天然抗炎药应用的一个新思路.pptVIP

1、中医药治疗慢性炎症性疾病的思路,湖北中医学院 陈科力,1、炎症介质生物合成途径中的一些关键酶是抗炎药作用的重要靶点 炎症是机体对细菌、病毒、微生物等侵入物或损伤、过敏反应等事件产生的保护性反应，但不被控制的、持续的炎症反应能对组织产生损害，有的甚至可能导致功能丧失和死亡16。 因此，及时中止过分的炎症过程对维持生命是至关重要的。,炎症是由一些促炎的细胞因子和炎症介质分子介导的一个复杂的过程 17。 这些炎症介质分子是一些花生四烯酸衍生物，主要包括 前列腺素（prostaglandins, PGs）， 白三烯（Leukotrienes, LTs） 和血栓素（凝血噁烷Thromboxanes）1。

2、,一些重要的疾病与炎症介质分子的活动密切相关，这些疾病包括心血管疾病、哮喘、关节炎、溃疡性肠炎、痛经、周期性头痛、神经性疾病如阿尔茨海默氏症、肿瘤等等1618。 脂质氧化酶(LOX)和环氧化酶(COX-2) 是炎症介质分子生物合成途径中的2种重要的氧化酶10，11。 这些酶的高度表达，与自由基产生和炎症、硬化、心血管疾病、衰老、癌症等病理过程密切相关21,22,23,26,28。,很多动物实验的证据显示，阻断 LOX和COX途径中的一些关键酶，可以在事实上制止、减缓或逆转癌症过程26。 LOX和COX在炎症和肿瘤组织中的高表达，使它们成为抗炎和抗肿瘤战略中最明显的靶点。 因此，LOX和COX抑

3、制剂一直是20世纪抗炎药研发的重点。,2 长期应用单一炎症介质阻断剂可能存在的隐患 COX和LOX抑制剂针对具体靶点、阻断炎症介质生物合成的途径，其作用机制清楚、疗效明显、对急性的炎症反应常能迅速缓解症状。 然而，对一些慢性炎症性疾病，如心血管疾病，慢性关节炎，慢性纤维化，风湿性关节炎、肿瘤等，炎症介质阻断剂的持续性使用临床疗效并不乐观，其长期强烈地应用还可能带来一些隐患，其原因基于下述几点：,（1）长期、强烈的抗炎状态会破坏细胞的生物环境。 机体内调节炎症过程的细胞因子可以被分为抗炎和促炎的两大类48，但无论哪一类都是维持健康不可缺少的。 促炎因子促进免疫系统攻击细菌、病毒、肿瘤细胞等异物，

4、抗炎因子则保护正常细胞和组织，攻击异物也是为了更好地保护自己 例如, 肿瘤坏死因子 TNF-a 是一个联系到一些疾病的促炎因子49，但它又是一个抗肿瘤的关键分子和免疫调节剂，对维持机体健康必不可少48。,促炎的细胞因子和炎症介质分子是机体免疫功能的一部分，对它们产生的阻断过程过分彻底，将带来一些致命隐患。 例如糖皮质激素可彻底阻断花生四烯酸从细胞膜上释放和炎症介质的产生，抗炎作用强烈，但长期或强烈应用将极大降低抵抗疾病的能力，造成骨质疏松等严重副作用。,在正常状况下，机体能通过自身调节作用消除外部因素的影响保持内部环境的平衡。但如果在炎症治疗中长期使用抗炎药强烈地抑制促炎的因素时，虽然炎症局部

5、的促炎状态会被暂时纠正，但机体整体的抗炎因素的偏激状态又会导致新的不平衡49。 任何一种纯化合物在人体环境中造成的长期严重的不平衡状态，必然干扰体内正常信号的传递，进而干扰人体的正常功能。因此，长期服用任何纯化合物，即使是最安全的维生素，都有潜在风险。,氧化应激（Oxygen stress）和自由基被发现是炎症导致组织损伤的主要原因, 维生素E和-胡萝卜素一直被公认是有效的和安全的抗氧化剂，然而关于它们长期应用的大量临床研究却是十分令人失望的50。 一项涉及1862个从50-69岁的男性患者，服药时间平均5.3年的研究指出，服用-胡萝卜素的人与空白对照组相比较有显著更多的死亡率，服用VE的人有

