中藥調(diào)控Notch通路治療哮喘作用機制研究進展

梁 嫄，于海洋，司秀影，郭 崢，潘光霞，劉璐佳，王有鵬

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第二醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150001)

支氣管哮喘簡稱哮喘，是一種由多種細胞和細胞組分參與的復雜異質(zhì)性和炎癥性疾病。全球哮喘防治創(chuàng)議最新數(shù)據(jù)表明，哮喘在世界范圍內(nèi)發(fā)病率越來越高[1]，目前全球哮喘患者可達3億，預計2025年全球罹患哮喘人數(shù)將增至4億。哮喘以氣道慢性炎癥為主要特征，并且與氣道高反應性相關(guān)，通常出現(xiàn)廣泛而多變的可逆性呼氣氣流受限，導致癥狀反復發(fā)作[2]。近些年，探索哮喘的精準靶向治療已成為臨床研究的熱點及難點[3]。因此，亟需闡明哮喘的發(fā)病機制，積極尋求新的有效治療策略[4]。Notch信號通路是一類進化上高度保守的細胞信號系統(tǒng)，可影響細胞正常形態(tài)發(fā)生的多個過程。研究表明，Notch信號通路可通過調(diào)控肺組織的發(fā)生、發(fā)育，影響T淋巴細胞的調(diào)節(jié)，參與氣道重塑過程等誘發(fā)或加重哮喘，在哮喘的發(fā)病過程發(fā)揮重要作用[5]。近年來，利用中藥調(diào)控Notch通路靶點緩解氣道炎癥、抑制氣道重塑等已成為新興的研究熱點?，F(xiàn)通過檢索相關(guān)文獻，就中藥調(diào)節(jié)Notch信號通路治療哮喘的作用機制綜述如下。

1 Notch信號通路

1.1 Notch信號通路組成 Notch信號通路是1917年Morgan在突變的果蠅中發(fā)現(xiàn)的[6]，其廣泛存在于所有后生動物中，是一條影響細胞命運的保守而重要的信號轉(zhuǎn)導通路[7],可調(diào)節(jié)正常胚胎發(fā)育和成年期組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)。Notch信號通路主要由受體、配體、DNA結(jié)合蛋白(CSL)、其他效應物及一些調(diào)節(jié)分子等組成。Notch受體分為Notch1-4，其中包括一個短的細胞外結(jié)構(gòu)域、一個跨膜通道和一個小的細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域。其中胞外為表皮生長因子，主要功能是和配體結(jié)合并啟動Notch；跨膜通道可以生成胞內(nèi)區(qū)ICN和一個短的跨膜片段；胞內(nèi)為主要結(jié)構(gòu)區(qū)，負責將Notch信號轉(zhuǎn)到細胞核內(nèi)，還可參與Notch受體的降解。Notch包含五個配體[8]，它們均為含保守分子結(jié)構(gòu)的跨膜蛋白，其N端為Notch受體結(jié)合和活化所必需的DSL基序。

1.2 Notch信號通路激活途徑及主要作用 Notch信號通路的激活需要經(jīng)過三步酶切，經(jīng)典激活通路是與CSL蛋白結(jié)合發(fā)揮作用。Notch蛋白由細胞內(nèi)段釋放入胞質(zhì)，轉(zhuǎn)導至細胞核與轉(zhuǎn)錄效應因子CSL結(jié)合，形成胞內(nèi)區(qū)NICD/CSL轉(zhuǎn)錄激活復合體，從而激活在胚胎發(fā)育和成年期調(diào)控細胞分化、模式和形態(tài)發(fā)生的靶基因，如堿性螺旋-環(huán)-螺旋類轉(zhuǎn)錄因子等發(fā)揮生物學作用。

1980年，該基因首次被克隆。研究發(fā)現(xiàn)，Notch信號的產(chǎn)生和傳遞是通過相鄰細胞的Notch配體與受體相互結(jié)合，從而擴大并固化細胞間的分子差異最終決定細胞命運，影響器官的形成及形態(tài)發(fā)育。Notch信號是相鄰細胞間通訊進而調(diào)控細胞發(fā)育的重要通路，幾乎涉及所有細胞的增殖和分化活動[9]，在調(diào)節(jié)細胞分化、增殖、凋亡及一系列生理病理過程均發(fā)揮關(guān)鍵作用[10]。具體而言，Notch信號在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和肺的發(fā)育和功能中發(fā)揮重要作用，且與癌癥[11]、心血管疾病及免疫功能紊亂相關(guān)。Notch信號通路活化誘導腫瘤形成的研究已較為深入，近年來，關(guān)于其對肝臟[12]、血管及肺臟影響的研究正逐步開展。Notch通路對哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺動脈高壓和肺癌等均有不可忽視的意義[13]，可能為相關(guān)難治性疾病的治療提供新策略。

