黃芪有效活性成分對(duì)肝纖維化作用機(jī)制的研究*

蘇曉文，農(nóng)小欣，王振常，符燕青

1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，廣西 南寧 530022； 2.廣西國(guó)際壯醫(yī)醫(yī)院，廣西 南寧 530200

當(dāng)肝臟受到外界各種刺激后，肝細(xì)胞及其周?chē)母涡菭罴?xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞、庫(kù)普弗細(xì)胞等一系列肝內(nèi)實(shí)質(zhì)性細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，分泌各種的生長(zhǎng)因子和炎癥細(xì)胞因子(或趨化因子)，激活多條以細(xì)胞增殖、遷移、細(xì)胞外基質(zhì)蛋白生成為主要表現(xiàn)的細(xì)胞、信號(hào)通路，并活化肝星狀細(xì)胞[1]。肝星狀細(xì)胞活化是發(fā)生肝纖維化中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)[2]，其被激活后，將儲(chǔ)脂細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有促進(jìn)各種細(xì)胞因子增殖及細(xì)胞外基質(zhì)合成作用的肌成纖維細(xì)胞，最終使得細(xì)胞外基質(zhì)或纖維瘢痕組織包繞損傷區(qū)域，形成肝纖維化。

短暫的肌成纖維細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的積累是肝再生的必要條件，當(dāng)引起肝臟損害的潛在病因被清除后，肌成纖維細(xì)胞發(fā)生失活并凋亡，少量沉積的細(xì)胞外基質(zhì)能被基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑降解[3-4]。當(dāng)肝細(xì)胞反復(fù)壞死、修復(fù)狀態(tài)持續(xù)存在時(shí)，纖維組織及膠原蛋白不斷增生、沉積，改變肝內(nèi)細(xì)小結(jié)構(gòu)和血液循環(huán)最終形成肝硬化，嚴(yán)重時(shí)可造成肝衰竭，威脅患者生命。因此若要逆轉(zhuǎn)肝纖維化就必須進(jìn)行早期干預(yù)，但臨床治療至今還沒(méi)有出現(xiàn)批準(zhǔn)的特異性抗肝纖維化用藥。

近年來(lái)中藥及其活性成分在針對(duì)肝纖維化的治療研究中取得了較大的成效。黃芪為多年生豆科植物蒙古黃芪的干燥根，具有補(bǔ)氣升陽(yáng)、利水消腫、固表止汗等功用?，F(xiàn)今含有黃芪有效成分的中成藥制品如黃芪注射液、參芪注射液、參芪扶正注射液等被廣泛應(yīng)用于心血管、糖尿病、癌癥等的疾病中，并顯示出了較高的臨床效益[5-9]。大量研究表明[10]，黃芪對(duì)氧化應(yīng)激模型中的心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等具有保護(hù)作用。相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，黃芪活性成分具有較好的抗肝纖維化作用[11-12]。本文從以下三個(gè)方面闡述黃芪有效活性成分對(duì)肝纖維化的作用機(jī)制，可能為抗肝纖維化的中藥研究提供新的思路。

1 黃芪活性成分對(duì)肝纖維化作用

1.1 抗氧化應(yīng)激氧化應(yīng)激是氧化與抗氧化兩者之間相互作用的失衡狀態(tài)，可造成人體組織和細(xì)胞的損傷[13]。參與氧化應(yīng)激作用的大部分抗氧化酶，如谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶等，大都儲(chǔ)存在肝臟內(nèi)，因此肝在氧化應(yīng)激中起著不容忽視的作用[14]。氧化應(yīng)激對(duì)肝纖維化發(fā)生過(guò)程的作用受到了大量研究者的關(guān)注。有關(guān)研究表明，氧化應(yīng)激是肝星狀細(xì)胞活化、肝纖維化發(fā)生的主要因素，而線(xiàn)粒體代謝功能在其中起著核心作用[15-16]。肝臟在受到刺激后，肝細(xì)胞受損，細(xì)胞內(nèi)的還原型谷胱甘肽水平下降，線(xiàn)粒體功能可能受阻，而觸發(fā)幾個(gè)應(yīng)激相關(guān)信號(hào)通路，最終導(dǎo)致肝臟線(xiàn)粒體損傷、炎癥和脂肪變性[17]。

