修回日期: 2004-10-30
接受日期: 2004-11-04
在线出版日期: 2004-12-15
肝纤维化(hepatic fibrosis)的防治研究是国内外的热点和重点课题, 主要的研究方向有细胞因子、小分子物质、基因干预、信号转导调节剂、中医中药等, 而中药抗肝纤维化研究是我国的特色和优势. 近年来报道的很多单方、复方中药在细胞、动物及临床实验中都观察到一定的抗肝纤维化疗效, 有些中药制剂的研究已深入到分子水平进行了较详尽的抗肝纤维化机制探讨, 取得了初步令人满意的结果. 本文综述中药抗肝纤维化的分子机制研究进展.
引文著录: 吴晓玲, 曾维政, 王丕龙. 中药干预肝纤维化的分子机制. 世界华人消化杂志 2004; 12(12): 2849-2852
Revised: October 30, 2004
Accepted: November 4, 2004
Published online: December 15, 2004
N/A
- Citation: N/A. N/A. Shijie Huaren Xiaohua Zazhi 2004; 12(12): 2849-2852
- URL: https://www.wjgnet.com/1009-3079/full/v12/i12/2849.htm
- DOI: https://dx.doi.org/10.11569/wcjd.v12.i12.2849
肝纤维化是一种可逆性的病变, 及时地干预肝纤维化的病程能够减少肝硬化及其致命并发症的发生. 中药防治肝纤维化的研究在我国取得了比较满意的结果, 近年有关中药防治肝纤维化的研究报道颇多[1-19], 其中不少研究深入到分子水平作用机制的探讨[20-21], 通过中药制剂作用于肝纤维化的一个或多个发病环节, 达到抑制肝纤维化的目的.
HSC在肝纤维化发病中具有关键地位[22-23]. 当肝脏受到致病因子攻击, HSC被激活而大量增生, 细胞内脂滴减少, 内质网增多, 转变成肌样成纤维细胞(myofibroblast, MFB), 最后成为成纤维细胞, 合成过量的细胞外基质(extracellular matrix, ECM)沉积于肝脏. 因此, 抑制HSC的活化和增生对肝纤维化防治具有举足轻重的意义[24-26].
氧化苦参碱(苦参素, Oxymatrine)是苦参及其同属植物苦豆子等的主要有效成分, 具有保护肝细胞、抗乙肝病毒、调节免疫等多种功效. 卢清et al[27]以氧化苦参碱干预体外培养的大鼠急性肝损伤Kupffer细胞, 收集其培养液添加于HSC培养体系中, 结果显示损伤肝脏的Kupffer细胞培养液能促进HSC增生, 而氧化苦参碱干预处理的培养液则可通过旁分泌途径抑制HSC的活化与增生. 沈镭et al[28]将氧化苦参碱给予四氯化碳诱导的肝纤维化大鼠, 结果大鼠肝脏胶原沉积减少, 其机制与氧化苦参碱抑制HSC增生有关. 焦建中et al[29]进行的临床实验显示苦参碱具有良好的保护肝细胞、减轻肝纤维化作用, 其机制可能与抑制HSC活化, 促进氧自由基清除等有关. 小柴胡汤(Sho-saiko-to)[30-31]是我国传统药方, 日本学者将其应用于慢性肝病的临床防治, 并对其进行了大量的组织、细胞及分子水平研究, 发现其有效的抗肝纤维化成分主要是黄芩甙(baicalin)和黄芩甙元(baicalein), 具有保护肝细胞, 抑制HSC活化、增生作用, 可能是通过激活HSC的MAPK信号转导通路, 使HSC增加MMP-2、减少TIMP-1基因表达实现的. 此外, 甘草提取物[32]、抗纤复方[33-34]、复方861[35]、丹参及其单体[36-39]、抗纤软肝颗粒[40]等也都具有抑制HSC增生、活化及其胶原基因表达的作用.
细胞凋亡是机体维持自身稳定的一种基本的生理机制. 细胞凋亡主要通过死亡受体介导和线粒体介导两种途径进行, 受体介导的死亡信号转导通路主要有Fas-FasL系统, TRAIL-DRs系统和TNFα-TNFR1系统; NFκB分子即位于TNFα-TNFR1系统的下游途径, 由TNFα结合TNFR1后经TRADD(TNFR1-associated protein with DD)传递凋亡信号至胞内, 释放出活性的NFκB, 并串联多种下续接头分子进入多条凋亡途径.
