李竹英，陳 璐，李 星

(1. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院,黑龍江 哈爾濱 150040；2. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué),黑龍江 哈爾濱 150040)

支氣管哮喘(簡(jiǎn)稱哮喘)是臨床上常見(jiàn)的呼吸系統(tǒng)疾病，常表現(xiàn)為反復(fù)發(fā)作的喘息、咳嗽、胸悶、氣短等癥狀，其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，主要的病理特征為氣道慢性炎癥反應(yīng)、氣道高反應(yīng)性和氣道重塑，具有較高的發(fā)病率及病死率，已嚴(yán)重威脅全球人民的健康和生活。流行病學(xué)顯示全球患病率達(dá)1%～18%，其中發(fā)達(dá)國(guó)家的哮喘發(fā)病率在10%～30%之間，而我國(guó)則為0.5%～5%[1-2]。西醫(yī)治療哮喘主要以糖皮質(zhì)激素為主，由于長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)，患者普遍依從性較差。中醫(yī)治療哮喘從整體理念出發(fā)，辨證論治，對(duì)患者實(shí)施個(gè)體化治療，取得了較好的療效，已經(jīng)越來(lái)越受到臨床患者的信賴。近年來(lái)，眾多研究發(fā)現(xiàn)TGF-β1/Smads信號(hào)通路與哮喘的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，包括參與哮喘氣道炎癥反應(yīng)和氣道重塑，并通過(guò)與多條信號(hào)通路的交叉對(duì)話及與多種調(diào)控因子、蛋白的相互作用，誘導(dǎo)哮喘的發(fā)生。本文將中醫(yī)的整體宏觀理念與西醫(yī)的精準(zhǔn)微觀認(rèn)知結(jié)合起來(lái)，歸納、總結(jié)中醫(yī)藥干預(yù)TGF-β1/Smads信號(hào)通路治療哮喘的研究進(jìn)展，以為基礎(chǔ)研究和臨床治療提供參考。

1 TGF-β1/Smads信號(hào)通路概述

1.1TGF-β1/Smads的組成 TGF-β1是一種多功能性細(xì)胞因子，可以調(diào)節(jié)眾多細(xì)胞的反應(yīng)，如增殖、分化和遷移等。TGF-β1在哺乳動(dòng)物中主要表現(xiàn)為3種異構(gòu)體：TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，其中以TGF-β1在哮喘的發(fā)病中最為重要。雖然3種異構(gòu)體的基因編碼蛋白質(zhì)有所不同，但都具有調(diào)節(jié)炎癥，促進(jìn)細(xì)胞增殖分化的作用。Smads蛋白是細(xì)胞內(nèi)唯一的TGF-β1受體激酶底物，通過(guò)調(diào)控細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)化、合成和凋亡等過(guò)程，將TGF-β1受體復(fù)合物下游信號(hào)從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核，介導(dǎo)TGF-β1細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)并促進(jìn)靶基因的轉(zhuǎn)錄。由于蛋白結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)的不同，Smads蛋白可分為3個(gè)亞家族，受體調(diào)節(jié)型Smad(R-Smad)，通用調(diào)節(jié)型Smad(Co-Smad)和抑制型Smad(I-Smad)。受體調(diào)節(jié)型包括Smad2、Smad3，在TGF-β1/Smads信號(hào)通路中起正向調(diào)節(jié)作用，激活其信號(hào)傳導(dǎo)。通用調(diào)節(jié)型為Smad4，是TGF-β1/Smads信號(hào)通路的關(guān)鍵樞紐，可以與磷酸化的R-Smad形成異聚體，轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)與DNA結(jié)合，完成相關(guān)目的基因的轉(zhuǎn)錄。抑制型包括Smad6、Smad7，在TGF-β1/Smads信號(hào)通路中起負(fù)向調(diào)節(jié)作用，抑制其信號(hào)傳導(dǎo)。

1.2TGF-β1/Smads的活化 TGF-β1/Smads信號(hào)通路的傳導(dǎo)始于TGF-β1與TβRⅡ受體結(jié)合，激活TβRⅠ受體活性，形成TβRⅡ- TGF-β1-TβRⅠ復(fù)合物，該復(fù)合物誘導(dǎo)下游靶標(biāo)Smad2、Smad3磷酸化，與Smad4形成異聚體，并轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)與DNA結(jié)合，將細(xì)胞外TGF-β1的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)致細(xì)胞核內(nèi)，啟動(dòng)相關(guān)目的基因的轉(zhuǎn)錄。

