中醫(yī)藥基于轉(zhuǎn)化生長因子-β信號(hào)通路在動(dòng)脈粥樣硬化的研究進(jìn)展

王婷婷 于莉莉 杜 清 孫雪晴 陳玉善 尚莎莎 王 莉

(1 河南中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,鄭州,450000; 2 河南中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院,鄭州,450000; 3 河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院心臟中心,鄭州,450008)

動(dòng)脈粥樣硬化(Atherosclerosis,AS)是引起急性心腦血管事件的主要病理基礎(chǔ),由于早期癥狀不明顯,大多數(shù)患者在確診時(shí)已進(jìn)入中晚期,最終引起一系列的心腦血管疾病及致命的后果[1]。AS發(fā)病機(jī)制主要是氧化低密度脂蛋白在大中型動(dòng)脈內(nèi)膜下沉積,被巨噬細(xì)胞吞噬形成泡沫細(xì)胞,隨著病變的遷移,造成脂質(zhì)沉積,引起內(nèi)皮細(xì)胞損傷。此外,炎癥反應(yīng)和損傷刺激平滑肌細(xì)胞的增殖、侵襲,表型從收縮型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣尚?引起血管壁的異常修復(fù)和纖維化,導(dǎo)致斑塊的形成和不穩(wěn)定,最終導(dǎo)致AS的發(fā)生發(fā)展[2]。轉(zhuǎn)化生長因子β(Transforming Growth Factor-β,TGF-β)信號(hào)通路作為一種明星通路是心血管疾病研究中的熱點(diǎn),是體內(nèi)最重要的信號(hào)通路之一,具有復(fù)雜多樣性,廣泛參與體內(nèi)炎癥反應(yīng)、免疫功能、增殖、分化和細(xì)胞凋亡等過程。研究發(fā)現(xiàn),TGF-β在AS中的高表達(dá),通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)沉積、內(nèi)皮功能及斑塊穩(wěn)定性,參與調(diào)控AS的進(jìn)展[3]。近年來研究發(fā)現(xiàn),中醫(yī)藥具有靶向性、療效好、不良反應(yīng)小等優(yōu)勢(shì),靶向TGF-β信號(hào)通路,能抑制炎癥反應(yīng)、減少斑塊面積及易損斑塊破裂等功效,在治療AS中有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

1 TGF-β信號(hào)通路的組成與分類

TGF-β家族中與AS進(jìn)展密切相關(guān)的配體主要有TGF-β(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3),其中配體與TGF-β受體Ⅱ結(jié)合,從而招募、磷酸化并激活TGF-β受體I(TGF-β Receptor Type-I,TGF-βRI),在配體和受體形成異質(zhì)復(fù)合體后,白細(xì)胞抑制因子受體(Receptor-regulated Smad,R-Smad)激活錨定負(fù)責(zé)招募特異性受體調(diào)節(jié)的白細(xì)胞抑制因子Smad,該受體與TGF-βRI結(jié)合,發(fā)生磷酸化后R-Smad被分離出來與Smad形成復(fù)合體并相互作用,最終進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)控特定基因轉(zhuǎn)錄[4]。Smad蛋白是介導(dǎo)TGF-β超家族細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)導(dǎo)器[5],根據(jù)不同受體作用機(jī)制分為3種類型。1)受體激活型(R-Smads):包括Smad1/2/3/5/8,其中Smad2/3被TGF-β磷酸化,起到TGF-β信號(hào)通路的胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。2)共同介質(zhì)型(Co-Smads):主要為Smad4,與活化的Smad2/3結(jié)合,保證Smad2/3在轉(zhuǎn)移過程中始終保持轉(zhuǎn)錄活性,輔助TGF-β/Smads信號(hào)通路的胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)。3)抑制型(I-Smads):包括Smad6/7,其中Smad7起主要作用,能競(jìng)爭(zhēng)性抑制R-Smad與受體結(jié)合,對(duì)TGF-β受體信號(hào)傳遞起負(fù)調(diào)控作用。此外,TGF-β還通過信號(hào)中間體直接作用激活其他細(xì)胞內(nèi)途徑,稱為“非經(jīng)典途徑”[6]。見圖1。

