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抗肝纖維化藥物研究進展

2011-08-15 00:54
藥學(xué)研究 2011年7期
關(guān)鍵詞:脯氨酸膠原肝細胞

徐 翀

(蕪湖市藥品管理中心,安徽 蕪湖 241000)

肝纖維化(hepatic fibrosis)是肝臟自身對慢性損傷因素的一種應(yīng)激修復(fù)反應(yīng),常發(fā)生于慢性肝炎、膽汁淤積、非酒精性脂肪肝等個體,是慢性肝病共有的病理改變[1]。其疾病特征是以膠原為主的細胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)在肝內(nèi)過多沉積[2]。目前研究發(fā)現(xiàn),肝纖維化屬于可逆性病變,經(jīng)過積極有效的治療,肝纖維化是可以逆轉(zhuǎn)或減輕的。近年來,隨著人們對肝纖維化發(fā)生發(fā)展機制的認知取得突破性進展,針對肝纖維化過程中的重要環(huán)節(jié)進行藥物干預(yù),使肝纖維化的預(yù)防和治療成為可能。目前治療肝纖維化的主要策略包括:保護肝細胞促進肝細胞再生、抑制肝星狀細胞(hepatic stellate cell,HSC)活化增殖、促進 HSC凋亡、抑制ECM合成分泌和促進ECM降解。

1 保護肝細胞

肝細胞損傷、壞死是肝纖維化的起因,也是促進HSC活化的重要因素,因此保護肝細胞是防治肝纖維化的重要策略。首先去除損傷因素,針對病因治療是抗纖維化的重要措施。例如,針對病毒性肝炎應(yīng)積極采用抗病毒治療;針對血吸蟲性和酒精性肝纖維化應(yīng)采取殺滅血吸蟲、戒酒等措施;此外還有解除機械性膽道梗阻、清除鐵、銅沉積等。其次,抗炎抗氧化保護肝細胞也是行之有效的治療手段。目前已有較多肝細胞保護藥投入臨床使用。

1.1 水飛薊素 水飛薊素是從菊科植物水飛薊果實中提取得到的黃酮類化合物,具有清除自由基、抗脂質(zhì)過氧化、穩(wěn)定細胞膜和增強蛋白質(zhì)合成的作用,因此具有顯著保護和穩(wěn)定肝細胞膜的作用。水飛薊素對多種因素引起的實驗性肝損傷均具有保護作用。在膽管阻塞性肝纖維化大鼠模型中,水飛薊素還能抑制肝臟中轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、Ⅰ型前膠原和基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)的mRNA水平,明顯減少肝臟的膠原含量[3]。

1.2 維生素E 維生素E是一種很強的抗氧化劑。在對實驗性肝纖維化的治療中,維生素E能顯著降低自由基生成,抗脂質(zhì)過氧化、抗氧化應(yīng)激并減少HSC的增生,減輕肝細胞變性、壞死,改善肝細胞功能,明顯改善肝纖維化。臨床研究發(fā)現(xiàn),維生素E對非酒精性脂肪肝也有較好的療效[4]。

1.3 腺苷蛋氨酸 腺苷蛋氨酸(思美泰)作為甲基供體和生理性硫基化合物(如半胱氨酸、?;撬?、谷胱甘肽和輔酶A等)的前體參與體內(nèi)重要的生化反應(yīng)。在肝內(nèi),腺苷蛋氨酸通過使細胞膜磷脂甲基化而調(diào)節(jié)肝臟細胞膜的流動性,通過轉(zhuǎn)硫基反應(yīng)可以促進肝臟解毒過程中硫化產(chǎn)物的合成,并能抑制肝組織內(nèi)的脯氨酸羥化酶與前膠原mRNA表達。

1.4 前列腺素 前列腺素(PGE)可以增加細胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平,減少膠原的產(chǎn)生,抑制磷酸酯酶活性,保護肝細胞膜,改善肝臟微循環(huán),促進肝細胞再生。研究表明,用PGE2治療實驗性肝纖維化模型,可以明顯抑制肝內(nèi)膠原的合成[5,6]。使用PGE1治療肝纖維化,可以顯著抑制炎性介質(zhì)的產(chǎn)生,明顯改善肝纖維化指標,具有良好的保護肝細胞和抗炎作用。

2 抑制HSC活化增殖和促進HSC凋亡

HSC在正常生理條件下,主要起維生素A儲存和脂類代謝的作用。在肝毒性因子的刺激下,靜息的HSC被活化為肌成纖維細胞,合成和釋放出大量ECM蛋白和基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)?;罨腍SC是肝纖維化進程中分泌和合成ECM的主要細胞。HSC的活化、增殖、合成及分泌ECM是肝纖維化發(fā)生、發(fā)展的中心環(huán)節(jié)[7]。因此,抑制HSC的活化增殖,促進其凋亡已成為治療肝纖維化的重要策略。

