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类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种常见的自身免疫性疾病，以对称性多关节滑膜炎为主要临床表现，呈慢性、进行性及侵袭性，病情逐渐加重，最终可出现残疾，甚至累及脏器和神经系统而危及生命。目前RA 发病机制尚不明确，治疗主要是非甾体抗炎药、糖皮质激素、改善病情抗风湿药及生物制剂等对症治疗或改善病情治疗，但存在不同程度的疗效限制、治疗费用高或长期应用副作用较大等问题。昆仙胶囊作为“九五”国家中医药重点科技攻关项目成果，由昆明山海棠、枸杞子、菟丝子及淫羊藿等组成。已有的研究提示，原方中昆明山海棠有较好的抗炎镇痛与免疫调节作用，枸杞子、菟丝子与昆明山海棠配伍可有效降低其毒性，而淫羊藿与昆明山海棠配伍则可增强免疫调节作用，改善骨损伤。总之，该方有较好的抗炎镇痛、免疫调节及保护关节软骨的作用，可减轻滑膜炎症、修复关节软骨的损伤，毒副作用也相对较低[1-2]。临床研究显示，昆仙胶囊用于治疗RA患者效果显著，能有效缓解关节疼痛、晨僵症状，改善关节功能活动，不仅有较好的疗效，安全性也得到验证[3-6]。
近年来，RA发病机制的研究取得了较快进展，有关昆仙胶囊治疗RA的作用机制有待进一步挖掘研究。网络药理学是基于系统生物学的理论，对生物系统进行网络分析，选取特定信号节点（nodes）进行多靶点药物分子设计的新学科。本研究基于网络药理学技术，依托相应数据库和软件，构建“药物-成分-关键靶点-信号通路”网络，科学系统地分析昆仙胶囊对 RA 的作用机制，以期为后续的实验研究奠定基础。
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本研究通过计算系统生物学实验室的中药系统药理学数据库和分析平台（TCMSP；http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php）检索中药枸杞子、菟丝子、淫羊藿的活性成分，利用本草组鉴（即HERB数据库，http://herb.ac.cn/）检索昆明山海棠的活性成分。再根据化合物口服生物利用度（OB）与类药性指数（DL）筛选活性成分，其中，OB 阈值设为OB≥30%， DL阈值设为DL≥0.18 [7-8] 。最终得到81种有效活性成分，并通过TCMSP数据库获取其对应的靶点。
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以rheumatoid arthritis为关键词，检索 Genecards（https://www.genecards.org/）数据库及OMIM（https://omim.org/）数据库，收集 RA 的相关靶点。
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为探明药物活性成分靶点与疾病靶点之间的关系，将两部分靶点通过 Venn图制作网站（http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/）进行交集得出公共靶点，并导入Cytoscape3.7.2软件构建化合物-靶点网络。Cytoscape 软件的核心架构是网络，其中的每个节点代表基因或分子，而节点与节点之间的连接代表这些基因或分子之间存在相互作用，节点的度值代表网络中节点与节点相连的数目。
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为进一步探究靶点蛋白之间的相互作用，将所得的药物与疾病的公共靶点上传至在线STRING10.5软件(http://string db.org)，构建蛋白-蛋白相互作用网络模型。其参数修改物种为人（homosapiens），其他参数保持默认设置，获取PPI网络。
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利用Cytoscape软件中的ClueGo功能对公共靶点进行GO富集分析和KEGG富集分析，其中，GO富集分析分为细胞组成、生物过程以及分子功能 3个部分。设定阈值P<0.05，保存富集分析的结果并将其可视化。
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使用TCMSP和HERB数据库检索枸杞子、菟丝子、淫羊藿及昆明山海棠的化合物共 384个：其中枸杞子有188个化合物，菟丝子有29个化合物，淫羊藿有130个化合物，昆明山海棠有37个化合物。依据OB≥30%且DL≥0.18筛选出化合物共131个：其中，枸杞子有45个，菟丝子有11个，淫羊藿有23个，昆明山海棠有7个。去除重复后，发现昆仙胶囊中活性成分81个，再通过TCMSP获取对应的药物成分靶点913个，删除重复后得到228个。部分活性成分见表1。
表 1 昆仙胶囊部分活性成分
成分代码 化合物名称 OB(%) DL MOL000006 木犀草素（luteolin） 36.16 0.25 MOL000098 槲皮素（quercetin） 46.43 0.28 MOL000211 迈林（mairin） 55.38 0.78 MOL000296 赫达拉汀（hederagenin） 36.91 0.75 MOL000354 异鼠李素（isorhamnetin） 49.6 0.31 MOL000358 β-谷固醇（beta-sitosterol） 36.91 0.75 MOL000359 谷甾醇（sitosterol） 36.91 0.75 MOL000422 山奈酚（kaempferol） 41.88 0.24 MOL000449 豆甾醇（stigmasterol） 43.83 0.76 MOL000622 甘露聚糖（magnograndiolide） 63.71 0.19 MOL000953 胆固醇(cholesterol) 37.87 0.68 MOL001323 谷固醇α1(sitosterol alpha1) 43.28 0.78 MOL001494 甘露醇 (mandenol) 42 0.19 MOL001495 亚油酸乙酯（ethyl linolenate） 46.1 0.2 MOL001510 24-表氨酯（24-epicampesterol） 37.58 0.71 MOL001558 芝麻素（sesamin） 56.55 0.83 MOL001645 乙酸亚油酯（linoleyl acetate） 42.1 0.2 MOL001771 poriferast-5-en-3beta-ol 36.91 0.75 MOL001792 甘草苷元（liquiritigenin） 32.76 0.18 MOL001979 羊毛甾醇（lanosterol） 42.12 0.75 -
