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平喘方药作用机理的研究思路
作者:李寅超, 赵宜红, 汪

《时珍国医国药》 2006年 第9期

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       【关键词】  哮喘;,,中药;,,研究思路,
       摘要:探讨中药防治支气管哮喘的现代科学内涵是一项艰巨的任务。本文从三个方面论述了进行该类方药的研究思路,即阐明中医哮病理论的现代科学内涵,为平喘方药机理研究提供理论依据;结合当前国内外关于哮喘的研究动态,采用先进的科研手段和指标进行研究;结合中医哮病的临床特征,选择合理的动物模型和研究方法。阐明中药防治支气管哮喘的现代科学内涵,可丰富中药学内容,促进中药理论的发展和中药现代化的进程。
       关键词:哮喘;  中药;  研究思路
       就作用强度而言,平喘方药的作用,多数不及西药。但必须看到,中药平喘方药在支气管哮喘的治疗中,仍具有不可忽视的地位。   现代医学已经认识到,呼吸系统疾病不能局限在呼吸器官的某一组织的研究上,尤其在支气管哮喘发病机理上,一改过去认为的“气道平滑肌痉挛是哮喘发作的根本原因”的认识,而把“慢性气道变应性炎症”确认为本病的主要病机[1]。因此,研究平喘方药的药效及其机理,除应结合中医证型、病因、病机、证治,按理法方药四位一体的模式研究外,更应针对证候的现代科学实质进行深入发掘,如对免疫功能的调节,对炎性介质、细胞因子的影响,对哮喘相关基因表达的调控等,以全面地说明本类方药的治疗学机理。那么,如何深入开展这方面的研究呢?本人结合近年来有关平喘方药机理的研究进展,兹管窥如下。
         1  阐明中医哮病理论的现代科学内涵,为平喘方药机理研究提供理论依据
       支气管哮喘属中医“哮病”范畴[2]。祖国医学基于数千年的实践经验,强调“痰”在哮病中的作用,并认为:痰的产生,责之于肺不能布散津液,脾不能运输精微,肾不能气化水湿,以致津液凝聚成痰,伏藏于肺;或因情志抑郁,肝气不舒,气滞而成淤;或因正气虚损,血行迟涩。气虚、血淤、伏痰,蕴结肺窍,成为发病之“夙根”。现代医学强调,“非发作期持续存在的气道高反应(BHR)和气道变应性炎症(AAI)”为哮喘的基本病理特征,这应为中医哮病“宿疾伏痰”病机的现代科学解释。从发病学上看,中医“新邪感发引动宿疾”而为“哮”,与西医的“当致敏病人,再次接触相同抗原而引起伴有哮鸣音的呼气性呼吸困难”也是一个意思。现代医学实验常用的复制哮喘豚鼠模型的方法[3],先用4%卵白蛋白生理盐水免疫动物,使其致敏(宿疾),2周后以相同抗原攻击(雾化吸入)即可诱发具备人类哮喘基本特征的动物模型。这与中医“哮病”的“新邪感发引动宿疾”理论相吻合。在治疗学上,中医辨证认为哮喘是由肺脾肾正气之虚导致气、痰、淤阻滞气道诱发。急发时祛邪为先,治其标,缓解期补虚为要,固其本。治标使气调淤散痰消喘平,气道通畅;固本以益养脾肺,滋补肾气,杜绝病源,以达防病治病的目的。法以祛邪扶正、调理脏腑。祛邪有化痰 (温化、清化)、理气(理肺气、调肝气)、祛风(祛外风、息内风)、活血之分;扶正以益气养阴为法;调理脏腑则着重治肺兼治他脏,充分体现中医治哮辨治求因,祛邪同时兼顾正气的整体治疗策略。现代医学治疗支气管哮喘主要用支气管扩张剂、抗白三烯药、肥大细胞稳定剂、免疫抑制剂、基因疗法等以控制症状,但其存在许多这样那样的问题,如选择性强,单独应用难以奏效;长期应用,副作用较大,目前尚不能解决哮喘发病、发展等问题。运用现代医学先进的技术手段和方法,对我国传统中药平喘的作用性质及机理进行研究,不仅有助于阐明中医哮病理论的现代科学内涵,又可进一步促进平喘方药作用机理研究的深入。
