呂 鵬，劉曉明，李 芮

(1. 山東中醫(yī)藥大學(xué)，山東 濟(jì)南 250014；2. 山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，山東 濟(jì)南 250014)

纖維化可以影響任何器官，據(jù)報(bào)道，高達(dá)45%的死亡是由纖維化造成的[1]。但是目前缺乏有效的治療藥物，所以研發(fā)多組織器官的抗纖維化藥物具有重大意義。值得注意的是，雖然人們一直認(rèn)為纖維化是一種持續(xù)發(fā)展和不可逆的過(guò)程，但臨床前模型和各種器官系統(tǒng)的臨床試驗(yàn)都表明，纖維化是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的過(guò)程[2]，這為多組織器官新藥的探索提供了有力的支撐。黃芩中的化學(xué)成分包括黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素、木蝴蝶素A、白楊素等[3]，這些成分也存在于其他中藥中，具有抗炎、抗腫瘤、抗氧化、保肝、免疫、抗心律失常以及神經(jīng)元保護(hù)作用[4]。近年來(lái)，大量的研究表明黃芩中的多種有效成分具有抗多種臟器纖維化的作用，非常值得深入研究與開(kāi)發(fā)。本文就黃芩有效成分干預(yù)纖維化的作用機(jī)制進(jìn)行回顧和綜述。

1 抑制炎癥通路并建立抗炎微環(huán)境

炎癥參與組織再生和纖維化的發(fā)展，但炎癥既不是組織再生的前提，也不是纖維化的必然結(jié)果[5]。通常情況下，組織損傷誘發(fā)炎癥，通過(guò)招募和激活先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中的各種不同細(xì)胞類型參與纖維化進(jìn)展。研究證實(shí)，黃芩的有效成分通過(guò)抑制細(xì)胞因子、炎癥因子和免疫細(xì)胞可以成功地發(fā)揮抗纖維化作用。但是，考慮到細(xì)胞存在于一個(gè)相互作用的網(wǎng)絡(luò)中，一組促纖維因子的抑制有可能引起另一組促纖維因子的上調(diào)，同一種促纖維因子可能同時(shí)具有抗炎和促進(jìn)組織再生的作用，炎癥因子本身除了誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的激活，也會(huì)分泌膠原蛋白，并且，在特定的環(huán)境中，被抑制的炎癥通路可能同時(shí)具有促纖維化和抗纖維化的雙重功能[5]，所以對(duì)黃芩抑制炎癥通路，建立抗炎微環(huán)境的綜合作用進(jìn)行綜合評(píng)估尤為重要。例如，有研究發(fā)現(xiàn)[6]，在博來(lái)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化大鼠模型中，黃芩苷可以降低肺組織中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)含量，以及支氣管肺泡灌洗液中炎癥細(xì)胞數(shù)量，在野百合堿誘導(dǎo)的肺動(dòng)脈高壓大鼠模型中，肺組織馬松染色也證實(shí)了黃芩苷可顯著抑制肺組織膠原纖維化，其藥理作用與炎癥反應(yīng)有關(guān)[7]。