在急性肝损伤的早期, HSC活化、增生, 但未见凋亡现象; 至修复期则HSC凋亡增加, 肝脏内HSC的总数减少. 因此, 凋亡是机体终止活化HSC增生的重要机制. 活化的HSC可表达Fas和FasL, 而抗凋亡基因bcl-2和bcl-X的表达则明显减少, 转化为MFB后对FasL诱导的凋亡敏感性增加; 另外, HSC还可表达神经生长因子受体(p75), 该受体是TNFR超家族成员, 与死亡域相连, 可诱发细胞凋亡. 肝损伤时HSC表达Fas和p75两种受体与凋亡有关. 对四氯化碳中毒性肝纤维化大鼠的研究表明, 在肝纤维化病变的自发消退过程中, 活化HSC的数目减少了12倍, 且大量HSC凋亡, 因而合成胶原的细胞数量减少, 进而肝纤维化逆转. 因此, MFB和活化的HSC的凋亡可能是机体肝纤维化病变自发逆转的一个机制[41]. 研究显示, 复方861能够诱导活化HSC凋亡, 临床治疗病例肝穿刺标本也可见治疗后HSC凋亡明显增加, 可能与中药制剂抑制NFκB的作用有关, 诱导活化的HSC凋亡可能是中药抗肝纤维化的一个有效途径.
一氧化氮(nitric oxide, NO)是由NO合酶(NOS)催化L-精氨酸生成. NOS包括三种同工酶: 即神经型(cNOS)、内皮型(eNOS)与诱导型(iNOS), iNOS由内毒素及某些细胞因子诱导产生. NO与肝硬化时外周动脉扩张、高动力循环状态有关. 肝硬化患者体内eNOS和iNOS活性均明显增高, 呼出气体中NO浓度增加, 证实NO的增加参与了肝硬化门脉高压高动力循环的产生. 用猪血清攻击注射复制大鼠肝纤维化, 给予复方中药汉丹肝乐干预性治疗能显著降低大鼠血清NO含量, 降低肝脏和食管下段NOS的活性, 说明汉丹肝乐防治大鼠免疫性肝纤维化的作用机制可能与抑制NOS的活性、减少NO合成有关[42].
TGFβ-Smad是肝纤维化时主要的信号转导通路[43-48]. Smad分子为与线虫Sma和果蝇Mad蛋白同源的蛋白家族, 可将来自TGFβ的信号由胞膜受体传导入胞核内, 调节核内靶基因的转录从而发挥TGFβ的生物效应. TGFβ-Smad信号通路中Smads分子之间精密协调, 共同完成生理及病理状态下TGFβ的生物学效应[49-56]. 因此, 干扰TGFβ-Smad信号转导通路可能是抗肝纤维化的重要途径[57-60].
同济医院肝病研究所[61]采用活血软坚方的成药制剂-和络舒肝含药血清作用于培养的肝星状细胞HSC-T6细胞株, 以RT-PCR法检测Smad3、Smad7和前胶原α2Ⅰ基因表达的变化, 结果和络舒肝含药血清可下调HSC-T6细胞株Smad3、前胶原α2ⅠmRNA表达以及Smad3蛋白表达水平, 前胶原α2Ⅰ mRNA表达水平呈现血药浓度依赖性变化, 且α2Ⅰ表达水平的变化与Smad3蛋白表达的改变趋势一致. 表明活血软坚方和络舒肝的抗肝纤维化作用可能是通过非特异性地作用于TGFβ-Smad信号转导通路, 干扰关键的Smad信息分子的基因表达, 抑制前胶原α2ⅠmRNA转录, 从而减少胶原的生成.
基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)是降解ECM的主要酶类, 现已发现20种, 分别降解不同的基质成分. 肝纤维化时胶原酶的变化规律及其调控机制尚未完全明确. 研究揭示肝损伤时产生过多的TGFβ1可抑制间质性胶原酶的表达及活性, 胶原降解减少而大量沉积[62]. 日本的研究表明, 四氯化碳诱导的大鼠肝纤维化早期有MMP-13 mRNA轻度升高, 肝硬化形成后其表达明显降低, 肝硬化病变发生自发逆转时则MMP-13 mRNA水平又增高. 因此, MMP表达降低可能与肝纤维化进展有关, 其表达增高则可能使肝纤维化进程缓解或者逆转; 调节MMP/TIMP表达水平可能达到抑制肝纤维化的目的[63].
武汉大学人民医院[64]采用0.2 mg/kg浓度的银杏叶提取物(ginkgo biloba extract, Gb E)给四氯化碳诱导的肝纤维化大鼠每日灌胃处理, 以RT-PCR法检测表明Gb E能促进MMP1基因表达, 抑制TIMP-1 mRNA表达, 同时, 大鼠肝组织TGFβ1 mRNA表达水平下降, 胶原合成、沉积减少, 肝纤维化缓解.
基质金属蛋白酶组织抑制物(tissue inhibitor of metallopro-teinases, TIMP)是激活状态的MMP主要的抑制因子, 现已发现4种, 每种TIMP都可与所有种类MMP的催化部位直接结合而抑制其活性. 肝纤维化过程中可见TIMP-1mRNA表达持续上调, 其血清水平与肝纤维化程度具有较高的相关性, 反映肝脏ECM降解活性低下, 胶原降解明显抑制[65]. 如果能够通过药物抑制TIMP-1mRNA表达, 则不失为一个良好的抗肝纤维化途径.
