甘草对脾虚证消化道黏膜及细胞保护的分子药理机制研究进展
作者：曾 星， 贺 毅， 周 丹， 张 娴
作者单位：(广州中医药大学附属第二医院，广东 广州 510120)
《时珍国医国药》 2010年 第8期
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【摘要】
甘草来源于豆科植物甘草的干燥根及根茎，消化道黏膜和细胞是甘草药理作用于体内第一环节的重要靶位，因此中药保护消化道黏膜屏障功能的研究也成为该领域研究课题的重要部分。文章就甘草及其成分的分子药理尤其是消化道药理及多胺对细胞增殖与凋亡分子生物学研究进展进行综述，为甘草再次开发和分子药理研究提供参考。
【关键词】 甘草; 消化道黏膜; 多胺; 分子药理
甘草来源于豆科植物甘草 Glycyrrhiza uralensis Fisch的干燥根及根茎，始载于《神农本草经》，是益气健脾中药的代表药之一。由于甘草主要以口服方式用药，消化道是甘草作用于体内的第一环节，也是其发挥药理作用的重要靶点之一。益气健脾是中医临床治疗脾虚中消化道黏膜病变常用的治法之一，而维持消化道黏膜屏障完整性是细胞增殖、分化、移行和凋亡等过程相互作用的结果，因此中药保护黏膜屏障功能的研究也成为临床和基础研究课题的重要部分。本文就甘草及其成分的分子药理尤其是消化道药理及对细胞增殖与凋亡分子生物学研究进展进行综述。
1 甘草化学成分研究及其应用
关于甘草化学成分的研究报道已十分详尽，国内外学者已从甘草中分离得到上百种黄酮类化合物和几十种三萜类化合物以及其它如香豆素类、多种生物碱、雌性激素和有机酸等。研究最多的是三萜类化合物和黄酮类化合物，甘草甲醇提取物的富黄酮成分FM100，在日本已作为抗溃疡新药上市，并作为消化性溃疡的治疗药收入《日本医药品集》中。三萜类化合物的代表性成分甘草甜素即甘草酸，是甘草最主要的活性成分之一[1]。在现代临床治疗消化道黏膜疾病的方面，健脾方药及甘草浸膏具有治疗消化性溃疡的功能[2]。甘草次酸的半合成产物琥珀酸单酯的二钠盐-生胃酮(甘珀酸钠，Carbenoxolone sodium)，是高效的口服抗胃溃疡药，曾经是消化性溃疡病现代药物治疗的起点。
2 甘草及其成分的分子药理机制研究
2.1 消化道黏膜损伤是脾虚证的病理基础之一研究表明，脾虚不仅是全身性的综合病理状态，也反映在消化道上皮的屏障功能低下。健脾中药能改善以胃肠黏膜上皮损伤为病理基础的脾虚证的病理状态，促进肠上皮细胞的增殖、移行等加快黏膜屏障损伤的修复。通过光镜、电镜和组织化学等方法对脾虚证患者与正常人的十二指肠黏膜标本进行比较观察发现，十二指肠有不同程度的炎症反应及黏膜组织形态结构的改变。脾虚证动物模型的研究也得到了相一致的结果，可见黏膜破损、脱落、糜烂、溃疡;超微结构表现为上皮细胞的肿胀、坏死、脱落，胞浆空泡样变，细胞间隙增宽，连接复合体消失等[3]，微绒毛排列稀疏紊乱、变短、脱落、数量减少。慢性胃炎患者胃黏膜中，脾胃虚证和实证组P53、Bcl-2表达高于对照组，实证的Fas蛋白的表达高于对照组，其基因参与细胞凋亡的调节[4]。慢性胃炎不同证候模型大鼠当中，脾虚大鼠胃黏膜细胞在凋亡指数(AI)上比正常组和其他证候组的胃黏膜细胞的凋亡指数都要高，同时抑制凋亡的蛋白Bcl-2表达在脾虚组最低[5]。慢性萎缩性胃炎病证结合的动物模型中[6]，脾虚证组相对其他证型相比凋亡指数及促进凋亡的Fas蛋白的表达量最高。用原位杂交的方法测定脾虚证型慢性萎缩性胃炎大鼠胃黏膜P53基因的表达水平，提示脾虚组的P53基因的表达水平比正常组及单纯慢性萎缩性胃炎组的表达水平要高，中药治疗能修复损伤的P16P53和胃黏膜上皮，改善患者临床症状[7]。总之，消化道上皮的损伤及其细胞增殖和凋亡平衡的紊乱是脾虚证的基本表现和病理基础。