通过 Genecards 数据库得到 RA 靶点4465，通过OMIN数据库得到RA相关靶点41个。通过交集去除重复靶点，共得到RA相关靶点4 494个。
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利用 Venn 图制作网站将昆仙胶囊活性成分对应的 228 个靶点与 RA 对应的4494 个靶点进行交集，获得162个共有靶点（图1）。将 162个共有靶点导入 Cytoscape 3.7.2 软件，构建“化合物-靶点”的网络图并进行可视化分析（图2）。网络图包含65个化合物节点、162个靶点节点（公共靶点）和227条边，用绿色表示枸杞子的活性成分，紫色代表淫羊藿的活性成分，红色表示昆明山海棠的活性成分，黄色代表公共活性成分，橘色代表菟丝子的活性成分，蓝色代表靶点。连接活性成分与靶点的边表示两者之间具有相互作用。依据网络拓扑学性质可知，节点较多的化合物或药物靶点在整个网络中可能起到关键的作用，因此本研究筛选节点度较大的节点进行分析。
图 1 昆仙胶囊活性成分靶点与RA疾病靶点的公共靶点
图 2 昆仙胶囊主要成分-靶点网络
排名前5位的活性成分分别为槲皮素、木犀草素、山奈酚、β-谷甾醇、雷公藤甲素，分别能与103个、44个、36个、32个、31个靶点蛋白发生作用。排名前5位的靶点分别为孕酮受体（PGR）、前列腺素过氧化物合酶2（PTGS2）、前列腺素过氧化物合酶1（PTGS1）、盐皮质激素受体基因（NR3C2）、雄激素受体（AR），分别能与34个、32个、19个、18个、13个化合物发生作用。
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应用STRING软件构建PPI网络(图3)，此网络图中通过162个公共靶点得出，共有边84条，同时得到网络中关键靶点的频次。根据“度值>均值”筛选出关键节点20个，包括：IL-6、IKBKB、FOS、EGFR、EGF、CXCL8、CHUK、CCNB1、MYC、IL4、IL1B、VEGFA、JUN、CCND1、BCL2L1、CDKN1A、CASP8、STAT3、IL10、AKT1。度值排名前5位的靶点分别是AKT1、IL10、STAT3、CASP8及CDKN1A，可能为昆仙胶囊治疗RA的关键靶点。
图 3 昆仙胶囊靶蛋白PPI网络图
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GO生物过程（图4）主要包括：活性氧代谢过程的调控、正调控血管生成、凋亡信号通路的负调控、细胞对化学应激的反应等；分子功能（图5）包括：激酶活性的调节、肽酶活性的调节、DNA结合转录因子活性的正调控、激酶调节活性等；细胞组成（图6）包括：囊腔、宿主细胞内部分、突触前膜固有成分等；KEGG富集分析（图7）主要包括：IL-17信号通路、乙型肝炎、催乳素信号通路、麻疹等，其中，IL-17信号通路的占比最高，其次为乙型肝炎。
图 4 昆仙胶囊干预类风湿关节炎的生物过程（P<0.05）
图 5 昆仙胶囊干预类风湿关节炎的分子功能 (P<0.05)
图 6 昆仙胶囊干预类风湿关节炎的细胞组成(P<0.05)
图 7 昆仙胶囊干预类风湿关节炎的KEGG富集分析（P<0.05)
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RA致残率较高，是对健康危害较大的风湿病之一。昆仙胶囊由昆明山海棠、枸杞子、菟丝子及淫羊藿等中药组成，治疗RA疗效显著，但具体作用机制尚不十分明确。本研究借助网络药理学方法，获得昆仙胶囊治疗RA的主要活性分子及相关的靶点基因，进行GO 功能富集和 KEGG 功能分析，预测其治疗RA可能的物质基础和作用机制，为后续研究提供思路和依据。
从“化合物-靶点”的网络图可以看出，槲皮素、木犀草素、山奈酚、β-谷甾醇、雷公藤甲素是昆仙胶囊中治疗RA的主要活性成分。槲皮素是一种广泛存在于植物中的黄酮类化合物，临床研究提示，单用槲皮素治疗的RA患者晨僵、疼痛和活动后疼痛明显减轻，疾病活动评分（DAS）和健康评估问卷（HAQ）得分降低，有良好的治疗效果[9]。槲皮素能调节核转录因子κB（NF-κB）通路；抑制TNF-α、IL-1β、IL-17和单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）的水平；减少炎症细胞向关节部位募集来缓解RA的炎症[10]。槲皮素可降低基质金属蛋白酶 2（MMP-2）的表达和活性，抑制血管内皮细胞的增殖、迁移[11]；促进RA成纤维样滑膜细胞（FLS）凋亡和抑制 FLS的迁移和侵袭来减轻 RA[12-13]。此外，调节破骨/成骨细胞和Th17/Treg平衡可能是槲皮素的另一种调节RA的机制[14]。木犀草素具有良好的抗炎活性，能明显降低胶原诱导性关节炎大鼠足跖的炎性肿胀程度，潜在抑制RA NLRP3炎性小体过表达、降低caspase-1、RANKL、VEGF和HIF-1α蛋白表达并增强OPG蛋白表达起到骨关节保护作用[15]。山奈酚拮抗bFGF / FGFR3 / RSK2轴可有效降低胶原诱导性关节炎小鼠的临床和组织学评分。山奈酚发挥抗关节炎作用的主要机制是抑制RA FLS增殖和迁移以及显著抑制Th17分化和破骨细胞生成[16]。β-谷甾醇是植物甾醇的重要组成成分，具有抗炎、调节人体甾体激素、抗氧化及抗肿瘤等作用[17]。研究显示，含有β-谷甾醇的白术醇提物具有显著的抗炎作用，可明显降低佐剂型关节炎大鼠血清和组织中的 TNF-α、C-反应蛋白和 IL-2 的含量[18]。研究证实，雷公藤甲素又称雷公藤内酯、雷公藤内酯醇，具有较为显著的抗炎作用，RA病人用药后关节肿痛明显减轻，有很好的治疗效果。研究提示，雷公藤甲素可通过调节细胞因子、酶类、核转录因子 B 的表达，抑制炎症因子分泌，抑制血管的生成和诱导细胞的凋亡，保护软骨和基因调控等方面发挥抗 ＲA 药理作用[19]。