       2  结合当前国内外关于哮喘的研究动态,进行平喘方药机理研究
       支气管哮喘的发病机理是当前国内外医学界研究的热点。随着现代生理、病理和分子生物学理论和技术的飞速发展,也使人们对支气管哮喘的病理本质有了更深层次的认识,加之研究手段的先进化,更使得研究者易于从微观水平对亚细胞、分子、基因水平进行药理作用的研究。从近几年的关于哮喘的研究文献来看,国内关于平喘方药的研究,与西医学发展有同步趋势。在一些研究热点问题上,也有我们中医药的一席之地。
       2.1  关于哮喘发病机制的“TH2优势飘移”学说及中药对 TH1/TH2细胞因子平衡的调节现代免疫学根据 CD4+T细胞分泌细胞因子的不同分为两个功能亚群 TH1,TH2,TH1细胞通过其分泌的细胞因子介导细胞免疫(或可诱发 DTH,介导炎症和组织损伤),TH2细胞则通过其分泌的细胞因子介导体液免疫(或可诱发速发型超敏反应)。其中,TH1分泌的 IFN-γ等抑制 TH2的分化,TH2分泌的 IL-4,IL-10等抑制 TH1的分化增殖,形成了依赖细胞因子的、存在于体液和细胞免疫之间的交互的负反馈机制,在机体的免疫反应中起中心调节作用。人们近年对哮喘的研究证实,在气道变应性炎症中存在着 TH2优势的免疫应答[4]。IL-12是促进 TH1分化的主要细胞因子。哮喘患者 IL-12相对减少,TH1/TH2失衡,而向 TH2飘移,TH2亚群数目增多、功能亢进,TH1亚群数目相对减少,功能减退,而且 IFNγ减少,IL4和 IgE生成增多。TH2型细胞因子如、GMCSF等直接参与调节哮喘气道炎症反应中的嗜酸性粒细胞 (EOS)的活化与浸润。哮喘患者血清、支气管肺泡灌洗液 (BALF)、支气管黏膜中存在以 IL4、IL5升高为主的TH2优势的免疫应答,且IL4/IFNγ、IL5 水平升高与哮喘严重程度有关,并随有效治疗下降[5,6]。因此,调节 TH1/TH2细胞因子平衡是控制哮喘发作的重要环节。见图1。壮健等[7]通过实验显示,经中药消喘膏贴敷后,哮喘豚鼠 BALF中细胞总数和 EOS数量减少, BALF上清液中 IL4水平下降,IL4/IFNC比值也相应降低,同时其引喘潜伏期也有所延长,说明中药消喘膏贴敷治疗哮喘是通过调节TH1/TH2平衡而起作用的。薛汉荣等[8]用益气护卫汤(ig)分别对哮喘豚鼠和哮喘小鼠BALF中 TH1,TH2细胞因子水平调节作用的研究发现:模型组 IL4水平、IL4/IFNγ比值明显高于正常组(P<0.01)。与模型组比较,益气护卫汤组IL-4水平、IL4/IFNγ比值明显降低(P<0.01),IFNγ水平明显升高(P<0.05)。结论:益气护卫汤通过促进TH1细胞分泌IFNγ,抑制 TH2细胞分泌 IL4,达到调节TH1/TH2平衡,抑制哮喘的目的。
       2.2  IgE和肥大细胞依赖的 T淋巴细胞调控机制及中药对该机制的影响变应性哮喘从发作阶段上可分为早期相和晚期相反应两类,前者发作快,消失也快,主要是由 IgE介导的肥大细胞和嗜碱细胞脱颗粒释放胺类介质引发。后者发生慢,持续时间长,主要是由于早期相反应后,需经细胞合成脂类介质时相方可引发,在该时相支气管黏膜出现以 EOS浸润为主的炎症反应。见图2。
       MBP为主要大性蛋白  EPO为嗜酸性粒细胞过氧化物酶 PAF为血小板活化因子