目前报道的许多中药都具有抑制TIMP-1基因表达的作用, 例如氧化苦参碱[66]、复方861[67]、软肝缩脾丸等. 将复方中药双甲五灵冲剂[68]以灌胃法作用于四氯化碳诱导的肝纤维化大鼠, 原位杂交和免疫组化方法测定显示肝纤维化模型大鼠肝组织TIMP-1、TIMP-2 mRNA及蛋白水平均明显高于治疗组, 表明肝纤维化的形成伴有TIMP-1、TIMP-2基因表达的明显增高; 而双甲五灵干预治疗则能有效地降低其表达水平, 使活性MMP明显增加, 发挥降解ECM的作用, 且该作用优于秋水仙碱对照组. 这些研究表明, 通过抑制TIMP的基因表达从而减弱其对MMPs的抑制, 进而促进胶原蛋白的降解, 可能是中药治疗肝纤维化的又一个重要分子机制.
肝纤维化是一个有众多细胞因子参与的复杂的全身性病理过程[69]. 这些细胞因子根据其生物效应分为两大类: 促纤维化因子和抗纤维化因子. 前者主要有TGF-β1、血小板衍生生长因子(platelet derived growth factor, PDGF)、内皮素-1(endothelins-1, ET-1)等, 后者主要有IL-10等. 调节细胞因子的含量或其活性能够在细胞水平干预肝纤维化的进展, 其途径包括使用受体阻滞剂或细胞因子抗体; 阻止细胞因子的产生或抑制其活性; 使用特定的抗纤维化细胞因子以促进ECM降解吸收等. 其中, TGF-β1是主要的促纤维化因子,
因此, 减少TGF-β1的基因表达水平及其产量或抑制其活性, 可能拮抗肝纤维化进程. 复方红景天是以红景天、苦参等药为主的复方中药制剂, 给予四氯化碳诱导的肝纤维化大鼠口服复方红景天颗粒进行干预性治疗, 则大鼠肝组织TGF-β1mRNA、胶原α1ⅠmRNA表达水平明显降低, 肝组织病理学变化改善显著, 提示复方红景天可能通过抑制TGF-β1、α1ⅠmRNA的表达而减少胶原合成等机制干预大鼠肝纤维化[70]. 还有芪术颗粒、虫草多糖、抗纤软肝冲剂等中药, 都能够不同程度地抑制TGF-β1mRNA表达, 减少其生物合成, 从而有效地控制肝纤维化. 另外, 肝细胞生长因子(hepatic growth factor, HGF)具有促进肝细胞增生的作用, 能够抑制纤维增生和肝细胞凋亡, 有利于肝纤维化时肝脏病变的修复, 有些中药可能通过提高HGF的基因表达发挥抗肝纤维化作用.
除此之外, 还有丹参通过抑制线粒体脂质过氧化而抗肝纤维化, 复方利肝冲剂通过抑制HSC的NF-κB活性从而阻止HSC的活化, 以及虫草菌丝促进肝细胞增生从而延缓大鼠肝纤维化进程等报道, 为深入研究中药制剂的抗肝纤维化分子机制提供了新的方向.
总之, 中药抗肝纤维化的研究在我国方兴未艾, 近年正逐步摆脱原有的局限于简单临床观察和粗糙动物实验的局面, 越来越多的中药进行了比较深入细致的分子水平研究[71], 为更好地开发中药宝库防治慢性肝病向肝纤维化进展提供了光明的前景.中药抗肝纤维化的分子机制总结起来主要是促进或抑制某些关键基因的表达; 或者在蛋白质水平对关键的酶分子、细胞因子进行修饰, 改变其生物活性, 抑制肝纤维化病变的种种异常生物效应, 延缓或阻止肝纤维化的发生发展. 但是, 中药成分往往复杂多变, 同一种药物其主要成分具有地域、品系差别, 复方中药制剂的成分就更加复杂, 在整体实验中往往是多种药物作用的共同结果, 其配方中有起协同作用的成分, 也可能相互拮抗、减弱生物效应, 肝纤维化防治研究中发挥主要的抗肝纤维化作用的究竟是哪种成分、作用于机体的哪个靶点, 都有待进一步研究阐明. 某些中药制剂虽然具有明显的抗纤维化作用, 但其发挥作用的靶器官往往不限于肝脏, 对其他组织也可能有不良影响, 长期应用于动物安全性未定. 还有一些研究的中药制剂仅在动物实验早期有预防肝纤维化的作用, 对已形成的肝纤维化疗效不明显; 同时, 部分中药制剂对肝功能会造成潜在的损害[72], 这些都是进行中药抗肝纤维化研究所必须重视的问题. 在浩如烟海的抗肝纤维化中药制剂中, 如何筛选开发出疗效可靠、经济实用、安全无毒的抗肝纤维化中药, 以最终使用于临床慢性肝病的防治, 是值得广大肝病研究者认真探索的课题.
编辑:N/A
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