關鍵詞中藥;復方;單體;強直性脊柱炎;信號通路;免疫
強直性脊柱炎(ankylosingspondylitis,AS)是一種以脊柱和骶髂關節(jié)為主要受累部位的慢性免疫炎癥性疾病,其臨床表現(xiàn)主要為背痛、進行性脊柱強直以及外周關節(jié)炎癥,且X片會出現(xiàn)“竹節(jié)樣”病變[1]。流行病學調查結果顯示,AS在我國的患病率為0.20%~0.42%,人類白細胞抗原B27(HLA-B27)被認為是AS的重要遺傳易感因子,AS患者中約88.8%~89.4%存在HLA-B27[2]。AS發(fā)病年齡通常在45歲之前,男性患病率約為女性的2.8倍[3]。AS發(fā)病機制尚不明確,可能與基因、微生物、機械應力、性別、環(huán)境和生活方式等有關,其治療方式以非甾體抗炎藥、免疫抑制劑、生物制劑和手術為主。雖然這些治療方式有一定的療效,但也會出現(xiàn)感染、血液學異常、胃腸道反應和肝損傷等不良反應[4]。因此,尋找新的能有效治療AS的藥物是目前臨床亟待解決的問題。
中藥具有多成分、多靶點的特點,因其毒性低、特異性強、療效高而被廣泛應用于自身免疫性疾病的治療[5]。研究發(fā)現(xiàn),中藥可調控核因子κB(nuclearfactorκB,NF-κB)、骨保護素(osteoprotegerin,OPG)/NF-κB受體激活因子(receptoractivatorofNF-κB,RANK)/RANK配體(RANKligand,RANKL)、促分裂原活化的蛋白質激酶(mitogen-activatedproteinkinase,MAPK)、Wnt/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(phosphoinositide3-kinase/proteinkinaseB/mammaliantargetofrapamycin,PI3K/Akt/mTOR)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bonemorphogeneticprotein,BMP)/Smads、Janus激酶/信號轉導及轉錄激活因子(Januskinase/signaltransducerandactivatoroftranscription,JAK/STAT)等信號通路途徑進行抗炎、抑制骨破壞和異位成骨分化等生物學過程,發(fā)揮抗AS的作用[6―7]。本文通過查閱相關文獻,系統(tǒng)總結了中藥單體及復方對AS相關信號通路的干預作用,以期為AS的臨床治療提供參考。
1 AS相關信號通路
1.1 PI3K/Akt/mTOR信號通路
PI3K/Akt/mTOR信號傳導途徑是調節(jié)細胞生長、增殖、運動、代謝和存活的核心信號傳導途徑之一,其中PI3K是一個脂質激酶家族,Akt是PI3K下游非常重要的活性信號靶點。PI3K/Akt/mTOR信號通路被激活后,可直接抑制自噬,也可調控自噬蛋白Beclin1的表達,抑制自噬小體的形成,負向調控細胞自噬[7]。研究發(fā)現(xiàn),在自噬過程中,AS患者間充質干細胞中PI3K、Akt、mTOR蛋白的磷酸化水平比健康人高[8]。
1.2 OPG/RANK/RANKL信號通路
OPG、RANK、RANKL是影響骨形成和骨降解的重要因子,其中RANKL與RANK的結合可通過級聯(lián)信號通路促進骨重吸收;OPG是RANK-RANKL-OPG軸上的重要分子,其可通過與RANK競爭性結合,抑制破骨細胞的增殖[9]。研究發(fā)現(xiàn),RANKL基因的SNPrs2277438位點與中國漢族人群AS的易感性相關,其中攜帶G等位基因(GG和AG)的基因型是AS發(fā)生的危險因素[10]。另一項研究發(fā)現(xiàn),AS患者血清中RANKL和OPG水平升高[11]。研究還表明,OPG/RANK/RANKL信號通路在破骨細胞分化和骨重塑中發(fā)揮重要作用,可能影響AS的易感性和病情嚴重程度[12]。
1.3 Wnt/β-catenin信號通路