       图1  细胞因子参与变应性哮喘调节示意图(略)
       图2   变应性哮喘发生机制示意图(略)
 
  大量的研究证实,有许多中药抑制B细胞活化,降低 IgE的含量,抑制炎症介质释放等哮喘发作的多个环节,抑制 AAI和 BHR,达到控制或减轻速发型或迟发型哮喘的目的。沈其昀等[9],设治疗组和对照组,研究雷公藤多苷(GTT)对人静脉血单个核细胞(PBMC)培养上清液中 SCD23的含量在治疗前后的变化,结果显示,GTT治疗前 PBMC上清液中 SCD23均值显著高于正常对照组,提示哮喘患者B细胞处于激活状态。GTT治疗后,SCD23含量显著降低,说明 GTT能明显抑制 B细胞活化和 IgE的合成。林晓霞等[10]研究发现,人工发酵虫草菌粉预先ig给药,可降低致敏豚鼠抗原攻击后肺阻力(RL)增高和肺动态顺应性(Ddyn)。对致敏大鼠抗原攻击后的气道 EOS的聚集反应有抑制作用。提示人工虫菌粉对豚鼠变态反应性哮喘模型速发相和大鼠变态反应性哮喘模型的迟发相有明显的保护作用,认为,虫草菌粉可用于哮喘缓解期的治疗。
       2.3    EOS在哮喘发病中的作用及中药对EOS生成活化的影响。EOS在气道的浸润是支气管哮喘的基本病理特征,故哮喘又称为“慢性嗜酸性粒细胞性支气管炎”[1] IL-5经由活化的 EOS分泌产生,反过来又特异地控制着 EOS的分化、趋化和激活的过程。EOS除释放多种炎症介质外,尚能产生嗜酸细胞阳离子蛋白(ECP)等多种毒性蛋白。已知 EOS是所有参与变应性炎症的细胞中合成 LTS能力最强的细胞,LTS使平滑肌收缩的能力比组胺强1000倍。PAF具有强烈的趋化 EOS能力。ECP等毒性蛋白可损伤气道内的神经末梢,引起气道神经超敏感。因此抑制 EOS生成活化,促进 EOS亡,对于治疗哮喘有着十分重要的意义。   吴银根等[11]通过对经验方“咳喘落”(附子、麻黄、细辛、黄芩、虎耳草)治疗哮喘模型豚鼠的实验研究表明,哮喘豚鼠 BALF中 EOS数和低密度EOS数及百分比均恢复到正常水平,血浆 IL5及 ECP水平也降至正常,提示咳喘落在一定环节上可抑制 EOS在气道内的聚集,活化,抑制炎症介质的释放,从而减轻气道炎症,发挥平喘功能。  刑向晖等[12]通过对大鼠造模发现,模型组血和 BALF中 EOS明显高于正常组(P<0.01);经中药平喘方治疗后,治疗组与对照组(氨茶碱组) EOS明显下降(P<0.05),尤其是 BALF中 EOS数与正常组比较差异无显著性(P>0.05);说明中药平喘方治疗的作用之一是通过减少 EOS来实现的。别晓东等[13]以 EOS凋亡和自由基为指标,研究观察了经验方(虫草、玉竹、钩藤、地龙、防风等组成)对哮喘豚鼠模型的疗效。结果表明,模型组豚鼠全血 GSHPX及红细胞 SOD的含量明显低于中药组,而血浆 MDA含量明显高于中药组,且中药组 EOS凋亡百分比均较正常组和模型组显著增高。可见,该经验方具有清除自由基,抑制 EOS凋亡的作用。郭晓明等[14],设哮喘组、雷公藤甲素治疗组(处理组)和对照组,研究雷公藤甲素分别对哮喘豚鼠外周血和肺细胞中 IL5,GMCSFmRNA,CD4+,CD8+表达的影响。结果显示:哮喘组淋巴细胞 IL5、GMCSFmRNA的表达均明显高于处理组和对照组(P<0.01),而处理组和对照组间比较无显著差异,哮喘组CD4+的表达明显高于对照组和处理组(P<0.01),CD8+的表达低于对照组和处理组(P<0.05)。结论:雷公藤甲素是通过抑制外周血和肺细胞中CD4+、IL5、GMCSFmRNA的表达,增强CD8+表达,调节CD4+/CD8+的平衡而发挥平喘作用的。
