曹麗媛,蔣鵬飛,顏春薇,劉 培,彭 俊,彭清華*

(1.湖南中醫(yī)藥大學,湖南 長沙 410208;2.湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院,湖南 長沙 410007)

干眼(Dry eye disease,DED)是最常見的眼表疾病之一,常見的癥狀包括干澀感、灼熱感、癢感、眼紅、視力模糊、視力波動和視覺疲勞等,嚴重者還會發(fā)生角膜上皮剝離、絲狀黏附和角膜潰瘍等病變,極大影響患者工作和生活質量。全球干眼患病率差異較大,美洲5%～7%左右,亞洲發(fā)病率則高達40%～70%,均呈現逐年上升趨勢[1]。2017年以前DED被定義為眼部紊亂性疾病,病因是淚液的質量或分泌量異常而導致眼部損傷和眼表損壞[2]。2017年TFOS DEWS II定義和分類報告(TFOS DEWS II)將干眼定義為因淚膜穩(wěn)定性下降和眼部癥狀而導致的淚膜不穩(wěn)定、眼表面炎癥和損傷以及神經傳感異常的眼表面疾病[2]。雖然DED的致病機制尚未完全被闡明,但改善DED的眼表面炎癥情況依然是其主要的治療手段,目前臨床治療多為局部持續(xù)使用人工淚液和非甾體抗炎藥(Nonsteroidal antiinflammatory drugs,NSAIDs),它們有限的水溶性提高了配方的成本[3]。為了規(guī)避溶解性配方問題,延長眼表面藥物療效并穩(wěn)定淚膜及降低DED藥物的成本,越來越多的眼科學者開始研究副作用小且價格低廉的中草藥來治療干眼[4]。中醫(yī)藥(Traditional Chinese medicine,TCM)是我國傳統(tǒng)醫(yī)學,以其獨特的理論基礎和臨床效果受到廣泛關注,國內外多個研究報道了中醫(yī)藥復方在DED治療中的臨床效果和藥理機制[5]。中藥復方具有多組分多靶點的特點,可通過作用于DED不同病理過程起到治療作用,包括抗凋亡、抗炎和抗氧化應激等,但其作用機制尚未完全闡明[6]。既往研究顯示,中醫(yī)藥在改善干眼的臨床癥狀、延長淚膜破裂時間、改善角膜熒光染色等方面確有療效[7]。本研究將對參與DED病程的因素和相關信號通路以及中醫(yī)藥防治的作用機制等研究成果進行闡釋與討論。

1 DED的病理過程

DED是一種慢性復發(fā)性眼部炎癥性疾病,病理過程復雜,涉及淚膜不穩(wěn)定、淚膜過氧化、眼表損傷和眼表炎癥等多個方面[8],最終導致淚膜穩(wěn)定性下降[9]。淚膜滲透壓延長(局部或彌漫區(qū)域)誘導眼表上皮細胞和常駐免疫細胞中的應力信號傳導,并引起先天性炎癥因子的大量增加,通過絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen activated protein kinase,MAPK)途徑并增加促炎細胞因子(如IL-1β,IL-2,IL-6和TNF-α等)、趨化因子、基質金屬蛋白酶以及細胞凋亡因子的分泌,導致適應性T細胞介導的免疫反應[10-11]。

2 炎癥信號通路在DED病變中的作用機制

DED病變機制復雜,目前體內和體外研究皆證實炎癥是DED病變的核心,p38/MAPK、NF-κB、Wnt、TLR以及PI3K/AKT等信號通路已被證實參與了DED病變發(fā)展的全過程[12-14]。

