HgCl2僅減弱AQP3 的功能而不影響結腸的分布和表達，但水液由腸腔側向血管側的轉移減少，展示了AQPs 腸道水轉運的能力［23］；檢測STC 患者切除的結腸，右半結腸AQP3 增加，左半結腸AQP9 降低，表明升結腸AQP3 以水分吸收為主，降結腸AQP9 分泌腸液為主［24］；嗎啡會引起嚴重便秘，患者結腸AQP3 表達顯著增加，水液從腸腔進入血管側，引起大便干結［25］。具體見表1［19，26］。

表1 AQPs 在結腸的分布

復制便秘動物模型同樣檢測到AQPs 的變化，地芬諾酯灌胃SD 大鼠，近端結腸AQP1、3、4 增高［27］；而該藥干預昆明小鼠，升結腸AQP4 上升、降結腸AQP9 下降［28-29］；鹽酸洛哌丁胺造模，SD 大鼠全腸AQP3 增高［30］?？赡芘c造模方法以及亞型表達在種間存在差異有關。

3 中醫(yī)對STC“水代謝失衡”的認識（便秘）

便秘最早見于《黃帝內經(jīng)》，名為“大便難”“后不利”［31］，《素問·舉痛論篇》曰：“熱氣留于小腸，腸中痛，癉熱焦渴，則堅干不得出，故痛而閉不通矣?！辈∥辉诖竽c，病機是邪滯大腸，腑氣閉塞不通或腸失濡潤，致大腸傳導功能失常，與脾胃肝腎等臟腑功能失調相關。

中醫(yī)以“癥”關聯(lián)整體，重視癥證結合。中醫(yī)認為便秘日久必有津虛血少，腸燥失潤表現(xiàn)，《丹溪心法·燥門》“今停蓄蘊結……則胃有燥糞，三焦伏熱，則津液中干?！薄吨T病源候論》“大便不通者……熱氣偏入腸胃，津液竭燥……壅塞不通也”。另外，從關聯(lián)的臟腑分析，脾主運化生后天陰液，脾升胃降，則腸道津液得充；肺主宣發(fā)肅降，與大腸相表里，若肺氣不降，則津液不能下達，唐容川《血證論》“肺津不潤則便結，肺氣不降則便結，”詳細概括了肺對大腸的影響；肝藏血、主疏泄，肝臟功能正常則氣機升降有序、血液濡潤腸道；腎藏精、主水液代謝，開竅于二陰，乃先天之本，腎陰不足，則腸失濡潤。脾胃肝腎虛損影響體內津血生成和輸布，故腸津不足、大便秘結難下，因此，便秘患者往往伴有口干、津虧之相，而虛損年老體弱者往往易患便秘。

便秘治療首辨虛實，在此之上靈活運用滋陰、養(yǎng)血、潤燥之法化解“腸道津液不足”?！兜は姆ā?曰“燥結血少，不能潤澤，理宜養(yǎng)陰”，習作武教授在名家經(jīng)驗方基礎上化裁增液麻子五仁湯，以滋陰增液、潤腸通便之法治療陰虛津虧腸燥便秘［32］。而通過調理臟腑虛損，也可以有效改善便秘，吳華堂教授善用麥冬麻仁湯治療胃陰不足引起的腸燥便秘，效果滿意［33］。

4 中醫(yī)藥對腸道AQPs 的作用

長期使用瀉劑和促動力藥效果不佳，易形成依賴性，還會造成胃腸道紊亂和神經(jīng)系統(tǒng)的不良反應，中醫(yī)認為“瀉下之品”多寒涼，久用損傷人體正氣，進一步減弱大腸傳導之力。中藥副作用小，療效確切，運用現(xiàn)代生物技術加快其有效成分分析可為臨床治療提供更多的參考。