2.1 抑制HSC活化和增殖

2.1.1 干擾素(IFN) 體外實驗發(fā)現(xiàn),IFN-γ能明顯抑制HSC的增殖和活化,降低α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)和Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA的表達水平[8],從而抑制膠原的產(chǎn)生。IFN-α也能抑制HSC增殖和膠原合成,此外,IFN-α還能降低肝內(nèi)TGF-β mRNA的表達。IFN具有抑制HSC活化和抗病毒的雙重作用,因此是理想的抗肝纖維化藥物。

2.1.2 血管緊張素系統(tǒng)抑制劑 活化的人HSC有大量的血管緊張素Ⅱ-1型受體(AT1受體)表達。AT-Ⅱ作用于AT1受體可以迅速引起細胞內(nèi)鈣濃度增加,導(dǎo)致細胞收縮和細胞增殖。體外研究發(fā)現(xiàn),激動AT-1受體可以誘導(dǎo)HSC活化、增殖和增強TGF-β的表達。血管緊張素系統(tǒng)抑制劑可以阻斷該作用。AT1受體阻斷劑氯沙坦治療膽管結(jié)扎或四氯化碳誘導(dǎo)的實驗性肝纖維化模型,可以抑制HSC活化和減少膠原生成,明顯改善肝纖維化程度[9~11]。血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑(angiotensin-converting enzyme inhibitor agent,ACE-I)卡托普利治療實驗性肝纖維化大鼠,明顯降低TGF-β和膠原的表達水平,減輕肝纖維化[12]。

2.1.3 轉(zhuǎn)化生長因子抑制劑 TGF-β刺激HSC活化、促進ECM合成,是強有力的致纖維化細胞因子。研究發(fā)現(xiàn),構(gòu)建表達TGFβⅡ型受體細胞外部分與人免疫球蛋白Fc片段融合蛋白的重組腺病毒載體,表達可溶性TGF-β受體,競爭性結(jié)合TGF-β。實驗性肝纖維化大鼠注射重組腺病毒后,有效抑制HSC活化,抑制膠原表達,顯著減輕肝纖維化程度[13]。核心蛋白聚糖,反義寡核苷酸和中和性抗TGF-β單克隆抗體等均能阻斷TGF-β信號途徑,表現(xiàn)出抗肝纖維化的良好應(yīng)用前景。

2.1.4 血小板衍化生長因子(PDGF)抑制劑 PDGF是目前認為最為有效的HSC有絲分裂原,促進HSC增殖,對受損肝臟中HSC活化的持續(xù)存在和肝纖維化的進展起重要作用。此外,PDGF促進膠原的分泌,抑制膠原的分解。PDGF受體屬于酪氨酸激酶受體,PDGF通過與PDGF受體結(jié)合激活細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑從而促進HSC增殖活化。當肝臟損傷時HSC中PDGF受體β的表達水平明顯升高,TGF-β1可上調(diào)PDGF受體β的表達水平。因此阻斷PDGF信號通路可以治療肝纖維化。特異性PDGF受體阻斷劑AG1295,是一種蛋白酪氨酸激酶抑制劑,可選擇性抑制PDGF受體的酪氨酸磷酸化,從而抑制HSC的增殖[14]。

2.2 促進HSC凋亡 肝星狀細胞凋亡對肝纖維化恢復(fù)發(fā)揮重要作用,是近年來抗肝纖維化研究取得的重要進展。尋找能特異性促進HSC凋亡同時不影響肝細胞再生的藥物,已成為肝纖維化治療的研究熱點。

2.2.1 線粒體介導(dǎo)的HSC凋亡途徑 線粒體凋亡途徑是介導(dǎo)細胞凋亡的主要途徑之一。細胞應(yīng)激反應(yīng)或凋亡信號能引起線粒體釋放細胞色素c,后者與凋亡蛋白酶激活因子-1(Apaf-1)、半胱天冬氨酸蛋白酶 -9(caspase-9)前體、ATP/dATP形成凋亡體,繼而激活caspases級聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致細胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn),膠霉毒素[15]、丹參酮、內(nèi)源性大麻素二酰甘油[16]等通過激活HSC的線粒體凋亡途徑,促進HSC凋亡。