2 Notch信號通路與哮喘的關(guān)系

在哮喘的發(fā)生發(fā)展及藥物治療中，機體信號通路起著重要的作用。其一，機體信號通路的表達變化可能導致哮喘的發(fā)??；其二，藥物可通過調(diào)節(jié)信號通路發(fā)揮治療作用[14]。越來越多的證據(jù)表明，非適當?shù)腘otch信號表達與哮喘的病理狀態(tài)相關(guān)[15]，如Notch信號通路可影響肺的發(fā)育及穩(wěn)態(tài)、影響免疫細胞的分化和功能、調(diào)節(jié)氣道重塑等。

2.1 Notch信號通路調(diào)控肺的發(fā)育及穩(wěn)態(tài) Notch信號通路在肺的發(fā)育和穩(wěn)態(tài)中起著重要的作用，肺的發(fā)育是不同細胞譜系組成的細胞成分之間相互作用的結(jié)果，如動脈血管平滑肌細胞、基底細胞、Clara細胞、纖毛細胞、杯狀細胞和神經(jīng)內(nèi)分泌細胞。Notch受體及配體早在萌芽時期即開始參與肺的發(fā)育并調(diào)節(jié)遠端和近端細胞命運的平衡[16]；通過調(diào)節(jié)肺泡上皮細胞的分化和毛細血管的形成協(xié)調(diào)肺泡的發(fā)育[17]；參與調(diào)控血管內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞的分化和凋亡，維持血管穩(wěn)態(tài)、參與肺動脈血管重構(gòu)[18]。以上均表明Notch通路調(diào)控肺的發(fā)育，而肺組織的結(jié)構(gòu)改變又是哮喘發(fā)病的重要特征[19]，故Notch信號通路與哮喘存在必然聯(lián)系。但就Notch通路如何在組織層面影響哮喘的發(fā)病，仍需更為直接的研究證據(jù)。

2.2 Notch信號通路調(diào)節(jié)免疫細胞的分化及功能 哮喘的特征是嗜酸性粒細胞、肥大細胞和CD4+T淋巴細胞的浸潤，以及氣道組織重塑(包括上皮細胞損傷、杯狀細胞化生、上皮纖維化、平滑肌增生和上皮血管性增加)。研究表明，Notch通路參與CD4的調(diào)節(jié)并分化T淋巴細胞進入Th1、Th2、Th17及調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)，對嗜酸性粒細胞和T輔助細胞(Th細胞)等導致哮喘氣道炎癥的關(guān)鍵細胞的分化和激活均發(fā)揮了重要作用。Notch通路可以調(diào)節(jié)Th1/Th2失衡[20]。研究發(fā)現(xiàn)阻斷Notch通路可以通過抑制Th2極化，促進Th1分化改善小鼠的過敏[21]，也可調(diào)控Treg/Th17細胞，參與自身免疫系統(tǒng)疾病的發(fā)病。研究發(fā)現(xiàn)[22]，利用?-DAPT干預致敏小鼠后，成功阻斷Notch信號途徑，小鼠Th17細胞比例、Treg細胞水平升高提示阻滯Notch信號可抑制Th17、促進Treg細胞；此外，已有研究證實，沉默Notch可以降低哮喘小鼠活性肺T細胞中IL-4和IFN-?的表達[23]。

2.3 Notch信號通路調(diào)節(jié)氣道重塑 哮喘的氣道重塑包括上皮上血管容量的增加和微血管泄漏,研究證實，DLL4-Notch信號對血管形成起關(guān)鍵作用。在OVA誘導的慢性哮喘小鼠模型中，DLL4表達的調(diào)節(jié)性T細胞的過繼轉(zhuǎn)移增加肺內(nèi)皮細胞的凋亡、抑制氣道的新血管發(fā)育、改善氣道高反應性，這表明Treg在哮喘中的抗重塑血管作用以DLL4-Notch信號為基礎(chǔ)[24]，Notch信號可以調(diào)節(jié)哮喘新血管的產(chǎn)生和氣道重塑。