4.1 單味中藥 大黃主要瀉下活性成分為番瀉苷A、大黃酸苷、蒽醌苷，在腸道代謝為游離蒽醌類發(fā)揮作用［34］。大黃總蒽醌（每天4 500、2 500 mg／kg）下調SD 便秘大鼠近端結腸AQP4 的表達量，表現(xiàn)為劑量一效應關系，腸道水分增加，糞便含水量提高，體外實驗證實游離蒽醌大黃酸、大黃素（40、20 mg／L）作用于人源性結腸癌細胞LoVo后，AQP4 表達與體內一致，亦表現(xiàn)量效關系［35］。吳曉青等［36］將生、熟大黃按高、中、低劑量（5.00、2.50、1.00 g／kg）成組進行對比研究，生、熟大黃可抑制便秘KM 小鼠結腸AQP2、3、4 高表達，引起“瀉下”表現(xiàn)，其生、熟等劑量組之間的干預效應存在明顯差異（P＜0.05），亦反映了古人對大黃“生瀉緩熟”評價。

近年臨床大劑量應用生白術治療便秘，白術主要成分白術內酯I（生理鹽水配成10 mg／kg 的混懸液灌胃）可下調STC 小鼠結腸AQP3、4 表達，減少腸道水吸收，改善干硬糞質［37］。陳思敏等［38］煎煮白芍制成0.157 5、0.315 0、0.472 5 g／mL（含生藥3.15、6.3、9.45 g／kg）的低、中、高3 種濃度，按等效劑量換算灌胃STC 大鼠2 周，結腸AQP3 表達增加，AQP4 表達下降，水分重吸收減少，中、高劑量效應存在統(tǒng)計學意義。

有研究將當歸煎煮、過濾、濃縮（每1 mL水煎液相當于原生藥1.7 g）后按16.67、8.33、4.17 g／kg 劑量（相當于臨床60 kg 體質量成人日用量的20、10、5 倍）分別灌胃STC 小鼠（研究AQP8 表達實驗中的煎液干預劑量分別是16.7、8.8、4.2 g／kg），當歸煎液顯著降低結腸AQP4、8蛋白，使水分留存腸腔內，高、中劑量效應明顯［39-40］。

甘江華等［41］發(fā)現(xiàn)霍山石斛下調便秘大鼠近端結腸AQP3表達量產生瀉下作用，干預劑量（0.7、1.4、2.8 g／kg）增加下調作用越明顯；劉旭等［42］將決明子研磨后沖泡制成混懸液，以3.0 g／kg 等灌胃STC 小鼠后，有效下調腸道AQP3 表達，從而增加腸道水分，緩解便秘?！渡褶r本草經(jīng)》 中提到芍藥“攻下”作用，現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)白芍有效成分白芍總苷能促進腸道蠕動［43］。有文獻報道白芍煎液灌胃STC 小鼠，結腸黏膜頂部吸收細胞的AQP4 表達量下降，腸道水分重吸收減少［44］。

