李婧嫻 竺璐婕 周斌杰 姚盼盼 周麗萍
(浙江中醫(yī)藥大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,浙江杭州 310053)
肝纖維化(Hepatic Fibrosis, HF)是由各種致病因子所導(dǎo)致的肝內(nèi)結(jié)締組織異常增生。致病因子導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷,從而活化Kupffer細(xì)胞和炎癥細(xì)胞并釋放大量的細(xì)胞因子,這些因子可以誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞(Hepatic stellate cell, HSC)活化、增殖并生成大量肝細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular Matrix,ECM),ECM過度沉積導(dǎo)致肝內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[1,2]。如果長時間不能去除致病因子,則會使肝纖維化發(fā)展為肝硬化,最終走向肝癌,對機(jī)體造成不可逆的損傷。
肝再生是生命體中最重要的再生修復(fù)機(jī)制,在動物實(shí)驗(yàn)過程中,因?yàn)樾∈缶哂心懩腋先梭w解剖學(xué)的結(jié)構(gòu),所以對肝纖維化的小鼠可建立肝切除模型,來觀察肝纖維化切除大部分肝臟后的肝再生情況[3]。肝細(xì)胞的再生功能強(qiáng)大,在肝臟受到損傷后能夠立刻啟動再生程序,并且有精密的機(jī)制來調(diào)控再生的進(jìn)程[4]。如成體肝臟前體細(xì)胞位于門管區(qū),在肝嚴(yán)重受損時可沿著肝小葉大量活化、增殖并且延伸,進(jìn)一步可分化成肝細(xì)胞進(jìn)而修復(fù)受損的肝臟,這對肝切除后的恢復(fù)有重大意義[5]。
有研究表明,肝纖維化可加重肝切除后的肝損傷程度,并且抑制肝再生[6]。此時研究中藥的活性成分對肝的保護(hù)作用就顯得尤為重要?;钛鲱愔兴幹饕且酝〞逞?、消散瘀血的方法來達(dá)到治療的目的[7]。補(bǔ)虛類中藥是從補(bǔ)益正氣、增強(qiáng)體質(zhì)和提高抗病能力來治療的。這兩類中藥在一定程度上都可以緩解肝纖維化的程度,甚至還可以促進(jìn)肝再生,如丹參。
本文主要綜述了活血化瘀和補(bǔ)虛類中藥提取物的藥理作用和肝纖維化及再生的分子機(jī)制的研究進(jìn)展。
1.1.1 丹參
丹參屬唇形科鼠尾草屬草本植物,是一類傳統(tǒng)的藥用植物。其主要的藥用部位為干燥根和塊莖,具有舒筋活血和抗菌消炎等功效,可以用來治療冠心病、高血壓和肝硬化等疾病[8]。丹參中活性成分主要分為水溶性成分和脂溶性成分,水溶性成分中主要包含丹酚酸A、丹酚酸B和丹參素等。丹酚酸B在降膽固醇和抗氧化等方面發(fā)揮著重要的作用,而丹參素有抗心血管疾病、抗氧化等藥理作用。脂溶性成分中丹參酮ⅡA的含量和藥理活性最高,這些有效成分都是目前中醫(yī)藥研究的熱點(diǎn)[9]。丹參酮ⅡA是通過抑制氧化應(yīng)激損傷、細(xì)胞凋亡等方面來保護(hù)肝細(xì)胞[5]。氧化應(yīng)激是指機(jī)體受到致病因子刺激時,導(dǎo)致體內(nèi)氧化和抗氧化的能力失衡,進(jìn)而導(dǎo)致肝臟損傷[10]。肝細(xì)胞凋亡是由致病因子誘導(dǎo)肝細(xì)胞程序性死亡的過程,過程中所形成的凋亡小體會誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞活化,從而誘導(dǎo)肝纖維化,這也是導(dǎo)致肝損傷的一種機(jī)制[11]。
有研究發(fā)現(xiàn),肝臟受損時20-40μg/mL丹參酮ⅡA可以誘導(dǎo)大鼠肝前體細(xì)胞增殖,促進(jìn)肝損傷后的修復(fù)和再生[12]。丹參酮ⅡA磺酸鈉是丹參酮ⅡA的脂溶性衍生物,是從丹參干燥后的根中提取的最具有藥理活性的二萜類醌[13]。Lu等[14]研究發(fā)現(xiàn)丹參酮ⅡA磺酸鈉可明顯抑制肝損傷小鼠血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)的水平,上調(diào)肝組織中細(xì)胞周期蛋白D1(Cyclin D1)的表達(dá),具有明顯的促進(jìn)肝再生的作用。
1.1.2 莪術(shù)
莪術(shù)為姜科植物蓬莪術(shù)、溫郁金、廣西莪術(shù)的干燥根莖,目前已大量人工栽培[15]。莪術(shù)揮發(fā)油中的姜黃素、莪術(shù)醇、欖香烯和吉馬酮等是莪術(shù)中的主要有效成分,對肝臟疾病的治療具有顯著的效果[16]。