靶点PPI网络图提示，AKT1、IL-10、STAT3、CASP8及CDKN1A等可能是昆仙胶囊治疗RA的关键靶点。现有研究提示，蛋白激酶B1(AKT1) 与RA滑膜成纤维细胞生成有关[20]，IL-10 在RA 患者血清中存在异常高表达，IL-10具有多种免疫功能，可以抑制炎症和细胞免疫反应，加强与适应性免疫和清除功能相关的耐受性，抑制由单核细胞和巨噬细胞产生的促炎因子[21]。STAT3 是一个关键性 RA致病因子，能够抑制成纤维样滑膜细胞（FLS）凋亡，促进 T 细胞存活及抗体产生，受促炎因子调控而失衡的 STAT3 信号可导致慢性滑膜炎的产生，抑制STAT3 的磷酸化对缓解关节炎症状、促进 FLS凋亡意义重大[22]。Caspase-8在滑膜抗原呈递细胞中发挥功能，通过控制RIPK3的作用来调节对炎症刺激的反应，这种微妙的平衡维持了关节内的稳态[23]。RA患者滑膜组织和成纤维样滑膜细胞（HFLS）中CDKN1A下调。若CDKN1A过表达可显著抑制HFLS的增殖和侵袭，并下调肿瘤坏死因子（TNF）-α和IL-6-的表达，上调了IL-10的表达[24]。
通路富集分析结果表明，昆仙胶囊治疗 RA的作用可能主要与干预IL-17、乙型肝炎及催乳素等信号通路有关，尤其是IL-17信号通路占比最大，达到57.89%。IL-17信号通路是细胞外信号引起细胞核内反应的通道之一，ACT1作为IL-17信号通路的衔接蛋白，与其关键底物TRAF6结合，激活下游NF-κＢ、JNK等核内基因信号通路，诱导炎性细胞因子、趋化因子和基质金属蛋白酶的表达，继而促进RA滑膜细胞增殖和活化，参与并加重RA病情[25]。RA和牙周炎是影响全世界人群的两种常见的慢性炎症性疾病。两种条件之间的关联一直是许多研究的重点，试图探索这种关联的潜在机制。催乳激素除了促乳作用外，在免疫和炎症中具有多种作用。一些数据表明，滑膜和牙周组织中的催乳素水平显著增加，并且这种增加与疾病活动和组织破坏有关。干预催乳素相关的通路，可能给RA的治疗带来新的机遇[26]。
综上所述，昆仙胶囊可能是通过槲皮素、木犀草素、山奈酚、β-谷甾醇、雷公藤甲素等主要成分，作用于AKT1、IL-10、STAT3、CASP8及CDKN1A等多个靶点，调节IL-17信号通路、乙型肝炎及催乳素等信号通路，从而抑制炎症反应、调节免疫功能、促进FLS凋亡和抑制FLS迁移和侵袭等以治疗 RA。本研究提示，昆仙胶囊治疗 RA 呈现出多成分、多靶点、多通路协同作用优势，为后续的实验研究和临床应用提供了依据。
致谢 感谢海军军医大学中医系博士研究生蔡孟成在网络药理学方面给予的技术支持及靶点筛选方面的意见与建议。
Mechanism of Kunxian capsule in the treatment of rheumatoid arthritis based on network pharmacology
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摘要:
目的 采用网络药理学方法，探讨昆仙胶囊治疗类风湿关节炎（RA）的分子靶点及可能的作用机制。 方法 利用中药系统药理学数据库和分析平台（TCMSP）结合本草组鉴（HERB）检索昆仙胶囊所含中药的化学成分，并依据 TCMSP 数据库的口服生物利用度（OB）和类药性指数（DL）筛选出主要有效活性成分，并获取其对应的靶点。通过 Genecards数据库与OMIM数据库筛选出 RA 的靶点，利用 Venn图制作网站获取药物与疾病的共同靶点，运用Cytoscape构建“活性成分-靶点”网络；使用 String 数据库绘制靶蛋白相互作用（PPI）网络，利用Cytoscape软件中的ClueGo功能对公共靶点进行GO富集分析和KEGG富集分析。 结果 该研究共筛选出昆仙胶囊的有效活性成分81个，作用靶点913个，去除重复得到228个。从GeneCard数据库与OMIM数据库中获得RA的靶点4494个，通过交集获得公共靶点162个。揭示了槲皮素、木犀草素、山奈酚、β-谷甾醇及雷公藤甲素等5种成分是昆仙胶囊中的主要活性成分，AKT1、IL-10、STAT3、CASP8及CDKN1A可能是该药治疗RA的关键靶点。GO及KEGG富集分析结果显示，昆仙胶囊干预RA的作用机制主要与活性氧代谢过程的调控、激酶活性的调节、IL-17信号通路等有关，涉及感染、炎症及免疫的重要生物过程和信号通路。 结论 本研究从网络药理学角度，初步探讨了昆仙胶囊治疗RA的物质基础和作用机制，提示了其多成分、多靶点、多途径的整体调节特点，为后续分子生物学实验研究提供了思路与依据。 Abstract:Objective To explore the molecular targets and associated potential pathways of Kunxian capsule in the treatment of rheumatoid arthritis (RA) based on network pharmacology. Methods The constituents of Kunxian capsule were searched by Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database, Analysis Platform (TCMSP) and a high-throughput experiment- and reference-guided database of traditional Chinese medicine（HERB）.The potential active ingredients and targets were retrieved based on TCMSP database. RA related gene targets were retrieved through GeneCards database and OMIM database. Venn online software was used to obtain the common target of drugs and diseases. The “compound-target” network diagram was constructed with Cytoscape software. String database was used to draw the protein interaction (PPI) network. Gene Ontology (GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway analysis of the intersection network were conducted by Bioconductor Database. Results 81 active ingredients and 913 targets were identified. 