虎杖有效成分基于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎相關(guān)信號通路治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎作用機(jī)制的研究進(jìn)展

趙鈺,李紀(jì)高,周全

(1.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,河南 鄭州 450000;2.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,河南 鄭州 450000)

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種以侵蝕性關(guān)節(jié)炎為主要特征的慢性自身免疫性疾病,可引起關(guān)節(jié)疼痛、腫脹及功能障礙,且致殘率高,嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量[1]。RA的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確,多條信號通路與RA的發(fā)生和發(fā)展關(guān)系密切[2]。RA屬中醫(yī)學(xué)“痹證”“尪痹”范疇,中醫(yī)臨床上以祛風(fēng)除濕、活血化瘀止痛為治療原則。虎杖是蓼科草本植物虎杖的干燥根莖和根,具有祛風(fēng)除濕、活血止痛、化瘀解毒的功效,臨床上采用含有虎杖的方劑治療RA療效顯著[3-4]。本文對虎杖有效成分基于RA相關(guān)信號通路治療RA作用機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1 虎杖的概述

虎杖始載于《名醫(yī)別錄》,適用于風(fēng)濕痹痛、癰腫瘡毒及跌打損傷等。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為RA的病機(jī)為風(fēng)、熱、寒、濕等邪氣侵襲,致關(guān)節(jié)經(jīng)絡(luò)痹阻、氣血停凝,日久則生瘀血,致關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、畸形?；⒄扔糜谥委煴宰C由來已久。唐代醫(yī)家陳藏器認(rèn)為,虎杖可治“風(fēng)在骨節(jié)間及血瘀”[5];明代李中梓在《本草征要》[6]中指出虎杖主治“久患痹證,更番歷節(jié),變形僵硬”。葉淑穎[3]采用泰痹顆粒治療RA,療效確切,其中泰痹方以虎杖為君藥;郝苗清[4]采用痹清飲治療RA,能夠顯著改善活動期RA患者臨床生化指標(biāo),其中痹清飲以虎杖為臣藥。

2 虎杖有效成分基于RA相關(guān)信號通路治療RA的作用機(jī)制

虎杖含有山柰酚、槲皮素、虎杖苷、白藜蘆醇、大黃素等多種有效成分[7]。多項(xiàng)研究表明,虎杖有效成分可調(diào)控Janus激酶(Janus kinase,JAK)/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transduction and activator of transcription,STAT)、核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)、促分裂原活化的蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase,MAPK)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)、Toll樣受體(Toll-like receptors,TLR)4等多條與RA相關(guān)的信號通路,從抑制血管翳形成、減輕炎癥反應(yīng)、改善氧化應(yīng)激、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)免疫等多方面發(fā)揮治療RA的作用(圖1)。

JAK/STAT為Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子;NF-κB為核因子-κB;MAPK為促分裂原活化的蛋白激酶;PI3K/AKT為磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B;TLR4為Toll樣受體4。

2.1 JAK/STAT信號通路JAK/STAT信號通路參與調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖等生物過程。JAK在接收到上游信號后,會迅速募集并活化,活化的JAK能夠催化特定的受體磷酸化;STAT識別磷酸化的受體并與之結(jié)合后,亦發(fā)生磷酸化;磷酸化的STAT進(jìn)入細(xì)胞核進(jìn)而調(diào)控下游因子的表達(dá)[8]。JAK/STAT信號通路在RA炎癥反應(yīng)、細(xì)胞自噬過程中發(fā)揮重要作用,與RA病情發(fā)展密切相關(guān)。吳志穎等[9-10]研究發(fā)現(xiàn),抑制JAK/STAT信號通路能夠減少炎癥因子的釋放、增強(qiáng)細(xì)胞自噬,進(jìn)而改善炎癥反應(yīng),抑制滑膜增殖。JAK/STAT抑制劑托法替尼也已被用于治療RA[11]。白藜蘆醇是虎杖中的二苯乙烯類多酚化合物,具有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抗炎、抗氧化的生物學(xué)活性。

Yang等[12]研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇可通過抑制血管新生、減輕炎癥反應(yīng)治療RA。Nazari-Khanamiri等[13]研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇通過STAT3/缺氧誘導(dǎo)因子-1相關(guān)途徑,下調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1和血管內(nèi)皮生長因子基因的表達(dá),控制血管翳的形成,進(jìn)而減輕關(guān)節(jié)組織的病理損害。楊璟[14]研究發(fā)現(xiàn),高劑量白藜蘆醇可抑制JAK-STAT信號通路的過度激活,減少磷酸化的STAT1和STAT3,抑制滑膜血管新生。虎杖苷是虎杖的二苯乙烯類化合物,具有抗氧化應(yīng)激、抗炎、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫等多種作用[15]。Kamel等[16]研究發(fā)現(xiàn),虎杖苷通過下調(diào)STAT3的表達(dá),降低炎癥因子白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-17、IL-6及腫瘤壞死因子-α水平,進(jìn)而緩解大鼠炎癥反應(yīng)。因此,虎杖有效成分能夠通過JAK/STAT信號通路發(fā)揮抑制血管翳生成、抗炎等作用,進(jìn)而控制RA發(fā)展。

