季雅楠,田春燕,郭丹丹,李竹英

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué),黑龍江 哈爾濱 150040;2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院,黑龍江 哈爾濱 150040)

支氣管哮喘是一種由多種細(xì)胞和細(xì)胞組分參與的以氣道慢性炎癥為主要特征的變態(tài)反應(yīng)性疾病,持續(xù)的氣道炎癥引發(fā)氣道高反應(yīng)性,通常出現(xiàn)廣泛可變的氣流受限,臨床表現(xiàn)為喘促、胸悶、咳嗽等一系列呼吸道癥狀[1]。近年研究發(fā)現(xiàn),哮喘患者體內(nèi)存在多種效應(yīng)細(xì)胞借助信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑傳遞生物信息,調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)、免疫細(xì)胞等組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參與哮喘的發(fā)病。磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)作為經(jīng)典信號通路參與氣道炎癥和氣道重塑等發(fā)病機(jī)制,調(diào)控多種下游信號分子,介導(dǎo)細(xì)胞增殖、遷移、凋亡等生物學(xué)過程誘發(fā)或加重哮喘[2]。調(diào)控PI3K/Akt信號通路治療哮喘,被認(rèn)為是哮喘防治的潛在藥物靶點(diǎn),成為臨床研究熱點(diǎn)及新的治療策略。近年來,中醫(yī)藥干預(yù)PI3K/Akt信號通路治療哮喘的療效逐步得到肯定。本文通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn),將中醫(yī)藥治療哮喘的研究進(jìn)展綜述如下。

1 PI3K/Akt信號通路

PI3K是一種脂類激酶,由Whitman團(tuán)隊于1985年首次發(fā)現(xiàn)。根據(jù)底物分子差異、結(jié)構(gòu)功能將PI3K家族分為3型,Ⅰ型研究最廣泛且最為復(fù)雜,已被證實與腫瘤密切相關(guān)[3]。Ⅰ型PI3K是由催化亞基和調(diào)節(jié)亞基緊密結(jié)合而成的異源二聚體,可區(qū)分為ⅠA和ⅠB兩亞型。ⅠA型PI3K由p110催化亞基和p85調(diào)節(jié)亞基構(gòu)成。p85調(diào)節(jié)亞基作為PI3K全酶的典型角色,具有穩(wěn)定p110催化亞基及整體構(gòu)象的作用,其含有SH2/SH3同源結(jié)構(gòu)域和p110結(jié)合區(qū),SH2結(jié)構(gòu)域特異性識別磷酸化酪氨酸殘基,從而引起p110膜轉(zhuǎn)位和活化[4]。ⅠB型PI3K由p110γ催化亞基和p101調(diào)節(jié)亞基構(gòu)成。p101是一種接頭蛋白,介導(dǎo)G蛋白βγ亞基對p110活化,ⅠB型PI3K幾乎完全由G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)激活。Ⅱ型PI3K無調(diào)節(jié)亞基,存在C2α、C2β、C2γ三種亞型。Ⅲ型PI3K由VPS34催化亞基和VPS15調(diào)節(jié)亞基構(gòu)成異源二聚體,與細(xì)胞囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)有關(guān)。

Akt是PI3K下游極為重要的效應(yīng)激酶[5]。Akt作為一種原癌基因產(chǎn)物,底物較多,包括叉頭轉(zhuǎn)錄因子家族(FOXO)、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)等,其底物的多樣性說明了Akt在調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)展,介導(dǎo)細(xì)胞增殖、分化、凋亡等發(fā)揮廣泛的生物學(xué)效應(yīng)。PI3K/Akt信號通路調(diào)控廣泛的信號轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝過程,調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能,是癌癥、心血管疾病、糖尿病等疾病最頻繁突變的通路之一[6-7]。