研究發(fā)現(xiàn),典型的Wnt途徑可誘導β-catenin轉移至細胞核,最終促進細胞增殖、存活、分化和遷移[13]。Wnt/β-catenin信號通路可通過抑制異位成骨分化,治療中軸型脊柱關節(jié)炎[14]。此外,一項通過單核苷酸多態(tài)性分析技術的研究表明,Wnt/β-catenin信號通路在AS的遺傳結構中發(fā)揮著重要作用[15]。
1.4 MAPK信號通路
MAPK信號通路包括p38MAPK、胞外信號調節(jié)激酶(extracellularsignal-regulatedkinase,ERK)和c-Jun氨基末端激酶(c-JunN-terminalkinase,JNK)途徑,其可參與炎癥信號傳導、細胞增殖和分化的調節(jié)以及免疫系統(tǒng)的活化[16]。研究發(fā)現(xiàn),JNK是AS中促炎性絲氨酸誘導的免疫應答的下游效應物;AS患者B細胞表面CD40的異常表達可能導致B細胞異?;罨?,從而干擾p38MAPK信號通路,降低白細胞介素10(interleukin-10,IL-10)的分泌[17]。還有研究發(fā)現(xiàn),調節(jié)ERK1/2的激活可以抑制AS單核巨噬細胞中IL-1β和腫瘤壞死因子α(tumornecrosisfactorα,TNF-α)的表達,從而減少炎癥因子的分泌[18]。
1.5 JAK/STAT信號通路
JAK/STAT信號通路可參與細胞增殖、分化、凋亡和免疫調節(jié)等生物學過程[19],還可參與炎癥反應等途徑[20]。研究發(fā)現(xiàn),在中國漢族人群中JAK2基因多態(tài)性與AS相關,JAK抑制劑托法替尼緩解AS的療效顯著優(yōu)于安慰劑[21―22]。另有研究發(fā)現(xiàn),STAT3磷酸化抑制劑(STAT3-pInh)能夠抑制AS骨祖細胞和內皮細胞向成骨細胞分化與礦化,表明STAT3-pInh可有效抑制AS的骨形成[23]。
1.6 NF-κB信號通路
NF-κB屬于轉錄因子家族,包括p50、p52、p65(RelA)、RelB和c-Rel,其可通過與NF-κB抑制蛋白(NF-κBinhibitoryprotein,IκB)家族的抑制分子(如IκBα)相互作用,而在細胞質中保持不活躍狀態(tài),從而調控AS的進展[24]。研究發(fā)現(xiàn),細胞因子CX3CL1可通過NF-κB信號通路促進M1巨噬細胞極化和破骨細胞分化,從而減輕AS的炎癥反應[25―26]。
1.7 BMP/Smads通路
BMP/Smads信號通路在促進新骨形成方面具有重要作用,其中BMP2可激活其細胞膜受體并將信號傳遞給下游信號分子以誘導Smad1/5/8蛋白的磷酸化[27]。研究發(fā)現(xiàn),體外培養(yǎng)的AS患者髖關節(jié)囊成纖維細胞具有成骨分化的生物學特性,激活的BMP/Smads信號通路可能是成纖維細胞向成骨細胞分化的相關機制[28]。
2 中藥單體和復方調控相關信號通路干預AS
2.1 抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路干預AS
雷公藤甲素又稱為雷公藤內酯,研究發(fā)現(xiàn),雷公藤甲素可以降低AS滑膜成纖維細胞中炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6水平,顯著下調細胞中miR-23a-3p以及PI3K、磷酸化PI3K(p-PI3K)、Akt、磷酸化Akt(p-Akt)蛋白和mRNA表達,上調細胞中磷酸酯酶與張力蛋白同源物(phosphataseandtensinhomolog,PTEN)蛋白和mRNA表達[29]。這表明雷公藤甲素可抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路,改善AS滑膜成纖維細胞的炎癥反應,抑制AS的疾病進展。新風膠囊由蜈蚣、黃芪、雷公藤組成,具有健脾化濕通絡的作用。研究發(fā)現(xiàn),新風膠囊可下調AS成纖維細胞中PI3K、Akt、p-Akt、mTOR、pmTOR蛋白和炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6表達,上調細胞中PTEN表達[30]。