元榮榮 張宇 魏丹丹

1 河南大學(xué)淮河醫(yī)院 內(nèi)分泌科,河南 開封 475000;2河南大學(xué)淮河醫(yī)院 腎內(nèi)科,河南 開封 475000;3河南大學(xué)淮河醫(yī)院 檢驗(yàn)科,河南 開封475000

炎癥是一種臨床常見的病理過程,是機(jī)體對(duì)刺激的一種防御反應(yīng),具有防御和損傷雙重效應(yīng),過度的炎癥反應(yīng)可造成自身組織細(xì)胞的殺傷。炎癥是很多慢性疾病發(fā)生發(fā)展的重要機(jī)制,如炎癥性腸病[1]、心血管疾病[2]、代謝性疾病[3]、肺部疾病[4]、神經(jīng)退行性疾病[5]、癌癥[6]等。

香草乙酮化學(xué)名3-甲氧基-4-羥基苯乙酮,是從黃連根部提取的具有免疫調(diào)節(jié)活性的酚性化合物,是多種精神藥物和各種新型抗瘧藥的合成原料,同時(shí)是目前公認(rèn)的特異性煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADPH)氧化酶抑制劑。研究[7]發(fā)現(xiàn),香草乙酮在多種細(xì)胞及炎癥動(dòng)脈模型中起到抗炎作用。香草乙酮治療炎癥相關(guān)疾病方面的研究較多,本文通過查閱相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)香草乙酮對(duì)炎癥相關(guān)疾病作用進(jìn)行綜述,以期為臨床研究提供理論依據(jù)。

1 香草乙酮對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎的作用

結(jié)腸炎(UC)是一種病因及發(fā)病機(jī)制尚不清楚的直腸和結(jié)腸慢性、反復(fù)發(fā)作性非特異性腸道炎癥疾病。與克羅恩病(CD)一起作為炎癥性腸病,在我國已成為腸道主要疾病和慢性腹瀉的主要因素。近年來,UC發(fā)病呈逐年上升趨勢(shì)。本病病情頑固,反復(fù)發(fā)作、遷延不愈,被世界衛(wèi)生組織列為現(xiàn)代難治病之一。UC的發(fā)病機(jī)制受多種因素影響,涉及遺傳易感性、上皮屏障缺陷、免疫失調(diào)和環(huán)境因素,其中免疫失調(diào)引起的組織損傷持續(xù)放大學(xué)說最受關(guān)注[8]。該學(xué)說認(rèn)為,外源性物質(zhì)作用于腸道黏膜的免疫活性細(xì)胞(包括T/B淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等),刺激免疫細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子,導(dǎo)致促炎和抗炎因子的失調(diào),從而導(dǎo)致炎癥性腸病的發(fā)生發(fā)展[9]。

