李永樂,錢占紅,郭志娟,孔令惠,楊巧芳,張 銳**
(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)學(xué)院 呼和浩特 010020;2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬人民醫(yī)院 呼和浩特 010010)
慢性萎縮性胃炎(Chronic Atrophic Gastritis,CAG)是消化系統(tǒng)的常見病、難治病,在我國發(fā)病率占整個(gè)慢性胃炎(Chronic Gastritis,CG)患者的四分之一以上(25.8%)[1],個(gè)別城市甚至高達(dá)63.8%[2]。CAG患者中大約有2~10%發(fā)生癌變,其中1年的癌變率約為0.5%~1%[3,4],每年可導(dǎo)致大量患者過早死亡。因此,CAG已經(jīng)成為我國值得關(guān)注的醫(yī)療衛(wèi)生問題,開展相關(guān)研究具有重要的臨床意義。本文通過收集中醫(yī)藥治療CAG的相關(guān)文獻(xiàn),在分析導(dǎo)致CAG發(fā)病的可能機(jī)制基礎(chǔ)上,重點(diǎn)闡述中醫(yī)藥通過調(diào)控細(xì)胞凋亡而發(fā)揮防治CAG作用的研究現(xiàn)狀,為臨床探索CAG有效中醫(yī)藥治療方案提供一定思路,造福廣大患者。
CAG是胃黏膜上皮遭受反復(fù)損害而導(dǎo)致固有腺體減少,伴或不伴纖維替代、腸腺化生和(或)假幽門腺化生的一種慢性胃部疾病。梳理近年來有關(guān)研究文獻(xiàn),其中細(xì)胞動(dòng)力學(xué)研究表明胃黏膜細(xì)胞屬于更新型細(xì)胞群,在生理狀態(tài)下通過細(xì)胞增殖和凋亡維持著胃黏膜細(xì)胞群數(shù)量相對恒定,是保持胃黏膜完整性及功能正常的基礎(chǔ)。當(dāng)細(xì)胞凋亡-增殖動(dòng)態(tài)關(guān)系異常時(shí)可引起細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失衡,高水平的異位增殖和異位凋亡引起胃黏膜上皮細(xì)胞更高的更新率[5],造成黏膜上皮細(xì)胞代謝不穩(wěn)定,特別是當(dāng)?shù)蛲鲈鲋潮群偷蛲鰪?qiáng)度增大時(shí),表現(xiàn)為凋亡過度,可引起黏膜固有腺體減少、黏膜萎縮變薄等CAG的主要病理改變[6,7]。因此,胃黏膜細(xì)胞過度凋亡是導(dǎo)致出現(xiàn)CAG病理改變的重要原因,是臨床探尋防治CAG有效中醫(yī)藥方案的重要途徑,也是進(jìn)一步揭示臨床有效治療方案微觀作用機(jī)制的核心環(huán)節(jié)。
細(xì)胞凋亡是細(xì)胞內(nèi)多種信號傳導(dǎo)調(diào)控系統(tǒng)參與的復(fù)雜生理生化反應(yīng)過程,目前公認(rèn)的有線粒體途徑、死亡受體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑,也是中醫(yī)藥防治CAG過程中發(fā)揮作用的可能途徑。
線粒體是真核細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的重要細(xì)胞器,對維持細(xì)胞正常能量代謝和功能活動(dòng)發(fā)揮著重要作用,近年來研究表明線粒體也是調(diào)控細(xì)胞凋亡的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)細(xì)胞凋亡發(fā)生時(shí),多種促凋亡蛋白被轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體,導(dǎo)致線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔開放,使膜結(jié)構(gòu)破壞、通透性增加,引起細(xì)胞凋亡的特異性標(biāo)志線粒體膜電位(Mitochondrial Membrane Potential,MMP)下降,誘導(dǎo)釋放細(xì)胞色素c(Cytochrome c,Cyt-c)、Smac/Diablo等多種凋亡誘導(dǎo)因子,進(jìn)一步激活Caspase級聯(lián)反應(yīng),通過Caspase依賴性信號通路,裂解多聚(ADP-核糖)聚合酶(poly(ADP-ribose)Polymerase,PARP),終止DNA修復(fù);或激活Caspase非依賴性信號通路的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子(Apoptosis Induced Factor,AIF)、核酸內(nèi)切酶G(Endonuclease G,Endo G)等,最終使DNA斷裂、染色體凝結(jié)引起細(xì)胞凋亡。
