李鑫,劉銳,蒙建華,羅珍貞,潘玲
1 廣西中醫(yī)藥大學(xué) 廣西南寧 530000
2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院 廣西南寧 530001
肺纖維化(Pulmonary fibrosis,PF)是一種慢性、進行性的間質(zhì)性肺疾病,以肺泡上皮細胞損傷及異常修復(fù)、成纖維細胞增殖、細胞外基質(zhì)過度沉積等為病理特征,最終引起肺組織結(jié)構(gòu)破壞[1]。調(diào)查顯示,PF患病率及病死率呈逐年上升趨勢,確診后存活期極短,預(yù)后較差,給人類生命健康帶來嚴重危害[2]。目前,PF 患者臨床治療選擇受限,以吡非尼酮和尼達尼布抗肺纖維化藥物、糖皮質(zhì)激素及免疫抑制劑等藥物為主[3],然而這些藥物治療過程通常出現(xiàn)不良反應(yīng)多、療效欠佳、價格昂貴等問題。因此,探索PF 潛在發(fā)病機制,尋求新的治療手段,保護PF 患者肺組織結(jié)構(gòu),已成為PF 臨床治療迫切解決的現(xiàn)實問題。研究發(fā)現(xiàn),Wnt/β-catenin 信號通路在PF 發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,通過調(diào)控細胞增殖、炎癥細胞浸潤、肺組織血管新生及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)等途徑參與PF 進程,中醫(yī)藥能夠靶向調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin 信號通路,在防治PF 方面具有獨特優(yōu)勢和顯著療效。
Wnt 是一種涉及細胞增殖、分化、再生的關(guān)鍵基因,其蛋白家族成員分泌的糖蛋白主要參與細胞信號傳導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)[4]。Wnt 信號通路分為經(jīng)典通路和非經(jīng)典通路,前者通過調(diào)控下游關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子β-連環(huán)蛋白(β-catenin)以激活Wnt/β-catenin 信號通路,隨后Wnt 配體蛋白Wnt3α 與卷曲蛋白(Frz)受體、中密度脂蛋白(ldl)相關(guān)蛋白5/6 共受體結(jié)合以激活散亂的CK1 蛋白,促進GSK3β 相關(guān)調(diào)節(jié)蛋白(GBP)釋放,并招募結(jié)構(gòu)域蛋白(PDZ)和蓬亂蛋白(DvL)形成蛋白復(fù)合體[5-6],促使Dsh 蛋白和Axin 蛋白磷酸化以抑制GSK3β 活化,β-catenin 缺乏GSK3β 蛋白降解后在細胞質(zhì)中過度積累并發(fā)生核轉(zhuǎn)移[7-8],隨后與細胞核內(nèi)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子T 細胞因子(TCF)和淋巴增強因子(LEF)共同作用,啟動Wnt/β-catenin 下游靶基因和蛋白轉(zhuǎn)錄[9]。后者獨立于β-catenin/ TCF/LEF 信號軸,而是通過Wnt/Ca2+通道和非典型的平面細胞極性途徑發(fā)揮神經(jīng)炎性和極化作用[10-11]。