圖1 TGF-β信號(hào)通路發(fā)生過程

2 TGF-β信號(hào)通路在AS發(fā)生中的作用機(jī)制

在AS早期,促進(jìn)脂質(zhì)沉積,加速泡沫細(xì)胞的形成,促進(jìn)AS的進(jìn)展。在AS晚期階段,TGF-β信號(hào)通路依據(jù)下游激活因子不同對(duì)AS進(jìn)展發(fā)揮雙向調(diào)節(jié)作用,參與調(diào)控內(nèi)皮功能、斑塊穩(wěn)定,影響AS的進(jìn)展[7]。見圖2。

圖2 TGF-β信號(hào)通路在AS中的作用機(jī)制

2.1 脂質(zhì)沉積 動(dòng)脈壁脂質(zhì)沉積是AS斑塊形成中的關(guān)鍵因素,脂質(zhì)氧化可誘發(fā)炎癥反應(yīng),導(dǎo)致內(nèi)皮功能損傷,最終導(dǎo)致斑塊形成。在AS早期發(fā)病機(jī)制中,激活TGF-β1/Smad3信號(hào)通路,促進(jìn)主動(dòng)脈內(nèi)膜脂質(zhì)沉積,加速AS進(jìn)展。LU等[8]通過基因沉默TGF-β后誘導(dǎo)的高脂血癥大鼠AS模型,TGF-β1/Smad3信號(hào)通路失活,腹主動(dòng)脈內(nèi)膜-中膜厚度較正常組小鼠明顯減低。GIALELI等[9]研究發(fā)現(xiàn),TGF-β信號(hào)通路激活TGF-βRI/Smad2,刺激糖胺聚糖在蛋白多糖上延伸,促進(jìn)脂蛋白在平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞滯留,導(dǎo)致內(nèi)膜下脂質(zhì)沉積。此外,非經(jīng)典通路TGF-β/Ras同源基因(Ras Homolog gene,Rho)/Rho激酶(Rho-kinase,ROCK)通路的激活,促進(jìn)脂質(zhì)氧化的發(fā)生,導(dǎo)致脂質(zhì)沉積[10]。因此,TGF-β信號(hào)通路通過激活不同的下游靶點(diǎn),促進(jìn)脂質(zhì)沉積,誘發(fā)AS斑塊的形成。

2.2 內(nèi)皮功能損傷 內(nèi)皮細(xì)胞通過血管壁脂質(zhì)積累和炎癥介質(zhì)的暴露而長期激活,引起活化的內(nèi)皮細(xì)胞招募炎癥介質(zhì),損傷內(nèi)皮功能,加速AS的發(fā)展[11]。研究發(fā)現(xiàn),TGF-β信號(hào)通路激活后的內(nèi)皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Endothelial-to-mesenchymal Transition,EndMT)被認(rèn)為是內(nèi)皮功能障礙的關(guān)鍵步驟,損傷內(nèi)皮功能,減少纖維帽膠原蛋白的含量和破壞斑塊穩(wěn)定性,加速AS的進(jìn)展[12]。CHEN等[13]經(jīng)單細(xì)胞測(cè)序?qū)d脂蛋白缺乏(ApoE-/-)小鼠內(nèi)皮細(xì)胞分析,內(nèi)皮細(xì)胞基因低表達(dá),與炎癥反應(yīng)相關(guān)的基因表達(dá)顯著增加,EndMT高表達(dá),損傷內(nèi)皮功能,加速AS的進(jìn)展。而WANG等[14]研究發(fā)現(xiàn)TGF-β可激活磷酸肌醇-3激酶(Phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(Protein Kinase B,AKT)信號(hào)通路,激活下游內(nèi)皮型一氧化氮合酶(Endothelial Nitric Oxide Synthase,eNOS)的釋放,促進(jìn)eNOS催化生成內(nèi)皮產(chǎn)生一氧化氮(Nitric Oxide,NO)。NO是一種內(nèi)源性抗AS的因子,可擴(kuò)張血管,改變細(xì)胞通透性,保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞,減緩血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙,保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞功能免受損傷,改善AS,進(jìn)一步證實(shí)了TGF-β/PI3K/AKT/eNOS在內(nèi)皮功能損傷中發(fā)揮著相反的作用[15]。因此,這表明不同下游通路的TGF-β信號(hào)對(duì)內(nèi)皮功能損傷發(fā)揮不同作用,調(diào)控AS的內(nèi)皮功能。