姜黃素是屬于多酚類天然物質(zhì)具有抗纖維化、抗氧化應(yīng)激等功效[17]。吳雄健等[18]發(fā)現(xiàn)姜黃素可以通過抑制血清活性氧水平和抑制肝組織中多種細(xì)胞因子的表達(dá)等多種途徑來治療肝纖維化,具有保護(hù)肝功能的特性。莪術(shù)醇也叫做黃環(huán)奧醇、姜黃醇,屬于倍半萜類化合物。有研究發(fā)現(xiàn),莪術(shù)醇可以通過抑制Rho-ROCK信號通路來達(dá)到抗肝纖維化的效果[19]。
1.2.1 黃芪
黃芪,又名黃耆,為豆科黃芪屬植物蒙古黃芪或膜莢黃芪的干燥根,是我國傳統(tǒng)補(bǔ)中益氣藥之一。黃芪中主要包含三大活性成分,分別為黃芪黃酮、黃芪皂苷和黃芪多糖[20]。這些活性成分對機(jī)體的組織纖維化、血液系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)等有至關(guān)重要的影響[21]。
李艷等[22]研究發(fā)現(xiàn), 黃芪總黃酮可減輕CCL4所致的大鼠肝臟纖維化程度,使肝細(xì)胞壞死和炎癥細(xì)胞浸潤的程度明顯減少,并且膠原纖維增生情況明顯減輕。周玉平等[23]發(fā)現(xiàn)黃芪總皂苷(astragalosides, AST)作為黃芪的主要藥效成分,可顯著抑制抗肝纖維化的進(jìn)展。研究表明,黃芪甲苷不僅對肝損傷有明顯的改善作用,而且對肝損傷所致的細(xì)胞凋亡有一定的抑制作用,在一定程度上減輕肝纖維化程度[24,25]。黃芪甲苷Ⅳ誘導(dǎo)細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)中的關(guān)鍵因子Nrf2在細(xì)胞核中的積累,通過一系列途徑合成抗氧化酶,清除活性氧,從而抑制膽管中肝星狀細(xì)胞的活化,可緩解肝纖維化[26]。黃芪多糖在臨床上可作為免疫調(diào)節(jié)劑,具有保肝、抗氧化和抗病毒等作用,孫佳石等發(fā)現(xiàn),足量黃芪多糖能夠降低大鼠肝纖維化程度,對肝有一定的保護(hù)作用[27,28]。
1.2.2 當(dāng)歸
當(dāng)歸又名秦歸、云歸,屬于傘形科植物當(dāng)歸的干燥根,性甘、辛、溫。有補(bǔ)血活血、調(diào)經(jīng)止痛和潤腸通便的功能[29,30]。目前已從當(dāng)歸中分離出的化合成分主要包括揮發(fā)油、有機(jī)酸類、多糖以及黃酮等[31]。有機(jī)酸類中阿魏酸可以作為抗炎因子改善肝功能、降低肝毒性。通過減少活性氧和抑制脂質(zhì)過氧化而具有抗氧化活性,能夠減輕CCL4所造成的肝纖維化損傷[32]。
許希燕等[33]研究發(fā)現(xiàn),阿魏酸可以通過促進(jìn)HSCs的凋亡來抑制肝纖維化的發(fā)生。還有研究證明,阿魏酸可以通過激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)的表達(dá)來抑制HSCs的活化,從而抑制肝纖維化[34]。阿魏酸也可抑制TGF-β1/Smad信號通路來減少肝細(xì)胞凋亡,促進(jìn)肝細(xì)胞增殖,從而減輕肝纖維化的癥狀[35]。
許多單味中藥的有效提取物都可以緩解肝纖維化甚至可促進(jìn)肝再生,肝纖維化和肝再生分子機(jī)制所涉及的信號通路也是提取物所作用的途徑,本文主要介紹了以下三種信號通路。
纖維化一般在肝臟、心臟、腎臟和肺中比較常見。大量研究表明,TGF-β1/Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在纖維化機(jī)制中十分重要[36,37]。
轉(zhuǎn)化生長因子 β1(Transforming growth factor-β1, TGF-β1)是一種多功能的細(xì)胞因子,在組織纖維化中參與炎癥浸潤、細(xì)胞生長和凋亡以及分化的過程。其來源于旁分泌和自分泌,是肝中最重要的致纖維化的因子[38]。Smad蛋白家族是TGF-β1的下游底物分子,可根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能將其分為三類:受體激活型(如Smad2、Smad3等)、通用型(如Smad4)和抑制型(如Smad6、Smad7)[39,40]。TGF-β1通過激活Smad依賴性和非依賴性途徑,進(jìn)一步激活多種細(xì)胞內(nèi)信號通路從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的各種功能。如Smad2/3磷酸化后使纖維蛋白表達(dá)增加,會加速肝纖維化的進(jìn)程。而抑制型Smad7則可以起到反向調(diào)控的作用,若上調(diào)Smad7蛋白的表達(dá)可阻斷TGF-β1信號的激活。通過反向調(diào)控TGF-β1/Smad通路,HSCs活化數(shù)量減少,阻斷ECM的產(chǎn)生,進(jìn)而可以逆轉(zhuǎn)肝纖維化進(jìn)程[1]。