Wnt/β-catenin 信號通路廣泛參與氣道內(nèi)皮細胞與上皮細胞的損傷及異常修復(fù)過程,并且促使間質(zhì)纖維細胞激活和重構(gòu),進一步調(diào)節(jié)EMT、肺組織血管新生、肺成纖維細胞增殖、肌成纖維細胞分化等過程,進而誘導(dǎo)PF 發(fā)生[12-13]。目前認為,Wnt 作為β-catenin上游調(diào)節(jié)因子能夠直接激活其表達,β-catenin 是EMT 的重要標(biāo)志蛋白,對于調(diào)節(jié)細胞增殖與分化起關(guān)鍵作用[14]。在病理狀態(tài)下,Wnt/β-catenin 信號通路異常激活,β-catenin 在細胞質(zhì)中不斷積累并完成核轉(zhuǎn)移,II 型肺泡上皮細胞介導(dǎo)的EMT 推動肺成纖維細胞過度增殖,其中細胞外基質(zhì)(ECM)產(chǎn)生與堆積主要依賴于成纖維細胞分泌釋放[15-16];同時EMT 上皮細胞向間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化過程中分化成較多的病理性肌成纖維細胞,并抑制上皮細胞標(biāo)志物E 鈣粘蛋白(E-cadherin)脫落,釋放間質(zhì)標(biāo)志物波形蛋白(Vimentin)和α-SMA 蛋白,而肌纖維母細胞被認為是產(chǎn)生ECM 的另一重要途徑[17];重要的是,EMT、肺成纖維細胞增殖、肌成纖維細胞分化最終結(jié)果都會引起肺組織膠原沉積,形成肺纖維化灶。在使用Wnt/β-catenin 信號通路抑制劑DKK1 后發(fā)現(xiàn),Wnt 相關(guān)配體蛋白得到阻斷,LRP-5/6 共受體通過競爭性結(jié)合阻斷Wnt/β-catenin 信號傳導(dǎo),減輕肺組織中I 型膠原(Collagen I)、Vimentin 和α-SMA 蛋白,而E-cadherin 蛋白得到恢復(fù),逆轉(zhuǎn)EMT、肺成纖維細胞過度增殖和肌成纖維細胞分化以促進肺組織修復(fù),從而發(fā)揮改善PF 作用[18-19]。
根據(jù)PF 臨床特點及表現(xiàn),近代眾多中醫(yī)大家將其歸于中醫(yī)學(xué)中“肺萎”和“肺痹”范疇?!胺挝币辉~首次提及于張仲景的《金匱要略》,“問曰:肺萎之病,何從得知?師曰:或從汗出,或從嘔吐,或從消渴,小便利數(shù),或從便難,又被快藥下利,重亡津液,故得之”,復(fù)問“其人咳,口中反有濁唾涎沫者何?師曰:為肺萎之病”?!梆粽呶玻绮菽局荻粯s”解釋了肺葉痿弱不用是其主要特征,同時也是肺臟中的慢性虛損性疾病[20]。本病病位在肺,與脾、腎相關(guān),多由痰、瘀、虛等多重因素引起,病機為虛實夾雜,外感邪氣入內(nèi),痰濕內(nèi)生,肺氣宣發(fā)肅降失調(diào)則發(fā)為咳喘,病情遷延不愈傷及臟腑,久病成虛無力濡養(yǎng)肺葉,痰濁、氣郁、淤血等實邪聚于肺絡(luò),絡(luò)脈不通、痿痹不用則發(fā)為此病[21]?!皻馓撗觥必灤㏄F 發(fā)生發(fā)展的始終,因此治療上應(yīng)秉持“扶正驅(qū)邪”總體原則,對疾病發(fā)展過程的各個階段辨證論治。Wnt/β-catenin 信號通路是調(diào)節(jié)PF 形成的關(guān)鍵介質(zhì),中醫(yī)藥通過調(diào)控該途徑發(fā)揮改善肺功能、延緩PF 進程重要作用。
2.1 養(yǎng)陰益氣方 養(yǎng)陰益氣方由生黃芪、浙貝母、黨參、川芎、玄參、烏梅、北沙參、天花粉、黃精、紫草、陳皮組成。一項關(guān)于養(yǎng)陰益氣方治療氣管內(nèi)注入博來霉素(BLM)誘導(dǎo)的PF 大鼠模型研究中[22],經(jīng)不同劑量養(yǎng)陰益氣方(11g/kg、22 g/kg、44 g/kg)治療PF 大鼠28d 后發(fā)現(xiàn),大鼠肺組織出現(xiàn)的炎癥浸潤及纖維化改變均明顯得到改善,同時提高Wnt 抑制因子1(WIF1)含量,抑制Wnt3a、β-catenin、GSK-3β、Collagen I和低密度脂蛋白相關(guān)受體蛋白(LRP)mRNA 和蛋白表達,修復(fù)大鼠肺臟病理損傷,提示養(yǎng)陰益氣方對PF大鼠治療作用可能是通過抑制Wnt/β-catenin 信號通路實現(xiàn)的。