香草乙酮對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎動(dòng)物有治療作用。2013年Marin等[10]發(fā)現(xiàn)在葡聚糖硫酸鈉誘發(fā)的急性結(jié)腸炎小鼠模型中,香草乙酮可以降低疾病活動(dòng)指數(shù)和結(jié)腸長度,減少誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)催化生成的一氧化氮(NO)和環(huán)氧合酶-2(COX-2)催化花生四烯酸產(chǎn)生的前列腺素E2(PGE2),同時(shí)能降低核因子κB(NF-κB)p65和STAT3的活性。2014年Ramonaite等[11]用硫酸鈉葡聚糖制備急性和慢性結(jié)腸炎小鼠模型,小鼠成模后分離、培養(yǎng)其結(jié)腸上皮細(xì)胞,香草乙酮可改善結(jié)腸上皮細(xì)胞的活性、減少壞死,可減少過氧化氫、腫瘤壞死因子α(TNFα)的水平,具有抗氧化、抗炎作用。同時(shí)我們?cè)?015年研究發(fā)現(xiàn)[12],香草乙酮能減輕硫酸鈉葡聚糖誘發(fā)的結(jié)腸炎小鼠的結(jié)腸病理學(xué)改變,減少結(jié)腸組織中活性氧(ROS)水平,降低結(jié)腸組織中NADPH氧化酶(NOXs)活性及p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)磷酸化水平,減少結(jié)腸組織中NO 及PGE2水平和細(xì)胞因子TNF-α、白介素6(IL-6)、干擾素γ(IFN-γ)和白介素1β(IL-1β)水平,推測(cè)香草乙酮可能通過抑制NOXs的活性抑制ROS 的生成,進(jìn)而降低p38MAPK 的磷酸化水平,影響下游炎癥分子的表達(dá)。Hwang等[13]發(fā)現(xiàn)香草乙酮能減少結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸中的促炎酶(iNOS、COX-2)、促炎因子(TNF-α)的表達(dá),同時(shí)能減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)標(biāo)志物Nrf2 的表達(dá)。Mouzaoui等[14]發(fā)現(xiàn)香草乙酮能改善TNF-α誘發(fā)的結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸的形態(tài)學(xué)及宏觀改變,同時(shí)能減輕結(jié)腸的組織學(xué)改變及炎性細(xì)胞的浸潤,香草乙酮可抑制NOX1、NOXO1、p22PHOX、DUOX2在結(jié)腸中的表達(dá),同時(shí)濃度依賴性減少結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸中中性粒細(xì)胞數(shù)量,同時(shí)香草乙酮能增加結(jié)腸組織中ROS的標(biāo)志物(氮藍(lán)四唑,與ROS生成呈負(fù)相關(guān)),減少脂質(zhì)過氧化的標(biāo)志物(丙二醛),改善過氧化氫酶活性并增加谷胱甘肽水平,降低TNF-α誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織中ERK1/2、p38MAPK 水平。綜上所述,香草乙酮能改善潰瘍性結(jié)腸炎小鼠的病理改變,機(jī)制可能與改善氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)細(xì)胞因子有關(guān),但具體分子機(jī)制有待進(jìn)一步研究,而且缺乏臨床研究。

2 香草乙酮對(duì)心血管疾病的作用

動(dòng)脈粥樣硬化是很多心血管疾病發(fā)生的基礎(chǔ),炎癥和氧化應(yīng)激已被證明是動(dòng)脈粥樣硬化的主要發(fā)病機(jī)制。多種危險(xiǎn)因素如吸煙、高血脂、糖尿病、高血壓等可刺激動(dòng)脈內(nèi)膜,導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷、膽固醇和低密度脂蛋白在內(nèi)皮下沉積,單核細(xì)胞趨化聚集在內(nèi)皮下并被激活,進(jìn)而引起慢性炎癥反應(yīng)[15]。炎癥、免疫因素、氧化應(yīng)激參與高血壓的發(fā)生發(fā)展,近年來認(rèn)為高血壓也是一種低度炎癥性疾病,高血壓患者體內(nèi)的IL-6、IL-1和TNF-α水平明顯升高[16]。

很多研究探討了香草乙酮抗動(dòng)脈粥樣硬化的機(jī)制。有研究[17]表明,香草乙酮通過阻斷NADPH 氧化酶亞基P47phox易位至細(xì)胞膜,而抑制NADPH氧化酶的活性,降低氧自由基的生成,最終緩解小鼠動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。另有研究[18]顯示,短期香草乙酮治療小鼠早期動(dòng)脈粥樣硬化可以減少內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子的表達(dá),這種作用與NADPH 氧化酶活性下降無關(guān),可能通過ROS獨(dú)立機(jī)制介導(dǎo)。香草乙酮能改善apoE 基因敲除小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化病變的形成,降低TNF-α、IL-6和單核細(xì)胞趨化蛋白1水平,抑制低密度脂蛋白誘發(fā)產(chǎn)生的ROS、炎癥因子和巨噬細(xì)胞增殖[19]。香草乙酮對(duì)高血壓也有治療作用。香草乙酮治療高果糖餐老鼠可以通過防止超氧化物的生成、降低NO 的生物利用度改善內(nèi)皮功能,并能阻礙高血壓的發(fā)展[20]。Nwokocha等[21]發(fā)現(xiàn)香草乙酮通過增加內(nèi)皮型一氧化氮合酶改善鎘誘導(dǎo)的高血壓。有研究[22]顯示,在高血壓小鼠模型中,香草乙酮不能抑制血管NADPH 氧化酶依賴的超氧化物的形成,其舒張血管作用可能與抑制Rho激酶活性有關(guān)。在動(dòng)脈粥樣硬化和高血壓動(dòng)脈模型中,香草乙酮均可減少氧自由基的生成,不同研究的結(jié)果不一致,且具體機(jī)制可能不同,有待進(jìn)一步深入研究。

