王婷婷 于莉莉 杜 清 孫雪晴 陳玉善 尚莎莎 王 莉

(1 河南中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院,鄭州,450000; 2 河南中醫(yī)藥大學中醫(yī)學院,鄭州,450000; 3 河南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院心臟中心,鄭州,450008)

動脈粥樣硬化(Atherosclerosis,AS)是引起急性心腦血管事件的主要病理基礎,由于早期癥狀不明顯,大多數患者在確診時已進入中晚期,最終引起一系列的心腦血管疾病及致命的后果[1]。AS發(fā)病機制主要是氧化低密度脂蛋白在大中型動脈內膜下沉積,被巨噬細胞吞噬形成泡沫細胞,隨著病變的遷移,造成脂質沉積,引起內皮細胞損傷。此外,炎癥反應和損傷刺激平滑肌細胞的增殖、侵襲,表型從收縮型轉變?yōu)楹铣尚?引起血管壁的異常修復和纖維化,導致斑塊的形成和不穩(wěn)定,最終導致AS的發(fā)生發(fā)展[2]。轉化生長因子β(Transforming Growth Factor-β,TGF-β)信號通路作為一種明星通路是心血管疾病研究中的熱點,是體內最重要的信號通路之一,具有復雜多樣性,廣泛參與體內炎癥反應、免疫功能、增殖、分化和細胞凋亡等過程。研究發(fā)現,TGF-β在AS中的高表達,通過調節(jié)脂質沉積、內皮功能及斑塊穩(wěn)定性,參與調控AS的進展[3]。近年來研究發(fā)現,中醫(yī)藥具有靶向性、療效好、不良反應小等優(yōu)勢,靶向TGF-β信號通路,能抑制炎癥反應、減少斑塊面積及易損斑塊破裂等功效,在治療AS中有著明顯的優(yōu)勢。

1 TGF-β信號通路的組成與分類

TGF-β家族中與AS進展密切相關的配體主要有TGF-β(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3),其中配體與TGF-β受體Ⅱ結合,從而招募、磷酸化并激活TGF-β受體I(TGF-β Receptor Type-I,TGF-βRI),在配體和受體形成異質復合體后,白細胞抑制因子受體(Receptor-regulated Smad,R-Smad)激活錨定負責招募特異性受體調節(jié)的白細胞抑制因子Smad,該受體與TGF-βRI結合,發(fā)生磷酸化后R-Smad被分離出來與Smad形成復合體并相互作用,最終進入細胞核調控特定基因轉錄[4]。Smad蛋白是介導TGF-β超家族細胞信號轉導的轉導器[5],根據不同受體作用機制分為3種類型。1)受體激活型(R-Smads):包括Smad1/2/3/5/8,其中Smad2/3被TGF-β磷酸化,起到TGF-β信號通路的胞內轉導作用。2)共同介質型(Co-Smads):主要為Smad4,與活化的Smad2/3結合,保證Smad2/3在轉移過程中始終保持轉錄活性,輔助TGF-β/Smads信號通路的胞內轉導。3)抑制型(I-Smads):包括Smad6/7,其中Smad7起主要作用,能競爭性抑制R-Smad與受體結合,對TGF-β受體信號傳遞起負調控作用。此外,TGF-β還通過信號中間體直接作用激活其他細胞內途徑,稱為“非經典途徑”[6]。見圖1。

圖1 TGF-β信號通路發(fā)生過程

2 TGF-β信號通路在AS發(fā)生中的作用機制

在AS早期,促進脂質沉積,加速泡沫細胞的形成,促進AS的進展。在AS晚期階段,TGF-β信號通路依據下游激活因子不同對AS進展發(fā)揮雙向調節(jié)作用,參與調控內皮功能、斑塊穩(wěn)定,影響AS的進展[7]。見圖2。

圖2 TGF-β信號通路在AS中的作用機制

2.1 脂質沉積 動脈壁脂質沉積是AS斑塊形成中的關鍵因素,脂質氧化可誘發(fā)炎癥反應,導致內皮功能損傷,最終導致斑塊形成。在AS早期發(fā)病機制中,激活TGF-β1/Smad3信號通路,促進主動脈內膜脂質沉積,加速AS進展。LU等[8]通過基因沉默TGF-β后誘導的高脂血癥大鼠AS模型,TGF-β1/Smad3信號通路失活,腹主動脈內膜-中膜厚度較正常組小鼠明顯減低。GIALELI等[9]研究發(fā)現,TGF-β信號通路激活TGF-βRI/Smad2,刺激糖胺聚糖在蛋白多糖上延伸,促進脂蛋白在平滑肌細胞和巨噬細胞滯留,導致內膜下脂質沉積。此外,非經典通路TGF-β/Ras同源基因(Ras Homolog gene,Rho)/Rho激酶(Rho-kinase,ROCK)通路的激活,促進脂質氧化的發(fā)生,導致脂質沉積[10]。因此,TGF-β信號通路通過激活不同的下游靶點,促進脂質沉積,誘發(fā)AS斑塊的形成。