       2.4  哮喘肺循环中“炎细胞内皮细胞黏附瀑布”及中药对该机制的影响支气管哮喘是一种由多种炎细胞如 EOS、PMN、Mφ参与的慢性气道炎症性疾病,CAMS介导的各种炎细胞黏附和跨内皮迁移(即“炎细胞内皮细胞黏附瀑布”)是引起支气管哮喘的关键性第一步。其中 Ig超家族的 ICAM1、VCAM1,整合素家族的VLA4(极晚期抗原)和LFA-1(I淋巴细胞功能相关抗原),选择素家族的L-选择素等,在此过程中发挥重要作用。ICAM1、LFA1互为配体,介导循环中各种炎细胞与血管内皮的黏附、迁移。VCAM1、VLA4互为配体,介导循环中EOS与血管内皮的黏附、迁移[19]。见图3。
       图3   哮喘肺循环中“炎细胞-内皮细胞黏附瀑布”[19](略)
       因此,研究寻求中药方药中能够抑制黏附分子表达、阻断“炎细胞内皮细胞黏附瀑布”的有效单体或复方,有望成为治疗哮喘的新途径。方向明等[15],临床采用体外血栓、血小析两用仪和白细胞变形功能测定仪,测白细胞黏附率(LAR)和白细胞滤过指数(LFI),分别作为黏附功能(LAF)和白细胞变形能力(LD)的指标;采用 ELISA法测定白细胞 CD18+(ICAM-1的配体)和SICAM-1浓度。研究观察正常组、哮喘组及予平喘宁治疗后外周血 LD、LAF,白细胞 CD18+表达及SICAM1变化。结果表明,支气管哮喘患者 LD明显降低,LAF、CD18+表达及 SICAM1明显提高,而经平喘宁治疗后,LD明显升高,LAF、CD18+表达及 SICAM1明显降低。结果表明,平喘宁正是通过降低 LAF、CD18+、SICAM1,提高 LD途径达到治疗哮喘目的的(平喘宁由麻黄、细辛、杏仁、陈皮、黄芪、太子参等组成,具有益气化痰、止咳平喘之效)。
       2.5  RasMAPK/PKCNFkB/AP1信息通道及中药对核转录因子NFkB/AP1的影响哮喘是一种慢性气道炎症性疾病。组织学观察发现,哮喘患者气道黏膜有大量的炎细胞浸润,同时伴有多量的细胞因子、炎性介质、炎性蛋白的释放。这些物质的产生,从分子机制上讲,与核转录因子的激活有关。目前与核转录因子激活相关的信号转导通路,研究比较清楚的是 Ras-MAPK/PKCNF-kB/AP1信息通道。NFkB是由 P50、P65两亚基组成的二聚体,未激活时位于胞浆并和抑制性蛋白I-κB结合在一起。当受到PKC等诱导,I-kB激酶(IKK)活化,并磷酸化 I-κB,使其与 NFKB,NF-kB转位入核,与特定基因的启动子/增强子结合,从而启动多种细胞因子、炎症蛋白等的基因转录。AP-1是 cfos、cjun的二聚体,位于核内。当胞浆中 NFATC被Ca2+CN激活后入核,与 AP1结合并与特定基因的启动子/增强子结合,从而启动与细胞因子、炎细胞、肌纤维等相关的基因转录。NFkB、AP1的上游信号来自Ras-MAPK/C信号转导通路[16,17]。   在信号转导通路中,任何一个环节的异常都能引起基因表达的激活或抑制。例如,莫碧文等[18]运用免疫组化技术研究雷公藤内酯对豚鼠模型 NFKB表达的作用。结果表明:模型组豚鼠气道壁中,胞核表达的 NFKB比例显著高于正常组(P<0.01),表明哮喘气道 NFKB处于激活状态。治疗组胞核NF-κB阳性细胞比例则显著低于模型组(P<0.01)。提示:雷公藤内酯能显著抑制豚鼠气道壁内 NFKB表达,为雷公藤内酯治疗哮喘的作用机制之一。