2 PI3K/Akt信號通路與哮喘的關(guān)系

2.1 參與氣道炎癥 氣道炎癥是哮喘發(fā)病的本質(zhì)。炎癥細(xì)胞浸潤,釋放多種炎性介質(zhì),引起黏膜充血腫脹、平滑肌痙攣、黏液細(xì)胞分泌增加,是誘發(fā)氣道高反應(yīng)的主要原因。Huang等[8]研究發(fā)現(xiàn),哮喘患者氣道中有大量的炎癥細(xì)胞黏附聚集,阻斷PI3K/Akt信號通路可降低炎性因子的表達(dá)。嗜酸性粒細(xì)胞(EOS)作為重要的效應(yīng)細(xì)胞,在局部炎癥組織中募集活化、釋放顆粒蛋白及炎性介質(zhì)[9],可直接反映炎癥程度。PI3K/Akt信號通路的激活誘導(dǎo)EOS脫顆粒、增殖、遷移等生物學(xué)過程,哮喘患者炎癥與EOS介導(dǎo)PI3K/Akt信號通路的活化程度具有相關(guān)性[10]。Th1/Th2分化失衡及Th2優(yōu)勢應(yīng)答分泌的特征性細(xì)胞因子在氣道炎癥免疫機(jī)制中產(chǎn)生重要作用。Stephen等[11]研究表明,使用PI3K抑制劑LY294002后,肺泡灌洗液(BALF)中IL-4、IL-5明顯減少,ⅠA型PI3Kp85調(diào)節(jié)亞基能夠影響Th1/Th2極化偏向。Liu等[12]研究發(fā)現(xiàn),抑制PI3K和Notch信號通路及調(diào)節(jié)Th1/Th2/Th17細(xì)胞因子平衡,可以有效控制哮喘炎癥反應(yīng),降低氣道高反應(yīng)。此外,PI3K/Akt信號通路還可通過調(diào)控Toll樣受體2(TLR2)抗原識別與遞呈、活性氧(ROS)活化NF-κB等多個環(huán)節(jié),激活眾多細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián)通路,參與炎癥細(xì)胞浸潤及免疫應(yīng)答,調(diào)控炎癥反應(yīng)[13]。

2.2 參與氣道重塑 氣道重塑是慢性炎癥和氣道組織反復(fù)損傷修復(fù)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)改變,主要病理表現(xiàn)為平滑肌增生肥大、細(xì)胞外基質(zhì)沉積和上皮下纖維化、黏液腺增生、杯狀細(xì)胞化生等,導(dǎo)致不可逆氣道阻塞、持續(xù)氣道高反應(yīng)及肺功能受損[14]。氣道平滑肌細(xì)胞(ASMC)異常增殖是氣道重塑的顯著特征,PI3K/Akt信號通路在ASMC增殖中發(fā)揮重要作用。Akt可以抑制糖原合成酶激酶磷酸化,增加周期蛋白D1的表達(dá),促進(jìn)DNA復(fù)制,從而誘導(dǎo)ASMC增殖及表型轉(zhuǎn)換[15]。上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是哮喘氣道纖維化和結(jié)構(gòu)重塑的重要機(jī)制。Wang等[16]研究發(fā)現(xiàn),α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)和Ⅰ型膠原(COL-Ⅰ)表達(dá)水平的變化與Akt的磷酸化水平一致。哮喘小鼠給予LY294002和Akt抑制劑Ⅳ可減輕氣道炎癥,明顯下調(diào)α-SMA、COL-Ⅰ和纖連蛋白-1表達(dá),增加E-鈣黏蛋白表達(dá),表明阻斷PI3K/Akt信號通路可以干預(yù)EMT過程,延緩氣道重塑。黏液高分泌是氣道重塑的重要特點(diǎn),是影響哮喘病情和預(yù)后的獨(dú)立危險因素。氣道黏膜炎癥微環(huán)境引起黏膜腺體肥大、杯狀細(xì)胞化生促使黏蛋白MUC5AC分泌異常,形成黏液栓阻塞氣道,加重氣道敏感性,加劇氣道重塑,導(dǎo)致哮喘病死率增加。EOS、NEUT、IL-13等細(xì)胞因子直接或間接作用于杯狀細(xì)胞及黏膜下腺細(xì)胞,是黏蛋白高表達(dá)的誘導(dǎo)劑[17]。Huang等[18]研究表明,PI3K/Akt通路調(diào)控上述多種炎癥細(xì)胞干預(yù)黏液高分泌狀態(tài),給予LY294002可明顯緩解氣道杯狀細(xì)胞增生和黏液分泌,改善氣道重塑。