在Caspase依賴性信號通路中,王垂杰[8]專門開展了健脾清熱活血化瘀中藥對CAG大鼠胃黏膜細(xì)胞MMP影響的實(shí)驗(yàn)研究,表明MMP異常變化可能是引起胃黏膜細(xì)胞增殖與凋亡失衡過程的重要原因,可能是導(dǎo)致CAG發(fā)病的重要機(jī)制,中藥可通過降低胃黏膜組織細(xì)胞中MMP從而發(fā)揮治療CAG的作用。林海燕等[9]進(jìn)一步在萎胃康及其拆方治療CAG的作用機(jī)制研究中表明,中藥發(fā)揮治療作用可能不僅與降低細(xì)胞MMP有關(guān),而且可通過促進(jìn)Cyt-c釋放和增強(qiáng)caspase-9活性,從而誘導(dǎo)胃黏膜細(xì)胞凋亡發(fā)揮相關(guān)作用。在Caspase級聯(lián)反應(yīng)中,caspase-9處于“瀑布式”激活頂端,活化后進(jìn)一步激活下游的caspase-3細(xì)胞凋亡執(zhí)行器。趙冉[10]在“濁毒”與胃黏膜萎縮、腸上皮化生的形成相關(guān)性研究中表明,胃黏膜萎縮、腸化發(fā)生機(jī)制可能與降低Caspase-3含量有關(guān),其通過減慢細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞增殖,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡與增值失衡,并且在胃黏膜萎縮、腸化發(fā)生的過程中血清及胃黏膜中Caspase-3表達(dá)水平逐漸降低,提示Caspase-3的減少可能促進(jìn)了胃癌前病變的發(fā)生。李巖等[11,12]在中藥不同組方對CAG模型大鼠胃黏膜組織細(xì)胞凋亡的影響研究中表明,中藥可通過增加胃組織中caspase-3的表達(dá),從而使細(xì)胞凋亡增加,細(xì)胞增殖狀態(tài)減輕,達(dá)到治療CAG防止癌變的作用效果。喬曉溫等[13]在三參方治療CAG的作用機(jī)制實(shí)驗(yàn)研究中表明,中藥可通過調(diào)控Caspase-3、Bcl-2和Fas蛋白的表達(dá),降低胃黏膜組織細(xì)胞凋亡率,從而實(shí)現(xiàn)治療CAG的效果。趙霞等[14]在健脾化瘀解毒復(fù)方“胃痞消”阻斷和逆轉(zhuǎn)慢性萎縮性胃炎癌前病變的分子機(jī)制研究中表明,中藥治療CAG的作用機(jī)制可能與其下調(diào)胃黏膜上皮細(xì)胞凋亡調(diào)控蛋白Caspase-3和P53的表達(dá),從而抑制黏膜上皮細(xì)胞凋亡有關(guān)。Smac/Diablo是除Cyto-C外由線粒體釋放的另一種重要的促凋亡因子,被稱為第二個(gè)線粒體源性Caspase激活劑,可特異地作用于IAPs家族的XIAP,解除對Caspases家族的抑制效應(yīng)從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡,是近年來尋找治療新方法的重要方向,雖然有研究表明,胃黏膜萎縮、腸化發(fā)生與Smac/Diablo的含量降低有關(guān),主要通過減少細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞增殖,使凋亡與增值失衡促進(jìn)CAG向胃癌前病變的轉(zhuǎn)變[10]。但目前在中醫(yī)藥治療CAG的相關(guān)研究中未見文獻(xiàn)報(bào)道。
在線粒體途徑介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過程中,除Caspase依賴性信號通路外,還存在著無需激活Caspase家族蛋白的Caspase非依賴性信號通路。在哺乳動(dòng)物體內(nèi),AIF和Endo G參與了Caspase非依賴性有絲分裂的細(xì)胞死亡過程,是發(fā)揮保護(hù)胃黏膜損傷的可能途徑[15],但目前國內(nèi)并未見中醫(yī)藥調(diào)控相關(guān)通路因子從而發(fā)揮治療CAG的臨床研究與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究。
此外,Bcl-2家族蛋白是線粒體途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵。在細(xì)胞凋亡過程中,Bcl-2家族是細(xì)胞凋亡研究中最受重視的因子,也是線粒體中調(diào)控凋亡因子釋放的第一步,發(fā)揮著重要作用,主要由Bcl-2家族的促凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-xl等和抗凋亡蛋白Bax、Bak等相互作用而發(fā)揮調(diào)控,徐珊等[16]在CAG大鼠胃黏膜細(xì)胞凋亡與中醫(yī)證型的相關(guān)性研究中表明,CAG大鼠胃黏膜細(xì)胞凋亡指數(shù)、Bcl-2蛋白表達(dá)與CAG證候有一定的相關(guān)性,不同證型CAG證候發(fā)生時(shí)胃黏膜細(xì)胞凋亡及調(diào)控蛋白表達(dá)水平的發(fā)生變化。婁華等[17]在丁愈胃靈合劑對CAG大鼠的影響及機(jī)制研究中表明,中藥可顯著降低胃黏膜Bcl-2表達(dá)、升高胃黏膜Bax表達(dá),提示中藥下調(diào)胃黏膜Bcl-2表達(dá)或上調(diào)Bax表達(dá)可能是其發(fā)揮作用的重要機(jī)制。李海文[18]進(jìn)一步在胃萎清治療慢性萎縮性胃炎的臨床療效及作用機(jī)制研究中表明,中藥可通過下調(diào)Bcl-2mRNA及Bcl-xL mRNA表達(dá),抑制大鼠胃黏膜萎縮、腸上皮化生,從而改善CAG病理表現(xiàn)與臨床癥狀。于佳寧[19]等研究表明Bcl-2與Bax的不同比率在細(xì)胞的死亡或存活發(fā)揮著決定性作用,是中醫(yī)藥促進(jìn)細(xì)胞凋亡、維持細(xì)胞數(shù)目的動(dòng)態(tài)平衡、控制甚至逆轉(zhuǎn)CAG病理改變的關(guān)鍵。