6、更多的死亡倾向51。 2003年一项涉及-胡萝卜素7个组和VE 8个组、每组至少1000个病人的研究指出，与空白对照组相比较，VE既不增加总体死亡率，也不能显著性地降低心血管疾病和中风死亡的危险；-胡萝卜素则导致总体死亡率少量但是显著性地增加，导致心血管疾病引起的死亡略微增加 52。,（2）抗炎药的长期强烈应用将抑制内源性抗炎因子的产生。 证据显示细胞和组织自身的抗炎过程响应于促炎和氧化应激的信号。 例如血红素加氧酶-1能被氧化应激、促炎细胞因子或炎症介质分子所诱导，血红素加氧酶-1的活跃能抑制氧化损伤和凋亡，显著性地减少包括水肿、白细胞黏附和迁移以及促炎的细胞因子产生等炎症事件53。,在炎症

7、反应启动后，一些能逆向调节炎症反应的内源性介质“脂氧素”（lipoxins）、“消散因子”（resolvins）和“保护因子”（protectin 7）等，也由20碳花生四烯酸经由LOX或COX途经转化产生。这些介质因含有特异基团能发出 “停止信号”减少嗜中性粒细胞的渗透，降低炎症反应的幅度，而具有强烈的保护作用和抗炎作用6, 7，它们对炎症的消退和平衡的恢复是必不可少的3, 6, 13 因此，长期应用 COX或LOX抑制剂，不仅仅锁断了炎症介质分子的生物合成，暂时降低了炎症的程度，也耽搁了炎症的消退14 ，由于干扰了炎症自动消散的网络，是具有消散毒性的13 。 单纯炎症介质阻断剂的长期强烈应

8、用，完全阻断内源性抗炎信号通道，本身就具有产生慢性和持续炎症的潜在威胁。,（3）单纯的炎症介质阻断剂很难阻止慢性顽固性炎症发展的趋势。 慢性炎症通常有一种逐渐恶化的趋势，其炎症状态可由于炎症介质阻断剂的使用而暂时缓解，但这种发展趋势并未被终止。 例如，部分非酒精性肝炎（NASH）病例能通过服用一种纯化合物甜菜碱被治愈, 但更多NASH 病人即使得到了各种治疗仍然会发生慢性肝纤维化54。 一项基因微测定的分析显示NASH病人涉及胰岛素敏感性和线粒体功能的基因表达发生了改变55。,另一项研究指出，“肝硬化是一个多基因与环境相互作用的高度动力学过程，流行病学研究在其影响的一些基因中已经发现了可能存在

9、的各种多态性58”。 对肺癌的研究显示：肺癌是一个有赖于基因突变的复杂过程，正是基因突变导致肿瘤呈现了恶性型式和外部形态的改变。 一个可能被接受的认识是：在慢性炎症的恶化中，基因多态性的变化及其与细胞环境的相互作用是控制疾病发展趋势的共同原因。,慢性炎症性疾病的逐渐痊愈和最终消退，必须动员和依赖机体自身的抗炎作用机制。 机体内有一个由炎症反应启动的自动消散的环路，使用COX-2 和一些LOX抑制剂将导致炎症消散因子生物合成的中断，产生“消散缺陷”的基因表型，并以嗜菌细胞清除的削弱、消散的延误和持续的炎症为标志。 因此，单纯阻断炎症介质产生的一两个环节，不能终止或扭转慢性炎症恶化的趋势。,在慢性

10、炎症的发展中，由于炎症导致的持续组织损伤、高浓度的炎症因子持续产生，再加上高浓度抗炎药物的使用等多重长期压力，加剧了细胞生物环境的破坏，干扰了正常信号在细胞中的传递，导致了机体自身的调节功能降低。这就是为什么抗炎药越用越多，病情会越来越严重的原因。,3、联合用药是治疗慢性炎症的一种趋势,单纯性使用炎症介质阻断剂存在隐患已是不争的事实。 甾体激素类药物能通过抑制磷酸脂酶A2完全阻断炎症介质分子花生四烯酸的释放，因此能有效地控制住炎症，但甾体激素类药物全身性副作用太大。,非甾体类抗炎药（NSAIDs）COX抑制剂如阿司匹林、醋氨酚等，持续应用胃肠道毒副作用大。一项评估认为它与英国每年1000人的死

11、亡有关 18。据统计,近25%的NASAIDs治疗者会发生胃溃疡，其中12%15%因其副作用而死亡19。,COX-2选择性抑制剂较NSAIDs抗炎镇痛作用明显，胃粘膜损害较少出现，但大剂量或持续应用较长的时间仍然有较大副作用，如改变血管特性，增加血栓形成，引发心脏病和中风等21。Rofecoxib是获得美国FDA批准的一种COX-2选择性抑制剂，因为与安慰剂比较增加了严重心脏病和中风发作的危险，于2004年9月31日被迫从市场上撤回 22。,Zileuton是一种5-LOX抑制剂,临床研究显示它能较好改善哮喘35，但对过敏性鼻炎、风湿性关节炎和肠炎等疗效不理想，对结肠炎无效。Zileuton的