細(xì)胞凋亡是去除機(jī)體不需要的或異常的細(xì)胞，由體內(nèi)基因控制的細(xì)胞自主死亡的一種狀態(tài)。含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白轉(zhuǎn)化酶(Caspase)，亦可稱(chēng)為半胱氨酸蛋白酶，是半胱氨酸蛋白酶家族屬的關(guān)鍵酶在細(xì)胞凋亡過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并能通過(guò)線(xiàn)粒體途徑被激活[18]。當(dāng)氧化應(yīng)激損傷肝細(xì)胞內(nèi)線(xiàn)粒體后，線(xiàn)粒體途徑被激活，相應(yīng)地激活啟動(dòng)子Caspase-9[19]，在Caspase-9這個(gè)啟動(dòng)子被激活后，繼續(xù)介導(dǎo)效應(yīng)Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7的激活，從而降解細(xì)胞內(nèi)的重要蛋白質(zhì)，誘導(dǎo)機(jī)體內(nèi)細(xì)胞的凋亡[20]。抑制氧化應(yīng)激，不僅能阻止肝內(nèi)炎癥反應(yīng)及脂肪變性，還能阻止線(xiàn)粒體途徑的激活而避免肝細(xì)胞凋亡的進(jìn)一步發(fā)展。因此，抗氧化應(yīng)激對(duì)于抑制肝纖維化的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。

王鍵等[21]發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷可能通過(guò)抑制Caspase-3及Caspase-9的表達(dá)來(lái)抑制所氧化氫引起的肝星狀細(xì)胞內(nèi)活性氧的增加，抑制氧化應(yīng)激及肝星狀細(xì)胞凋亡的發(fā)生。Li X等[22]發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷一方面通過(guò)誘導(dǎo)Nrf2表達(dá)來(lái)增加細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽的含量，降低形狀細(xì)胞中活性氧的水平，抑制氧化應(yīng)激；另一方面通過(guò)活化相關(guān)的MAPK p38以抑制肝星狀細(xì)胞活化。王鈺等[23]發(fā)現(xiàn)，黃芪總皂苷能降低超氧化物歧化酶的活性，提高肝臟血清轉(zhuǎn)氨酶活性，抑制肝組織內(nèi)腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-1炎癥因子的過(guò)度釋放而起到保護(hù)肝臟的作用。孫克誠(chéng)等[24]發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷能夠抑制在乙酰氨基酚誘導(dǎo)下的肝損傷小鼠的氧化應(yīng)激作用，下調(diào)肝損傷小鼠血清中炎癥因子的表達(dá)而改善肝細(xì)胞損害。

研究表明[25-26]，雌激素能夠通過(guò)抑制活性氧的氧化反應(yīng)的產(chǎn)生，并且通過(guò)減少膠原蛋白沉積和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)的數(shù)量來(lái)減弱肝星狀細(xì)胞活化，抑制肝纖維化進(jìn)展。毛蕊異黃酮屬于黃芪有效活性成分中的異黃酮類(lèi)化合物，是植物性雌激素中的一種，能通過(guò)與肝臟中的雌激素受體(ER)α和ERβ結(jié)合，從而模擬機(jī)體雌激素的作用[27]。王佳佳等[27]研究表明，毛蕊異黃酮能夠增強(qiáng)內(nèi)源性超氧化物歧化酶活性，通過(guò)抑制氧化應(yīng)激活性來(lái)減輕刀豆蛋白A誘導(dǎo)的小鼠肝臟免疫性損傷。