         3  结合中医哮病的临床特征,选择合理的动物模型和研究方法
       根据哮喘发作期的临床特征,主要病机在于痰气淤阻,肺气宣降失常,病证表现以寒热两型最为多见。中医治疗以化痰祛淤、降气平喘为基本大法。现代医学认为,哮喘的发病机理与慢性变态反应性炎症所引起的气道阻塞(气道平滑肌痉挛)及气道反应性增高密切相关,而这类慢性炎症不仅与Ⅰ型变态反应有关,还与Ⅲ、Ⅳ型变态反应有密切关系。所以,研究平喘药应包括对气道平滑肌松驰作用的(在体和离体)方法和抗过敏作用的方法,二者结合起来,对筛选平喘药物和研究它们的作用机理都很必要。哮病动物模型应根据哮病的中医理论和临床特点,在一定条件下,用实验动物再现哮喘的临床特征,以便观察其发病规律和防治方法。如:哮喘反应在临床上有速发型和迟发型,前者为吸入抗原后数分钟至数十分钟出现,后者则于数小时至24 h左右出现。速发型为体液免疫介导的Ⅰ型超敏反应,以肥大细胞、嗜碱性粒细胞脱颗粒为中心环节;迟发相则以嗜酸性粒细胞浸润为主要特征。为了模拟临床哮喘反应,林晓霞等[20]分别用豚鼠和大鼠造成了类似于临床的速发型和迟发型哮喘反应模型,并在该模型上实验研究了人工虫草菌粉的作用。证实人工虫草菌粉可抑制速发型和迟发型哮喘反应,为临床提供了实验依据。由此说明结合病证特点,合理地选择动物模型可以做出令人信服的结果,并有利于探索药物作用的规律。
         4  评价与展望
       哮病被公认为“顽症”或曰“疑难病症”,是因为它的慢性迁延性、反复发作性、难以痊愈患病率和死亡率的日趋上升,而至今尚无有效的根治方法和药物。支气管哮喘的现代研究日新月异,诸多新认识、新发现令人目不暇接。如激素吸入方法的研究、激素抵抗型哮喘的研究,血白三烯受体拮抗剂等对于迅速控制感染、高热和呼吸困难方面确有明显的作用。但一个无可回避的现实问题是药物的不良反应及对药物的依赖性所产生的负面影响,使医、患感到苦恼。而中医药在治疗哮喘方面有其得天独厚的优势,具有疗效显著稳定、药效持续时间长、副作用小、善于预防和长于治本的优点,已为世人所首肯。日本学者江头洋佑在论述汉方药治疗哮喘的状况时,曾有感触地说:“即使是今天这个应用吸入类固醇治疗哮喘的时代,以 JGL中的汉方药治疗原则为常规治疗原则是有价值的”[21]。中医药治疗哮病的潜力得到了客观评价。目前,国内在中医药防治哮喘的作用及其机理研究方面,已取得了很大进展,己深入到分子、细胞水平,涉及哮喘发病机制的多个环节,基本与现代医学的发展趋于同步。但尚有很多不足之处,其一对于中药平喘机理的研究尚不够全面,多侧重于对免疫机制的影响的研究;其二对单方或单味中药及其有效部位、有效单体的研究不多。非药物疗法如自然疗法的实验研究尚欠缺,这在治疗支气管哮喘中大有潜力;其三,符合中医哮病的病因和病机的哮喘动物模型尚缺如,无法明确阐释中医证与现代医学发病指标的相关性,缺乏创新。中医药治疗哮喘有着几千年的实践经验,形成了一套完整的理法方药体系,在防治哮喘上有独特优势,但要真正阐明中医药防治哮喘的现代科学内涵,相信还有很长的路要走,但前景广阔。
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       (郑州大学药学院,河南 郑州  450052;  三峡大学药学院,湖北 宜昌  435000;成都中医药大学,四川 成都  610075)
        

经典中医古籍

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