2.2 NF-κB信號通路NF-κB信號通路參與獲得性免疫細(xì)胞的調(diào)控過程。NF-κB和NF-κB抑制蛋白(inhibitor of NF-κB,IκB)以復(fù)合物的形式存在,外界刺激激活I(lǐng)κB激酶后,使IκB磷酸化后被降解,NF-κB被釋放后進(jìn)入細(xì)胞核,調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄,進(jìn)而參與機(jī)體免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖與凋亡等過程[17]。NF-κB信號通路與RA的病理過程關(guān)系密切。NF-κB信號通路的過度激活可導(dǎo)致成纖維樣滑膜細(xì)胞在軟骨表面聚集和黏附,加重RA患者關(guān)節(jié)軟骨的破壞[18]。曾茂湘等[19]研究發(fā)現(xiàn),抑制NF-κB信號通路,可下調(diào)抗凋亡因子及炎癥因子的水平。氧化應(yīng)激參與了RA病理過程,引起活性氧(reactive oxygen species,ROS)等自由基增多,加重炎癥反應(yīng);還原型谷胱甘肽作為細(xì)胞內(nèi)的抗氧化物,在改善氧化應(yīng)激中發(fā)揮重要作用[20]。Guazelli等[21]研究發(fā)現(xiàn),槲皮素能夠通過抑制NF-κB信號通路提高還原型谷胱甘肽的水平、下調(diào)前內(nèi)皮素原-1和環(huán)氧合酶-2 mRNA的表達(dá),減少IL-1β的釋放,抑制中性粒細(xì)胞向關(guān)節(jié)腔的聚集,從而發(fā)揮抗氧化應(yīng)激、抗炎的作用。Yang等[22]的研究結(jié)果表明,白藜蘆醇能夠通過抑制RA滑膜成纖維細(xì)胞的NF-κB信號通路抑制環(huán)氧合酶-2的釋放,發(fā)揮延緩RA病程的作用。大黃素是虎杖中的蒽醌類衍生物,具有免疫抑制、抗炎、抗氧化等藥理特性[23]。孟慶良等[24]研究發(fā)現(xiàn),大黃素可通過抑制NF-κB信號通路的激活降低人RA成纖維樣滑膜細(xì)胞中抑凋亡因子B淋巴細(xì)胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)的表達(dá)、提高促凋亡因子Bax的表達(dá),加速RA成纖維樣滑膜細(xì)胞的凋亡,抑制滑膜細(xì)胞的增殖,延緩RA進(jìn)展。因此,虎杖有效成分可通過NF-κB信號通路發(fā)揮抗氧化應(yīng)激、抗炎、促細(xì)胞凋亡等作用,進(jìn)而延緩RA進(jìn)程。

2.3 MAPK信號通路MAPK主要包括p38、c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)1/2/3、胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)1/2等3個(gè)亞族[25]。MAPK信號通路在多方面和RA密切相關(guān)。MAPK被激活后,通過逐級磷酸化調(diào)控下游應(yīng)答分子,調(diào)節(jié)細(xì)胞分化和增殖,參與RA炎癥的調(diào)節(jié)過程[26]。Ma等[27]研究發(fā)現(xiàn),p38、JNK、ERK通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期正調(diào)節(jié)因子的表達(dá),促進(jìn)細(xì)胞分化和增殖,導(dǎo)致RA滑膜組織增生。趙萌萌[28]研究發(fā)現(xiàn),p38抑制劑SB202190能下調(diào)RA成纖維樣滑膜細(xì)胞中炎癥因子的水平,延緩骨破壞進(jìn)程?；|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)是一類蛋白水解酶;MMP的過度激活會導(dǎo)致軟骨組織被破壞,且MMP與炎癥反應(yīng)、新生血管形成等生物過程均有聯(lián)系[29]。山柰酚是虎杖根的黃酮類化合物,具有抗炎、調(diào)節(jié)免疫、抗氧化、抗癌等作用[30-31]。Pan等[32]研究發(fā)現(xiàn),山柰酚可通過阻斷MAPK信號通路,有效抑制RA成纖維樣滑膜細(xì)胞的侵襲和遷移,降低MMP表達(dá),抑制軟骨細(xì)胞降解,減輕RA癥狀。Gao等[33]研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇通過抑制MAPK信號通路,下調(diào)MMP-3、MMP-13、環(huán)氧合酶-2的表達(dá),降低IL-1β、前列腺素E2釋放,減弱炎癥細(xì)胞浸潤,改善RA癥狀。Yang等[12]研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇可阻斷滑膜細(xì)胞株RSC-364中JNK和p38的磷酸化,改善氧化還原穩(wěn)態(tài),減少ROS積累,下調(diào)丙二醛的血清水平并增強(qiáng)超氧化物歧化酶的活性,減輕氧化損傷,延緩RA進(jìn)展。因此,虎杖有效成分能夠通過調(diào)控MAPK信號通路,從抗氧化應(yīng)激損傷、減輕炎癥反應(yīng)等方面發(fā)揮延緩RA進(jìn)程的作用。