1.2 抑制膠原合成及肝星狀細(xì)胞活化在正常狀態(tài)下的肝內(nèi)組織中，肝星狀細(xì)胞呈靜止、非增殖狀態(tài)交聯(lián)于肝臟的Disse內(nèi)皮間隙中。當(dāng)肝臟受損后肝內(nèi)的各類(lèi)細(xì)胞發(fā)生一系列通訊反應(yīng)，分泌多種炎癥細(xì)胞因子，與其他生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子/趨化因子一起，激活多條細(xì)胞、信號(hào)通路，致使細(xì)胞外基質(zhì)蛋白分泌并活化肝星狀細(xì)胞[1]。肝星狀細(xì)胞活化后，將儲(chǔ)脂細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有增殖效應(yīng)的肌成纖維細(xì)胞，其又促進(jìn)各種細(xì)胞因子增殖及細(xì)胞外基質(zhì)的合成沉積，使得受損區(qū)域被不斷堆積的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白或纖維瘢痕組織包裹，最終導(dǎo)致肝臟纖維化病變。因此，有效抑制肝星狀細(xì)胞活化、減少膠原蛋白的生成沉積，能夠有效抑制肝纖維化的進(jìn)程。

羥脯氨酸是存在于膠原中的一種非必需氨基酸，其是機(jī)體膠原組織代謝的重要衡量指標(biāo)，常被用來(lái)衡量膠原蛋白生成情況。白雪等[28]證明，黃芪甲苷能減輕肝纖維化大鼠模型的肝臟內(nèi)羥脯氨酸含量(即抑制膠原蛋白合成量)及抑制α-SMA及肝星狀細(xì)胞活化。成揚(yáng)等[29]研究表明，黃芪總黃酮能減少肝組織內(nèi)羥脯氨酸的含量，同時(shí)減輕肝硬化大鼠肝內(nèi)假小葉的形成。王文祥等[30]發(fā)現(xiàn)，黃芪總皂苷能使由牛血清白蛋白所導(dǎo)致的肝纖維化大鼠的肝臟內(nèi)羥脯氨酸含量降低，減少膠原蛋白分泌及肝星狀細(xì)胞增殖。

脂肪酸轉(zhuǎn)位酶是一種附著于肝細(xì)胞膜表面的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，其能在炎癥因子的刺激下活化轉(zhuǎn)化因子-β1(TGF-β1)，增加受損細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)和膠原蛋白的分泌和聚積，加重肝臟負(fù)擔(dān)[31-32]。麥靜愔等[33]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪總黃酮能夠減少肝硬化大鼠肝組織內(nèi)膠原蛋白的合成，抑制肝纖維化進(jìn)程的原因是抑制了肝組織內(nèi)脂肪酸轉(zhuǎn)化酶和環(huán)氧化酶2的蛋白表達(dá)。肝星狀細(xì)胞活化并實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)分化需要核激素受體PPAR-g的下調(diào)反應(yīng)[34]。平鍵等[35]研究表明，毛蕊異黃酮能抑制肝星狀細(xì)胞活化的標(biāo)志物 α-SMA和Ⅰ型膠原基因的表達(dá)，可能是通過(guò)影響核因子NF-κB與過(guò)氧化物酶體增值因子活化受體-γ(PPARγ)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑實(shí)現(xiàn)的。

核激素受體在肝臟中高度表達(dá)，是內(nèi)源性膽汁酸合成和多效作用的主要調(diào)節(jié)因子之一，參與膽汁酸穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)。核激素受體活化抑制膽汁酸合成且能拮抗實(shí)驗(yàn)性膽汁淤積的炎癥反應(yīng)。Duan X等[36]發(fā)現(xiàn)，毛蕊異黃酮能通過(guò)激活核激素受體減輕三酰甘油的積累、減少細(xì)胞外基質(zhì)積聚沉淀和抑制肝星狀細(xì)胞的活化作用來(lái)減輕非酒精性脂肪性肝炎小鼠的肝纖維化。