2.1 p38/MAPK信號通路

MAPK的家族成員是大多數信號轉導途徑的關鍵激酶。MAPK信號通路存在于大多數細胞內,參與炎癥反應,是DED病變的關鍵通路之一[15]。氧化應激可以激活MAPK信號通路以誘導炎癥細胞因子的產生,并產生一系列下游變化,最終導致DED[16-17]。DED小鼠模型的淋巴結和結膜中的兩個Th17子集具有更高的磷酸化MAPK和JNK,通過p38/MAPK可有效將IL-17A表達維持在Th17細胞中。此外,兩種Th17群的過度轉移表明其在DED中的等同致病性[18]。HAO及其組員通過將一種新型G蛋白受體激動劑(Glucagon-like peptide-1 receptor agonists,GLP-1RA)施加到干眼動物模型中,達到了非常好的治療效果;GLP-1RA的治療顯著增加了DED小鼠淚膜的破裂時間,完善了角膜和結膜組織的形態(tài)特征,并逆轉了DED小鼠中結膜角膜細胞的損傷。不僅如此,GLP-1RA通過抑制MAPK信號通路的磷酸化,顯著降低了DED小鼠的眼表面中的氧化應激和炎癥發(fā)育[19]。HSU等[20]使用Westernblot蛋白印跡來評估油孔素對核因子-κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)和MAPK信號通路的影響,發(fā)現抑制JNK1/2和P38/MAPK信號傳導途徑的磷酸化,可降低IL-6、MCP-1和SICAM-1等炎癥因子的分泌,減少眼表面炎癥。MAPK信號通路已被證實與眼表面炎癥有關[21,22]。此外,多項研究認為可以通過干預MAPK信號通路來治療DED。

2.2 NF-κB信號通路

NF-κB是一類關鍵性的核轉錄因子,以二聚體的形式發(fā)揮功能,調節(jié)涉及免疫、炎癥的基因[23]。NF-κB信號通路也是最經典的炎癥信號通路之一,廣泛存在于多種類型的細胞中,近年來研究發(fā)現NF-κB在眼角結膜的發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用[24]。WEI等[25]通過新西蘭兔建立DED動物模型并使用氫溴酸東莨菪堿(Scopolamine Hydrobromide,SCOP)治療,通過調節(jié)α7NACHR/NF-κB信號通路來緩解干眼的炎癥。此外,FAN等[26]發(fā)現β-氨基甲酰馬來酸(N-Carbamoylmaleamic Aicd,NCA)可通過調節(jié)TLR4/NF-κB/NLRP3信號傳導來減輕嚙齒動物模型的干眼癥狀,證明了NCA的預處理可阻礙TLR4和下游NF-κB/NLRP3信號蛋白的上調。ZHANG等[27]通過干燥應激誘導的干眼模型證實了秦皮乙素對角膜上皮細胞的保護作用,表明秦皮乙素可通過清除自由基和通過Nrf2信號傳導的激活來保護人角膜上皮細胞免受氧化損傷。NF-κB可廣泛發(fā)揮作用,眼部病變中NF-κB都有不同程度的激活,調節(jié)病變過程中有關蛋白質的基因表達。通過DNA損傷以及大多數信號轉導途徑激活,觸發(fā)細胞質NF-κB的激活以刺激炎癥反應,導致NF-κB的過度表達以及促炎反應,NF-κB能調節(jié)多種參與炎癥反應的細胞因子、黏附分子以及蛋白酶類的基因轉錄過程,與炎癥的發(fā)生密切相關[28]。

2.3 Wnt通路

Wnt是由果蠅的Wingless基因和小鼠的Int1基因組合而成的一類分泌型糖蛋白,可參與調控細胞增殖、分化及凋亡等過程,并能影響角膜血管生成和重塑。根據下游是否受β-catenin的控制,Wnt信號通路主要分為3種:經典Wnt信號通路、Wnt/c-Jun氨基末端激酶(JNK)和Wnt/Ca2+非經典信號通路[29]。Wnt信號傳導途徑是通過Wnt配體與細胞膜受體的結合激活的一組多功能信號轉導途徑,參與了細胞的各種生理和病理過程,包括干眼疾病的發(fā)生過程。作為調節(jié)細胞增殖、分化和凋亡的信號傳導途徑,Wnt信號分子是血管形態(tài)發(fā)生中的關鍵調控因子,其信號成分的缺失或突變會導致多種新生血管性眼病,如角膜新生血管性眼病、視網膜新生血管性眼病和脈絡膜新生血管性眼病。Wnt/β-catenin信號傳導,也稱為規(guī)范Wnt信號傳導,是一種介導細胞發(fā)育和增殖的關鍵途徑。Wnt信號在角膜新生血管的形成中起著關鍵作用,抑制Wnt信號通路的異常激活可為干眼疾病提供新的治療理念[30]。