2.2 化纖湯 化纖湯由黃芪、沙參、金銀花、水蛭、橘絡(luò)、瓜蔞皮、半夏、橘紅、丹參、茯苓、枳殼組成。研究發(fā)現(xiàn)[23],予10、20、40g/kg 劑量化纖湯對PF 大鼠進行28d 干預(yù)后,能夠明顯減少肺組織炎癥破壞及膠原纖維條索,可使Wnt3a、β-catenin 蛋白表達處于低水平狀態(tài),同時肺功能得到恢復(fù),尤其以高劑量治療效果最佳,認為化纖湯通過抑制Wnt/β-catenin 信號通路發(fā)揮改善肺纖維化作用。
2.3 加味補陽還五湯 加味補陽還五湯由生黃芪、仙茅、當(dāng)歸尾、川芎、淫羊藿、赤芍、紅花、地龍、桃仁、川芎藥物組成。研究人員對PF 微血管內(nèi)皮細胞實驗中發(fā)現(xiàn)[24],經(jīng)加味補陽還五湯治療后,Wnt3A、β-catenin 蛋白表達下調(diào),微血管內(nèi)皮細胞中管腔分支數(shù)量明顯減少,血管因子PEDF、ES 含量同步降低,同時細胞遷移能力下降,細胞炎癥因子NF-κB p65、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)均受到抑制,表明加味補陽還五湯能夠抑制Wnt/β-catenin 信號通路,減少肺組織微血管新生,降低炎癥介質(zhì)釋放,從而改善PF 病理進程。
2.4 肺纖方 肺纖方是由黃芪、海蛤殼、紅景天、甘遂、炙麻黃、栝樓、冬蟲夏草、白果、水蛭藥物構(gòu)成。董環(huán)等研究發(fā)現(xiàn)[25],分別予4.95、9.9、19.8g/kg 劑量肺纖方對BLM 誘導(dǎo)的PF 大鼠進行28d 灌胃治療,發(fā)現(xiàn)肺纖方能明顯下調(diào)wnt3a、β-catenin 蛋白表達,同時降低肺組織中LRP mRNA 含量,而WIF1 蛋白負向調(diào)節(jié)進一步增強,提示肺纖方可能通過Wnt/β-catenin 信號傳導(dǎo),在一定程度上抑制肺纖維化進展。
3.1 苷類化合物 延齡草苷是一種來自百合科植物延齡草的皂苷類化合物,具有抗炎、調(diào)節(jié)血脂、抑制腫瘤生長等作用。張秉芬等[26]研究發(fā)現(xiàn),PF 大鼠經(jīng)延齡草苷治療后,血清炎癥因子、活性氧(ROS)和丙二醛(MDA) 表達均下調(diào),肺組織中Wnt3a、β-catenin、TGF-β1、Smad3 及GSK-3β 蛋白顯著降低,同時纖連蛋白(Fn)、α-SMA 、Collagen Ⅰ等膠原纖維沉積物降解能力提高,表明延齡草苷可能通過調(diào)控Wnt/β-catenin 和TGF-β1/Smad3 信號通路,降低PF 大鼠肺組織炎癥細胞浸潤、抑制氧化應(yīng)激和纖維組織增生,進而拮抗PF,其中以高劑量組效果最為明顯。淫羊藿苷提取自中藥淫羊藿,是一種具有改善心腦血管、提高免疫功能、抑制炎癥等作用的苷類化合物[27]。王培[28]用淫羊藿苷對人胚肺成纖維細胞(MRC-5)預(yù)處理后發(fā)現(xiàn),淫羊藿苷能夠明顯降低Wnt 表達及細胞核中β-catenin 聚集,同時提高GSH-PX、CAT、SOD抗氧化物水平,下調(diào)氧化產(chǎn)物MDA 濃度,抑制纖維沉積蛋白產(chǎn)生,提示淫羊藿苷治療機制可能是通過抑制Wnt/β-catenin 信號傳導(dǎo),提高機體抗氧化、抗纖維化能力。牛蒡子苷是從中藥牛蒡子中提取的苷元類活性物質(zhì),具有抗氧化、抗炎、免疫調(diào)節(jié)等多種藥理作用[29]。