死亡受體屬于腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族成員,主要包括FAS(CD95)、腫瘤壞死因子受體1(tumor necrosis factor receptor1,TNFR1)、死亡受體 3(death receptor3,DR3)、腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體 受 體 -1(TNF-related apoptosis-inducing ligand receptor-1,TRAIL-R1,又稱DR4)和腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體受體-2(TNF-related apoptosisinducing ligand receptor-2,TRAIL-R2,又稱DR5)五大類,依靠配體與受體結(jié)合,使其位于胞漿區(qū)的死亡結(jié)構(gòu)域(death domain,DD)暴露,募集銜接蛋白,促使死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合體(death-inducing signal complex,DISC)的形成,進(jìn)而使caspase-8活化,激活下游相關(guān)因子啟動(dòng)Caspase級聯(lián)反應(yīng)執(zhí)行細(xì)胞凋亡。其中,通過死亡受體途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡目前相關(guān)研究主要集中在FAS/FASL、TNFR和TRAIL三條信號通路。
在FAS/FASL信號通路中,主要依靠FAS配體與FAS受體相結(jié)合,誘導(dǎo)FAS三聚體形成,使FAS位于胞漿內(nèi)的DD與信號適配體FAF1(Fas-associated factor-1)、FADD(Fas-associated death domain)等結(jié)合,F(xiàn)ADD進(jìn)一步與caspase-8形成DISC,激活下游caspase-3、caspase-6、caspase-7等相關(guān)蛋白,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)生。在CAG的相關(guān)研究中,趙唯含等[20]通過黃芪、三七及其配伍對CAG大鼠胃黏膜細(xì)胞凋亡及增殖的影響表明,中藥能夠通過改善胃黏膜細(xì)胞的凋亡水平,進(jìn)而改善胃黏膜的相關(guān)病變,其機(jī)制可能與降低血清FAS、FASL的表達(dá)水平有關(guān),說明FAS/FASL信號通路可能是中醫(yī)藥防治CAG的內(nèi)在機(jī)制。韋維等[21]在探究安胃湯對CAG模型大鼠療效的作用機(jī)制研究中表明,中藥可能通過提高Fas基因及蛋白的表達(dá),降低Fas-L含量,激活CAG大鼠胃黏膜細(xì)胞Fas/Fas-L信號傳導(dǎo)通路,并降低Bcl-2、升高Bax基因及蛋白,進(jìn)而促進(jìn)胃黏膜細(xì)胞凋亡,是其發(fā)揮作用的關(guān)鍵機(jī)制之一。馬一倩等[22]進(jìn)一步在相關(guān)臨床意義研究中觀測到,F(xiàn)AF1蛋白在CAG組織中呈現(xiàn)出中等強(qiáng)度表達(dá),提示FAF1表達(dá)可能參與到CAG的發(fā)病過程中。而劉守亮等[23]在參芪飲對CAG的Caspase-3表達(dá)干預(yù)研究中表明,中藥能夠通過上調(diào)胃黏膜組織中Caspase-3蛋白的表達(dá)減輕胃黏膜萎縮程度。劉連臣等[24]則在益胃祛瘀消痰方對CAG大鼠胃黏膜組織細(xì)胞凋亡及相關(guān)基因表達(dá)的影響中表明,中藥能減弱Caspase3、Fas蛋白表達(dá),降低胃組織細(xì)胞凋亡率,提示Fas/FASL信號通路可能是中醫(yī)藥調(diào)控胃黏膜細(xì)胞凋亡率的重要途徑。
在TNFR信號通路中,主要通過TNFR1與TNF結(jié)合,使TNFR1以三聚體的形式募集銜接蛋白TRADD(TNFR-associated death domain)及銜接分子腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2(TNFR-associated factor-2,TRAF-2)、Ciap1、Ciap2和RIP。其中RIP1 通過去泛素化,誘導(dǎo)DISC形成,進(jìn)而激發(fā)下游Caspase誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。鐘國新[25]在針刺干預(yù)CAG模型大鼠的相關(guān)研究中表明,CAG病理模型中胃黏膜損傷指數(shù)及血清中TNF-傷、TNFR1均升高,且胃黏膜細(xì)胞凋亡指數(shù)升高,提示TNFR1可能是導(dǎo)致CAG發(fā)病的重要因素;而針刺可以通過抑制TNFR1、TNF-α而降低胃黏膜細(xì)胞凋亡,提示TNFR信號通路可能是中醫(yī)藥調(diào)控CAG胃黏膜細(xì)胞死亡受體途徑細(xì)胞凋亡而發(fā)揮治療作用的重要機(jī)制。
