基于线粒体功能进行抗炎蒙药筛选和机制研究的设想

　　[摘要] 蒙医药学是具有鲜明的民族特色、地域特点和独特理论体系、临床特点的我国民族传统医药学。在抗炎方面，蒙药具有确切的疗效和独特的作用。但很多抗炎蒙药的作用机制都缺少现代科学方法和技术的深度分析和加工升华。为了抗炎蒙药的市场化和进一步开发利用，需要探索出一个新的研究思路和方法。线粒体是细胞中提供能量的重要细胞器，人体多种代谢性和免疫相关的疾病都与线粒体的功能异常密切相关，从微观系统的角度理解线粒体是影响人体生理状况的重要影响因子。采用系统中的一个重要元素，反映整个系统的状态以及系统对外界刺激的应答反应是一个非常重要的研究方法，它与蒙医的整体论思想是非常契合的。UCP2和PGC-1α是有效反映线粒体的两个功能蛋白。本文阐述了通过检测以上两个蛋白的表达和活性来探讨线粒体功能的状态，甚至是细胞、组织的情况，借此提出了研究抗炎蒙药的作用机制和和筛选活性成分的新研究思路和方法。 　　[关键词] 蒙药；线粒体功能；抗炎 　　[中图分类号] R291.2 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2016）01（c）-0154-04 　　Screening of Mongolian anti-inflammatory drugs and its working mechanism study based upon the mitochondrial function 　　Xilinqiqige ZHANG Wen 　　Pharmacy Laboratory， International Mongolian Hospital， Inner Mongolia Autonomous Region， Huhhot 010065， China 　　[Abstract] As a traditional national medication， Mongolian medication has unique characteristics of national， geographical， theoretical and clinical characteristics. Mongolian drug has particular effect on anti-inflammation. However， the anti-inflammation mechanism of a variety of drugs is not clear due to limited modern science methodologies and techniques. In order to develop Mongolian anti-inflammation drug market and exploit its utilization， urgently require to find out an innovative research strategy and methodology. Mitochondria， an important organelle for cellular energy transduction， has been functionally linked to many kinds of metabolic and immunological diseases. From micro-systematic viewpoint， mitochondria are crucial factors for human physiological status. Digging into this factor through its interaction with the whole system， and also its response to external stimulation is always an important direction for research. And this theory is perfectly agreed with the idea of Mongolian medication. Uncoupling protein 2 （UCP2） and peroxisome proliferator-activated receptor-γcoactivator-1α （PGC-1α） are two important functional indicators for mitochondria. In this study， the expression and activity of both UCP2 and PGC-1α are analyzed to evaluate the mitochondrial status， and so as to check whether cells or tissues were normally functioning. Based on this study， a generalized research methodology for studying the physiology and selective active ingredients of Mongolian anti-inflammation drugs is presented and proved. 　　