2.2 甘草及其成分对消化道黏膜及细胞的分子保护作用机制研究研究证明中药对肠黏膜损伤具有较好的防治作用，芍药甘草汤及以其为基础组成的方剂对消化性溃疡病有一定的疗效。在日本，芍药甘草汤常与西咪替丁或三联疗法合用促进消化性溃疡的愈合。甘草作为常用治疗消化道疾病中药材之一, 对小肠上皮细胞有保护作用，也能改善受损的上皮细胞的超微结构，增加胃黏膜血流量，增强黏膜自我修复能力 [8]，该作用可能与其清除氧自由基、促进Bcl-2蛋白表达、CER调控下游的c-Jun来调节细胞凋亡的过程的基因表达、减少神经酰胺的生成的途径来抑制肠黏膜细胞的凋亡[9，10]。由国外研究小肠上皮细胞增殖、凋亡、分化、移行的最常用的小肠上皮细胞IEC-6，也已经发展成为研究中药对小肠上皮细胞增殖等能力的细胞模型。白术、黄芪、甘草单药提取部位组方替代原方白术黄芪汤对不同病变阶段大鼠溃疡性结肠炎的疗效观察，发现白术、黄芪、甘草经有效部位提取后组方,原方益气健脾的功效基本没有改变，能减轻结肠病理变化程度[11]。体外实验也发现甘草提取部位C3、C4、C5各剂量组均能促进细胞增殖，且均有一定的剂量依赖性。其中的机制可能还与诱导小肠上皮细胞内IEC-6细胞的多胺及其限速酶鸟氨酸脱羧酶(ODC)活性的生物合成的作用有关。甘草及成分除了对消化道黏膜的保护作用外，对乌头碱所导致的心肌损伤有明显的保护作用，能对抗乌头碱所致的心肌细胞钾离子通道Kv4.3 mRNA表达下调和Cav1.2 mRNA表达上调，从而降低心肌细胞内钙浓度保护心肌细胞[12]。甘草酸还能减少CCl4诱导的小鼠急性肝损伤中NF-KB及ICAM-1的表达并减轻肝损伤程度，保护肝细胞[13]。以p21基因敲除鼠为对象研究甘草酸，对肾脏缺血再灌注损伤(IRI)后肾小管上皮细胞 p21蛋白表达上调，减轻肾小管坏死，从而对IRI肾脏产生保护作用[14]。
3 多胺和甘草成分对小肠上皮细胞基因转录和转录后调控研究
小肠上皮细胞是消化道黏膜组织的主要结构基础，决定其消化与吸收功能，而肠黏膜的完整性与功能受较多调节物的控制。有研究证明广泛存在于体内细胞的多胺(polyamine)是重要的代谢调节物质之一，对维持细胞膜的完整性和RNA的稳定性以及基因表达，信号转导，调节蛋白合成等方面具有重要意义[15]。而甘草有“十方九草”之说和具有广泛的药理作用，这些作用与肠上皮细胞的完整性及其分子作用靶点是分不开的。
多胺通过和生物体内的大分子如DNA、RNA、蛋白分子的结合发挥多种生物效应。多胺调节生长刺激性基因是通过刺激转录而调节生长抑制基因影响mRNA稳定性[16，17];研究也证实多胺调控钾通道表达和细胞内Ca2+离子的稳定;多胺调节与上皮细胞和细胞间的连接蛋白与TLR(Toll like receptor)表达有关[18，19];多胺在上皮细胞凋亡的细胞内信号传递中起重要作用以及多胺调节RNA结合蛋白HuR在细胞内分布和它对其靶mRNA 3"端的结合调节ATF-2表达[20];多胺还能通过JunD抑制紧密连接蛋白ZO-1的转录和翻译以及通过c-myc调控E-cadherin来调节肠上皮的屏障功能[21，22]。以上研究工作为胃肠上皮的生长和修复，黏膜表面完整性的维持及上皮屏障作用的调节提供了细胞和分子生物学基础，特别是为严重性胃肠疾病和严重性外科损伤性疾病的病因学和病理生理学提供了新的细胞学和分子生物学依据。从甘草酸的初步研究结果提示，甘草酸对肠上皮细胞的保护作用是通过增加HuR在细胞浆内的含量以及提高HuR与ATF-2mRNA的结合，最后使ATF-2表达增加[23]。提示治疗脾虚证的物质基础与甘草成分的作用分子靶标和分子药理学有相关性。
综上所述，在脾虚状态下，人体黏膜屏障中面积最大的胃肠黏膜屏障出现病理性损伤，甘草对脾虚证的胃肠黏膜组织的病理损伤是通过肠上皮细胞的增殖凋亡、黏膜的保护修复的作用相关分子实现的，是其发挥作用的分子药理机制之一。中医药理论与现代医学虽然属于两种不同的思想体系，两种科学研究生命活动物质基础是一致的。中药及成分对消化道黏膜和上皮细胞内在的分子生物学方面的机制还有许多未知的问题有待探索，应利用国内外在肠上皮细胞研究方面建立的细胞生物学和分子生物学研究平台，深入研究中药的作用机制，为进一步研制新一代抗损伤和保护黏膜完整性药物提供现代生物学理论基础和实验依据。这类研究成果将对临床工作具有直接的科学价值和潜在的社会经济意义。
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