2.3 參與細(xì)胞自噬 細(xì)胞自噬與氣道炎癥和氣道重塑密切相關(guān),是當(dāng)前哮喘研究的新切入點(diǎn)。自噬又稱Ⅱ型程序性細(xì)胞死亡,吞噬錯誤折疊蛋白、受損衰老的細(xì)胞器形成自噬小體由溶酶體降解,從而維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和循環(huán)[19]。研究表明,哮喘患者自噬水平明顯升高,與哮喘發(fā)病相關(guān)的Th2、EOS、EMT等均可觀察到過度自噬現(xiàn)象[20]。自噬通過參與細(xì)胞內(nèi)外多種分子調(diào)控過程,影響免疫細(xì)胞抗原遞呈功能,調(diào)控炎癥細(xì)胞活化,促進(jìn)ASMC增生肥大與EMT參與氣道重塑[21]。蔣鵬娜[22]研究表明,PI3K/Akt信號通路是人支氣管上皮細(xì)胞16HBE發(fā)生自噬的通路之一,與自噬及凋亡的嚴(yán)重程度正相關(guān)。目前對于自噬在哮喘病理過程中發(fā)揮保護(hù)或損害作用仍存在爭議,調(diào)控該通路合理干預(yù)自噬成為治療哮喘的新思路。

3 中醫(yī)藥干預(yù)PI3K/Akt信號通路治療哮喘

哮喘屬于中醫(yī)學(xué)“哮病”“喘證”的范疇。中醫(yī)理論認(rèn)為哮喘的病因病機(jī)主要為風(fēng)盛痰伏,正氣虛損,遇誘因引觸,壅塞氣道,肺失宣肅,而致喘嗽哮鳴輕重間作、遷延不愈。中醫(yī)學(xué)治療哮喘歷史悠久,療效佳。近年來,基于PI3K/Akt信號通路在哮喘發(fā)病中的重要作用,多項研究從中藥單體、中藥復(fù)方、外治法等方面切入深入探尋中醫(yī)藥干預(yù)PI3K/Akt信號通路治療哮喘的相關(guān)機(jī)制和作用靶點(diǎn)。

3.1 中藥單體 龍脷葉是嶺南地區(qū)特色草本植物,為大戟科守宮木屬,黃酮類化合物是龍脷葉的有效活性成分之一,具有消炎鎮(zhèn)痛、止咳平喘、抗過敏等功效,常用于肺炎、哮喘等疾病的治療。何顯科等[23]研究發(fā)現(xiàn),龍脷葉總黃酮干預(yù)哮喘大鼠可減少EOS等炎性細(xì)胞數(shù)量、BALF中ROS水平、肺組織中PI3K/Akt的表達(dá),升高SOD水平。提示龍脷葉總黃酮通過抑制PI3K/Akt信號通路的激活減輕哮喘大鼠炎癥,改善氧化應(yīng)激水平。

和厚樸酚是厚樸的關(guān)鍵活性成分,具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、神經(jīng)保護(hù)等廣泛藥理作用。劉楠等[24]研究結(jié)果表明,和厚樸酚組哮喘小鼠BALF中EOS、NEUT等炎性細(xì)胞計數(shù)減少,肺組織病變損傷得到明顯改善,肺組織中PI3K、Akt、p-Akt、TLR2、TLR4表達(dá)水平均下降。提示和厚樸酚對哮喘的炎癥反應(yīng)具有抑制作用,其機(jī)制可能與作用于TLR2、TLR4受體進(jìn)而抑制PI3K/Akt通路及蛋白表達(dá)有關(guān)。

青蒿琥酯是青蒿素的半合成衍生物。近年研究發(fā)現(xiàn),青蒿琥酯具有抗腫瘤、抗炎、抗病毒、抗纖維化、抗細(xì)胞增殖促凋亡等多種潛在效應(yīng)。Tan等[25]對體內(nèi)外人氣道平滑肌細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果顯示,青蒿琥酯可以減慢細(xì)胞分裂,抑制細(xì)胞周期蛋白D1豐度,抑制磷酸化Akt和p70s6k蛋白豐度,減少ASMC數(shù)量、α-SMA陽性細(xì)胞的面積,推測青蒿琥酯可能通過PI3K/Akt/p70s6k途徑抑制ASMC增殖,進(jìn)而改善氣道重塑。