2.2 內皮功能損傷 內皮細胞通過血管壁脂質積累和炎癥介質的暴露而長期激活,引起活化的內皮細胞招募炎癥介質,損傷內皮功能,加速AS的發(fā)展[11]。研究發(fā)現,TGF-β信號通路激活后的內皮-間質轉化(Endothelial-to-mesenchymal Transition,EndMT)被認為是內皮功能障礙的關鍵步驟,損傷內皮功能,減少纖維帽膠原蛋白的含量和破壞斑塊穩(wěn)定性,加速AS的進展[12]。CHEN等[13]經單細胞測序對載脂蛋白缺乏(ApoE-/-)小鼠內皮細胞分析,內皮細胞基因低表達,與炎癥反應相關的基因表達顯著增加,EndMT高表達,損傷內皮功能,加速AS的進展。而WANG等[14]研究發(fā)現TGF-β可激活磷酸肌醇-3激酶(Phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(Protein Kinase B,AKT)信號通路,激活下游內皮型一氧化氮合酶(Endothelial Nitric Oxide Synthase,eNOS)的釋放,促進eNOS催化生成內皮產生一氧化氮(Nitric Oxide,NO)。NO是一種內源性抗AS的因子,可擴張血管,改變細胞通透性,保護血管內皮細胞,減緩血管內皮細胞功能障礙,保護內皮細胞功能免受損傷,改善AS,進一步證實了TGF-β/PI3K/AKT/eNOS在內皮功能損傷中發(fā)揮著相反的作用[15]。因此,這表明不同下游通路的TGF-β信號對內皮功能損傷發(fā)揮不同作用,調控AS的內皮功能。

2.3 斑塊穩(wěn)定 TGF-β信號通路對斑塊穩(wěn)定發(fā)揮雙向作用。YURDAGUL[16]研究發(fā)現,有破裂傾向的AS斑塊中TGF-β表達水平較低。HE等[17]發(fā)現過表達TGF-β信號通路激活TGF-βR/Smad2信號通路增加斑塊中膠原蛋白的生成,維持斑塊穩(wěn)定。JUNG等[18]通過調節(jié)TGF-βR介導的易損調節(jié)因子,Smad2/3的磷酸化的膜蛋白水平下降,促進AS斑塊中纖維蛋白溶解,防止斑塊破裂,從而促進斑塊的穩(wěn)定性。而LIU等[19]激活TGF-β信號通路,平滑肌細胞增殖明顯增強,主動脈組織中斑塊和血栓數量減少,壞死核心形成減弱,加速AS的發(fā)展。此外,ROCK信號通路通過G蛋白偶聯受體激動劑,激活TGF-βRI介導的蛋白多糖合成,促進平滑肌細胞增殖、分化,影響斑塊穩(wěn)定,進一步證實了TGF-β在調節(jié)AS斑塊穩(wěn)定過程中的重要作用[20]。綜上所述,雙向調節(jié)機制決定了TGF-β信號通路作為防治AS靶點的不穩(wěn)定性,靶向調節(jié)TGF-β信號通路是防治AS的一個有效策略。

3 中醫(yī)藥靶向TGF-β信號通路防治AS研究現狀

3.1 中醫(yī)對AS的認識 歷代中醫(yī)醫(yī)家根據AS導致的心血管疾病的臨床特點,將其歸于“胸痹”“真心痛”等范疇。胸痹首見于《黃帝內經·素問》:“熱爭則卒心痛?！盵21]根據疼痛部位與癥狀,《黃帝內經》中有“邪在心,則病心痛……”“心病者,胸中痛……”的記載,并提出“卒心痛”“厥心痛”的名稱。中醫(yī)醫(yī)家認為中醫(yī)病機為本虛標實,多從痰、瘀、毒、虛等角度來論述AS[22]。治療AS疾病的臨床代表性中草藥:補益中草藥,如人參、黃芪、當歸;活血化瘀中草藥,如三七和丹參;清熱解毒中草藥,如黃連等[23]。在AS的發(fā)病機制中,由于TGF-β信號通路的多效性,其成為了一個新的治療靶點,但完全抑制TGF-β信號通路并不可取,而這種“一正一反”的調節(jié)機制與中醫(yī)理論中的“扶正祛邪”的理念相近[24]。中醫(yī)藥具有靶向調節(jié)TGF-β信號通路的作用,通過趨利避害、準確定位、不良反應小等優(yōu)勢在治療AS中提供重要的幫助。此外,西藥常需要明確診斷指征給藥,對于早期AS患者往往缺乏有效的幫助,而中醫(yī)藥對臨床無癥狀、無明確體征的AS患者可以補充治療。