也有研究發(fā)現(xiàn),新風膠囊還可降低AS患者血清中免疫球蛋白G1/G3和PI3K、Akt、mTOR蛋白的表達水平以及血清自噬相關基因1(autophagyrelated1,ATG1)、ATG12、ATG13、ATG17mRNA的表達水平[31]。這表明新風膠囊可通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路影響自噬基因和蛋白的表達,增強體液免疫,進而治療AS。由此可知,雷公藤甲素、新風膠囊可通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路,調控自噬基因和蛋白的表達,抑制炎癥反應,增強體液免疫反應,從而發(fā)揮抗AS的作用。
2.2 調控OPG/RANK/RANKL信號通路干預AS
丁繁榮[32]研究發(fā)現(xiàn),清熱舒督湯可以顯著下調AS患者血清中TNF-α、IL-23、IL-17、RANKL水平,顯著上調AS患者血清中OPG水平,表明清熱舒督湯可通過調控OPG/RANKL信號通路發(fā)揮抗AS的作用。徐波等[33]研究發(fā)現(xiàn),陽和湯可以降低AS小鼠血清中RANKL表達水平,升高AS小鼠血清中OPG表達水平,表明陽和湯可通過調控OPG/RANKL信號通路發(fā)揮抗AS的作用。研究發(fā)現(xiàn),益腎蠲痹湯含藥血清可以上調成骨細胞中OPG表達,下調成骨細胞中RANKL和破骨細胞中RANK的表達,表明益腎蠲痹湯含藥血清可通過調控OPG/RANK/RANKL信號通路,抑制破骨細胞活性,減少骨量丟失,從而改善AS[34]。由此可知,清熱舒督湯、陽和湯、益腎蠲痹湯可通過降低炎癥因子表達,調控OPG/RANK/RANKL信號通路,從而抑制破骨細胞分化,減少骨量丟失,從而發(fā)揮抗AS的作用。
2.3 抑制Wnt/β-catenin信號通路干預AS
中藥復方壯督驅寒合劑由白術、獨活、桂枝等組成,研究發(fā)現(xiàn),壯督驅寒合劑可上調AS小鼠膝關節(jié)滑膜組織中miR-29a、β-catenin蛋白和mRNA的表達,表明壯督驅寒合劑可通過調控Wnt/β-catenin信號通路發(fā)揮延緩AS新骨形成的作用[35]。李艷萍[36]在體外實驗中發(fā)現(xiàn),補腎強督方能上調AS骨髓間充質干細胞中糖原合成激酶3β蛋白和mRNA的表達,下調細胞中Wnt5a蛋白和mRNA的表達;在體內實驗中發(fā)現(xiàn),補腎強督方可上調AS小鼠跟腱組織中l(wèi)ncRNAH19基因的表達,下調AS小鼠跟腱組織中Wnt3a、β-catenin蛋白和mRNA的表達。這表明補腎強督方可通過抑制小鼠間充質干細胞成骨過程中的Wnt/β-catenin信號通路,從而抑制AS骨化。由此可知,壯督驅寒合劑和補腎強督方通過抑制Wnt/β-catenin信號通路,抑制新骨形成,從而發(fā)揮抗AS的作用。
2.4 抑制MAPK信號通路干預AS
研究發(fā)現(xiàn),丹皮酚可顯著下調AS小鼠血清中磷酸化p38MAPK(p-p38MAPK)/p38MAPK、TNF-α蛋白表達,減少骶髂關節(jié)滑膜微結構的纖維樣浸潤,表明丹皮酚可通過抑制p38MAPK信號通路,減輕AS小鼠的滑膜細胞損傷[37]。另有研究發(fā)現(xiàn),丹參素可以下調AS成纖維細胞中Runt相關轉錄因子2(Runx2)、BMP2mRNA表達水平以及JNK和ERK的磷酸化水平,表明丹參素可通過抑制JNK和ERK信號通路,抑制AS成纖維細胞的成骨分化[38]。由此可知,丹皮酚、丹參素可通過抑制MAPK信號通路,抑制AS的成骨分化。
2.5 調控JAK/STAT信號通路干預AS
徐曉涵等[39]研究發(fā)現(xiàn),淫羊藿苷可以下調AS患者外周血單個核細胞中JAK2、STAT3蛋白的磷酸化水平。
尚娟[40]研究發(fā)現(xiàn),加味愈痛丸可下調AS患者血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、巨噬細胞移動抑制因子、內皮素1、環(huán)氧化酶2、前列腺素E2、磷酸化JAK(p-JAK)、磷酸化STAT3(p-STAT3)表達水平,上調血清中免疫球蛋白G1/G2和JAK、STAT3蛋白表達水平。由此可知,淫羊藿苷、加味愈痛丸可通過調控JAK/STAT信號通路,從而發(fā)揮抗AS的作用。