2.4 TLR通路

當前的研究表明,Toll樣受體(Toll-like receptors,TLR)和信號通路的調節(jié)有助于減少或防止干眼中的炎癥反應過程,因此在干眼的治療和預防中,對TLR信號通路的調節(jié)和控制具有重要意義。LI等[31]在干眼的發(fā)病機理研究中分析了TLR信號通路的作用原理,并討論了不同干預方法對干眼TLR途徑的影響。TLR在觸發(fā)先天免疫反應中具有關鍵作用,TLR可激活眼表面的各種促炎細胞因子、趨化因子和抗菌肽,組織蛋白5通過TLR-NF-kappa B途徑抑制促炎細胞因子的表達,富組蛋白5的應用可減少眼表面中相關的TLR信號傳導和先天免疫炎癥[32]。與配體結合后,TLR會觸發(fā)下游信號級聯反應,影響轉錄因子的激活,如激活蛋白-1、干擾素調節(jié)因子和核因子Kappa-light鏈等。TLR信號傳導的啟動會觸發(fā)炎癥并激活先天和適應性免疫反應[33],TLR受體信號傳導的過度激活也可能導致自身免疫性和炎癥性疾病的發(fā)作。LUCHNER M等[34]通過深入研究,發(fā)現調控TLR通路可以減輕過度的免疫激活并調節(jié)先天免疫信號傳導。

2.5 PI3K/AKT通路

PI3K是一個細胞內脂質激酶家族,是PI3K/AKT信號通路上游的關鍵元素。蛋白激酶B是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶,被認為是PI3K下游最重要的效應激酶之一,也是PI3K/AKT信號途徑的核心。PI3K/AKT途徑的激活始于RTK的PI3K激活[35]。感覺神經通過降鈣素基因相關肽(Calcitonin gene related peptide,CGRP)介導的巨噬細胞轉化為M2(CD163/CD206)表型,并通過PI3K/AKT信號傳導途徑促進角膜炎癥、CGRP抑制角膜炎癥,并通過PI3K/AKT信號通路促進巨噬細胞向其他表型的轉化[36]。藏紅花素可以通過激活PI3K/AKT并抑制NF-κB信號通路來影響視網膜病理[37]。ZHU等[38]通過對分子信號通路進行分析,使用mRNA測序來探索相關的基因本體?？赏ㄟ^蛋白質印跡和實時逆轉錄-定量聚合酶鏈反應,驗證AKT信號通路和相關炎癥因子的水平。DNA甲基轉移酶3B輻射的DNA甲基化和PI3K/AKT/MTOR信號傳導參與調控了小鼠模型中堿誘導的角膜損傷[39]。PI3K/AKT信號通路的激活對于角膜上皮祖細胞中淚膜的活性氧(reactive oxygen species,ROS)刺激細胞增殖至關重要,PI3K/AKT信號傳導途徑對于角膜上皮祖細胞的ROS介導的高增殖必不可少,PI3K/AKT信號通路在促進細胞周期進程中起著重要作用[40]。國外學者在干眼患者的淚膜中已經確定了ROS和氧化應激水平的升高,還確定了SD小鼠中的干眼表型。SD小鼠模型中,實驗結果表明ROS水平較高可能導致干眼病下眼表的某些病理變化,PI3K/AKT信號通路激活可促進角膜的增殖和傷口愈合[41],PI3K/AKT信號通路的激活將降低角膜損傷。此外,PI3K/AKT信號通路已被證實與許多生物學過程有關,包括細胞周期、遷移、增殖和凋亡,提示信號通路與DED密切相關[42-43]。