4.2 中藥復方 唐學貴教授在枳術丸基礎上加味，自創(chuàng)便塞通合劑用于臨床慢性便秘治療，STC 大鼠按16 g／kg 藥量干預1 周后，結腸AQP1、4、8 表達下調，水分重吸收減少，AQP9 表達上調后腸液分泌增加［45-46］。源于名醫(yī)朱秉宜的通便湯，依據(jù)“津液論治”的立意，該組方制劑為每mL 含2.33 g 生藥的成品，予以等效劑量18.65 g／（kg·d）的濃度干預STC 大鼠4 周，檢測到結腸AQP3、4 表達受到抑制，通便顆粒在該方基礎上經(jīng)特殊工藝加工后，經(jīng)換算按照3.28 g／（kg·d）灌胃復方苯乙哌啶造模的STC 大鼠，干預1 月后，免疫染色結果顯示，腸道AQP3 表達顯著下調，大鼠糞含水量增加［47-48］。分別將芪榔合劑加工制成每1 mL 含生藥2.9 g 成品，予以大劑量0.05 mL／g、小劑量0.025 mL／g（相應量中藥分別含生藥 2.9 g／mL 和1.45 g／mL，相當于成人體質30 倍和15 倍）灌胃1 周，其“滋陰潤燥，潤腸通便”之效與下調結腸內AQP4、AQP8表達相符［49］。清代著名醫(yī)家吳鞠通創(chuàng)增液湯，加味增液湯在此基礎上加味化裁，換算等效劑量按照高、中、低劑量（每天33.2、16.6、8.30 g／kg）灌胃大鼠1 個月后，結腸AQP3、4 蛋白表達下調，組間量效關系不顯著，其治療津虧腸燥便秘之法“增水行舟”之功得以表現(xiàn)［50-51］。陳萌等［52］按0.1 mL／10 g 的給藥體積（換算的每天等效高劑量96 g／kg、中劑量48 g／kg、低劑量24 g／kg）灌胃STC 大鼠化瘀通便湯，大鼠結腸AQP1、3 表達減少，腸道內糞便水含量增加。醫(yī)家張元素改良《金匱》 枳術湯中君藥白術、枳實的比例并制成丸劑，現(xiàn)代研究根據(jù)臨床用藥經(jīng)驗折算等效藥量（含生藥量，2 倍于臨床用量18.0 g／kg，臨床等效量9 g／kg）干預便秘小鼠，有效降低AQP4、8 mRNA 的表達，產生通便作用［53］。養(yǎng)陰潤腸方熬煮濃縮成3 g／mL的水煎液，借鑒臨床用藥量換算成等效劑量（20.5 g／kg）連續(xù)干預15 d，便秘小鼠結腸AQP3 蛋白及mRNA 表達降低使腸道內水分吸收減少，AQP9 蛋白及mRNA 表達增加促進杯狀細胞腸液分泌增加，促進排便［54］。另外，肖慧榮教授化裁麻元通便止痛湯，方中火麻仁、郁李仁潤腸通便，大黃、白芍瀉下行氣，六味安消膠囊主要由大黃、木香、訶子等瀉下、理氣之品組成，兩方各自在干預STC 大鼠的實驗中存在腸道多個AQPs（AQP1、AQP3、AQP4 及AQP8）蛋白表達降低，糞便含水量增加［55-56］。

相對于單味藥，復方在通便的基礎上重視整體調理。隨訪增液潤腸通腑湯和乳果糖干預腸燥津虧便秘患者，兩者在改善大便干結、排便費力等主證方面的差異不大，但前者同時改善心煩失眠、潮熱盜汗等陰虧癥候，遠期療效評定優(yōu)于乳果糖，且未有不良反應報告［57］。

5 中藥調控AQPs 改變的信號通路

5.1 絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路 MAPK 是介導信號有細胞外到細胞核內的重要途徑，配體與細胞表面受體——酪氨酸激酶結合，按級順序啟動下游蛋白Ras、Raf 活化，經(jīng)3 次級聯(lián)磷酸化激活MAPK 轉入細胞核內，調控基因層面的表達。通便湯通過抑制MAPKs 信號通路來下調大鼠結腸AQP3、4 的表達［58］。

5.2 環(huán)磷腺苷（cAMP）-蛋白激酶A（PKA）信號通路血管活性腸肽（VIP）是一種廣泛分布在神經(jīng)系統(tǒng)和胃腸道的抑制性神經(jīng)遞質，影響腸道動力和腸道分泌。VIP 與特異性受體結合后，通過依賴性蛋白激酶連鎖反應激活cAMP-PKA 信號途徑，再誘導下游目標蛋白磷酸化發(fā)揮效應，AQPs 結構上含有PKA 磷酸化的同源結構域。硝菔通結方機制研究中，采用分離的大鼠結腸上皮細胞進行體外實驗檢測，經(jīng)VIP 預先刺激的培養(yǎng)液中先后分別添加cAMP-PKA 通路抑制劑（H-89）、激動劑（8Br-cAMP），結果顯示AQP3 表達水平與cAMP-PKA 通路的狀態(tài)密切相關，抑制劑作用下的cAMP-PKA 通路，除cAMP、PKA 減少外，AQP3 蛋白及mRNA 表達顯著減少，而隨后添加激動劑作用后，cAMP、PKA 表達量逐漸恢復，AQP3 蛋白及mRNA表達亦顯著增加，且呈現(xiàn)明顯的時間依賴性［59］。