Gao[30]等研究發(fā)現(xiàn),牛蒡子苷可降低PF 小鼠肺組織中wnt3a、β-catenin 蛋白,同時抑制PF 膠原沉積物Vimentin 和α-SMA,EMT 上皮標(biāo)志物E-cadherin得到恢復(fù),體外A549 細胞實驗結(jié)果也認為其機制可能是通過抑制Wnt/β-catenin 信號通路,降低細胞外基質(zhì),阻止EMT 進展而發(fā)揮作用。五味子苷是從五味子中提取的天然活性成分,具有抗炎、抗氧化、營養(yǎng)神經(jīng)等現(xiàn)代藥理作用[31]。Wang Y 等[32]采用五味子苷干預(yù)PF 小鼠后發(fā)現(xiàn),五味子苷能夠抑制炎癥因子、SOD、總抗氧化介質(zhì)(T-AOC)、Wnt 及β-catenin 的表達,且中、高劑量組效果更為明顯,認為五味子苷能夠通過抑制Wnt/β-catenin 信號通路,限制炎癥因子釋放,提高抗氧化能力,從而達到防治PF 的作用。上述證據(jù)表明,延齡草苷、淫羊藿苷、牛蒡子苷、五味子苷等中藥苷類成分能夠通過抑制Wnt/β-catenin 信號通路,改善炎癥反應(yīng),調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激,限制纖維組織過度增生,從而發(fā)揮拮抗PF 的作用。
3.2 黃酮類化合物 甜橙黃酮是一種來源于柑橘植物果實中的甲氧基黃酮類化合物,具有抗菌消炎、抗過敏、抗氧化等作用[33]。Wan X 等[34]研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)甜橙黃酮治療后,PF 大鼠肺組織中肺泡炎及纖維化灶均明顯改善,同時降低GSK-3β 及Wnt/β-catenin 通路中關(guān)鍵蛋白,體外實驗進一步證實,甜橙黃酮能夠抑制成纖維細胞增殖、活化,并減少ECM 沉積,其機制可能與抑制Wnt/β-catenin 信號,降低PF 炎癥反應(yīng)程度,限制成纖維細胞增殖有關(guān)。毛蕊異黃酮主要來源于補氣類中藥黃芪,具有抗炎、護肝、保護神經(jīng)等藥理活性[35]。最近一項體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)[36],PF 小鼠在毛蕊異黃酮的干預(yù)下,肺組織中AKT、GSK-3β、Wnt3a 表達顯著下調(diào),同時阻止β-catenin 從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移至細胞核,肺纖維化相關(guān)蛋白α-SMA、vimentin、Fn 得到抑制,提高E-cadherin 蛋白含量,肺組織炎癥損傷及纖維化程度明顯改善,表明毛蕊異黃酮能夠阻止AKT/GSK-3β 磷酸化,使Wnt/β-catenin 信號傳導(dǎo)失活,減輕炎癥及纖維化反應(yīng),發(fā)揮改善PF 的作用。甘草素提取自傳統(tǒng)中藥甘草,具有抗氧化、護肝、抗菌消炎等作用[37]。Gao 等[38]研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)BLM 誘導(dǎo)的PF 大鼠在甘草素干預(yù)后,Wnt/β-catenin 信號通路核心蛋白表達下降,提高上皮標(biāo)志物E-cadherin 表達進而下調(diào)間質(zhì)標(biāo)志物α-SMA,同時抑制collagen I、collagen III 等膠原沉積物產(chǎn)生,認為該藥物活性成分通過抑制Wnt/β-catenin 信號通路,逆轉(zhuǎn)EMT 進程。以上研究揭示了,甜橙黃酮、毛蕊異黃酮、甘草素等黃酮類化合物能夠抑制Wnt/β-catenin 信號通路,防止成纖維細胞增殖、分化,阻止EMT 進展,起到良好的抗PF 作用。