3.2 中藥單體及中藥提取物的干預作用 中藥單體及中藥提取物靶向TGF-β抗AS的作用大致分為4點。1)影響AS內皮功能障礙:如中藥丹參的有效成分丹參酮ⅡA通過激活TGF-β/PI3K/AKT/eNOS通路,促進NO釋放增加,引起細胞內游離Ca2+濃度下降,細胞通透性降低,抑制血管內皮細胞功能障礙,延緩AS的進展[25]。2)血管重塑:安石榴苷是從石榴皮中提取的多酚,是常見的抗炎、抗氧化天然化合物,通過抑制小鼠主動脈中TGF-β/Smad1/5的特異性激活,阻止低剪切應力和振蕩剪切應力對血流的干擾作用,防止血管重塑[26]。3)心肌細胞損傷:黃芪的主要活性成分為黃芪甲苷,它通過抑制損傷心肌細胞TGF-βR1表達,激活促分裂原活化的蛋白激酶(Mitogen Activated Protein Kinase,MAPK)級聯反應,減弱心肌細胞損傷,改善AS[27]。人參中主要有效成分人參苷Re通過抑制血清中TGF-β1表達,降低心肌細胞中Smad3和I型膠原蛋白表達,抑制心肌細胞纖維化,減慢心肌損傷[28]。此外,丹參酮ⅡA還可以通過下調TGF-β1,緩解心肌細胞纖維化,改善心肌細胞損傷,緩解心功能[29]。4)穩(wěn)定斑塊:丹參酮ⅡA聯合黃芪甲苷通過激活PI3K/AKT/eNOS通路減弱ApoE-/-小鼠AS斑塊易損性,維持斑塊穩(wěn)定[30]。參連提取物是從紅參中提煉而來,它通過激活下游Smad2/3磷酸化,誘導細胞內TGF-β濃度升高,伴隨著收縮型平滑肌細胞表型的增加,頸動脈的斑塊面積減小,維持AS斑塊穩(wěn)定[31]。黃酮類化合物香青蘭的主要成分香青蘭總黃酮,將其加入高脂飲食誘導的ApoE-/-小鼠AS模型后,主動脈組織中TGF-β1、Smad2、Smad3基因水平明顯下降,觀察主動脈組織中可見斑塊內脂質減少,內膜明顯變薄,纖維帽脂質核心縮小[32]。信盼等[33]也證明了香青蘭總黃酮通過干預TGF-β1/Smad2/3信號通路的轉導抑制炎癥介質表達,抑制平滑細胞增殖及活化,減輕炎癥反應,穩(wěn)定斑塊。三七中的活性成分三七皂苷R1通過抑制TGF-β/Smad信號通路,抑制局部炎癥介質的浸潤,抑制血管內皮損傷后的細胞骨架重排,增強AS斑塊的穩(wěn)定。此外,黃連的有效成分小檗堿通過抑制TGF-β/Smad1/5/8信號通路,抑制瓣膜間質細胞向成骨細胞樣細胞的分化,抑制堿性磷酸酶活性和鈣化結節(jié)形成,為避免斑塊內形成鈣化提供幫助[34]。TGF-β信號通路調節(jié)巨噬細胞與平滑肌細胞表型轉換,在功能上重構細胞外基質,穩(wěn)定斑塊,改善AS[35]。因此,中藥單體及中藥提取物研究顯示了靶向TGF-β信號通路的調節(jié)作用,進而通過下游信號激活發(fā)揮不同抗AS的作用。對中藥單體及中藥提取物的研究有助于探究中藥影響AS形成的具體機制。