2.4 PI3K/AKT信號通路PI3K/AKT信號通路是調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、代謝、凋亡的核心信號通路。AKT是PI3K下游的關(guān)鍵靶點(diǎn),PI3K/AKT信號通路通過激活A(yù)KT誘發(fā)級聯(lián)反應(yīng),參與細(xì)胞增殖及凋亡等生物過程[34]。PI3K/AKT信號通路與RA關(guān)系緊密,在RA的病理過程中起重要作用。Cheng等[35-36]研究發(fā)現(xiàn),PI3K/AKT信號通路通過參與調(diào)控成纖維樣滑膜細(xì)胞增殖與凋亡、血管翳的形成及軟骨組織降解等過程影響RA發(fā)展。細(xì)胞凋亡是機(jī)體保持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要方式,RA成纖維樣滑膜細(xì)胞的增殖和凋亡失衡是RA進(jìn)展的重要因素[37]。彭菲菲[38]研究發(fā)現(xiàn),虎杖的有效成分大黃素能夠通過抑制PI3K/AKT信號通路促進(jìn)RA成纖維樣滑膜細(xì)胞的凋亡、抑制RA滑膜細(xì)胞增殖。潘東梅[39]研究發(fā)現(xiàn),山柰酚通過抑制人RA成纖維樣滑膜細(xì)胞中PI3K和AKT的磷酸化過程,降低細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4、細(xì)胞周期蛋白D1水平,誘導(dǎo)RA成纖維樣滑膜細(xì)胞的凋亡和周期阻滯,抑制滑膜增生。Tian等[40]研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇通過抑制RA成纖維樣滑膜細(xì)胞中的PI3K/AKT信號通路,降低MMP-3、IL-1β水平,改善炎癥反應(yīng)。因此,虎杖有效成分能通過PI3K/AKT信號通路促進(jìn)滑膜細(xì)胞凋亡、改善炎癥反應(yīng)。

2.5 TLR4信號通路TLR是連接天然免疫和特異性免疫的樞紐,具有免疫調(diào)節(jié)作用。TLR4是TLR家族成員之一,可通過髓樣分化因子88依賴途徑向下游傳導(dǎo)信號,以介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡。TLR4相關(guān)信號通路和RA的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切。Duffy 等[41]研究發(fā)現(xiàn),RA患者外周血及滑膜組織中的TLR4蛋白異常高表達(dá)。TLR4抑制劑TAK-242在臨床試驗(yàn)中顯示了良好的RA治療效果,可能成為潛在治療RA的新型藥物[42]。免疫紊亂是RA重要的發(fā)病機(jī)制,而脾臟的相對質(zhì)量是評價(jià)免疫功能的重要指標(biāo)。Shen等[43]研究發(fā)現(xiàn),高劑量的槲皮素能夠下調(diào)膠原誘導(dǎo)型關(guān)節(jié)炎小鼠TLR4表達(dá),通過高遷移率族蛋白B1、TLR4、p38、NF-κB等信號通路抑制免疫球蛋白G1、G2a的表達(dá),顯著降低脾臟指數(shù)、IL-8等炎癥因子水平及踝關(guān)節(jié)滑膜組織中丙二醛的水平,上調(diào)過氧化氫酶的表達(dá)。謝延平等[44]研究發(fā)現(xiàn),槲皮素可降低軟骨組織中TLR4水平,抑制腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6、髓樣分化因子88、NF-κB p65表達(dá),進(jìn)而緩解滑膜炎癥。李麗等[45]的研究結(jié)果表明,白藜蘆醇可通過抑制腱糖蛋白-C/TLR4信號通路的活化下調(diào)炎癥因子表達(dá),降低RA大鼠關(guān)節(jié)的腫脹率。因此,虎杖通過調(diào)控TLR4信號通路,能夠調(diào)節(jié)免疫、抗氧化應(yīng)激、減輕炎癥反應(yīng)等,進(jìn)而發(fā)揮治療RA的作用。

3 小 結(jié)

RA屬中醫(yī)學(xué)“痹證”“尪痹”范疇,虎杖用于治療RA歷史悠久、療效顯著。虎杖含有山柰酚、槲皮素、虎杖苷、白藜蘆醇、大黃素等多種有效成分,這些有效成分能夠調(diào)控JAK/STAT、NF-κB、MAPK、PI3K/AKT及TLR4等多條與RA相關(guān)的信號通路,從抑制血管翳形成、減輕炎癥反應(yīng)、改善氧化應(yīng)激、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)免疫等多方面發(fā)揮治療RA的作用。虎杖有效成分治療RA的作用機(jī)制表現(xiàn)出多途徑、多成分、多靶點(diǎn)的特點(diǎn)。目前,針對虎杖有效成分治療RA作用機(jī)制的研究已取得顯著成果,但在不同信號通路、不同有效成分之間的相互作用機(jī)制研究方面尚顯不足,且目前的研究以體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)為主,缺少臨床試驗(yàn)研究。因此,虎杖治療RA的作用機(jī)制尚需從上述方面進(jìn)一步深入研究,以期為RA新藥的研發(fā)提供支持。