3 中藥調(diào)控Notch信號通路防治哮喘研究進展

中醫(yī)認為，哮喘屬“哮病”“喘證”“咳嗽”等范疇[25]，其病因分為致病因素和誘發(fā)因素。先天遺傳，稟賦虧損，肺、脾、腎三臟不足，痰飲內(nèi)伏為致病因素，即哮之宿根[26]；感受外邪、接觸異物、飲食不慎、情志失調(diào)或勞倦過度等為誘發(fā)因素。中醫(yī)自古即有祛痰止哮方劑，如射干麻黃湯、小青龍湯等，隨著Notch通路研究的逐步深入，諸多學者從中藥單體、復方、中成藥等對Notch通路在哮喘發(fā)病機制中的作用展開探討，以期進一步明確中藥的治療靶點。

3.1 中藥單體 姜黃素是從姜黃根中提取的一種天然化合物，自吠陀時代起就被用作抗炎劑，具有良好的抗炎及抗癌特性[27]。現(xiàn)代醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn)，多種疾病的發(fā)病與炎癥反應的參與及自由基形成有關(guān)，故國內(nèi)外學者認為姜黃素抗氧化活性和抗炎作用值得廣泛關(guān)注[28]。Chauhan等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)鼻給予姜黃素可抑制支氣管肺泡灌洗液IgE、EPO、IL-4和IL-5水平，阻止炎癥細胞向氣道聚集，防止氣道結(jié)構(gòu)改變和重塑。武音帆等[29]通過腹腔注射姜黃素可以在短時間內(nèi)緩解哮喘小鼠的呼吸道癥狀并抑制炎癥反應。崇蕾等[30]給予哮喘模型小鼠姜黃素，發(fā)現(xiàn)小鼠肺組織中Notch2受體蛋白及mRNA均減少，證明姜黃素可通過部分抑制Notch2信號改善急性氣道炎癥。崇蕾等[31]通過OVA致敏建立急性氣道炎癥小鼠模型，姜黃素治療后，觀察Notch1-4受體及其下游轉(zhuǎn)錄因子GATA3在肺組織中的表達水平。結(jié)果表明，Notch1-GATA3信號通路參與哮喘小鼠急性氣道炎癥過程，姜黃素可能通過Notch1-GATA3信號通路發(fā)揮對哮喘小鼠急性氣道炎癥的抑制作用。

川貝母為治療肺系疾病的傳統(tǒng)藥物，性味甘苦微寒，功擅潤肺止咳、散結(jié)消腫。哮喘出現(xiàn)燥痰、熱痰、咯痰不爽等癥狀時應用川貝母可發(fā)揮甘潤開散之性。研究表明，川貝母可有效抑制ERK/MAPK信號通路的激活，從而抑制哮喘模型小鼠的炎癥反應[32]。王燕等[33]針對川貝母對哮喘小鼠Notch2表達影響的研究發(fā)現(xiàn)，哮喘小鼠肺組織Notch2蛋白表達的平均光密度值較高，給予川貝母處理后平均光密度值顯著降低，說明川貝母可能通過下調(diào)Notch2蛋白表達降低哮喘小鼠氣道阻力、減輕肺部炎癥。

3.2 中藥復方 加味六安煎原方出自《景岳全書》，方由陳皮、半夏、茯苓、甘草、杏仁、白芥子組成，主治風寒咳嗽及非風初感、痰滯氣逆證。加味六安煎為六安煎基礎(chǔ)上加炒葶藶子、瓜蔞、海浮石、炒萊菔子、膽南星組成，一為培土生金，健脾實肺；一為運脾祛濕化痰，杜絕生痰之源，此為脾肺兩臟合治，則痰消咳止。徐方蔚等[34]比較孟魯司特鈉與加味六安煎對咳嗽變異性哮喘豚鼠Notch受體及配體蛋白的影響，結(jié)果表明，加味六安煎治療后豚鼠氣道高反應性、肺組織病理炎癥評分均下降，并且可通過上調(diào)Deltal蛋白的表達，抑制Notch配體Jagged1、Notch1以及具有核定位的NICD蛋白片段的表達改善豚鼠氣道功能，緩解哮喘癥狀。