12、副作用是能引起大约4%的病人肝酶升高35；引起哮喘病人血栓素的升高和血小板的聚集，并且存在导致心血管病的危险36。,随着研究的深入，很多研究人员认识到控制慢性炎症和自由基损伤，预防癌症等疾病，需要从多重途径着手联合用药。 例如阿斯匹林能抑制COX-2的表达，可用于治疗风湿性关节炎，但剂量大，易引起胃出血，研究发现，用维生素E与阿斯匹林联用能产生增效作用，较大地减少阿斯匹林剂量减少毒性25。,在炎症的产生病理变化中，多种氧化酶的活动是紧密相关联的。例如由XOD催化产生的自由基(ROS)能强烈地活化细胞内的5-LOX，5- LOX又催化LOX途径新的炎症介质产生26；花生四烯酸代谢有COX和LOX

13、两个途经，任何一个途径都能导致炎症介质的产生和使病程恶化14。 证据显示，单纯使用 5-LOX抑制剂，使花生四烯酸转移到了COX通道，只有COX-2和5-LOX都被抑制时，炎症介质产生的通道才能被完全关闭37。一种理想的控制炎症的方法即同时抑制COX和LOX，最大化抗炎效果。,研究发现，COX-2不仅由COX信号通道调控，而且有一个由可诱导的一氧化氮合酶iNOS调控的网络55，iNOS 及其诱导的NO对一半数量的前列腺素产生以及COX-2的活化是有责任的。 2005年一篇科学上的论文报道56 iNOS的炎症信号通道是与COX-2通道相交叉的，iNOS蛋白结合COX-2的位点与其活性端点相近，因

14、此，抑制iNOS的药物也能阻断iNOS与COX-2的结合，同时降低前列腺素的形成。 这项研究的意义在于，锁断iNOS COX-2结合点的药物，可能重新挽救COX-2抑制剂，使它们能在协同用药中，在较低的剂量安全地发挥作用。,近年，有研究发现COX抑制剂黄芩提取物和LOX抑制剂儿茶提取物的混合物能较好降低实验动物的炎症、恢复功能 60，这为我国天然抗炎药物的应用，提供了很好的思路。,4、炎症消散剂和组织保护剂是21世纪新的抗炎药研发方向 直到最近十年，人们还一直以为炎症消散只是一个被动的过程2。 很多证据指出，在急性炎症发作后内源性的介质主动参入了促进炎症的消散过程（ resolution），这

15、些介质包括Lipoxins, resolvins and protectins8, 9,Lipoxins（脂氧素）是最早被发现的具有抗炎和促消散双重活性的介质14, 28， 早在1993年它们被发现能减少噬中性粒细胞进入炎症位置3 ，2003年在炎症反应的局部和反应的过程中被分离出来4 。 LXA4 和 ATL 是最先被发现的脂氧素，LXA4由花生四烯酸通过脂氧化酶途径在多型核细胞（PMN）等细胞-细胞的相互反应中产生4. ATL由阿司匹林乙酰化了的环氧化酶-2（COX-2）途经产生，是LXA4 的异构体(12).他们能活化一种特异的 受体（ LXA4 受体 ）(13, 14)，下调或者 停止

16、 PMN的渗透，在炎症组织中发出“制动信号” 8 ，15).,Resolvin（消散因子）在炎症渗出物中、在炎症自动消散的阶段被检出。 它们衍生于EPA（二十碳5烯酸） 和DHA（二十二碳6烯酸）, 分别命名为E-系列和D-系列。 E系列的Resolvin E1 存在于健康的个体中58，它在用阿司匹林处理的人血管内皮细胞中、可经由5-LOX途径在缺氧的环境下产生9, 60。 resolvin E1 能减少炎症，阻断人嗜中性白细胞穿过内皮细胞的迁移9.它通过与CMKLR1受体结合减弱 TNF刺激引起的核因子NF-B的活化58，TNF 是急性炎症早期阶段的一个关键介质。 Resolvin E1 还

17、可作为受体兴奋剂作用在嗜中性粒细胞的BLT1（白三烯B4-受体-1）上削弱白三烯B产生的促炎信号63。,D-系列resolvins有强大的抗炎作用10，内源性的DHA在体内通过LOX机制被转化为4个含17S-OH的resolvins, 分别命名为D1D410, 11.由于DHA在在大脑、神经突触和视网膜中极为丰富，因而具有特殊的治疗意义64-66. Protectins 是在炎症消散阶段由DHA通过LOX途径转化的另一类促炎症消散的介质，因具有共轭的三烯双键和强大的生物活性而被识别10, 11。 它们最终形成一类含10，17 二-OH的抗炎分子（10,17S-docosatriene）11,