3 香草乙酮對(duì)肥胖的作用

脂肪組織除了含有大量的脂肪細(xì)胞,還包括巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。脂肪也是內(nèi)分泌器官,能分泌許多脂肪細(xì)胞因子,如瘦素、脂聯(lián)素、TNF-α、IL-6等。發(fā)表在FASEB Journal雜志上的一項(xiàng)研究報(bào)告[23]中,科學(xué)家證實(shí)在超重/肥胖人類和老鼠的腹部脂肪組織中PAR2 炎性蛋白的量增加。脂肪細(xì)胞可以分泌促炎因子和抗炎因子,當(dāng)脂肪細(xì)胞逐漸增大,促炎因子逐漸占主導(dǎo)地位,最終引起慢性炎癥的發(fā)生,進(jìn)而導(dǎo)致肥胖的產(chǎn)生,肥胖又可進(jìn)一步誘導(dǎo)、觸發(fā)部分炎癥信號(hào)通路,又促進(jìn)了慢性炎癥的發(fā)展。慢性低度炎癥反應(yīng)在肥胖的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠模型中,應(yīng)用香草乙酮可以明顯減少心臟、肝臟及腦中的ROS生成,提示香草乙酮可減輕肥胖引起的氧化應(yīng)激[24]。肥胖可誘發(fā)胰島素抵抗、血糖異常、血脂異常等一系列代謝紊亂。另有研究[25]顯示,香草乙酮能改善高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的高血糖、高胰島素和血脂異常,能降低血清中丙二醛,升高血清中超氧化物歧化酶,通過增強(qiáng)抗氧化防御系統(tǒng)發(fā)揮抗氧化應(yīng)激作用。香草乙酮還可以通過降低血液、肝臟和脂肪組織中炎癥因子而改善高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的胰島素抵抗[26]。香草乙酮還可以改善肥胖小鼠氧化應(yīng)激引起的冠狀動(dòng)脈血管反應(yīng)(血管收縮反應(yīng)增加、血管舒張反應(yīng)減少)[27]。香草乙酮對(duì)肥胖的作用主要是可以改善肥胖引起的代謝紊亂及心血管并發(fā)癥,機(jī)制與抗炎和抗氧化應(yīng)激有關(guān)。

4 香草乙酮對(duì)糖尿病及其并發(fā)癥的作用

2型糖尿病患者很多存在體重超標(biāo)。在體重超標(biāo)的狀態(tài)下體內(nèi)一些炎癥因子水平升高,這種慢性炎癥狀態(tài)可導(dǎo)致胰島素抵抗。胰島素抵抗是2型糖尿病的一個(gè)重要病因。炎癥被認(rèn)為是糖尿病潛在的致病介質(zhì)[28]。炎癥在2型糖尿病及其慢性并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

香草乙酮對(duì)糖尿病有無治療作用目前研究結(jié)論不一致。有研究[29]報(bào)道,鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病老鼠出現(xiàn)血糖升高、體重下降、膽固醇和甘油三酯升高,高密度脂蛋白下降,香草乙酮可改善上述指標(biāo)的變化。而Olukman等[30]發(fā)現(xiàn)香草乙酮對(duì)糖尿病大鼠的血糖和體重?zé)o影響。香草乙酮在2型糖尿病慢性并發(fā)癥方面的研究較多且廣泛。香草乙酮通過抑制糖尿病大鼠海馬區(qū)的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)及抗凋亡作用來改善糖尿病大鼠的認(rèn)知功能障礙[31]。香草乙酮可以改善糖尿病大鼠的視網(wǎng)膜病變,機(jī)制可能與改善炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激,抑制TLR4/NF-κB信號(hào)通路有關(guān)[29]。Olukman等[30]發(fā)現(xiàn)香草乙酮能抑制NOX-p47 和過氧化氫酶的表達(dá),通過抑制氧化應(yīng)激介導(dǎo)的病理過程改善糖尿病大鼠痛性神經(jīng)病變。香草乙酮在糖尿病腎病方面也有保護(hù)作用。研究[32]發(fā)現(xiàn),鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠尿液中過氧化氫、脂質(zhì)過氧化物、一氧化氮產(chǎn)物和蛋白質(zhì)排泄增加,腎臟p47phox、gp91phox和內(nèi)皮型一氧化氮合酶表達(dá)增加。香草乙酮可以預(yù)防上述改變,同時(shí)能改善系膜基質(zhì)的增加。提示香草乙酮可以通過抑制氧化應(yīng)激改善糖尿病腎臟損害。另有研究[33]發(fā)現(xiàn),香草乙酮可通過抑制NLRP3/XIAP 信號(hào)通路發(fā)揮抗炎作用而抗腎臟纖維化作用。GK 大鼠是一種非胰島素依賴型、非肥胖自發(fā)性、2型糖尿病動(dòng)物模型。在GK 大鼠主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中,香草乙酮可抑制晚期糖基化終產(chǎn)物誘導(dǎo)的NF-κB 蛋白過表達(dá),提示香草乙酮可通過抑制氧化應(yīng)激改善GK 大鼠相關(guān)血管疾病[34]。目前研究顯示香草乙酮主要通過抑制氧化應(yīng)激及炎癥過程來改善糖尿病慢性并發(fā)癥,具體分子機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