歐前胡素又稱前胡內(nèi)酯、白芷乙素,是一種線性呋喃香豆素類化合物,廣泛存在于白芷、羌活、前胡等傘形科植物。藥理研究表明,歐前胡素具有抗炎、抗菌、抗腫瘤、抗過敏、擴(kuò)張血管等多種作用。咸哲民等[26]研究發(fā)現(xiàn),歐前胡素組可明顯減少肺組織的膠原纖維沉積和炎癥細(xì)胞浸潤,顯著抑制IL-4、IL-5、IL-13、IgE、EOS、TGF-β1的生成,降低肺組織中α-SMA、TGF-β1、MMP-9、Smad3和Akt的蛋白表達(dá),結(jié)果表明歐前胡素可能通過調(diào)控TGF-β1/Smad3和PI3K/Akt雙通路對哮喘小鼠氣道重塑起到明顯的抑制作用。

穿山龍總皂苷為薯蕷科植物穿山龍的主要活性成分,具有保肝、抗炎、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、降糖降脂等多種藥理作用。江立斌等[27]研究發(fā)現(xiàn),穿山龍總皂苷組通過抑制卵清蛋白OVA致敏哮喘小鼠乳腺回歸蛋白BRP-39和PI3K/Akt信號通路的表達(dá),有效抑制哮喘氣道重塑,且與醋酸潑尼松組效果相當(dāng)。

3.2 中藥復(fù)方 蝎黃解痙治哮顆粒由麻黃、杏仁、全蝎、白果、甘草、苦參組成,共奏宣肺解痙、治哮平喘之功效,在臨床中治療兒童咳嗽變異性哮喘和亞急性咳嗽療效明顯。馮曉純等[28]研究結(jié)果顯示,蝎黃解痙治哮顆粒組的氣道上皮下纖維化程度減輕,炎癥細(xì)胞浸潤、上皮杯狀細(xì)胞和黏液分泌明顯減少,Akt、HIF-1α、α-SMA在肺組織的表達(dá)明顯降低,提示蝎黃解痙治哮顆粒可通過抑制PI3K/Akt信號通路的表達(dá)而改善哮喘小鼠的氣道炎癥和氣道重塑。

平喘寧是治療寒哮的經(jīng)驗方,由射干麻黃湯、三子養(yǎng)親湯加減而成,組方為麻黃、太子參、苦杏仁、陳皮、蘇子等,具有溫肺散寒化痰、固本止咳平喘之功。李明明等[29-31]應(yīng)用平喘寧干預(yù)寒哮大鼠模型,實驗結(jié)果表明,平喘寧能夠上調(diào)PI3K/Akt信號通路中FKHR、BAD、TSC1、GSK3β、PTEN蛋白表達(dá),下調(diào)ASK1、PDK1、p110α、PIP3蛋白表達(dá)。提示平喘寧可能通過調(diào)節(jié)PI3K/Akt的相關(guān)信號分子減輕支氣管及周圍炎癥細(xì)胞浸潤,減少黏液栓形成,抑制ASMC增殖,修復(fù)支氣管管壁破損,緩解痙攣與管腔狹窄,從而對哮喘防治起到積極作用。

平喘顆粒由溫陽平喘湯化裁而來,有祛痰止咳平喘之效,方藥組成為淫羊藿、五味子、太子參、款冬花、黃芪、炙麻黃、地龍、知母、罌粟殼。李竹英等[32]研究發(fā)現(xiàn),平喘顆?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)PI3K/Akt/mTOR通路的活性,影響哮喘Th細(xì)胞分化和細(xì)胞因子的產(chǎn)生,影響EOS、NEUT計數(shù)及ASMC增殖凋亡,并能夠抑制細(xì)胞自噬,從而減輕炎癥反應(yīng)及抗氣道重塑,改善哮喘癥狀。蔣鵬娜等[33]研究表明平喘顆粒通過調(diào)控PI3K/Akt信號通路降低TGF-β1、COL-Ⅰ、COL-Ⅲ的表達(dá)水平,減少基底膜增厚和膠原沉積,發(fā)揮抗纖維化的作用,從而抑制甚至逆轉(zhuǎn)氣道高反應(yīng)大鼠的氣道重塑。