18、其中作用最强的是protectin D1 ，因在炎症和神经系统中有强大的保护作用51 66, 69, 70，又称为neuroprotectin D170 51.Protectin D1 是立体选择性的，其活性在体内成对数级别地大于其前体物DHA，在体外能锁断 T细胞的迁移，减少TNF刺激的干扰素-的分泌，促进T细胞的凋亡71，因而是显著抗炎的。 内源性的促炎症消散介质的发现，启动了一轮新型的抗炎药物的研究和开发。,5、天然抗炎药物应用的思路,一个研究指出，“炎症的消退是多个协同作用的结果，这些作用包括促炎信号通道的阻断、抗炎介质的产生以及炎性细胞的适当清除或移动，其中任何一个作用的中断，会导致

19、慢性持续性的炎症和肿瘤生长”10。,这里促炎信号通道的阻断（减少环境负担）（，即应用抗炎药阻断过多的促炎因子产生）、抗炎介质的产生（平衡环境）和炎性细胞的适当移出(清理环境）都是恢复细胞环境的举措。 虽然“炎症介质及其产生的机制越来越清楚，但是内源性抗炎因子产生的机制特别是它们在肿瘤中的角色还不清楚”10。 由于炎症的发展趋势与基因表达的变化有关，基因表达的变化与细胞环境有着密切的相互作用,因此，“调节炎症产生的环境也许是一个新的治疗选择”32。,那么，如何调节炎症产生的环境？ 尽管产生炎症反应的原因是多种多样的，但是炎症对组织造成的损伤都是通过氧化应激和自由基产生的； 尽管在各种炎症组织中各

20、种细胞因子、化学物质的种类、数量和活性变化悬殊，但是氧化-抗氧化状态的不平衡是其共同特征。 因此，恢复组织和体液中氧化-抗氧化的平衡状态，是调节炎症状态下的细胞环境，阻止自由基对组织伤害，扭转蛋白质组功能异常，从而阻止疾病恶化的一个最重要步骤。,但是，单一的抗氧化剂例如VC，VE以及活性很强的槲皮素等都没有被证明是很安全和有效的慢性抗炎药物。 在炎症环境中，炎症介质、促炎的细胞因子和自由基大量产生。怎样才能使进入血液的药物既能有效中和自由基，而又不破坏细胞存在的生物环境呢？,我们设想： 第一，药物的作用广泛，能满足多通道阻断炎症介质产生、抗击多种类型自由基以及其它平衡环境的需要； 第二，所应用

21、的药物的成分种类多，每种浓度产生的分压低，既能在病变局部调节环境，又不因本身的积累和浓度过高而破坏全局环境； 第三，药物整体作用温和，所加入的药物不是代替而是帮助机体本身的抗炎细胞因子调节环境，既能在炎症局部适当增强抗炎能力、防止组织损伤，又不会因过分强烈的作用干扰正常的细胞信号和免疫反应，抑制内源性的抗炎信号通道。,事实上，能满足以上三个条件的单一化合物是不存在的，这只能通过一群化合物才能达到。 能同时满足这样三点要求的物质我们可称之为生物环境调节剂（Biological environment modifiers，BEM）。 实际上，在人体内有很多固有的BEMs，它们多为抗氧化物质，如胆红

22、素、过氧化氢酶、辅酶q10、胱氨酸、谷胱甘肽、谷胱甘肽过氧化物酶、组氨酸、蛋白巯基基团、超氧化物岐化酶、牛磺酸等。 另外，我们还可从饮食中得到一些抗氧化物质，如花红素、维生素c、胡萝卜素、生物黄酮类、姜黄色素、维生素E等等。这些物质共同构成了机体中的BEM，它们的特点是种类多，每种数量少，整体作用温和并且作用广泛。,药用植物中含有多种丰富的黄酮类和多酚类化合物，它们大都具有抗炎和抗氧化活性，但它们每一种成分的含量一般都不高，而且整体作用温和，是天然的生物环境调节剂。 很多中药成分属于环氧化酶或脂氧化酶抑制剂，虽可能有较强的抗炎作用、但它们在使用的处方和成药中的含量低，常规服用的剂量难以达到阻断炎症介质产生的有效血药浓度，这一机制难以解释其药效。它们的抗炎作用可能不仅与阻断炎症介质的生物合成途径有关，也可能与整体调节细胞环境中氧化-抗氧化平衡状态、唤醒自身抗炎系统的作用机制有关。 我国天然植物药每种成分的含量虽少，但成