5 香草乙酮對(duì)肺部疾病的作用

由各種原因引起的急、慢性炎癥反應(yīng)以及氧自由基導(dǎo)致的氧化應(yīng)激反應(yīng)是肺部疾病共有的發(fā)病機(jī)制。近年來多項(xiàng)研究顯示香草乙酮可從多種途徑減輕炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激的程度,進(jìn)而起到對(duì)肺臟的保護(hù)作用。

有研究[35]表明,香草乙酮可通過降低嗜酸性粒細(xì)胞過氧化物酶分泌及IL-4、IL17的水平改善哮喘小鼠模型的氣道高反應(yīng)性,同時(shí)還消除了細(xì)支氣管周圍的白細(xì)胞浸潤,并提升了IL-1β的分泌。另有研究[36]顯示,肥胖哮喘小鼠模型單用香草乙酮及香草乙酮聯(lián)合低脂飲食均可顯著提升超氧化物歧化酶水平。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示,香草乙酮可通過降低總體蛋白、TNF-α的水平,抑制NADPH 氧化酶激活,增加超氧化物歧化酶,從而對(duì)脂多糖誘發(fā)的急性呼吸窘迫綜合征小鼠模型有顯著的保護(hù)作用[37]。香草乙酮對(duì)博來霉素誘導(dǎo)的大鼠肺纖維化亦有保護(hù)作用,經(jīng)過香草乙酮處理后的大鼠肺組織纖維化程度顯著低于對(duì)照組,同時(shí)抑制了血清髓過氧化物酶的活性[38]。同時(shí)香草乙酮對(duì)肺缺血再灌注損傷亦有治療作用,經(jīng)香草乙酮處理后可顯著降低肺灌洗液內(nèi)中性粒細(xì)胞(CD31)、白蛋白、白細(xì)胞總數(shù)、IL-1β、TNF-α、IL-2等炎性因子的水平,并抑制NF-κB 的上調(diào)和激活[39]。上述研究提示,香草乙酮對(duì)一些非感染性肺部炎癥疾病(如哮喘、肺纖維化、肺缺血再灌注損傷)有治療作用。

6 香草乙酮對(duì)神經(jīng)退行性疾病的作用

炎癥反應(yīng)與神經(jīng)退行性疾病之間的關(guān)系密切。正常情況下,大腦有抗氧化能力及阻止活性氧和其他有害物質(zhì)生成的能力。如果氧化和抗氧化系統(tǒng)功能失衡,可引起神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生發(fā)展。NADPH 氧化酶在多種神經(jīng)退行性疾病如缺血性腦損傷、帕金森病等疾病中均扮演重要角色。NADPH 氧化酶產(chǎn)生的ROS可對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)多個(gè)靶點(diǎn)產(chǎn)生危害,因此,如何減輕或者消除這種危害現(xiàn)在已經(jīng)成為了研究的熱點(diǎn)問題。