2.3 斑塊穩(wěn)定 TGF-β信號(hào)通路對(duì)斑塊穩(wěn)定發(fā)揮雙向作用。YURDAGUL[16]研究發(fā)現(xiàn),有破裂傾向的AS斑塊中TGF-β表達(dá)水平較低。HE等[17]發(fā)現(xiàn)過表達(dá)TGF-β信號(hào)通路激活TGF-βR/Smad2信號(hào)通路增加斑塊中膠原蛋白的生成,維持斑塊穩(wěn)定。JUNG等[18]通過調(diào)節(jié)TGF-βR介導(dǎo)的易損調(diào)節(jié)因子,Smad2/3的磷酸化的膜蛋白水平下降,促進(jìn)AS斑塊中纖維蛋白溶解,防止斑塊破裂,從而促進(jìn)斑塊的穩(wěn)定性。而LIU等[19]激活TGF-β信號(hào)通路,平滑肌細(xì)胞增殖明顯增強(qiáng),主動(dòng)脈組織中斑塊和血栓數(shù)量減少,壞死核心形成減弱,加速AS的發(fā)展。此外,ROCK信號(hào)通路通過G蛋白偶聯(lián)受體激動(dòng)劑,激活TGF-βRI介導(dǎo)的蛋白多糖合成,促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖、分化,影響斑塊穩(wěn)定,進(jìn)一步證實(shí)了TGF-β在調(diào)節(jié)AS斑塊穩(wěn)定過程中的重要作用[20]。綜上所述,雙向調(diào)節(jié)機(jī)制決定了TGF-β信號(hào)通路作為防治AS靶點(diǎn)的不穩(wěn)定性,靶向調(diào)節(jié)TGF-β信號(hào)通路是防治AS的一個(gè)有效策略。

3 中醫(yī)藥靶向TGF-β信號(hào)通路防治AS研究現(xiàn)狀

3.1 中醫(yī)對(duì)AS的認(rèn)識(shí) 歷代中醫(yī)醫(yī)家根據(jù)AS導(dǎo)致的心血管疾病的臨床特點(diǎn),將其歸于“胸痹”“真心痛”等范疇。胸痹首見于《黃帝內(nèi)經(jīng)·素問》:“熱爭(zhēng)則卒心痛?！盵21]根據(jù)疼痛部位與癥狀,《黃帝內(nèi)經(jīng)》中有“邪在心,則病心痛……”“心病者,胸中痛……”的記載,并提出“卒心痛”“厥心痛”的名稱。中醫(yī)醫(yī)家認(rèn)為中醫(yī)病機(jī)為本虛標(biāo)實(shí),多從痰、瘀、毒、虛等角度來論述AS[22]。治療AS疾病的臨床代表性中草藥:補(bǔ)益中草藥,如人參、黃芪、當(dāng)歸;活血化瘀中草藥,如三七和丹參;清熱解毒中草藥,如黃連等[23]。在AS的發(fā)病機(jī)制中,由于TGF-β信號(hào)通路的多效性,其成為了一個(gè)新的治療靶點(diǎn),但完全抑制TGF-β信號(hào)通路并不可取,而這種“一正一反”的調(diào)節(jié)機(jī)制與中醫(yī)理論中的“扶正祛邪”的理念相近[24]。中醫(yī)藥具有靶向調(diào)節(jié)TGF-β信號(hào)通路的作用,通過趨利避害、準(zhǔn)確定位、不良反應(yīng)小等優(yōu)勢(shì)在治療AS中提供重要的幫助。此外,西藥常需要明確診斷指征給藥,對(duì)于早期AS患者往往缺乏有效的幫助,而中醫(yī)藥對(duì)臨床無癥狀、無明確體征的AS患者可以補(bǔ)充治療。