3 中藥調控相關信號通路治療DED

3.1 抑制氧化應激

抗氧化劑是在低濃度時有效抑制自由基氧化的物質,通過捕獲過多的自由基以中和自身,減少由氧化應激造成的損害?？寡趸瘎┛捎行謇眢w內過多的自由基并預防各種疾病[44]。許多研究證實,中草藥中含有的天然抗氧化活性成分,可以清理和減少生物體中自由基造成的損害[45-48]。同時,中草藥也可以有效增強免疫力。根據中草藥中存在的主要抗氧化成分,抗氧化劑可以分為苯基己二糖苷、人參皂苷、類黃酮、生物堿、雌激素和多糖[49]。決明子提取液和黑麥冬已被確認為抗氧化劑,因此含有這些中草藥成分的口服抗氧化劑以及補充劑可能會增加淚膜的產生,從而通過減少氧化應激損害來減輕一般的干眼癥狀,口服抗氧化劑及補充劑可以增加淚液產量并改善淚膜的穩(wěn)定性。抗氧化劑療效安全,可以用作DED患者的常規(guī)人工淚液療法的輔助治療[50]。菊花對緩解眼睛疲勞具有積極影響,在炎癥治療中有重要的活性作用,如抗炎、抑制氧化應激和神經保護等[51]。人參皂苷是人參的主要活性成分,已被證實對多種疾病具有多種藥理作用[52]。YI等[53]研究人參皂苷在炎性體介導的炎癥反應中的作用,強調人參皂苷可通過選擇性炎癥靶向來治療疾病。類黃酮可提高機體抗氧化和清除自由基的能力,槲皮素是最典型的類黃酮之一,槲皮素作為一種重要的類黃酮,具有多種特性,如降低血壓、降低血糖、抗氧化、抗病毒、抗炎、抗菌等[54,55]。多糖作為中藥的有效成分之一,具有抗氧化、抗病毒、改善免疫力等作用。中草藥中的多糖成分來源廣泛,許多植物中的多糖成分具有顯著的抗氧化作用,其主要通過內源性抗氧化應激,和Nrf2途徑調節(jié)下游抗氧化劑酶的表達。這些抗氧化劑可以進一步阻斷自由基鏈反應,從而減少自由基的產生。多糖有效成分可通過多渠道發(fā)揮效應,在抗氧化劑開發(fā)方面已取得很大進展[56]。

3.2 減輕炎癥反應

炎癥反應是DED病變的重要機制,抗炎是關鍵措施。密蒙花滴眼液能降低干眼小鼠淚腺MMP-3、MMP-9、TNF-α及降低干眼小鼠眼結膜中NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-1β和IL-18的表達。研究表明,密蒙花可緩解角膜上皮損傷,并抑制DED小鼠模型結膜中的NLRP3炎癥反應[57-58]。白藜蘆醇是一種從植物虎杖中分離出來的天然多酚化合物,可以通過調節(jié)多種途徑,包括炎癥、脂質代謝、氧化平衡狀態(tài)等,減少促炎細胞因子的分泌和表達。進一步的研究表明,白藜蘆醇可以通過激活AMP的蛋白激酶α(AMPKα)-SIRT1途徑增強AMPKα的磷酸化并抑制NF-κB炎癥信號通路。姜黃素是從植物姜黃及天南星根莖中分離出來的天然酚類色素,研究表明,姜黃素具有不同的藥理學作用,如抗氧化應激、清除無氧自由基和抗炎。姜黃素可以調節(jié)多種轉錄因子,包括NF-κB、Nrf2、雌二醇結合蛋白類似物、碳水化合物結合蛋白、ATF3、p53和PPAR-γ等,姜黃素還可以通過其抗炎活性發(fā)揮保護作用[59]。山柰酚(Kaempferol,KM)存在于銀杏和蜂膠中,據報道其具有抗炎、抗氧化應激和抗腫瘤活性作用,研究表明,將含有KM的緩沖液放入兔子眼中可以增加淚液分泌和修復角膜上皮細胞而不會產生刺激性作用[60]。黃芪提取物可通過調節(jié)PKC-α-ERK1/2-NF-κB對人角膜上皮細胞炎癥分子產生影響[61]。