2.2.2 死亡受體介導(dǎo)的HSC凋亡途徑 目前已知的死亡受體介導(dǎo)的HSC凋亡途徑包括:Fas/FasL途徑、腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)途徑和腫瘤壞死因子α(TNF-α)途徑。Fas和TNF-α途徑不僅介導(dǎo)HSC凋亡,還介導(dǎo)了肝實質(zhì)細胞的凋亡。而人肝實質(zhì)細胞不表達或僅少量表達TRAIL-R2,因此人肝實質(zhì)細胞對TRAIL誘導(dǎo)的凋亡不敏感。與Fas和TNF-α途徑相比,TRAIL誘導(dǎo)的凋亡更具有細胞特異性。使用TRAIL-R2激動劑治療肝纖維化,有可能在誘導(dǎo)HSC凋亡的同時不損傷肝實質(zhì)細胞,因此TRAIL介導(dǎo)的HSC凋亡已引起關(guān)注,有可能成為治療肝纖維化的理想靶標[17]。研究發(fā)現(xiàn),格拉默亮丙瑞林通過激活TRAIL途徑發(fā)揮促進HSC凋亡的作用[18]。

2.2.3 非死亡受體介導(dǎo)的HSC凋亡途徑 過氧化物酶體增殖因子活化受體-γ(PPAR-γ)在靜息的HSC中大量表達,隨著HSC的活化PPAR-γ的表達量逐漸降低[19]。PPAR-γ對維持HSC處于靜止狀態(tài)起重要作用。PPAR-γ誘導(dǎo)HSC凋亡的具體機制目前尚不清楚,可能與激活caspase-3活性有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),姜黃通過上調(diào)PPAR-γ可以誘導(dǎo)HSC凋亡、抑制HSC增殖。Rho和Rho激酶(ROCK)是HSC的存活因子。當Rho被活化時,其與GTP結(jié)合,激活下游效應(yīng)分子ROCK,促進HSC活化。目前研究發(fā)現(xiàn),Rho抑制劑C3和ROCK抑制劑Y227632均可促進HSC凋亡[20]。

3 抑制ECM合成和促進ECM降解

肝內(nèi)ECM過度沉積是肝纖維化的主要病理特征。膠原是ECM的主要成分。纖維化的肝臟中膠原的含量是正常肝臟的6~8倍,其中Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ型膠原的含量明顯提高。因此,抑制ECM合成和促進ECM降解對于治療肝纖維化具有重要意義。

膠原是三股螺旋結(jié)構(gòu),脯氨酸羥化酶催化脯氨酸轉(zhuǎn)化成4-羥脯氨酸,脯氨酸4位羥基化對膠原的三股螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要作用。脯氨酸羥化酶抑制物可以抑制脯氨酸的羥化反應(yīng),減少前膠原三股螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在豬血清、四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化模型中,脯氨酸羥化酶抑制劑HOE077可以顯著降低Ⅰ型和Ⅲ型前膠原mRNA的表達,抑制膠原合成和抑制HSC激活[21,22]。鹵夫酮能在轉(zhuǎn)錄水平特異性地抑制α(Ⅰ)型前膠原基因的表達,顯著降低HSC中膠原的產(chǎn)生[23]。由于其起效濃度低,特異性好,因此具有良好的開發(fā)前景。秋水仙堿能夠抑制微管蛋白的聚合,因此抑制膠原的分泌;同時能夠增強膠原酶活性從而加速膠原的分解。但是目前在其對慢性肝病的療效仍有較大爭議。

基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)在ECM降解中發(fā)揮重要作用。TIMP可以與MMP結(jié)合形成復(fù)合體,阻斷MMP與底物結(jié)合,從而抑制MMP的活性。根據(jù)酶作用底物分類,MMP主要分為3類:①間質(zhì)膠原酶:主要降解Ⅰ、Ⅲ型膠原;②基質(zhì)溶解素:降解Ⅱ、Ⅳ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ型膠原、層粘素、變性膠原、纖維連結(jié)素;③明膠酶:主要降解明膠。在正常情況下,ECM的合成和分解處在一個動態(tài)平衡的過程之中,但是,在肝纖維化時這種平衡被打破。在肝纖維化過程中,MMP/TIMP比例出現(xiàn)失調(diào)。肝纖維化過程中MMP活性降低,不是因為MMP表達減少,而是由于TIMP顯著增加。因此,提高MMP-1的表達或抑制TIMP的水平可以促進ECM降解,是肝纖維化治療的重要研究方向。研究發(fā)現(xiàn),己酮可可堿可以降低人HSC中Ⅰ型膠原mRNA和TIMP-1 mRNA的表達,促進膠原降解,改善肝纖維化。松弛素能增強膠原酶活性,促進ECM降解,減少膠原合成。

4 展望

盡管目前多數(shù)抗肝纖維化藥物仍處于動物實驗或臨床前研究階段,但是已經(jīng)顯現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。隨著對肝纖維化發(fā)生發(fā)展機制的不斷深入了解和基因工程技術(shù)、細胞生物學(xué)及藥物化學(xué)的不斷發(fā)展,人類將會獲得更多安全有效的抗肝纖維化藥物。

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