5.3 前列腺素E2（PGE2）細胞因子 PGE2具有調節(jié)細胞生長的功用，非甾體抗炎藥（NSAIDs）抑制環(huán)氧化酶，減少PGE2合成。Kon 等［60］發(fā)現(xiàn)，大黃中的番瀉苷A 經(jīng)腸道代謝的生成物刺激巨噬細胞分泌PGE2，再經(jīng)旁分泌降低大鼠結腸AQP3 表達；占煜等［61］給與便秘大鼠番瀉苷A（50 mg／kg）灌胃5 h 后，經(jīng)腸道代謝后生成大黃酸蒽酮（RA）下調AQP3 表達，抑制水分吸收，而添加NSAIDs，作用消失，表明PGE2參與調控AQPs 的表達。

5.4 蛋白激酶C（PKC）信號 在激素和神經(jīng)遞質的作用下，細胞膜受體與相應配體結合后激活磷酸脂酶C-β（PLC-β），該分子催化4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）生成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DG），IP3 釋放胞內Ca2+與DG 協(xié)同激活蛋白激酶C（PKC），PKC 進入質膜內調節(jié)細胞。便秘小鼠結腸PLC、IP3、AQP4 表達增高，經(jīng)不同劑量當歸煎液干預后，三者均下降，且存在量效關系，推測當歸代謝物經(jīng)PLC-IP3／DG-PKC 通路降低AQP4 表達［40］。

6 問題與展望

腸道AQPs 表達與分布的深入研究，對慢傳輸型便秘發(fā)病機制及治療靶點的認識有了長足的進步。但個別研究提出相反的報道，例如，馬黎倩報道［62］增液湯干預AQP3表達上調；通便顆粒調控STC 大鼠AQP8 表達有減少和增加的完全相反報道［47-48］，白術內酯I 下調STC 小鼠AQP［37］，而白術煎液上調STC 大鼠該蛋白AQP3［38］，猜測可能存在實驗造模動物種族、品系之間的差異性，各亞型自身結構及其在腸道不同部位分泌細胞中分布比重；此外，腸內滲透壓、pH、離子通道、體內其他因子和信號通路作用、AQPs 觸發(fā)下層調控、基因層的調控有待進一步的發(fā)現(xiàn)和深入。另外，細胞膜的脂筏，其微區(qū)結構定位膜蛋白，有信號轉導、維穩(wěn)胞內Ca2+等功能，有報道稱脂筏的脂質環(huán)境為AQPs 定位和發(fā)揮調控作用提供平臺，Zheng 等［63］觀測到ICR 小鼠表皮角質細胞的脂筏有共定位的AQP3，而馮麗鵬等［64］在Wistar 大鼠中未觀測這一現(xiàn)象，推測可能與AQPs 亞型以及模型動物的品種相關。

近年來，中藥治療STC 的優(yōu)勢以及中醫(yī)辯證整體思維越來越受到重視，符合現(xiàn)代生物醫(yī)學模式。有些研究從便秘腸道關聯(lián)臟腑著手，通便顆粒逆轉STC 大鼠肺AQP1 和腸AQP3 表達升高［65］，彭圓等［66］發(fā)現(xiàn)津虧便秘小鼠皮膚AQP3、肺AQP1 表達增加，佐證藏象的“肺腸相表里”“肺合大腸，大腸者，皮其應”。梁星琛等［67］觀測到便秘大鼠腎臟AQP2、3 和結腸的AQP3 上調，腎臟加速對水的吸收進而引發(fā)腸道水代謝紊亂引起便秘，反映中醫(yī)“腎主水司二便”的思維。隨著質譜分析、基因測序等技術從更精細的角度發(fā)掘中藥的藥效成分，相信基于“水通道學說”的中醫(yī)藥的便秘治療會有新的突破，從而為相關臨床治療提供新的借鑒。