228 targets were obtained after removing the duplicates. 4494 target genes directly related to RA were obtained from the GeneCards databases and OMIM databases. 162 genes were obtained from the intersection of component-target and disease-target. It was revealed that five ingredients including quercetin, luteolin, kaempferol, β-sitosterol and triptolide are the main active ingredients in Kunxian capsule. AKT1, IL-10, STAT3, CASP8 and CDKN1A may be the main therapeutical targets. The results of GO and KEGG enrichment analysis showed that the mechanism of Kunxian capsule is mainly related to the regulation of reactive oxygen metabolism, the regulation of kinase activity, and IL-17 signaling pathway. The important biological processes and signaling pathways include infection, inflammation and immunity. Conclusion This research preliminarily explored the mechanism of Kunxian capsule in the treatment of RA by network pharmacology and suggested that the overall regulation is characterized by multi-components, multi-targets, and multi-channels. It provided some ideas for further molecular biology experiments. -
Key words:
- Kunxian capsule /
- rheumatoid arthritis /
- network pharmacology
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1. 电离辐射的危害
随着全球经济的高速发展和科技的不断进步，核工业在军事、医疗等领域得到全面发展，但伴随而来的是对从业人员和附近居民造成严重的辐射危害。
辐射是指能量以电磁波或粒子的形式向外传播的现象，可分为电离辐射和非电离辐射。拥有足够高能量而使原子电离的辐射为电离辐射，它包括X射线、α射线、β射线、γ射线等，具有潜在的致癌性。非电离辐射能量较低，不会电离物质而会使物质内粒子运动，包括红外线、紫外线和微波等[1]。
辐射可引起全身性的放射病，几乎所有系统、器官均可发生病理性改变，其中以神经系统、消化系统和造血器官的改变最为明显，会诱发心血管疾病、糖尿病甚至癌突变。辐射对机体的损伤可分为急性和慢性放射性损伤。短时间内接受高剂量的照射，可引起机体的急性损伤，常见于核事故和放射治疗患者。剂量低于1 Gy时少数会出现轻微症状，剂量在1~10 Gy时，会出现造血型急性放射病；剂量超过10 Gy，会出现高致死率[2]。而长期接受超剂量的全身或局部照射，可引起慢性放射病，如皮肤损伤、造血障碍、白细胞减少、生育功能受损等。此外，辐射还能直接导致视力下降、视网膜脱落，诱发孕妇流产、不育、畸胎、儿童发育不足等[3]。
2 抗辐射天然产物的作用机制[4]
抗辐射药物是指在辐射前或后给予药物预防或治疗，可减轻或修复辐射损伤的药物。现有的抗辐射化学合成药物主要包括细胞因子、含硫化合物和激素类药物[5]，因其毒副作用较大而应用受限，近年来天然产物因其毒副作用小、多成分多靶点的独特优势受到广泛的关注。目前认为抗辐射天然产物的作用机制主要有以下4个方面。
2.1 防护DNA损伤
辐射损伤可破坏DNA分子的结构与功能，导致DNA碱基破坏、DNA分子间交联、DNA双链或单链断裂、糖基破坏等。此外，辐射还可导致细胞周期改变以及DNA合成抑制，直接影响细胞增殖。抗辐射天然产物可通过减轻或抑制辐射致细胞周期的缩短，避免或修复DNA损伤而起辐射防护作用。
2.2 清除自由基
人体产生的80%自由基是由水分子组成的。辐射可引起水分子生成强活性的氧化自由基，主要包括·OH、
${\rm{O}}^-_2 $ 、H2O2、·NO等，其中，·OH氧化性最强，可导致组织细胞产生脂质过氧化物[6]。人体由于自由基的产生造成的破坏主要有3个方面：破坏细胞膜；使血清抗蛋白酶失去活性；损伤基因导致细胞变异，如自由基和生物大分子的结合，导致DNA主链断裂或碱基破坏，通过氧化性降解使得多糖链断裂，形成脱氢自由基，破坏细胞膜上的多糖结构[7]。现代研究表明，大多数抗辐射天然产物具有清除多种自由基作用，能降低氧化酶活性，抑制细胞过氧化物的产生。2.3 保护免疫系统