3.3 萜類化合物 白樺酸是一種從白樺樹萃取的三萜類化合物,具有抗癌、抗炎、抗纖維等作用[39]。Li等[40]通過Wnt3a 將Mlg 和PPF 細胞誘導(dǎo)成肺成纖維細胞,經(jīng)白樺酸藥物干預(yù)后,發(fā)現(xiàn)Mlg 和PPF 細胞中Wnt3a、cyclin D1、LRP6、β-catenin 蛋白及mRNA表達均受到抑制,同時觀察發(fā)現(xiàn)成纖維細胞活力明顯下降,分泌的Fn 和collagen I 水平同步下調(diào),α-SMA含量明顯降低,表明白樺酸可能通過抑制Wnt/β-catenin 信號通路抑制成纖維細胞增殖、分化,進而抑制ECM 過度產(chǎn)生,有效治療PF。地黃梓醇提取自地黃的塊根,是一種環(huán)烯醚萜苷類化合物,具有抗炎、抗氧化、保護心腦血管等現(xiàn)代藥理活性[41]。Yang等[42]研究發(fā)現(xiàn),BLM 誘導(dǎo)的PF 大鼠在地黃梓醇干預(yù)下,肺組織中炎癥因子、Wnt3a、β-catenin、GSK-3β、TGF-β1 和Smad3 顯著下調(diào),抑制氧化應(yīng)激因子ROS、MDA 表達,提高MDA 抗氧化水平,同時改善肺組織結(jié)構(gòu)損傷,其中40 mg/kg 劑量的肺組織保護作用更為明顯,調(diào)節(jié)EMT 標(biāo)志物E-cadherin 和α-SMA,降低纖維膠原蛋白collagen I、collagen III 產(chǎn)生,提示地黃梓醇可能通過抑制Wnt/β-catenin 和TGF-β1/Smad3 信號,降低炎癥反應(yīng),提高機體抗氧化能力以抗氧化應(yīng)激,阻止EMT 及ECM 過度沉積,從而拮抗PF。
PF 作為呼吸系統(tǒng)中的“類腫瘤疾病”,具有較高的增長率和病死率,對人類衛(wèi)生健康共同體構(gòu)成嚴重威脅。目前該疾病發(fā)病機制較為復(fù)雜,并無統(tǒng)一定論,但普遍認為PF 發(fā)生發(fā)展與肺泡上皮細胞損傷及異常修復(fù),成纖維細胞增殖、分化,ECM 過度沉積等密切相關(guān)。近年來,隨著科研人員對Wnt/β-catenin 信號通路不斷深入研究,中醫(yī)藥被證實能夠通過調(diào)控該信號通路發(fā)揮抗PF 的作用。本文就近年來關(guān)于中藥復(fù)方、中藥單體或有效成分調(diào)控Wnt/β-catenin 信號通路治療PF的研究進行歸納、總結(jié)并分析,發(fā)現(xiàn)以養(yǎng)陰、益氣、活血類中藥使用頻率較高,而中藥單體或有效成分主要集中于苷類、黃酮類、萜類等化合物類型中,在抑制炎癥細胞浸潤,抗氧化應(yīng)激,調(diào)節(jié)細胞增殖、活化等方面具有一定優(yōu)勢。雖然中醫(yī)藥治療PF 的作用取得了一定效果,但仍有不少研究不足之處:①中醫(yī)藥理論講究整體觀念和辨證論治,而PF 動物造模則是基于疾病模型,使用中藥復(fù)方時難以與中醫(yī)理念相契合,無法體現(xiàn)中醫(yī)辯證思維。②目前,中醫(yī)藥調(diào)控Wnt/β-catenin 信號通路治療PF 大部分集中在動物與細胞實驗中,缺乏臨床客觀數(shù)據(jù)驗證,對于藥物作用于人體的療效及不良反應(yīng)有待考證。③PF 的疾病機制是復(fù)雜多樣的,中醫(yī)藥調(diào)控Wnt/β-catenin 信號通路治療PF 缺乏多個信號分子、多通路間的串?dāng)_與聯(lián)系,有待進一步系統(tǒng)、全面的深入研究,以期為中醫(yī)藥治療提供理論指導(dǎo)和循證依據(jù)。