3.3 中藥復方的干預作用 二陳湯合桃紅四物湯通過激活TGF-β/PI3K/AKT/eNOS信號通路,使ApoE-/-小鼠AS模型主動脈TGF-β、PI3K蛋白表達水平、AKT、eNOS蛋白磷酸化水平顯著降低,抑制炎癥反應及氧化應激,改善脂質代謝紊亂,還阻止了主動脈內較大斑塊形成[36]。安宮牛黃丸是我國在急危重癥救治中最負盛名的經典良方,在《溫病條辨》中廣泛應用于各種神昏病癥,主要成分有牛黃、麝香、朱砂、雄黃、黃連、冰片等中草藥成分,具有芳香開竅、解毒豁痰之功效。安宮牛黃丸提高TGF-β信號通路的表達,下調了動脈血管中的趨化因子受體、細胞黏附分子的表達,明顯抑制高脂飲食誘導小鼠AS模型中的炎癥反應,延緩AS的進展[37]。補陽還五湯作為中醫(yī)的經典方劑,出自王清任的《醫(yī)林改錯》,是益氣活血法的代表方,是由黃芪、川芎、當歸、赤芍、桃仁、紅花、地龍7味中藥組成。研究發(fā)現,補陽還五湯通過激活TGF-β/Smad2信號通路轉導,發(fā)揮抑制炎癥反應和穩(wěn)定斑塊的作用,延緩AS的進展[38]。CHEN等[39]研究發(fā)現,補陽還五湯通過調節(jié)TGF-β/Smad2通路促進調節(jié)性T細胞分化,提高CD4+在調節(jié)性T細胞中的比例,調節(jié)脂質代謝及炎癥介質水平,抑制炎癥反應,減少斑塊面積和膽固醇積累,從抗炎、穩(wěn)定斑塊、抗脂質沉積等多方面改善AS。

蛭龍活血通瘀膠囊由大血藤、黃芪、桂枝、人參、水蛭等5味中藥組成,是楊思進教授在“益氣祛風通絡法”指導下,引入開通玄府的配伍方法,以“重用補氣,輔以化痰祛瘀通絡,佐以風藥”為配伍原則研制而成的純中藥復方制劑,能降低血脂、抑制炎癥反應,起到抗AS作用[40]。研究發(fā)現,蛭龍活血通瘀膠囊通過TGF-β/Smad通路,可減輕炎癥反應和免疫反應,主動脈內膜增厚程度較模型組減輕,可見斑塊變薄,泡沫細胞及炎癥細胞浸潤減少,中外膜不同程度增厚,減輕炎癥反應和免疫反應,減少細胞外基質降解,從而穩(wěn)定易損斑塊,改善AS[41]。此外,復方貞術調脂膠囊是郭姣教授在調肝化濁祛瘀的基礎上總結出的多年臨床經驗方。復方貞術調脂膠囊的某些單體成分如小檗堿、三七皂苷R1,在治療AS疾病中發(fā)揮著重要的作用[42]。WANG等[43]采用高脂/高糖/高膽固醇飲食聯合鏈脲佐菌素和冠狀動脈球囊損傷的小型豬建立糖尿病-冠狀動脈粥樣硬化模型,給予復方貞術調脂膠囊后,顯著抑制TGF-β激活下游冠脈內皮EndMT,減少對內皮的損傷,同時調節(jié)炎癥反應,減輕細胞凋亡,減少冠狀動脈狹窄和斑塊,減緩AS的進展。由此可知,中醫(yī)藥通過調控TGF-β信號通路,減輕炎癥反應,抑制平滑肌增殖、活化,減少斑塊面積,穩(wěn)定斑塊等方面延緩AS進展,揭示中藥具有多靶點、多效應等優(yōu)勢。因此,基于TGF-β信號通路探索中藥防治AS疾病方面有著良好的應用前景。

4 小結

基于TGF-β信號通路的研究有助于未來進行精確靶點治療藥物的研發(fā),實現特定的抗AS的療效。中藥在改善AS進展中具有確切的療效,且不良反應小,安全可靠,為中醫(yī)藥基于TGF-β通路治療AS提供更精準的方案。TGF-β信號通路中上游因子與下游因子在AS的作用機制復雜多樣,目前的研究只是龐大的TGF-β家族信號通路的冰山一角,仍然存在諸多問題有待解決,如需要明確上調通路與下調通路的相互影響,不同時期的TGF-β信號通路持續(xù)作用AS的時間以及消失節(jié)點機制,將為今后靶向調控TGF-β信號通路提供理論基礎。因此,亟須新的研究進一步揭示相關過程,補充目前的研究盲區(qū),以期為臨床治療AS提供更多依據及途徑。

利益沖突聲明:無。