辐射主要损伤骨髓、胸腺和脾脏等免疫器官以及淋巴细胞等。崔玉芳等[8]发现辐射对免疫系统的损伤主要表现为两个特点——早期损伤严重和后期恢复缓慢。在辐射早期脾脏T、B淋巴细胞数量迅速减少，丝裂原反应明显降低，而在受照射1年后，小鼠的免疫组织和外周血淋巴细胞凋亡率与正常水平相比仍较高，小鼠T淋巴细胞免疫功能仍未恢复。促进淋巴细胞增殖，抑制胸腺和脾脏细胞凋亡等是抗辐射损伤的有效途径。
2.4 保护造血系统
造血组织是辐射的敏感组织，机体受到辐射后，造血细胞会出现功能低下甚至死亡现象，其中，造血干细胞、粒系祖细胞、红系祖细胞是辐射攻击的主要靶细胞，外周血细胞的数量随着照射剂量的增加而减少，其形态和功能也会随之发生改变[1]。因此，改善造血微环境，促进白细胞增殖，修复骨髓造血功能等有助于保护造血系统，修复辐射损伤。
3. 抗辐射天然产物
3.1 多糖类化合物
天然多糖包括植物多糖、动物多糖和微生物多糖。它们是一类具有免疫调节、抗肿瘤、抗辐射、抗炎、抗疲劳、抗衰老作用的生物大分子[9]。关于多糖的抗辐射作用的机制尚不清楚，一般认为与多糖的抗氧化，对造血系统的保护，引起免疫系统的效应增强以及诱导产生某些细胞因子等作用有关。
3.1.1 植物多糖
研究表明，大多数植物多糖有较为显著的抗辐射作用，能提高辐射诱导损伤的防护能力，改善辐射诱导的氧化损伤。其辅助保护辐射损伤的作用机制复杂，一般推测与其修复DNA损伤、消除自由基、增强免疫功能等有关[10]。张乃珣等[11]研究发现，酸性黑木耳多糖(AAP)和红松球果多酚的联合使用可以有效地清除体内自由基，降低自由基对体内DNA造成的损伤，显著提高对60Co γ射线诱导氧化损伤的防护能力。此外，白海娜等[12]发现原花青素与黑木耳多糖（AAP-4）同样有协同防护辐射诱导氧化损伤的作用。徐俊杰等[13]研究山药多糖对低强度连续微波辐射致小鼠免疫系统功能损伤的保护作用，发现正常动物组与辐射损伤组相比，不同剂量(200、400、800 mg/kg)的山药多糖可提高巨噬细胞的吞噬指数、T淋巴细胞的增殖刺激指数和血清IgG水平，并降低血清IL-4水平。表明山药多糖能明显改善低强度连续微波辐射对小鼠免疫系统的损害。胡淼等[14]报道，预先给药黑大蒜多糖（150~600 mg/kg）可减轻X射线辐射对小鼠免疫器官和全血白细胞、血小板的影响，提高脾脏的代偿性造血增殖能力，提高抗氧化酶水平，具有较好的辐射防护作用。Zhang等[15]发现大黄多糖(RTP)通过调控Nrf2及其下游蛋白HO-1，显著降低细胞凋亡和炎症因子，从而显著改善辐射诱导的肠道损伤。
3.1.2 动物多糖
国内外学者从动物体内提取出不同种类的多糖，尤其是海洋动物，如虾蟹动物的甲壳质、河蚌多糖、鲍鱼多糖等，具有抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、抗辐射等生物活性[16]。
3.1.3 微生物多糖
研究发现微生物中，尤其生活在高压、高辐射环境中的藻类，其多糖有着较为特殊的结构与生理特性，大多有较好的抗辐射效果。Kim等[17]在探讨低分子量岩藻多糖（LMF）对中波紫外线诱导的光老化的保护作用时发现，持续15周的中高剂量（2.0、1.0 mg/cm2）LMF治疗可对受到中波紫外线照射的小鼠光老化起到明显的保护作用，可抑制皱纹形成，皮肤水肿以及中性粒细胞在光老化病灶上的聚集。杨凯业等[18]报道称铁皮石斛多糖、褐藻多糖、灵芝多糖、竹荪多糖在50 mg/L的质量浓度下的复合作用可抑制紫外线辐射诱导的皮肤细胞光老化作用。
3.2 多酚类化合物
植物多酚是广泛存在于植物体内的一类次生代谢产物，包括黄酮类、花色苷类和酚酸类。研究表明，多酚类化合物含有多个酚羟基，具有显著的清除自由基能力，能减轻自由基对机体的伤害，从而起到辐射防护作用[19]。
Lekmine[20]等评价用阿尔及利亚南部特有植物Astragalus gombiformis Pomel地上部分制备的丁醇提取物的药理活性，采用防晒系数(SPF)等评价Astragalus gombiformis Pomel的光保护作用和抗氧化能力，结果表明提取物（SPF=37.78±0.85，SPF值>30的皮肤保护产品被认为是有效的紫外线辐射过滤器）具有良好的紫外线吸收能力，推测主要与其中的黄酮类和酚酸类化合物（主要为水飞蓟素、迷迭香酸、槲皮苷和山柰酚）的紫外吸收能力和抗氧化防御能力有关，具有潜在的辐射防护能力。
3.2.1 黄酮类化合物
黄酮类化合物泛指两个具有酚羟基的苯环(A-与B-环)通过中央三碳原子相互连结而成的一系列化合物，其基本母核为2-苯基色原酮。黄酮类化合物是一类从中草药中提取的天然产物，被认为是一种有效的抗氧化剂，可以调控炎症介质的调节酶或转录因子，通过与DNA的相互作用影响氧化应激，增强基因组稳定，具有神经保护和辐射保护作用[21]。
金银花素(5,7-二羟基黄酮)是从蜂胶、蜂蜜和几种植物中提取的一种黄酮类化合物。Mansour等[22]发现给药金银花素(50 mg/kg）可提高受5 Gy红外线照射雄性Wister大鼠大脑中丙二醛(MDA)水平和半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3）活性，这提示金银花素具有辐射致脑损伤的神经保护作用。Kale等[23]通过组织病理评估，显示槲皮素可显著减少辐射诱导的神经元变性和炎症浸润，揭示了槲皮素对辐射致脑损伤的神经保护作用。
Li等[24]证实芹菜素（4′,5,7-三羟基黄酮）能够一定程度上修复UVB诱导的人表皮角质形成细胞(HEKs)的毛细血管扩张性共济失调的异常突变，从而抑制HEKs细胞凋亡和坏死，表明芹菜素对中波紫外线损伤的HEKs具有新型的保护作用。Prasad等[25]报道水飞蓟宾（silibinin）可以防止中波紫外线诱导的胸腺嘧啶二聚体的形成，通过增加抑癌基因p53水平进而促进DNA修复和（或）启动受损细胞的凋亡。
曲克芦丁（TRX）是一种黄酮类化合物，广泛存在于茶叶、咖啡、谷类食品、各种水果和蔬菜中，具有抗辐射作用，Panat[26]对其清除自由基的能力和抗细胞凋亡活性进行了系统的研究。TRX能清除超氧物、NO和其他模型稳定的自由基，从而保护受辐照的细胞。