1.3 抑制TGF-β信號(hào)通路在正常的肝臟中，TGF-β呈非活性的復(fù)合物形式沉積在肝竇內(nèi)皮細(xì)胞中的細(xì)胞外基質(zhì)內(nèi)，當(dāng)受到外來(lái)刺激后，TGF-β被活化并誘導(dǎo)下游Smads蛋白磷酸化，以激活肝星狀細(xì)胞，并生成大量的細(xì)胞外基質(zhì)，加速肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。因此，TGF-β被認(rèn)為是促肝纖維化的關(guān)鍵細(xì)胞因子[37-38]。TGF-β通過(guò)能激活下游的Smad、MAPK信號(hào)通路，促進(jìn)肝星狀細(xì)胞活化[39]。

黃進(jìn)等[40]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖類(lèi)化合物能通過(guò)調(diào)節(jié)TGF-β1/Smads信號(hào)發(fā)生途徑來(lái)干預(yù)四氯化碳所致的大鼠肝纖維化發(fā)展進(jìn)程，使Smad7的表達(dá)增高，TGF-β1、Smad3和Smad4的表達(dá)降低，實(shí)現(xiàn)保護(hù)正常肝組織的基底膜樣細(xì)胞間質(zhì)，修復(fù)受損肝纖維化組織的目的。李艷等[41]研究證實(shí)，黃芪總黃酮可能通過(guò)抑制TGF-β1/Smad信號(hào)通路介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，增加肝細(xì)胞內(nèi)α-SMA、TGF-β1、Smad3、Smad4等的表達(dá)來(lái)抑制四氯化碳誘導(dǎo)所致的大鼠肝纖維化。任爽等[42]發(fā)現(xiàn)，毛蕊異黃酮能夠抑制TGF-β1/Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，減少TGF-β1、p-Smad2 的表達(dá)，增加Smad7表達(dá)來(lái)達(dá)到抑制肝星狀細(xì)胞活化途徑的作用。鄧坦[43]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，毛蕊異黃酮可能通過(guò)下調(diào)肝細(xì)胞內(nèi)雌激素受體β的量，抑制TGF-β1誘導(dǎo)的肝星狀細(xì)胞增殖、活化和遷移。Yongping M等[44]研究證實(shí)，黃芪甲苷通過(guò)抑制TGF-β通路來(lái)降低肝組織中羥脯氨酸含量，減少α-SMA、TGF-β1和MCP-1的表達(dá)，提高Smad7蛋白的表達(dá)，從而抑制肌成纖維細(xì)胞的活化和積聚途徑，改善膽總管結(jié)扎術(shù)誘導(dǎo)的大鼠肝纖維化程度，從而減少肝祖細(xì)胞向BECs的轉(zhuǎn)化。Wang Y等[45]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪總苷通過(guò)調(diào)節(jié)MAPK p38信號(hào)傳導(dǎo)以及抑制一氧化氮和細(xì)胞因子釋放來(lái)抑制炎癥反應(yīng)和抗纖維化的作用。

2 總結(jié)

肝臟受到外界因素的刺激后，刺激因子從多位點(diǎn)激活機(jī)體復(fù)雜的細(xì)胞和信號(hào)通訊反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)分泌沉積和纖維瘢痕形成，使肝臟內(nèi)的細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)發(fā)生異常的病理變化，從而發(fā)生肝臟的纖維化改變。黃芪活性成分通過(guò)抗氧化應(yīng)激、抑制TGF-β信號(hào)通路、抑制膠原合成及肝星狀細(xì)胞活化的方式來(lái)改善并減緩肝纖維化進(jìn)程，其對(duì)于肝纖維化的治療呈現(xiàn)出多方位和多層面的特點(diǎn)。近年來(lái)，對(duì)黃芪活性成分抗肝纖維化的相關(guān)研究?jī)H停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，且樣本量較小，缺乏大樣本對(duì)比。今后應(yīng)從臨床上研究黃芪活性成分抗肝纖維化的作用及機(jī)制。