[Key words] Mongolian medication； Mitochondrial function； Anti-inflammation 　　蒙医药学是蒙古族人民在长期的医疗实践中逐渐形成与发展起来的具有鲜明的民族特色、地域特点和独特理论体系、临床特点的民族传统医学[1]。蒙医药在心脑血管、肾脏、血液疾病以及肿瘤、骨伤科等领域都有着极好的治疗效果和独到之处。抗炎方面，蒙药也具有确切的疗效和独特的作用。然而对抗炎蒙药的作用机制研究甚少，缺少现代科学方法和技术的深度分析和加工升华。为了抗炎蒙药的市场化和进一步开发利用，需要探索出一个新的研究思路和方法。 　　线粒体是大多数真核细胞具有的细胞器，在细胞中起到提供能量的作用。人体多种代谢性疾病的发生都与线粒体的功能异常密切相关[2]。从微观系统的角度理解，线粒体是影响人体生理状况的影响因子。如果把人体作为―个相对封闭的系统，线粒体无疑是这个系统中最主要的元素之一，这与蒙医的整体论思想完全契合。因此，采用系统中的一个重要元素，反映整个系统的状态以及系统对外界刺激的应答反应是非常重要的研究方法。 　　1 蒙药复方制剂的抗炎研究现状 　　从古到今，大量的临床经验和部分实验研究表明，很多蒙药复方制剂都有较好的抗炎作用，但缺乏细胞、分子水平上的研究和实验数据[3]。本文对部分代表性蒙药复方制剂及其抗炎作用研究进行了总结。 　　蒙药三子汤，具有清血热、解毒凉血、分离正恶血等功效，蒙医常用于头痛、血热、瘟热等。研究已证实三子汤中含着多种微量元素，这些微量元素能够提高机体免疫力，在体内发挥抗炎作用[3]。蒙药森登-4汤，具有清热、消肿、燥黄水的功效，主要治疗关节黄水病、痛风和水肿。动物实验结果显示，该方提取物中的有效部位能够有效地减轻胶原诱导的大鼠关节炎的炎症程度，从而缓解和抑制疾病的进一步恶化[4]。另外，森登-4汤的几种溶剂提取液中乙酸乙酯提取部位的抗炎效果显著[5]。此外，森登-4胶囊还对实验大鼠佐剂多发性关节炎的原发性肿胀和继发性肿胀都有非常好的抑制作用，并且它能缓解各种炎症模型动物的急、慢性炎症程度[6]。蒙药四味土木香散方剂，是中国药典中收载的第一批民族药。实验研究证实它的抗炎作用显著，有明显的量效关系[7]。五味风湿胶囊也是常用蒙药方剂，具有凉血清热的功效，蒙医常用于治疗热性协日乌苏病、痛风以及收敛陈旧性热等。它可抑制佐剂性关节炎大鼠关节组织中IL-1β、TNF-α、PGE2蛋白的表达水平，增强血清中超氧化物歧化酶的活性，从而抑制脾细胞增殖活性，具有非常强的抗佐剂性关节炎作用[8]。地格达-4汤是蒙医传统复方，在《四部医典》《四部甘露》中均有记载，它有清协日、凉血之功效，蒙医常用它治疗肝胆热、血热相搏等。实验研究显示，灌胃地格达-4汤的急、慢性炎症模型组相对于对照组都有较好的抗炎作用[9]。另外，蒙医治疗胆囊炎的蒙药方剂地格达-9的临床疗效也很显著，它主要是通过调节抗氧化作用，缓解细胞和组织的炎症[10]。蒙药冬青叶-7胶囊是蒙古族民间的传统验方，具有清“巴达干”、平喘通络和化痰散结的作用，临床上治疗支气管炎、急慢性气管炎、肺心病、肺气肿等多种炎症疾病。经实验研究显示，它对采用二甲苯引起的急性炎症实验有着明显的抑制效果[11]。还有，丁香-6是蒙医常用的治疗感冒咳嗽、咽喉疼痛和哮喘的蒙药复方制剂，具有清热、止咳等功效，能够抑制早期炎症的水肿和渗出[12]。风痛灵胶囊具有消肿、止痛和祛风、收敛的多种功效。多年的蒙医临床研究结果显示，该药治疗类风湿性关节炎的有效率达到90%以上，它对急性炎症和炎症后期肉芽组织的增生有明显的抑制作用[13]。蒙药别冲-15是治疗风湿性关节炎、类风湿病的药，经过研究表明，它可抑制早期炎症的水肿和渗出[14]。蒙药“保肝灵”是用于治疗肝炎、肝功能衰竭、肝中毒的方剂，研究结果显示，它能增强早期炎症阶段的毛细血管通透性，还能抑制水肿和渗出[15]。《甘露四部》《蒙医药选编》等传统经典著作中记载的达格布-15是治疗胃肠疾病及结肠类疾病的方剂，临床效果极佳。实验研究证明它可以明显地减轻实验大鼠足跖的肿胀程度，具有较好的抗炎作用[16]。 　　综上所述，多种蒙药具有良好的抗炎活性已经得到初步证实，有着非常好的开发前景。但是蒙药与中药及其他民族药相比，在研究和开发方面还有一定的滞后，尤其缺乏系统性的研究和药物筛选的新方法。至今，对抗炎蒙药在体内代谢过程的研究甚少，特别是在药物作用的分子机制研究方面缺少新的方法和更加科学的解释。 　　