有些英国科学家研究发现，每天喝两杯绿茶、吃一个橘子，就可以帮助“电脑族”们抵御计算机辐射[27]。而儿茶素类化合物作为茶叶中的主要功能成分，具有显著的抗辐射作用。茶树中儿茶素类化合物主要包括，儿茶素、表儿茶素、没食子儿茶素、表没食子儿茶素、儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯、没食子儿茶素没食子酸酯及表没食子儿茶素没食子酸酯8种单体。其中，表没食子儿茶素没食子酸酯生理活性较为突出，具有抗氧化性和抗细胞凋亡活性，可预防不同刺激对组织的损伤。Korystova等[28]研究发现在对辐射诱导的大鼠主动脉损伤的预防作用中，发现红茶比绿茶更加有效，即使浓度低于1 g/100 ml的红茶也能够有效预防红外线对主动脉造成的损伤。红茶中的儿茶素含量明显低于绿茶，但两种茶中的黄酮醇含量几乎相等。儿茶素、表没食子儿茶素和表没食子儿茶素没食子酸酯可增加大鼠主动脉的氧化应激，而黄酮醇可降低辐射诱导的氧化应激。因此，红茶药效的提高是由于儿茶素含量的降低使黄酮醇的正向调节作用更大程度地得到发挥所致。
3.2.2 酚酸类化合物
酚酸类化合物系指具有多羟基的芳香羧酸类化合物，主要以糖、酯以及有机酸的形式存在于植物中，现代研究表明酚酸类化合物能够清除体内多种自由基，具有良好的抗氧化活性和潜在的辐射防护作用。
Milton等[29]报道，鱼腥草细胞培养物的甲醇提取物因细胞产生酚类次生代谢物而具有潜在的光保护作用，结果显示鱼腥草细胞的甲醇提取物(310～2500 g/ml)能够显著提高受紫外线照射的3T3-Swiss白化成纤维细胞活力。提取物的LC-MS化学分析表明，其总酚和总酚酸含量（主要为没食子酸和毛蕊花苷）较高，具有特征的紫外吸收峰(第一和第二波段的峰值分别为294和330 nm)，能够抵消紫外线对皮肤的有害影响。
Abozaid等[30]报道肉桂酸纳米颗粒可作为一种辐射诱导胰腺炎的氧化还原信号通路的调节剂，首先用I-精氨酸和γ射线诱导大鼠患急性胰腺炎，口服肉桂酸纳米颗粒(CA-NPs)后，急性胰腺炎的严重程度及血清淀粉酶和脂肪酶水平均降低。同时，胰腺组织的MDA水平显著降低，谷胱甘肽的消耗显著恢复，caspase-3水平降低，可明显改善胰腺组织损伤或凋亡。因此，肉桂酸纳米颗粒对辐射诱导的急性胰腺炎具有较好的治疗潜力。Liu等[31]研究发现姜黄素（Cur）对长波紫外线辐射诱导的人皮肤成纤维细胞（HDFs）光老化具有一定的保护作用。Zhang等[32]发现白藜芦醇通过激活Sirtuin1 (Sirt1，组蛋白去乙酰化酶家族成员之一，可减轻炎症损伤)减轻辐射诱导的小鼠肠道损伤。周瑞芳等[33]研究表明，丹酚酸B可减轻γ射线辐射诱导的造血系统损伤和骨髓细胞的DNA及蛋白质的减少，恢复小鼠免疫系统的辐射损伤，具有显著的抗γ射线辐射作用。
3.2.3 花色苷
花色苷是花青素和糖以糖苷键结合而成的一种化合物，广泛存在于植物的花、果实、茎、叶和根器官的细胞液中，起到保护植物抗氧化的作用。其抗氧化和消除自由基能力可防护不同射线辐射，能够发挥独特的生理效应。
Fernandes等[34]发现花色苷家族成员（矢车菊色苷、锦葵色苷及其衍生色素）具有促进皮肤维持健康的活性，研究表明大部分化合物能够抑制金黄色葡萄球菌和铜绿假单孢菌菌株的生长繁殖，减少HEKs和HDF活性氧的产生，抑制皮肤降解酶的活性且无细胞毒性作用，具有一定的紫外线过滤作用。
Targhi等[35]研究黑桑花色苷对大鼠肝组织和骨髓细胞的辐射防护作用，以 60Co γ射线远距放射（3 Gy和6 Gy）建立大鼠辐射损伤模型，随后腹腔注射200 mg/kg的黑桑花色苷，结果显示黑桑花色苷可降低大鼠肝脏MDA和SOD的水平，降低γ射线照射对大鼠骨髓细胞和肝脏的遗传毒性和细胞毒性，有潜在的辐射保护作用。
3.3 皂苷类化合物
皂苷（saponin）类化合物是苷元为三萜或螺旋甾烷类化合物的一类糖苷，存在于人参、桔梗、刺五加等许多中草药中，在增强免疫、抗肿瘤、抗炎等方面具有显著的生物活性。研究表明人参皂苷的抗辐射机制与清除自由基、抗氧化活性，与其对心血管系统、免疫系统的保护作用以及对细胞凋亡的抑制作用有关[36]。
Wen[37]等研究黄芪甲苷对中波紫外线诱导的大鼠真皮成纤维细胞早衰的抗光老化作用，结果显示黄芪甲苷不仅能通过激活细胞外调解蛋白激酶ERK和丝裂原活化蛋白激酶p38信号抑制中波紫外线诱导的胶原-I的降解，还通过激活细胞自噬增加胶原-I的积累，从而保护中波紫外线诱导的光老化细胞，表明黄芪甲苷在抗光老化治疗中的潜在优势。
Wang等[38]分析柴胡皂苷-d (SSd)对肝癌细胞自噬活性和放射敏感性的影响，SSd通过抑制mTOR磷酸化促进肝癌细胞自噬，增加辐射诱导的肝癌细胞凋亡并且抑制肝癌细胞的增殖，为肝癌的放射增敏治疗提供了一种可能的途径。
Kim等[39]研究知母皂苷A-III（TA-III）对中波紫外线诱导的HEKs和HDF侵袭效应的保护作用时发现，TA-III在非细胞毒性剂量下（50 nmol/L）以剂量依赖的方式抑制中波紫外线诱导的环氧合酶-2（COX-2）、基质金属蛋白酶-9（MMP-9）转录和蛋白表达水平，降低中波紫外线诱导的原代皮肤细胞的侵袭，组织肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-6（IL-6）和COX-2在HEKs中的过度表达，表明其具有光保护剂的开发潜力。
3.4 其他
除了上述多糖类、多酚类以及皂苷类化合物，天然产物中的许多其他化合物同样具有良好的辐射防护作用，包括维生素类、蛋白类、无机成分、稀有元素等。
Rostami等[40]研究发现预先摄入硒和维生素E能够对X射线辐射引起的遗传损害起到一定的防护作用。段一凡等[41]报道茶叶籽不饱和脂肪酸对中波紫外线诱导的HEKs损伤具有保护作用。Jaisin等[42]研究发现胡椒碱（10～40 µmol/L）预处理可抑制中波紫外线诱导的炎症信号通路，减弱HEKs的细胞毒性并且抑制其凋亡。这提示胡椒碱的抗炎作用能保护HEKs免受中波紫外线辐射的损伤，可作为一种紫外线辐射诱导皮肤炎症的有效治疗手段。
4. 结语
近年来，国内外越来越重视辐射损伤的防护，抗辐射药物的寻找也变得十分紧迫。而与传统的化学合成药物相比，天然来源的药物具有活性高、选择性强、毒副作用小等优点，作为抗辐射药物有着广阔的开发前景。但是抗辐射天然产物的筛选方法耗时耗力，因此建立高通量、高专属性的抗辐射天然产物筛选方法意义重大。此外，对已有的天然产物进行结构改造，以期获得抗辐射活性更高或毒副作用更小的衍生物以及提高抗辐射天然产物的提取纯化效率等皆是未来抗辐射天然产物研究的重点和难点。
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表 1 昆仙胶囊部分活性成分