2 TGF-β1/Smads信號(hào)通路與哮喘的關(guān)系

2.1TGF-β1/Smads與哮喘炎癥反應(yīng) 哮喘是一種非特異性氣道炎癥性疾病這一點(diǎn)已經(jīng)形成共識(shí)，其炎癥反應(yīng)主要表現(xiàn)為氣道中嗜酸性粒細(xì)胞(EOS)浸潤(rùn)及其導(dǎo)致的氣道高反應(yīng)。EOS可以通過(guò)釋放顆粒蛋白、生長(zhǎng)因子和炎性介質(zhì)等細(xì)胞因子導(dǎo)致支氣管收縮、黏液分泌及血管通透性增加等一系列炎癥反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致氣道反應(yīng)性增加和哮喘發(fā)作。研究證實(shí)外周血和痰中EOS數(shù)目增多是哮喘的主要特征，已成為哮喘炎癥檢測(cè)有效指標(biāo)[3]。TGF-β1/Smads通路能夠通過(guò)促進(jìn)炎癥因子、T淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)和自身免疫性復(fù)合物的沉積，在炎癥性疾病、感染、自身免疫功能的紊亂等病理過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。TGF-β1是重要的免疫調(diào)節(jié)因子，可由肺組織中多種免疫細(xì)胞(如EOS、平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞等)合成分泌，在上呼吸道的變應(yīng)性疾病中，與EOS的關(guān)系最為密切。研究顯示，65%的EOS中存在TGF-β1mRNA, 75%的EOS是由TGF-β1mRNA激活的[4]。TGF-β1可以趨化EOS、淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞等免疫細(xì)胞至氣道，增強(qiáng)這些炎癥細(xì)胞的生存力并促進(jìn)它們?cè)鲋?、分化、脫顆粒，從而增加哮喘的氣道炎癥反應(yīng)。王秀丹[5]研究發(fā)現(xiàn)吡非尼酮可以通過(guò)抑制TGF-β1/Smads通路來(lái)減少哮喘小鼠肺泡灌洗液(BALF)中EOS、淋巴細(xì)胞數(shù)目和TNF-α、IL-4的表達(dá)，降低氣道組織黏蛋白(Muc5ac)的表達(dá)和杯狀細(xì)胞增生，抑制哮喘氣道炎癥。研究顯示，TGF-β1可以直接剌激毛細(xì)微血管，增加局部血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡壁上皮細(xì)胞通透性，導(dǎo)致肺組織局部水腫，加重局部炎癥反應(yīng)[6]。在不同程度哮喘患者氣道中TGF-β1水平顯著高于正常個(gè)體，且TGF-β1表達(dá)水平越高，哮喘氣道炎癥損傷程度越重[7]。

2.2TGF-β1/Smads與哮喘氣道重塑 氣道重塑已被認(rèn)為是哮喘重要的特征性改變，源于持續(xù)的氣道損傷，氣道發(fā)生了不可逆的結(jié)構(gòu)和功能性改變，成為了哮喘難以根治的主要原因。氣道重塑的主要病理表現(xiàn)為氣道平滑肌增殖遷移、上皮下纖維化、膠原沉積、基底膜增厚、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、杯狀細(xì)胞增生及血管生成重塑等。許多研究顯示TGF -β1/Smads信號(hào)通路與哮喘氣道重塑的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切。TGF-β1是目前所知最強(qiáng)的促纖維化因子，可以通過(guò)自分泌和旁分泌途徑激活Smad2/3通路，刺激成纖維細(xì)胞的分裂增殖，促使成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，肌成纖維細(xì)胞可以合成大量的Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白和纖連蛋白在細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)內(nèi)聚集，沉積于基底膜，最終導(dǎo)致氣道重塑[8]。研究顯示，哮喘小鼠肺組織中TGF-β1的表達(dá)水平與氣道重塑呈正相關(guān)性[9]。肌成纖維細(xì)胞的收縮結(jié)構(gòu)主要由富含平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)的微絲束連接組成，因此常將α-SMA作為肌成纖維細(xì)胞的識(shí)別標(biāo)記蛋白。Smad2、Smad3可以上調(diào)α-SMA在纖維母細(xì)胞中的表達(dá)，促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞分泌膠原纖維和纖連蛋白，增加膠原沉積，導(dǎo)致氣道變窄，引發(fā)氣道重塑[10]。研究發(fā)現(xiàn)，Smad7參與TGF-β1/Smads信號(hào)通路的負(fù)反饋?zhàn)苑置冢ㄟ^(guò)上調(diào)哮喘大鼠上皮細(xì)胞中Smad7表達(dá)水平，可以抑制TGF-β1的活性，改善氣道重塑[11]。TGF -β1可以促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的增生、肥大和ECM的合成，導(dǎo)致管腔狹窄，引發(fā)氣道重塑。Mc-Millan等[12]研究發(fā)現(xiàn)TGF-β1拮抗劑可以通過(guò)抑制Smad2磷酸化來(lái)調(diào)控TGF-β1/Smads信號(hào)通路的傳導(dǎo)，從而抑制氣道平滑肌細(xì)胞增殖，減少基底膜的ECM沉積。吳立琴等[13]研究發(fā)現(xiàn)TGF-β1可以通過(guò)下調(diào) caveolin-1蛋白的表達(dá)量，促進(jìn)哮喘大鼠平滑肌細(xì)胞的增殖，引起氣道重塑。TGF-β1還可以激活間質(zhì)細(xì)胞，誘導(dǎo)間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生蛋白酶抑制劑，減少ECM降解，加重氣道纖維化和膠原沉積，導(dǎo)致氣道重塑[14]。