香草乙酮作為一種NADPH 氧化酶抑制劑,現(xiàn)有的研究已經(jīng)證實(shí)對(duì)多種神經(jīng)系統(tǒng)病變有效[40-41]。研究者針對(duì)不同的疾病進(jìn)行了研究,更加肯定了香草乙酮在不同神經(jīng)退行性病變中的治療效果。Qin[42]等研究發(fā)現(xiàn)香草乙酮可通過抑制缺血大腦皮層中的NLRP3 ASC、caspase-1、IL-1β 和IL-18 等炎性蛋白的表達(dá)從而起到神經(jīng)保護(hù)作用。Feng[43]等證實(shí)香草乙酮可通過影響TLR4/NF-κB 信號(hào)通路減少TLR4、NF-κB p65、TNF-α 和IL-1β等炎性蛋白的水平從而起到減輕大腦創(chuàng)傷模型大鼠的神經(jīng)自噬反應(yīng)。Hou[44]等證實(shí)香草乙酮可通過抑制NADPH 氧化酶活性而改善帕金森病小鼠模型的學(xué)習(xí)能力及記憶缺陷。同時(shí),對(duì)香草乙酮的藥代動(dòng)力學(xué)研究[45]顯示,作為一種小分子量藥物,香草乙酮可自由通過血腦屏障,顯著減輕腦內(nèi)ROS產(chǎn)生,從而更有效地起到治療作用。

7 香草乙酮對(duì)癌癥的作用

目前研究者越來越重視炎癥與癌癥之間的關(guān)系的研究。急性炎癥可以殺滅病原體、阻止腫瘤生長,一旦炎癥無法及時(shí)消退則轉(zhuǎn)變成慢性炎癥,慢性炎癥的長期刺激可誘發(fā)惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

研究發(fā)現(xiàn)香草乙酮可抑制Rac1的磷酸化而抑制NADPH 氧化酶,從而抑制細(xì)胞周期而發(fā)揮抗雄激素非依賴性前列腺癌作用[46]。另有研究[47]顯示,香草乙酮的衍生物在亞毒性濃度下可抑制乳腺癌細(xì)胞系MDAMB-435的遷移,同時(shí)還可引起肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的顯著重排,活性Rac1及相關(guān)G 蛋白CDC42水平降低。香草乙酮在肝癌細(xì)胞中通過抑制FAK/PI3K/Akt信號(hào)通路發(fā)揮抗癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力[48]。關(guān)于香草乙酮抗腫瘤的作用機(jī)制比較復(fù)雜,有待進(jìn)一步研究探討。

8 香草乙酮對(duì)其他炎癥相關(guān)疾病的作用

香草乙酮可以減輕幽門螺桿菌胃炎的炎癥反應(yīng)、中性粒細(xì)胞浸潤及凹坑膿腫的形成,其機(jī)制可能與抑制中性粒細(xì)胞NAOPH 氧化酶有關(guān)[49]。在乙醇誘發(fā)的胃潰瘍大鼠模型中,香草乙酮通過抗氧化、抗炎、抗凋亡及下調(diào)NADPH-1和NADPH-4的表達(dá)發(fā)揮胃保護(hù)作用[50]。肝纖維化是由于慢性炎癥引起的細(xì)胞外基質(zhì)過度積聚,氧化應(yīng)激參與其發(fā)病機(jī)制,香草乙酮可以改善刀豆球蛋白誘導(dǎo)的肝纖維化動(dòng)物模型的肝功能和組織病理學(xué)改變,減輕氧化應(yīng)激損傷、減少炎癥因子TNF-α、IL-6、NF-κB 的表達(dá)[51]。研究[52]表明,香草乙酮具有抗關(guān)節(jié)炎能力。

9 結(jié)語

香草乙酮是從植物中提取的天然產(chǎn)物,也可進(jìn)行人工合成,可用于食品添加劑。香草乙酮在炎癥相關(guān)疾病的治療中具有抗氧化、抗炎、抗凋亡等作用。作用廣泛且分子機(jī)制復(fù)雜,臨床上有廣泛的應(yīng)用價(jià)值及發(fā)展前景。但目前關(guān)于香草乙酮的研究均在細(xì)胞及動(dòng)物水平,未見人體研究,且香草乙酮藥物代謝動(dòng)力學(xué)的研究較少。因此,香草乙酮在治療炎癥相關(guān)疾病方面的研究仍需進(jìn)一步深入,爭取早日能臨床應(yīng)用。