在所有黃芩通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)發(fā)揮抗纖維化作用的機(jī)制研究中，與核因子κB(NF-κB)通路相關(guān)的研究最為豐富。NF-κB通路一直被認(rèn)為是一種典型的促炎信號(hào)通路，其主要依據(jù)是NF-κB在促炎基因(包括細(xì)胞因子、趨化因子和黏附分子)表達(dá)中的作用。在黃芩苷對(duì)煙霧誘導(dǎo)的大鼠氣道炎癥發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可以抑制NF-κB及其下游靶蛋白纖溶酶原激活物抑制物(PAI-1)的表達(dá)，起到預(yù)防氣道纖維化的作用[8]。白楊素可逆轉(zhuǎn)Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)，減輕大鼠肺纖維化，其機(jī)制可能與升高NF-κB抑制蛋白(IκB)磷酸化，抑制NF-κB/p65磷酸化和核轉(zhuǎn)移，從而下調(diào)Twist 1的表達(dá)有關(guān)[9]。在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠模型中，黃芩苷修復(fù)微生物群可逆轉(zhuǎn)NF-κB信號(hào)通路的活化和糖尿病相關(guān)的肺纖維化[10]。此外，黃芩苷還被證實(shí)在心、腎、胰腺以及腹膜的纖維化中通過(guò)該通路發(fā)揮作用。如Wu等[11]的研究證實(shí)，黃芩苷作為清達(dá)顆粒的主要成分可以通過(guò)抑制NF-κB通路，改善心臟重構(gòu)和炎癥反應(yīng)。黃芩中的另一種主要成分白楊素也被發(fā)現(xiàn)對(duì)心肌梗死后梗死外周區(qū)具有抗纖維化的心肌保護(hù)作用，其機(jī)制可能是上調(diào)PPAR-γ，抑制NF-κB和AP1通路[12]。在腎間質(zhì)纖維化中，黃芩苷可以通過(guò)microRNA-124/TLR4/NF-κB軸抑制糖尿病腎病小鼠模型的腎纖維化進(jìn)程[13]，其中TLR4是miR-124的潛在靶點(diǎn)，microRNA-124通過(guò)調(diào)節(jié)TLR4信號(hào)通路抑制促炎細(xì)胞因子表達(dá)，促進(jìn)抗炎因子表達(dá)[14]。漢黃芩素也可以通過(guò)抑制NF-κB信號(hào)通路改善糖尿病腎病腎臟炎癥和纖維化[15]。Fan等[16]還發(fā)現(xiàn)，黃芩苷通過(guò)抑制胰腺星狀細(xì)胞活化的TGF-β1/TGF-βR1/TAK1/NF-κB信號(hào)通路，減少單核細(xì)胞趨化因子(MCP-1)的分泌，進(jìn)一步減少胰腺局部微環(huán)境中巨噬細(xì)胞和炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)，從而改善慢性胰腺炎小鼠胰腺纖維化。對(duì)于腹膜纖維化模型，黃芩苷也表現(xiàn)出來(lái)抗纖維化作用,其機(jī)制可能與其抑制腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TRAF6)表達(dá)，調(diào)控NF-κB通路有關(guān)[17]。

2 誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞的失活與清除

肌成纖維細(xì)胞是瘢痕形成細(xì)胞，最初被認(rèn)為是成纖維細(xì)胞的最終分化狀態(tài)[18]，現(xiàn)在被理解為來(lái)自不同的祖細(xì)胞，由具有相似表型和功能的異質(zhì)細(xì)胞群組成[19-20]。在纖維化進(jìn)程中，肌成纖維細(xì)胞負(fù)責(zé)細(xì)胞外基質(zhì)的過(guò)度合成、沉積和重塑。持續(xù)的肌成纖維細(xì)胞活動(dòng)導(dǎo)致進(jìn)行性組織纖維化，扭曲了正常組織結(jié)構(gòu)，逐漸引發(fā)器官衰竭，最終導(dǎo)致死亡。針對(duì)肌成纖維細(xì)胞凋亡、重編程、自噬、衰老或恢復(fù)到靜止表型正在成為一種新的逆轉(zhuǎn)纖維化的治療策略[5，21]。

被激活的肝星狀細(xì)胞是分泌基質(zhì)蛋白的肌成纖維細(xì)胞的主要細(xì)胞來(lái)源，是肝纖維化發(fā)生的主要驅(qū)動(dòng)力，誘導(dǎo)星狀細(xì)胞恢復(fù)到失活、衰老、凋亡或被免疫細(xì)胞清除使精確抗纖維化治療成為可能[22]。相較于其他器官組織的纖維化研究，肝纖維化的課題研究者們基于這一思路開(kāi)展了更多的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)黃芩的有效成分木蝴蝶素A和漢黃芩素可以誘導(dǎo)已經(jīng)活化的肝星狀細(xì)胞凋亡[23-24]，而木蝴蝶素A還可以通過(guò)激活自噬來(lái)緩解肝星狀細(xì)胞的活化從而發(fā)揮抗纖維化作用[25]。

3 調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)的沉積

細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)是一種高度動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)，由負(fù)責(zé)ECM降解的特定酶介導(dǎo)，如金屬蛋白酶(MMP)。ECM不斷地經(jīng)歷受控的重塑，當(dāng)其成分、結(jié)構(gòu)、硬度等失調(diào)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)多種病理狀況，纖維化是其中之一[26]。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)是這一進(jìn)程的主要調(diào)節(jié)因子，可通過(guò)激活規(guī)范的(基于Smad的)和非規(guī)范的(非基于Smad的)信號(hào)通路誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞活化，誘導(dǎo)EMT，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)過(guò)度產(chǎn)生，并且可以抑制細(xì)胞外基質(zhì)的降解[27-29]。所以，MMP與其組織抑制劑(TIMPs)以及TGF-β是各種器官纖維化的促進(jìn)劑和潛在靶點(diǎn)，在維持ECM穩(wěn)態(tài)方面起著關(guān)鍵作用[26，30-31]。