2.3TGF-β1/Smads與哮喘相關(guān)通路的交叉對(duì)話TGF-β1/Smads通路有時(shí)可以通過(guò)與其他通路交叉對(duì)話，共同對(duì)機(jī)體發(fā)揮調(diào)控作用。因此明確哮喘中TGF-β1/Smads通路與其他通路的分子網(wǎng)狀聯(lián)系，對(duì)研究中醫(yī)藥治療哮喘的分子機(jī)制具有重要意義。MAPK信號(hào)通路可以通過(guò)磷酸化Smad2的MH1結(jié)構(gòu)域及Smad2與Smad3的銜接區(qū)域，抑制TGF-β1激活的Smad2、Smad3的核運(yùn)轉(zhuǎn)，起到調(diào)控TGF-β1/Smads通路的作用。JAK-STAT[15]、PI3K[16]與TGF-β1/Smads通路亦有類似的“對(duì)話”。葉晶[17]研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)抑制TWEAK/Fn14和 TGF-β1/Smads信號(hào)通路的交叉對(duì)話位點(diǎn)TAK-1可以降低哮喘小鼠BALF中EOS數(shù)目及細(xì)胞因子IL-4、IL-5 和 IL-13的表達(dá)水平，從而減輕哮喘的氣道炎癥反應(yīng)。Paw等[18]發(fā)現(xiàn)Wnt/GSK-3β/β-catenin 信號(hào)通路抑制劑(LiCL，TWS119)可以通過(guò)抑制GSK-3β，減弱哮喘患者TGF-β1/Smads信號(hào)通路誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化。Gombedza等[19]研究發(fā)現(xiàn)Rho激酶依賴性信號(hào)通路的激活與TGF-β1/Smads信號(hào)通路誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞增殖分化密切相關(guān)。

2.4TGF-β1/Smads與哮喘相關(guān)因子、蛋白的作用TGF-β1/Smads通路也可以與某些調(diào)控因子、蛋白發(fā)生作用參與哮喘的炎癥反應(yīng)和氣道重塑。BCL11B是一種非常重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，具有調(diào)控T淋巴細(xì)胞增殖分化的功能。BCL11B能夠負(fù)向調(diào)控TGF-β1/Smads信號(hào)通路而影響Th17細(xì)胞亞群的分化，減輕哮喘的炎癥反應(yīng)[20]。微小RNA-21(miR-21)的高表達(dá)可以通過(guò)下調(diào)其靶基因TGFβRⅡ、Smad7蛋白的水平，調(diào)控TGF-β1/Smads信號(hào)通路，加重哮喘的炎癥反應(yīng)[21]?；|(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)是ECM重塑的關(guān)鍵酶，可以降解ECM的多種蛋白成分，參與氣道重塑的發(fā)生。TGF-β1可以誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞釋放大量的MMP-9，通過(guò)促進(jìn)ECM的合成加劇氣道重塑[22]。結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)是一種可以刺激成纖維細(xì)胞增殖分化的生長(zhǎng)因子，具有促進(jìn)氣道纖維化和膠原沉積等作用，在哮喘患者血漿中呈高表達(dá)狀態(tài)。TGF-β1可以誘導(dǎo)CTGF的釋放，刺激成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，促使纖連蛋白、膠原蛋白Ⅰ在基底膜沉積，實(shí)現(xiàn)氣道重塑[23]。