在TRAIL信號通路中,主要通過與其同源的受體TRAIL-R1、TRAIL-R2結(jié)合進(jìn)而使其折疊成活性三聚體,募集FADD,結(jié)合procaspase-8形成DISC,Caspase-8激活通過非線粒體依賴途徑和線粒體依賴途徑啟動(dòng)細(xì)胞凋亡。目前在國內(nèi)并未見中醫(yī)藥通過TRAIL信號通路調(diào)控死亡受體途徑細(xì)胞凋亡治療CAG的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)重要細(xì)胞器,其具有的巨大膜結(jié)構(gòu)是細(xì)胞內(nèi)分子組裝和反應(yīng)的重要平臺(tái),對蛋白質(zhì)修飾、折疊等發(fā)揮著重要作用,也是合成膽固醇、類固醇及脂質(zhì)等的重要場所。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress,ERS)引起,主要通過未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response,UPR),激活相關(guān)信號通路,最大限度的清除過度損傷細(xì)胞,對維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和維護(hù)機(jī)體生理平衡發(fā)揮著重要作用。其過程主要由UPR與PERK(PKR-like ER kinase),ATF6(activating ranscription actor 6)、IRE-1(inositol requiring enzyme-1)相互作用誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。
在通過PERK誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡過程中,需與葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白 78(glucose regulating protein78,GRP78)解離,使其二聚化和磷酸化,進(jìn)一步使真核翻譯起始因子eIF2譯的第5l位絲氨酸磷酸化,選擇性促進(jìn)活化轉(zhuǎn)錄因子-4(activating transcription factor-4,ATF-4)合成,激 活 CHOP(C/EBPhomology protein)及 GADD34(growth arrest and DNA damage inducible 34)表達(dá),調(diào)節(jié)Bcl-2蛋白家族,激活線粒體細(xì)胞凋亡途徑。彭春雷等[26]在相關(guān)臨床研究中表明,CAG胃組織中GPR78及PERK mRNA的相對表達(dá)水平較淺表性胃炎高,提示PERK誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡可能是導(dǎo)致CAG發(fā)病的重要機(jī)制。張國梁等[27]進(jìn)一步研究表明,中藥能夠降低CAG大鼠胃黏膜組織中PERK表達(dá)水平,提示PERK信號通路可能是中醫(yī)藥通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑調(diào)控CAG細(xì)胞凋亡的重要環(huán)節(jié)。
在通過IRE-1誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡過程中,可通過自身二聚化和磷酸化活化,進(jìn)一步與TRAF2相互作用形成IRE1R-TRAF2復(fù)合物,激活TNF-激依賴性的細(xì)胞凋亡信號 1(TNF-dependent apoptosis signaling kinase1,ASK1),ASK1進(jìn)一步激活JNK及p38絲裂素活化蛋白激酶(p38-mitogen activated protein kinase,P38MAPK)[28],其中活化后的JNK可通過磷酸化激活c-jun、c-Fos、EIK-1等轉(zhuǎn)錄因子而調(diào)節(jié)相關(guān)凋亡因子的表達(dá),P38MAPK磷酸化后激活CHOP,增加Bim、降低Bcl-2等表達(dá),進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。林志強(qiáng)等[29]通過香砂六君子湯對CAG的影響實(shí)驗(yàn)研究表明,CAG中p-P38MAPK蛋白表達(dá)均增加,并提示中藥可能通過抑制胃黏膜細(xì)胞中P38MAPK蛋白表達(dá)以逐漸提高HP根除率,改善CAG的病理變化。