多項(xiàng)研究表明，黃芩苷能夠有效阻止TGF-β1誘導(dǎo)的人肺癌A549細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化進(jìn)程，減少TGF-β1誘導(dǎo)的A549細(xì)胞外基質(zhì)沉積，可能是治療肺纖維化的有效成分[32-33]。其與靶蛋白TGF-β1結(jié)合能夠抑制MMP-2、TIMP-2的表達(dá),推延肺纖維化進(jìn)程[34]。同時(shí)，黃芩中的黃芩素也被證明可以通過(guò)下調(diào)結(jié)締組織生長(zhǎng)因子，減輕TGF- β1誘導(dǎo)的肺成纖維細(xì)胞I型膠原生成，從而發(fā)揮抗肺纖維化作用[35]。而在腎、肝、胰腺、腸等器官組織的纖維化中，黃芩的有效成分也被證實(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)的沉積發(fā)揮抗纖維化作用，如黃芩苷可能通過(guò)低調(diào)節(jié)TGF-β1從而降低α-SMA的表達(dá)，延緩腎間質(zhì)纖維化和肝纖維化[36-44]。白楊素也可以通過(guò)抑制TGF-β1誘導(dǎo)的EMT改善肺纖維化和腎纖維化[45-46]，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)MMP/TIMP失衡和抑制膠原蛋白的產(chǎn)生減弱肝臟ECM積累，延緩肝纖維化進(jìn)展[47]。在胰腺纖維化的小鼠模型中，黃芩苷也發(fā)揮了類似的作用，通過(guò)抑制TGF-β1/TAK-NF-κB信號(hào)通路的活化,調(diào)節(jié)MMP-1/TIMP-1的相對(duì)平衡,發(fā)揮了較好的抗胰腺纖維化的作用[48]。此外，在放射誘導(dǎo)的大鼠直腸纖維化模型中，黃芩苷被證明可以通過(guò)抑制EMT、隱窩細(xì)胞凋亡的激活與增殖的抑制、緊密連接屏障結(jié)構(gòu)的損傷以及促炎因子表達(dá)的上調(diào)來(lái)緩解放射性輻射所致的腸纖維化損傷[49]。

黃芩的有效成分不僅可以作用于TGF-β1通路，對(duì)ECM相關(guān)的非典型TGF-β1通路[29]包括ERK、p38 MAPK、JNK和Wnt/β-catenin等也展現(xiàn)出了有效的靶向作用。如黃芩苷可以通過(guò)抑制Wnt3a/β-catenin信號(hào)通路和EMT相關(guān)蛋白的活化對(duì)博來(lái)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠發(fā)揮保護(hù)作用[50]，還可以通過(guò)ERK/GSK3β信號(hào)通路減輕輻射誘導(dǎo)的原代Ⅱ型肺泡上皮的EMT進(jìn)程[51]。它與溶菌酶結(jié)合則可以在抗炎的基礎(chǔ)上，通過(guò)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β/Smad3途徑抑制細(xì)胞外基質(zhì)的積累，通過(guò)胰島素樣生長(zhǎng)因子-1/胰島素樣生長(zhǎng)因子-1受體/p38絲裂原活化蛋白激酶途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖，重新激活自噬[52]。此外，黃芩素可以通過(guò)microRNA-29激活p38MAPK-JNK抑制細(xì)胞增殖和膠原沉積[53]，這些研究都證明了黃芩有效成分對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的沉積具有有效的調(diào)節(jié)作用。

4 抗氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激主要由活性氧(ROS)參與，并對(duì)纖維化進(jìn)程產(chǎn)生影響。在纖維化中，ROS促進(jìn)成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞的激活和增殖，以自分泌方式激活TGF-β通路，因此，我們可以通過(guò)提高抗氧化機(jī)制來(lái)克服ROS增加所產(chǎn)生的問(wèn)題，其中關(guān)鍵的機(jī)制包括谷胱甘肽、核因子E-2相關(guān)因子2(Nrf2)和缺氧誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子(HIF-1α)，這些機(jī)制可能是創(chuàng)新療法的最佳靶點(diǎn)[54]。