3 中醫(yī)藥干預(yù)TGF-β1/Smads信號(hào)通路治療哮喘

3.1單味中藥 李厚忠等[24]研究發(fā)現(xiàn),川貝可以減輕哮喘小鼠BALF中EOS的計(jì)數(shù)和氣管管壁厚度、平滑肌厚度，同時(shí)降低肺組織中TGF-β1、p-Smad2、Smad2、p-Smad3、Smad3和TGF-β1mRNA、Smad2 mRNA、Smad3 mRN的表達(dá)，提示川貝可以改善哮喘小鼠氣道炎癥反應(yīng)和氣道重塑，其機(jī)制可能與抑制TGF-β1/Smads信號(hào)通路有關(guān)。戴歡等[25]研究發(fā)現(xiàn),黃芪可以降低哮喘大鼠肺組織中TGF-β1和P-Smad3蛋白及mRNA的表達(dá)，減少氣道平滑肌增生肥大及炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，提示黃芪可能通過(guò)抑制TGF-β1/Smad3信號(hào)通路改善哮喘氣道重塑和氣道炎癥。

3.2中藥提取物 隱丹參酮是過(guò)敏性疾病常用藥丹參的主要脂溶性成分，具有抗炎、抗氧化等多種藥理作用。王重陽(yáng)等[26]研究發(fā)現(xiàn)隱丹參酮可以抑制哮喘小鼠炎癥細(xì)胞滲出和杯狀細(xì)胞增生，降低BALF中EOS、中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞數(shù)目，減輕氣道炎癥反應(yīng)，其機(jī)制可能與抑制TGF-β1/Smads信號(hào)通路有關(guān)。鉤藤堿是鉤藤中含量最大的生物堿成分。王盟等[27]研究發(fā)現(xiàn)鉤藤堿固體脂質(zhì)納米粒可以抑制哮喘小鼠氣道壁EOS浸潤(rùn)，降低血清中IgE、BALF中IL-4、IL-5和IL-13以及肺組織中TGF-β1、Smad2和Smad3的表達(dá)水平，上調(diào)肺組織中的Smad7的表達(dá)，提示鉤藤堿減輕哮喘氣道炎癥的機(jī)制可能與抑制TGF-β1/Smads信號(hào)通路、調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡有關(guān)。川芎嗪是中藥川芎的有效成分，具有抑制炎癥、調(diào)節(jié)免疫和抗纖維化等藥理作用。史雅旭[28]研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪可以通過(guò)調(diào)控TGF-β1/Smads信號(hào)通路抑制哮喘小鼠氣道炎癥和氣道重塑。咸哲民等[29]研究發(fā)現(xiàn)，歐前胡素可以降低哮喘小鼠肺組織中TGF-β1和Smad3的表達(dá)水平，同時(shí)降低α-SMA與MMP-9的蛋白表達(dá)，減少膠原沉積和氣道壁增厚，提示歐前胡素可能通過(guò)調(diào)控TGF-β1/Smad3信號(hào)通路來(lái)改善哮喘氣道重塑。

3.3中藥復(fù)方 劉璐[30]經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)陽(yáng)和平喘顆粒可以減輕哮喘小鼠支氣管周圍的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)和氣道黏液栓的形成，降低肺組織中TGF-β1、Smad2 和 Smad3 蛋白表達(dá)以及BALF 中 IL-4、IL-13 表達(dá)水平，并下調(diào)氣道組織中黏蛋白5AC的表達(dá)，提示陽(yáng)和平喘顆?？赡芡ㄟ^(guò)調(diào)控TGF-β1/Smads信號(hào)通路來(lái)減輕哮喘氣道黏液高分泌及氣道炎癥。閆云霞[31]在研究中發(fā)現(xiàn)，柴胡滲濕湯組與哮喘模型組比較，哮喘大鼠氣道周圍的炎性細(xì)胞和管腔內(nèi)炎性分泌物均減少，平滑肌和基底膜厚度減輕，肺組織中TGF-β1、IL-5和IL-13表達(dá)水平均降低，且柴胡滲濕湯高劑量組各項(xiàng)指標(biāo)下調(diào)最明顯，說(shuō)明柴胡滲濕湯組可能通過(guò)抑制TGF-β1的表達(dá)來(lái)改善哮喘氣道炎癥和氣道重塑。氣陰雙補(bǔ)方是全國(guó)名老中醫(yī)宣桂琪根據(jù)自己多年的臨診經(jīng)驗(yàn)，加減應(yīng)用于兒童哮喘緩解期的經(jīng)驗(yàn)方。研究發(fā)現(xiàn)，將氣陰雙補(bǔ)方應(yīng)用于卵蛋白激發(fā)制備的哮喘大鼠模型中，可以減輕氣道平滑肌和氣管內(nèi)壁的厚度，降低肺組織中TGF-β1mRNA、Smad2/3mRNA的表達(dá)水平，提示氣陰雙補(bǔ)方抑制哮喘氣道重塑的機(jī)制可能與調(diào)控TGF-β1/Smads通路有關(guān)[32]。李瑞星[33]研究發(fā)現(xiàn)，加味茵陳蒿湯可以明顯改善哮喘濕熱證患兒的臨床癥狀，治療效果優(yōu)于孟魯司特鈉。為明確加味茵陳蒿湯治療哮喘的作用機(jī)制，進(jìn)行了近一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果顯示加味茵陳蒿湯可以通過(guò)調(diào)控TGF-β1/Smads信號(hào)通路，降低氣道高反應(yīng)性，改善氣道炎癥和氣道重塑。