3.2 中藥單體及中藥提取物的干預(yù)作用 中藥單體及中藥提取物靶向TGF-β抗AS的作用大致分為4點(diǎn)。1)影響AS內(nèi)皮功能障礙:如中藥丹參的有效成分丹參酮ⅡA通過激活TGF-β/PI3K/AKT/eNOS通路,促進(jìn)NO釋放增加,引起細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+濃度下降,細(xì)胞通透性降低,抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙,延緩AS的進(jìn)展[25]。2)血管重塑:安石榴苷是從石榴皮中提取的多酚,是常見的抗炎、抗氧化天然化合物,通過抑制小鼠主動(dòng)脈中TGF-β/Smad1/5的特異性激活,阻止低剪切應(yīng)力和振蕩剪切應(yīng)力對(duì)血流的干擾作用,防止血管重塑[26]。3)心肌細(xì)胞損傷:黃芪的主要活性成分為黃芪甲苷,它通過抑制損傷心肌細(xì)胞TGF-βR1表達(dá),激活促分裂原活化的蛋白激酶(Mitogen Activated Protein Kinase,MAPK)級(jí)聯(lián)反應(yīng),減弱心肌細(xì)胞損傷,改善AS[27]。人參中主要有效成分人參苷Re通過抑制血清中TGF-β1表達(dá),降低心肌細(xì)胞中Smad3和I型膠原蛋白表達(dá),抑制心肌細(xì)胞纖維化,減慢心肌損傷[28]。此外,丹參酮ⅡA還可以通過下調(diào)TGF-β1,緩解心肌細(xì)胞纖維化,改善心肌細(xì)胞損傷,緩解心功能[29]。4)穩(wěn)定斑塊:丹參酮ⅡA聯(lián)合黃芪甲苷通過激活PI3K/AKT/eNOS通路減弱ApoE-/-小鼠AS斑塊易損性,維持斑塊穩(wěn)定[30]。參連提取物是從紅參中提煉而來,它通過激活下游Smad2/3磷酸化,誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)TGF-β濃度升高,伴隨著收縮型平滑肌細(xì)胞表型的增加,頸動(dòng)脈的斑塊面積減小,維持AS斑塊穩(wěn)定[31]。黃酮類化合物香青蘭的主要成分香青蘭總黃酮,將其加入高脂飲食誘導(dǎo)的ApoE-/-小鼠AS模型后,主動(dòng)脈組織中TGF-β1、Smad2、Smad3基因水平明顯下降,觀察主動(dòng)脈組織中可見斑塊內(nèi)脂質(zhì)減少,內(nèi)膜明顯變薄,纖維帽脂質(zhì)核心縮小[32]。信盼等[33]也證明了香青蘭總黃酮通過干預(yù)TGF-β1/Smad2/3信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制炎癥介質(zhì)表達(dá),抑制平滑細(xì)胞增殖及活化,減輕炎癥反應(yīng),穩(wěn)定斑塊。三七中的活性成分三七皂苷R1通過抑制TGF-β/Smad信號(hào)通路,抑制局部炎癥介質(zhì)的浸潤,抑制血管內(nèi)皮損傷后的細(xì)胞骨架重排,增強(qiáng)AS斑塊的穩(wěn)定。此外,黃連的有效成分小檗堿通過抑制TGF-β/Smad1/5/8信號(hào)通路,抑制瓣膜間質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞樣細(xì)胞的分化,抑制堿性磷酸酶活性和鈣化結(jié)節(jié)形成,為避免斑塊內(nèi)形成鈣化提供幫助[34]。TGF-β信號(hào)通路調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞與平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換,在功能上重構(gòu)細(xì)胞外基質(zhì),穩(wěn)定斑塊,改善AS[35]。因此,中藥單體及中藥提取物研究顯示了靶向TGF-β信號(hào)通路的調(diào)節(jié)作用,進(jìn)而通過下游信號(hào)激活發(fā)揮不同抗AS的作用。對(duì)中藥單體及中藥提取物的研究有助于探究中藥影響AS形成的具體機(jī)制。