葛根素(puerarin, Pur)是發(fā)散風(fēng)熱藥葛根中的主要有效成分,周步高等[41]人研究發(fā)現(xiàn),葛根素可通過抑制TGF-β1的表達(dá)來抗肝纖維化,并且可有效改善損傷后肝再生障礙的問題,可促進(jìn)肝細(xì)胞分泌蛋白,恢復(fù)肝功能。研究發(fā)現(xiàn),從紫草中提取的紫草素可以通過TGF-β1/Smad信號通路下調(diào)TGF-β1的表達(dá),從而顯著性抑制HSCs的激活和ECM的形成,可以有效地抑制肝纖維化,起到保護(hù)肝臟的作用[42]。有研究表明,從吳茱萸中提取出的吳茱萸堿可通過下調(diào)TGF-β1的表達(dá)可逆轉(zhuǎn)CCL4所致的肝纖維化,并且在體外可抑制HSCs的增殖[43]。
Wnt/β-catenin信號通路在HSCs的活化中起著重要的作用。Wnt經(jīng)典通路是Wnt蛋白與靶細(xì)胞表面的受體Frizzled或LRP復(fù)合物結(jié)合,直接作用于Dsh和Axin蛋白,進(jìn)而抑制由GSK-3/APC/Axin組成的復(fù)合物,導(dǎo)致的β-catenin的降解和磷酸化,使其在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核積聚,核內(nèi)的β-catenin在與轉(zhuǎn)錄因子LEF或TCF結(jié)合,進(jìn)而影響目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄[44]。研究表明激活HSCs核內(nèi)的β-catenin與TCF結(jié)合使DNA的表達(dá)增多,所以反向抑制β-catenin的si-RNA就可以減少膠原蛋白mRNA的表達(dá),從而可緩解肝纖維化[45]。所以說抑制Wnt/β-catenin信號通路是逆轉(zhuǎn)肝纖維化不可或缺的一步。
Yu等[46]發(fā)現(xiàn)丹酚酸B可通過抑制微型RNA-17-5p的表達(dá)來抑制Wnt/β-catenin信號通路從而達(dá)到抗肝纖維化的目的。青蒿琥脂屬于青蒿素衍生物的一種,研究發(fā)現(xiàn)青蒿琥脂可作用與活化的HSCs并且使β-catenin mRNA表達(dá)量減少,可促進(jìn)HSCs的凋亡從而抑制肝纖維化的發(fā)展[47,48]。
IL-6/STAT3信號通路主要介導(dǎo)肝細(xì)胞的增殖階段。IL-6是一種可由多種細(xì)胞產(chǎn)生的一種細(xì)胞因子,屬于白介素家族中的一員。其為一種單鏈蛋白質(zhì),大約負(fù)責(zé)40%轉(zhuǎn)錄基因的激活,其氨基酸序列和細(xì)胞集落刺激因子(Granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF)高度同源,是肝再生的最重要的啟動因子[49]。核轉(zhuǎn)錄因子信號和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)是信號傳導(dǎo)家族的重要成員,在人體免疫等過程發(fā)揮著重要的功能[50]。IL-6與肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞上的受體結(jié)合形成復(fù)合體IL-6/IL-6R/gp130,gp130進(jìn)而活化JAK1,JAK1再進(jìn)一步使STAT3磷酸化,STAT3進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)激活多種基因表達(dá),從而激活G0期的肝細(xì)胞,促進(jìn)其增殖[51]。
梁希等[52]發(fā)現(xiàn),肝切除后IL-17A可促進(jìn)IL-6的表達(dá),活化肝實(shí)質(zhì)中的STAT3,啟動肝臟再生。香芹酚是唇形科精油中的一種活性成分,具有促進(jìn)肝臟再生、抗肝毒性和保護(hù)肝的作用。研究發(fā)現(xiàn),香芹酚對肝切除(PHx)后的大鼠有明顯的促進(jìn)肝細(xì)胞增殖和肝再生的能力[53]。
綜上所述,丹參、莪術(shù)、當(dāng)歸和黃芪等中藥都具有改善肝功能,抑制肝纖維化的進(jìn)程。部分中藥有促進(jìn)肝再生的作用。而肝纖維化和肝再生的分子機(jī)制中所涉及的信號通路,如TGF-β1/Smad、Wnt/β-catenin和IL-6/STAT3等信號通路,其機(jī)制的研究也顯得十分重要。但無論是緩解肝纖維化還是促進(jìn)肝再生都是一個復(fù)雜的過程,目前還存在著未解的問題,仍有待進(jìn)一步研究。