芍藥甘草湯為張仲景《傷寒論》中的經(jīng)典方劑,方由芍藥和甘草二味等劑量組成,具有調(diào)和肝脾、緩急止痛的功效,主治營陰虧虛、津液受損、筋脈失養(yǎng)所致諸證。汝觸會等[34]實驗研究表明芍藥甘草湯可通過調(diào)控PI3K/Akt信號通路,顯著降低哮喘大鼠p-Akt、PI3K的陽性染色面積,顯著增加Treg細(xì)胞含量,干預(yù)Treg/Th17分化失衡而緩解哮喘發(fā)作。

3.3 中醫(yī)外治法 楊金華等[35]采用平補(bǔ)平瀉手法針刺哮喘大鼠大椎穴、肺俞穴(雙)、風(fēng)門穴(雙),結(jié)果顯示針刺組肺組織中PI3K的表達(dá)明顯降低且接近PI3K阻斷劑組,針刺組大鼠的肺功能接近正常組。由此推測針刺可以阻斷PI3K通路,抑制PI3K蛋白的表達(dá),從而改善哮喘患者的肺功能,控制哮喘發(fā)作,緩解哮喘癥狀。趙桓藝[36]研究表明氣道內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與自噬程度正相關(guān),針刺抑制PI3K/Akt信號通路可阻斷內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激啟動自噬,并降低哮喘炎癥因子分泌,糾正T細(xì)胞分化平衡。喬赟等[37]采用肺“俞募配穴”艾炷灸干預(yù)哮喘小鼠,實驗結(jié)果顯示艾炷灸組小鼠血清和BALF中IgE及IL-4含量、肺組織中PI3K及RORγt mRNA和蛋白表達(dá)明顯降低,IFN-γ含量、肺組織中Foxp3 mRNA和蛋白表達(dá)明顯升高,表明肺“俞募配穴”艾炷灸能夠通過PI3K信號通路調(diào)節(jié)RORγt、Foxp3表達(dá),減輕哮喘氣道炎癥,從而發(fā)揮治療效應(yīng)。

綜上所述,中藥單體、中藥復(fù)方及中醫(yī)外治法通過調(diào)控PI3K/Akt信號通路的一系列靶物質(zhì)而減輕氣道炎癥反應(yīng),改善氣道重塑,并能夠抑制自噬,發(fā)揮哮喘防治作用。

4 小 結(jié)

哮喘是一種以氣道慢性炎癥為特征的異質(zhì)性疾病,易反復(fù)并遷延難愈,從其發(fā)病機(jī)制出發(fā)探索精準(zhǔn)靶向治療是當(dāng)前哮喘的研究方向。研究證實,PI3K/Akt信號通路通過參與氣道炎癥細(xì)胞浸潤、T細(xì)胞活化、ASMC增殖遷移、EMT、杯狀細(xì)胞增生、黏蛋白高表達(dá)、細(xì)胞自噬等多個調(diào)控環(huán)節(jié)而作用于氣道炎癥和氣道重塑,介導(dǎo)哮喘的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程。中醫(yī)藥治療哮喘效果顯著,目前對其機(jī)制研究主要體現(xiàn)在通過調(diào)控PI3K/Akt信號通路的活性,影響相關(guān)因子靶點(diǎn)或上下游產(chǎn)物的表達(dá),從而減輕炎癥細(xì)胞浸潤,緩解或逆轉(zhuǎn)氣道重塑,發(fā)揮治療作用,但對于中醫(yī)藥干預(yù)該通路的具體機(jī)制尚未闡明。目前藥理機(jī)制研究仍然處于基礎(chǔ)階段,主要集中在中藥單體及活性成分的研究,對復(fù)方、中成藥以及外治法等研究較少。中醫(yī)藥作用機(jī)制復(fù)雜,深入挖掘中藥各成分的協(xié)同作用,將是今后研究的重要方向。