2.6 調控NF-κB信號通路干預AS
研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇可下調AS小鼠血清中TNF-α、IL-6、IL-17A和γ-干擾素的表達,上調IL-4的表達;下調AS小鼠椎體關節(jié)組織和回腸組織中胱天蛋白酶1、凋亡相關斑點樣蛋白、Toll樣受體4、NF-κBp65蛋白的表達,表明白藜蘆醇可通過抑制NF-κB信號,降低炎癥反應,從而發(fā)揮抗AS的作用[41]。另有研究發(fā)現(xiàn),洋薊素可以下調AS間充質干細胞中磷酸化NF-κB(p-NF-κB)、IL-6、IL-1β、TNF-α蛋白和mRNA的表達,上調細胞中IκBα、核轉錄因子紅系2相關因子2和血紅素加氧酶1的表達,表明洋薊素可通過調控NF-κB信號通路,抑制AS的過度炎癥反應[42]。由此可知,白藜蘆醇、洋薊素可通過調控NF-κB信號通路,降低炎癥反應,從而發(fā)揮抗AS的作用。
2.7 抑制BMP/Smads信號通路干預AS
研究發(fā)現(xiàn),雷公藤內酯醇可以下調AS大鼠血漿中TNF-α、IL-1β、IL-6mRNA表達,下調AS成纖維細胞中核心結合因子α1、BMP受體Ⅱ、Smad1/4/5蛋白的表達,上調AS成纖維細胞中Smad6蛋白的表達,表明雷公藤內酯醇可通過抑制BMP/Smads信號通路,發(fā)揮抗AS的作用[43]。另有研究發(fā)現(xiàn),欖香烯可下調AS成纖維細胞中Smad1/4、Runx2蛋白的表達,降低AS成纖維細胞中成骨分化的骨化標志基因Runx2的表達,表明欖香烯可通過抑制BMP/Smads信號通路,抑制成纖維細胞成骨分化,從而發(fā)揮抗AS的作用[44]。還有研究發(fā)現(xiàn),補腎強脊顆粒含藥血清可下調AS成纖維細胞中Smad4、磷酸化Smad1、磷酸化Smad5蛋白的表達水平,表明補腎強脊顆粒可通過抑制BMP/Smads信號通路,抑制AS成纖維細胞的成骨分化[45]。由此可知,雷公藤內酯醇、欖香烯、補腎強脊顆粒可通過抑制BMP/Smads通路,抑制AS成纖維細胞成骨分化,從而發(fā)揮抗AS的作用。
3 總結與展望
AS是一種自身免疫性疾病,主要表現(xiàn)為骶髂關節(jié)和脊柱附著點的炎癥,伴隨C反應蛋白和血沉升高[46]。隨著疾病進展,炎癥可累及脊柱、骶髂關節(jié)及周圍軟組織,導致脊柱畸形、髖關節(jié)融合和韌帶骨化,形成竹節(jié)狀外觀,嚴重影響患者日常生活和活動能力[47]。AS的病理特征包括滑膜和韌帶附著部位的慢性炎癥、骨侵蝕、纖維化及骨化,最終引起脊柱關節(jié)骨化和局部骨質疏松[48]。鑒于AS發(fā)病機制的復雜性,隨著中醫(yī)藥理論與實踐研究的不斷深入,具有多成分、多靶點、多通路特點的中藥有望成為治療AS的新方向。本文綜述發(fā)現(xiàn),中藥單體和復方可通過抑制Wnt/β-catenin、BMP/Smads、MAPK信號通路,抑制細胞成骨分化;可通過調控OPG/RANK/RANKL信號通路,抑制破骨細胞分化;可通過調控NF-κB信號通路,降低炎癥反應;可通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路,調控免疫反應和自噬;可通過調控JAK/STAT信號通路,從而發(fā)揮抗AS的作用。
中藥單體和復方干預AS的研究雖然取得一定進展,但仍存在不足。首先,相關研究主要集中于體外實驗和動物模型,缺乏大樣本、多中心、長期隨訪的臨床試驗,且毒理學評估不足,限制了成果向臨床轉化;其次,靶點與信號通路的研究深度不夠,多停留在單一通路,未揭示多通路相互作用機制和動態(tài)調控規(guī)律;再者,動物模型未有效結合中醫(yī)證型,難以全面反映中醫(yī)病因病機和證候特點。未來研究可增加隨機對照試驗,驗證中藥單體和復方的安全性與療效;靶點與信號通路研究應進一步深化,構建多通路交互作用的系統(tǒng)模型,全面揭示中藥干預AS的作用機制。