3.4中醫(yī)外治法 付明舉等[34]、韓君萍等[35]分別發(fā)現(xiàn)通過(guò)穴位埋線、針灸治療哮喘小鼠，其氣道黏膜下層炎癥明顯減輕，同時(shí)肺組織中TGF-β1蛋白表達(dá)下降，提示穴位埋線法、針灸療法可能通過(guò)抑制TGF-β1蛋白表達(dá)來(lái)減輕哮喘氣道炎癥。萬(wàn)力生等[36]臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用炙麻黃、白芥子、細(xì)辛、皂角刺制備藥膏于三伏天貼敷于肺腧、膈腧、定喘、腎腧穴可以改善哮喘患兒的發(fā)作次數(shù)和遠(yuǎn)期預(yù)后，降低哮喘患兒血清中TGF-β1、Smads3的表達(dá)，提示天灸法治療哮喘的作用機(jī)制可能是通過(guò)抑制TGF-β1/Smads信號(hào)通路傳導(dǎo)減輕氣道重塑。李錚等[37]研究結(jié)果顯示電針背三針(大杼、風(fēng)門、肺俞)可以下調(diào)哮喘大鼠氣道平滑肌面積以及內(nèi)管壁面積，降低肺組織中 TGF-β1、Smad3的蛋白與 mRNA 表達(dá)，提示其改善氣道重塑的機(jī)制可能與抑制TGF-β1/Smad3信號(hào)通路有關(guān)。

4 小 結(jié)

本文通過(guò)搜索文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)綜述了中醫(yī)藥與TGF-β1/Smads信號(hào)通路、哮喘的相互關(guān)系，得出中醫(yī)藥如單味中藥、中藥提取物、中藥復(fù)方及中醫(yī)外治法等治療哮喘療效顯著，揭示了中醫(yī)藥治療哮喘的作用機(jī)制，也為中醫(yī)藥治療哮喘提供了依據(jù)。TGF-β1/Smads信號(hào)通路不僅可以趨化多種炎性細(xì)胞和因子并延長(zhǎng)其作用時(shí)間加重哮喘氣道炎癥反應(yīng)，還可以通過(guò)促進(jìn)氣道纖維化形成和平滑肌細(xì)胞增殖分化導(dǎo)致哮喘氣道重塑。TGF-β1/Smads信號(hào)通路還可以通過(guò)與其他通路，如MAPK信號(hào)通路、JAK-STAT信號(hào)通路、PI3K信號(hào)通路、TWEAK/Fn14信號(hào)通路、Wnt/GSK-3β/β-catenin 信號(hào)通路和Rho激酶依賴性信號(hào)通路串話的方式，共同完成對(duì)哮喘的調(diào)控作用。此外，研究發(fā)現(xiàn)TGF-β1/Smads信號(hào)通路可以與某些調(diào)控因子、蛋白，如BCL11B、miR-21、MMP-9和CTGF共同作用于哮喘的發(fā)生。中醫(yī)藥治療哮喘前景廣闊，以其低毒性、多靶點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)在調(diào)控信號(hào)通路方面有著獨(dú)特的功效，通過(guò)中醫(yī)藥干預(yù)TGF-β1/Smads信號(hào)通路及其相關(guān)基因靶點(diǎn)治療哮喘是值得我們深入研究的方向。我們應(yīng)在中醫(yī)理論的指導(dǎo)下，結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)手段，從分子生物學(xué)層面上進(jìn)一步探討中醫(yī)藥治療哮喘的作用機(jī)制，從機(jī)制中尋找治法的證據(jù)，使哮喘得到更加有效的預(yù)防和治療。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。