3.3 抑制細胞凋亡

發(fā)生干眼時,淚腺腺泡、結膜上皮、角膜內皮細胞可出現凋亡異常,造成眼部組織的損傷和破壞。炎癥和凋亡共同作用于干眼的發(fā)病過程,研究表明,TCM對眼損傷的保護作用與程序性細胞死亡有關,與細胞凋亡關系最為密切[62]。枸杞多糖可發(fā)揮抗毒性、抗炎和抗凋亡作用,通過抗氧化、神經保護、視網膜屏障保護和免疫調節(jié)的作用機制,枸杞多糖對視網膜疾病如青光眼、缺血/再生型損傷、黃斑損傷以及糖尿病性視網膜病等具有良好的改善作用,這對DED的治療具有啟發(fā)作用。另一份報告指出,枸杞子可以通過增加淚液產量和保護眼表面細胞來改善大鼠的DED癥狀,并且在肝臟及腎臟中未觀察到毒性作用[63]。地黃提取物有抑制氧化應激、炎癥和細胞凋亡的作用,可用于DED的一般治療[64-65]。

3.4 細胞修復

角膜細胞的炎癥以及細胞修復不當會導致角膜上皮變性和營養(yǎng)不良、疤痕形成及新生血管形成[66]。姜黃素具有多種作用,可作為清除活性氮和活性氧的天然抗氧化劑,或用作抗炎劑,促進血管生成以治療角膜疾病[67]。ZHANG等通過鼠干燥應激誘導的干眼模型證實了秦皮乙素對角膜上皮細胞的保護作用。這些數據首次顯示,秦皮乙素可通過清除自由基和Nrf2信號傳導激活,來保護人角膜上皮細胞免受氧化損傷。通過調節(jié)Bcl-2、Bax和Caspase-3蛋白表達,對細胞活力的預處理可顯著增強細胞活力,同時減少H2O2處理的人角膜上皮細胞的細胞凋亡。一項研究報告指出,ERK1/2通路與慢性眼表面炎癥相關,局部施用秦皮提取物可以使ERK1/2通路失活,增強環(huán)孢素A的抗炎功能,改善兔干眼模型中DED的癥狀[68]。中國草藥鬼針草含有雄激素樣的化合物類黃酮,可以緩解雄激素缺乏癥相關的干眼癥狀,口服鬼針草提取物可以促進淚液分泌、增加淚膜穩(wěn)定性,并減輕淚腺炎癥因子(IL-1β、FASL和TNF-α)表達[69-72]。單味中藥有效成分調控相關信號通路治療干眼的研究進展,見表1。

表1 單味中藥有效成分調控相關信號通路治療DED的研究進展

4 結語

綜上所述,中醫(yī)藥治療干眼的作用靶點呈多元化,單味中藥有效成分可以通過相關信號通路干預DED的形成過程,并對干眼癥狀有治療作用。基于中藥單體信號通路分子的研究,更加有利于未來中醫(yī)藥對于疾病的精準靶點治療,增加中醫(yī)藥精準治療干眼的療效。MAPK、NF-κB、Wnt、TLR以及PI3K/AKT等多個信號通路在DED形成過程中,主要通過增強信號傳遞、減少這些信號通路分子的磷酸化,從而改善DED癥狀。國內外大量研究表明,中醫(yī)藥具有多途徑、多靶點、多效應以及副作用少等優(yōu)點,隨著許多中藥治療干眼的有效單體成分被逐漸開發(fā),中醫(yī)藥的治療作用得到廣泛認可,其中以滋陰生津類藥物為主,契合《證治準繩》中“火郁蒸膏澤,津液不清,珠不瑩潤,汁將內竭”的干眼病機。中醫(yī)臨床治療強調“辨證論治”,可以根據每個患者自身的情況來制定治療計劃。目前,中醫(yī)藥治療干眼的研究已經廣泛運用了系統(tǒng)生物學技術,通過挖掘中醫(yī)藥寶庫,取得了豐碩的成果?？傊?TCM可能是治療DED的一種前景良好的方法,TCM和西方藥物合并治療可能代表了改善干眼治療效果的新策略。