成分代码 化合物名称 OB(%) DL MOL000006 木犀草素（luteolin） 36.16 0.25 MOL000098 槲皮素（quercetin） 46.43 0.28 MOL000211 迈林（mairin） 55.38 0.78 MOL000296 赫达拉汀（hederagenin） 36.91 0.75 MOL000354 异鼠李素（isorhamnetin） 49.6 0.31 MOL000358 β-谷固醇（beta-sitosterol） 36.91 0.75 MOL000359 谷甾醇（sitosterol） 36.91 0.75 MOL000422 山奈酚（kaempferol） 41.88 0.24 MOL000449 豆甾醇（stigmasterol） 43.83 0.76 MOL000622 甘露聚糖（magnograndiolide） 63.71 0.19 MOL000953 胆固醇(cholesterol) 37.87 0.68 MOL001323 谷固醇α1(sitosterol alpha1) 43.28 0.78 MOL001494 甘露醇 (mandenol) 42 0.19 MOL001495 亚油酸乙酯（ethyl linolenate） 46.1 0.2 MOL001510 24-表氨酯（24-epicampesterol） 37.58 0.71 MOL001558 芝麻素（sesamin） 56.55 0.83 MOL001645 乙酸亚油酯（linoleyl acetate） 42.1 0.2 MOL001771 poriferast-5-en-3beta-ol 36.91 0.75 MOL001792 甘草苷元（liquiritigenin） 32.76 0.18 MOL001979 羊毛甾醇（lanosterol） 42.12 0.75 
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[1] 徐强, 林昌松, 王笑丹, 等. 昆仙胶囊对胶原诱导型关节炎大鼠滑膜及血清白细胞介素-8的影响[J]. 广州中医药大学学报, 2012, 29(4):415-419,490. [2] 王笑丹, 徐强, 林昌松, 等. 昆仙胶囊对大鼠诱导性关节炎滑膜及血清γ IP-10的影响[J]. 辽宁中医药大学学报, 2012, 14(7):161-164. [3] 刘畅. 昆仙胶囊治疗类风湿关节炎的临床价值分析[J]. 临床医药文献电子杂志, 2020, 7(10):154,156. [4] 陆艳. 昆仙胶囊治疗类风湿关节炎患者的疗效分析[J]. 中国药物经济学, 2018, 13(8):78-80. doi: 10.12010/j.issn.1673-5846.2018.08.024 [5] 林昌松, 杨岫岩, 戴冽, 等. 昆仙胶囊治疗类风湿关节炎多中心临床研究[J]. 中国中西医结合杂志, 2011, 31(6):769-774. [6] 周俊, 肖微, 吴锐, 等. 昆仙胶囊治疗类风湿关节炎有效性与安全性系统评价[J]. 辽宁中医药大学学报, 2016, 18(10):122-126. [7] TAO W, XU X, WANG X, et al. Network pharmacology-based prediction of the active ingredients and potential targets of Chinese herbal Radix Curcumae formula for application to cardiovascular disease[J]. J Ethnopharmacol,2013,145(1):1-10. doi: 10.1016/j.jep.2012.09.051 [8] XU X, ZHANG W, HUANG C, et al. A novel chemometric method for the prediction of human oral bioavailability[J]. Int J Mol Sci,2012,13(6):6964-6982. doi: 10.3390/ijms13066964 [9] JAVADI F, AHMADZADEH A, EGHTESADI S, et al. The effect of quercetin on inflammatory factors and clinical symptoms in women with rheumatoid arthritis: a double-blind, randomized controlled trial[J]. J Am Coll Nutr,2017,36(1):9-15. doi: 10.1080/07315724.2016.1140093 [10] JI JJ, LIN Y, HUANG SS, ZHANG HL, et al. Quercetin: a potential natural drug for adjuvant treatment of rheumatoid arthritis[J]. Afr J Tradit Complement Altern Med,2013,10(3):418-421. [11] TAN W F, LIN L P, LI M H, et al. Quercetin, a dietary-derived flavonoid, possesses antiangiogenic potential[J]. Eur J Pharmacol,2003,459(2-3):255-262. doi: 10.1016/S0014-2999(02)02848-0 [12] PAN F, ZHU L H, LV H, et al. Quercetin promotes the apoptosis of fibroblast-like synoviocytes in rheumatoid arthritis by upregulating lncRNA MALAT1[J]. Int J Mol Med,2016,38(5):1507-1514. doi: 10.3892/ijmm.2016.2755 [13] ZHAO J, CHEN B, PENG X, et al. Quercetin