在近期的多項(xiàng)研究中，黃芩的有效成分被發(fā)現(xiàn)具有抗氧化作用。如黃芩苷在膽汁淤積性肝纖維化模型中，通過(guò)核易位增強(qiáng)Nrf2的激活，并誘導(dǎo)靶基因血紅素氧合酶-1(HO-1)和谷氨酸半胱氨酸連接酶(GCLM)以增強(qiáng)抗氧化防御[43]。Ignat等[55]則將白楊素(CHR)和環(huán)糊精(RAMEB)結(jié)合，并對(duì)不同配比的CHR - RAMEB復(fù)合物進(jìn)行氧自由基吸收值、超氧化物歧化酶活性和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GPx)測(cè)定和比較，最終發(fā)現(xiàn)1∶2 CHR-RAMEB復(fù)合物在提高藥物溶解度的基礎(chǔ)上，還增加了氧自由基吸收值，提高了超氧化物岐化酶活性，與其他配比相比，1∶2 CHR-RAMEB復(fù)合物對(duì)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性的刺激更高，可以推薦為治療肝纖維化的候選藥物。此外，研究者也發(fā)現(xiàn)木蝴蝶素A可以通過(guò)介導(dǎo)的ROS消除，抑制PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路，抑制抗炎活性，誘導(dǎo)自噬激活[56]，并且，木蝴蝶素A還可以通過(guò)下調(diào)YAP/HIF-1α信號(hào)通路來(lái)抑制肝纖維化中的血管新生[57]，通過(guò)抑制乳酸脫氫酶A(LDH-A)抑制氧糖酵解可減少星狀細(xì)胞收縮，減輕肝纖維化[58]，被視作是黃芩中具有抗氧化活性的有效成分。

5 緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

大量的遺傳和環(huán)境損害阻礙了細(xì)胞正確折疊，降低了翻譯后修改內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ERs)中的蛋白分泌和跨膜的能力，導(dǎo)致該細(xì)胞器中錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)的堆積，稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[59]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激既能誘導(dǎo)葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白GRP78 、GRP94等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶表達(dá)而產(chǎn)生保護(hù)效應(yīng) ,亦能獨(dú)立地誘導(dǎo)內(nèi)源性細(xì)胞凋亡，最終影響應(yīng)激細(xì)胞的轉(zhuǎn)歸,如適應(yīng)、損傷或凋亡[60]。

雖然內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與纖維化疾病的關(guān)系尚在探索，但許多實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)證明黃芩苷具有減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的作用，可以對(duì)纖維化疾病有延緩或者預(yù)防作用。近幾年對(duì)黃芩苷通過(guò)減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)揮抗纖維化作用的研究多集中在心肌纖維化中，雖然黃芩苷對(duì)腎性高血壓的降壓效果存有爭(zhēng)議，但是赫連曼等[61]與Dai等[62]的實(shí)驗(yàn)均證明，黃芩苷可以使肌細(xì)胞糖調(diào)節(jié)蛋白GRP78、GRP94、CHOP、caspase-3的表達(dá)及細(xì)胞凋亡明顯降低，抑制心肌纖維化和心室重構(gòu)。

6 小 結(jié)

任何器官的疾病損傷都會(huì)觸發(fā)一系列復(fù)雜的細(xì)胞和分子反應(yīng)，最終導(dǎo)致組織器官纖維化。不同組織器官的纖維化改變有著類似的致病途徑，包括四個(gè)主要階段，首先是由器官的原發(fā)損傷所驅(qū)動(dòng)的反應(yīng)的啟動(dòng)。第二階段是效應(yīng)細(xì)胞的激活，第三階段是細(xì)胞外基質(zhì)的形成，這兩個(gè)階段都與第四階段重疊，在此期間細(xì)胞外基質(zhì)的動(dòng)態(tài)沉積(和降解不足)促進(jìn)了纖維化的進(jìn)展，最終導(dǎo)致器官衰竭[63]。在這些活動(dòng)中已經(jīng)出現(xiàn)了特定的細(xì)胞成分，包括成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞、上皮組織來(lái)源的細(xì)胞(上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化)。此外，核心分子通路也是至關(guān)重要的，例如，TGF-β通路在幾乎所有類型的纖維化中都是重要的。目前有關(guān)纖維化的細(xì)胞和分子研究已非常深入，但臨床仍缺乏有效的治療方法。研究者們對(duì)黃芩抗纖維化機(jī)制進(jìn)行的研究具有重要意義。一方面，研究結(jié)果證明了黃芩有效成分治療纖維化疾病的關(guān)鍵機(jī)制：①抑制炎癥通路并建立抗炎微環(huán)境;②誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞的失活與清除;③調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)的沉積;④抗氧化應(yīng)激;⑤緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等。另一方面，也佐證了不同纖維化疾病有著類似的致病機(jī)制，為新藥研發(fā)奠定研究基礎(chǔ)。但是目前黃芩有效成分干預(yù)纖維化仍停留在動(dòng)物或者體外細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)研究階段，鮮有臨床轉(zhuǎn)化的報(bào)道，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)研究也存在著造模方法不統(tǒng)一，單通路研究不系統(tǒng)等問(wèn)題。因此，作為潛力巨大的抗多組織器官纖維化藥物，黃芩有效成分：黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素、木蝴蝶素A、白楊素的抗纖維化研究有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。