在通過ATF6誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡過程中,UPR使BIP與ATF6分離,ATF6以囊泡轉(zhuǎn)移的形式從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)移到高爾基體,進(jìn)而被蛋白酶S1P(site-1 protease)、S2P(site-2 protease)激活,活化后的ATF6過度表達(dá)可進(jìn)一步通過CHOP途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。但是,目前在國內(nèi)并未見中醫(yī)藥通過ATF6信號通路調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)CAG胃黏膜細(xì)胞凋亡的相關(guān)研究報(bào)道。
此外,Caspase-12位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外膜,是ERS誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵蛋白,在線粒體途徑或死亡受體途徑中不被激活。一般情況下,Caspase-12以無活性的酶原形式存在,ERS可使Caspase-12活化,激活Caspase-9、Caspase-3等,啟動(dòng)Caspase級聯(lián)反應(yīng),誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,在這個(gè)過程中Ca2+依賴性的calpain活化、procaspase-12與TRAF2分離、Caspase-7 ER轉(zhuǎn)位是導(dǎo)致Caspase-12激活的重要原因。李巖等[30]在健脾益氣、活血化瘀、健脾化瘀不同中藥對CAG大鼠模型的作用研究中表明,相關(guān)中藥無論在預(yù)防還是治療中,均可以使胃黏膜細(xì)胞內(nèi)的Ca2+表達(dá)增加,提示在ERS情況下中藥可能通過Caspase-12途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。
綜上所述,CAG作為臨床消化系統(tǒng)相關(guān)疾病,細(xì)胞凋亡是導(dǎo)致胃黏膜出現(xiàn)相關(guān)病理改變的核心機(jī)制之一,也是臨床探索防治CAG有效手段以及闡明微觀作用機(jī)制的重要途徑。其中線粒體途徑、死亡受體途徑、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑是誘導(dǎo)機(jī)體細(xì)胞凋亡的主要方式,也是開展研究中醫(yī)藥防治CAG的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過梳理上述相關(guān)研究文獻(xiàn)表明,中醫(yī)藥可通過線粒體途徑、死亡受體途徑、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑調(diào)控細(xì)胞凋亡而發(fā)揮防治CAG的作用。雖然目前3條途徑均有涉及,但是研究不夠深入系統(tǒng),多局限在各條途徑中的個(gè)別因子方面,對于圍繞其中一條通路開展系統(tǒng)的相關(guān)研究較為缺乏。其中線粒體途徑介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡是目前中醫(yī)藥防治CAG中研究最多的一條通路,但是相關(guān)研究也主要集中在Caspase依賴性信號通路的相關(guān)因子方面,對Caspase非依賴性信號通路的研究較少;死亡受體途徑介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中,雖然對FAS/FASL、TNFR信號通路中部分因子開展了初步研究,但是不全面,而且TRAIL信號通路尚未見文獻(xiàn)報(bào)道;對于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,同樣僅僅是對PERK、IRE-1信號通路中的個(gè)別因子展開研究,缺乏對ATF6信號通路的相關(guān)研究。因此,在中醫(yī)藥防治CAG的相關(guān)研究中,仍需在把握核心發(fā)病機(jī)制的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步充分運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段,一方面緊緊抓住介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的具體途徑開展深入系統(tǒng)相關(guān)研究,另一方面可逐漸對多條途徑的相關(guān)作用關(guān)系展開研究,甚至從離體細(xì)胞層面開展中醫(yī)藥防治CAG相關(guān)機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究,以提高當(dāng)前研究的水平與層次,爭取為臨床探索防治CAG的有效方案提供重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。