suppresses migration and invasion by targeting miR-146a/GATA6 axis in fibroblast-like synoviocytes of rheumatoid arthritis[J]. Immunopharmacol Immunotoxicol,2020,42(3):221-227. doi: 10.1080/08923973.2020.1742732 [14] YANG Y, ZHANG X, XU M, et al. Quercetin attenuates collagen-induced arthritis by restoration of Th17/Treg balance and activation of Heme Oxygenase 1-mediated anti-inflammatory effect[J]. Int Immunopharmacol,2018,54:153-162. doi: 10.1016/j.intimp.2017.11.013 [15] 刘杨, 吕冰清, 吴玉梅, 等. 木犀草素抑制类风湿关节炎大鼠NLRP3炎性小体活化增强关节骨保护作用研究[J]. 中华中医药杂志, 2021, 36(1):513-516. [16] LEE CJ, MOON SJ, JEONG JH, et al. Kaempferol targeting on the fibroblast growth factor receptor 3-ribosomal S6 kinase 2 signaling axis prevents the development of rheumatoid arthritis[J]. Cell Death Dis,2018,9(3):401. doi: 10.1038/s41419-018-0433-0 [17] 任建敏. 食物中植物甾醇生理活性及药理作用研究进展[J]. 食品工业科技, 2015, 36(22):389-393,399. [18] KRIPA K G, CHAMUNDEESWARI D, THANKA J, et al. Modulation of inflammatory markers by the ethanolic extract of Leucas aspera in adjuvant arthritis[J]. J Ethnopharmacol,2011,134(3):1024-1027. doi: 10.1016/j.jep.2011.01.010 [19] 李清宋, 邓晓霞, 林色奇, 等. 雷公藤甲素治疗类风湿关节炎作用机制研究进展[J]. 江西中医药, 2015, 46(6):73-76. [20] TONG S, LIU J, ZHANG C. Platelet-rich plasma inhibits inflammatory factors and represses rheumatoid fibroblast-like synoviocytes in rheumatoid arthritis[J]. Clin Exp Med,2017,17(4):441-449. doi: 10.1007/s10238-017-0449-2 [21] HERNÁNDEZ-BELLO J, OREGÓN-ROMERO E, VÁZQUEZ-VILLAMAR M, et al. Aberrant expression of interleukin-10 in rheumatoid arthritis: Relationship with IL10 haplotypes and autoantibodies[J]. Cytokine,2017,95:88-96. doi: 10.1016/j.cyto.2017.02.022 [22] MALEMUD C. Defective T-cell apoptosis and T-regulatory cell dysfunction in rheumatoid arthritis[J]. Cells,2018,7(12):223. doi: 10.3390/cells7120223 [23] DOMINGUEZ S, MONTGOMERY A B, HAINES G K, et al. The caspase-8/RIPK3 signaling axis in antigen presenting cells controls the inflammatory arthritic response[J]. Arthritis Res Ther,2017,19(1):1-16. doi: 10.1186/s13075-016-1210-z [24] GANG X, XU H, SI L, et al. Treatment effect of CDKN1A on rheumatoid arthritis by mediating proliferation and invasion of fibroblast-like synoviocytes cells[J]. Clin Exp Immunol,2018,194(2):220-230. doi: 10.1111/cei.13161 [25] STRZĘPA A, SZCZEPANIK M. IL-17-expressing cells as a potential therapeutic target for treatment of immunological disorders[J]. Pharmacol Rep,2011,63(1):30-44. doi: 10.1016/S1734-1140(11)70396-6 [26] EL-WAKEEL N, HAZZAA H, GAWISH A S. Hypothesis: Rheumatoid arthritis and periodontitis: a new possible link via prolactin hormone[J]. Med Hypotheses,2021,146:110350. doi: 10.1016/j.mehy.2020.110350 -
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