陽和平喘顆粒由清代《椿田醫(yī)話》中陽和飲演化而來，原方主治腎陽虛弱、腎精不足、痰涎壅滯，在《東醫(yī)寶鑒》和《諸病源候論》中分別取其納氣歸元、溫陽化飲的功效，治療腎虛氣逆及腎虛水泛哮喘。陽和平喘顆粒由熟地黃、巴戟天、當歸、五味子、炒葶藶子、桔梗、旋覆花、麻黃、白芥子組成，依據(jù)“溫運腎督以煦其上，化瘀和營以啟肺閉”為遣方基礎(chǔ)，攻補兼施、溫腎調(diào)營、化痰利肺。王坤等[35]采用陽和平喘顆粒治療哮喘SD大鼠，通過RT-PCR技術(shù)檢測肺組織Notch通路配體Jagged1及相關(guān)基因重組信號序列結(jié)合蛋白-J、GATA結(jié)合蛋白3 mRNA的表達。結(jié)果顯示陽和平喘顆?？赡芡ㄟ^降低Notch1配體Jagged1及Th2相關(guān)基因表達，抑制Th2細胞及趨化因子，上調(diào)Th1細胞因子表達，改善Th1/Th2失衡狀態(tài)，抑制炎癥反應從而減少哮喘發(fā)作。

平喘顆粒為溫陽益氣化痰平喘法的代表方劑，臨床常針對治療哮喘慢性持續(xù)期。方由淫羊藿、炙麻黃、黃芪、太子參、廣地龍、蜜枇杷葉、五味子、款冬花、知母、罌粟殼等組成，可溫陽益氣、化痰平喘，能夠有效控制哮喘臨床癥狀，改善患者肺功能。研究表明，平喘顆?？梢越档拖∈笊L因子VEGF、EGF、BFGF的蛋白表達，降低DLL4/Notch通路上因子DLL4及Notch蛋白基因表達，從而減輕慢性哮喘大鼠血管及氣道重塑。

3.3 中成藥 咳喘寧口服液源自經(jīng)典方劑五虎湯，五虎湯首載于《仁齋直指方》，主治風熱壅肺、身熱、咳喘痰多者，主要由麻黃、杏仁、甘草、炒細茶、石膏配伍而成?？却瓕幵诖嘶A(chǔ)上加大青葉、黃芪、桃仁，旨在增強祛痰平喘之功。有研究采用咳喘寧口服液治療OVA誘發(fā)哮喘小鼠，哮喘模型小鼠肺組織及血清Notch1蛋白及IL-6表達顯著升高，而咳喘寧口服液可通過降低Notch1蛋白及IL-6的表達從而發(fā)揮治療效果。

綜上，中藥單體、復方及中成藥均可通過Notch信號通路改善氣道炎癥及氣道重塑，從而緩解哮喘癥狀。

4 小 結(jié)

哮喘作為臨床難治性疾病，從其發(fā)病機制探尋長期穩(wěn)定的治療方法為當前目標。近年來，隨著對疾病精準靶向治療的深入研究，越來越多的學者探究信號轉(zhuǎn)導通路在哮喘防治中的作用。信號通路的異常表達既是哮喘發(fā)病的基礎(chǔ)，又可通過反向調(diào)節(jié)通路表達起到精準治療的作用。Notch作為最基本的信號系統(tǒng)，可調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育和成年期組織的穩(wěn)態(tài)環(huán)境，故在哮喘的治療方面有較大潛力，可為恢復肺部的免疫耐受性和體內(nèi)平衡提供新思路[36]。中藥在防治哮喘方面具有獨特的優(yōu)勢并積累了豐富的經(jīng)驗。中藥主要通過影響Notch 1、Notch 2的蛋白表達抑制炎癥，也可通過干預下游轉(zhuǎn)錄因子及部分配體發(fā)揮治療作用，但其具體機制尚未闡明，如Jagged蛋白如何促進Th2細胞分化等。哮喘發(fā)病機制復雜，與炎癥因子的失常導致多條信號通路轉(zhuǎn)導異常相關(guān)，中藥復方多樣且作用機制各異，故尋求多通路、多靶點調(diào)控哮喘發(fā)病的中藥制劑仍是當前努力的方向。