2 线粒体功能蛋白UCP2和PGC-1α 　　在人体中，线粒体是所有细胞都具有的细胞器，在细胞中起到提供能量的作用。解偶联蛋白2（uncoupling protein 2，UCP2）和过氧化物酶体增殖物活化受体γ协同刺激因子1α（PGC-1α）都是能够有效反映线粒体的功能蛋白。 　　UCP2蛋白广泛存在于肝脏、胰腺、肾脏、肺、心肌、骨骼肌等富含线粒体的组织中。它在巨噬细胞内的表达降低能抵抗内毒素的毒性[17]。UCP2基因敲除小鼠可降低缺血再灌注造成的脑损伤的面积[18]。此外，有研究报道UCP2基因敲除小鼠可抵抗Fas造成的脂肪肝的损伤[19]。还有研究发现，肥胖能使UCP2的表达量增加，从而破坏胰岛β细胞的功能，引起胰岛素抵抗失代偿和血糖升高，最终发生2型糖尿病[20]。UCP2的变化，影响线粒体的功能，进而影响细胞和组织的功能。这表示调节UCP2的表达和活性，能够预防和治疗有些疾病的发生和发展。研究已证明，中药栀子中小分子Genipin能抑制UCP2的活性[20]。 　　PGC-1α蛋白也存在于脑、心脏、肝肾、褐色脂肪、骨骼肌等高能量需求且富含线粒体得组织中。它除了对适应性产热有调控作用以外，还与脂肪酸的氧化反应和糖代谢作用有着密切联系。在机体内PGC-1α能够增加脂肪酸氧化酶的转录活性从而使脂肪酸氧化率增高；同时，它还能够增加肌肉葡萄糖转运子蛋白的表达从而增强葡萄糖的转运速率，最终使体内血糖快速降低。研究显示，肝脏中PGC-1α能够使糖异生反应中的关键酶被激活从而导致肝糖输出量增高，最终达到维持空腹状态下稳定血糖的作用[21]。通过以上研究已证实PGC-1α的改变程度与脂代谢紊乱、肥胖症、糖尿病等的产生和发展有密切关系。PGC-1α在氧化代谢反应比较激烈的器官和组织里表达量相对高，说明它与机体的能量代谢有着非常密切的联系[22]。有研究表明，PGC-1α在褐色脂肪组织的适应性产热和肝内糖异生和生酮作用方面、机体内快慢肌转换等生理过程当中都有着非常重要的调节作用[23]。在骨骼肌中，PGC-1α通过上调ERR-α的表达量，引起核编码的线粒体相关基因的表达上调，从而调控机体适应性产热，激发线粒体的生物合成过程。最近的研究还表明，PGC-1α通过增强脂肪酸氧化作用，短暂阻断葡萄糖氧化过程，最终达到调控肌肉能量代谢的作用。恶性卵巢肿瘤和肝癌中PGC-1α mRNA水平的下降，提示它与恶性肿瘤无氧酵解代谢也有关系[24]。研究还发现，PGC-1α能抑制油酸导致的血管平滑肌细胞的增殖和迁移，它通过抑制磷酸化ERK的激活来负调节血管平滑肌细胞生长[25]。 　　综上所述，UCP2和PGC-1α是线粒体的2个功能蛋白，它们能够显示线粒体功能的状态，直接或间接地作用于细胞和组织的代谢和机体内免疫系统。因此，观察UCP2和PGC-1α的表达和活性的变化，可以从不同层面体现线粒体的功能变化，进而达到对细胞和组织功能变化的更深入理解。 　　3 抗炎蒙药的研究思路 　　蒙药资源独特，具有悠久的临床应用和实践历史，疗效显著。多种蒙药方剂有着较好的抗炎活性，被广泛应用于治疗各种炎症重症。但是蒙药的研发相对于中药以及其他民族药，起步慢、成果少，尤其是蒙药抗炎活性成分的提取分离和作用机制方面缺乏系统性的深入研究，缺乏在细胞和分子水平的研究。所以，市场上至今没有诞生有突破性的、药效较佳的、抗炎作用强的新型蒙药。 　　最近的研究显示，人体多种代谢性疾病的发生都与线粒体的功能异常密切相关[21]。代谢和免疫系统是生存最基本的需求。免疫反应和代谢调控是高度集成的，机体中发挥各自的正常功能时其相互依赖。 　　如本文所述，线粒体功能蛋白的表达和活性的变化能够直接显示线粒体的功能是否正常。而线粒体的功能能够体现细胞甚至组织的状态。因此，通过反映线粒体的功能，可体现细胞和机体的状态，借此可对抗炎蒙药进行筛选，找到能够预防和治疗各种炎症发生和发展的有效成分。所以，基于线粒体在人体代谢活动中的重要作用和其对免疫系统的影响以及蒙医整体论思想，可以应用现代分子生物学方法，如免疫印迹、实时定量PCR法、流式细胞仪检测等技术通过检测线粒体分子生物学功能，从分子水平和基因表达的角度去阐释抗炎蒙药的药物作用及其分子机制，从而进行有效成分的筛选。如图1所示，通过观察UCP2和PGC-1α的表达、活性的变化，可以从不同层面体现线粒体的功能变化，进而达到对细胞和组织功能变化的更深入理解。利用此方法，可以对抗炎蒙药的作用进行科学的研究和评价，进而筛选出新的蒙药。 　　综上所述，只有将新的医学思想和分子生物学知识、实验技术及时地吸收和应用于蒙药药理学、药代动力学、药效学等各个环节，才能够有效而深入地对蒙药进行研究和开发。 　　[参考文献] 　　[1] 锡林其其格.浅析蒙药学及其国际合作与交流的意义[J].世界最新医学信息文摘，2014，14（31）：369-371. 　　[2] Kim JT，Lee HK. 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