3.3 中藥復(fù)方的干預(yù)作用 二陳湯合桃紅四物湯通過激活TGF-β/PI3K/AKT/eNOS信號(hào)通路,使ApoE-/-小鼠AS模型主動(dòng)脈TGF-β、PI3K蛋白表達(dá)水平、AKT、eNOS蛋白磷酸化水平顯著降低,抑制炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激,改善脂質(zhì)代謝紊亂,還阻止了主動(dòng)脈內(nèi)較大斑塊形成[36]。安宮牛黃丸是我國在急危重癥救治中最負(fù)盛名的經(jīng)典良方,在《溫病條辨》中廣泛應(yīng)用于各種神昏病癥,主要成分有牛黃、麝香、朱砂、雄黃、黃連、冰片等中草藥成分,具有芳香開竅、解毒豁痰之功效。安宮牛黃丸提高TGF-β信號(hào)通路的表達(dá),下調(diào)了動(dòng)脈血管中的趨化因子受體、細(xì)胞黏附分子的表達(dá),明顯抑制高脂飲食誘導(dǎo)小鼠AS模型中的炎癥反應(yīng),延緩AS的進(jìn)展[37]。補(bǔ)陽還五湯作為中醫(yī)的經(jīng)典方劑,出自王清任的《醫(yī)林改錯(cuò)》,是益氣活血法的代表方,是由黃芪、川芎、當(dāng)歸、赤芍、桃仁、紅花、地龍7味中藥組成。研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)陽還五湯通過激活TGF-β/Smad2信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo),發(fā)揮抑制炎癥反應(yīng)和穩(wěn)定斑塊的作用,延緩AS的進(jìn)展[38]。CHEN等[39]研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)陽還五湯通過調(diào)節(jié)TGF-β/Smad2通路促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分化,提高CD4+在調(diào)節(jié)性T細(xì)胞中的比例,調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝及炎癥介質(zhì)水平,抑制炎癥反應(yīng),減少斑塊面積和膽固醇積累,從抗炎、穩(wěn)定斑塊、抗脂質(zhì)沉積等多方面改善AS。

蛭龍活血通瘀膠囊由大血藤、黃芪、桂枝、人參、水蛭等5味中藥組成,是楊思進(jìn)教授在“益氣祛風(fēng)通絡(luò)法”指導(dǎo)下,引入開通玄府的配伍方法,以“重用補(bǔ)氣,輔以化痰祛瘀通絡(luò),佐以風(fēng)藥”為配伍原則研制而成的純中藥復(fù)方制劑,能降低血脂、抑制炎癥反應(yīng),起到抗AS作用[40]。研究發(fā)現(xiàn),蛭龍活血通瘀膠囊通過TGF-β/Smad通路,可減輕炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng),主動(dòng)脈內(nèi)膜增厚程度較模型組減輕,可見斑塊變薄,泡沫細(xì)胞及炎癥細(xì)胞浸潤減少,中外膜不同程度增厚,減輕炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng),減少細(xì)胞外基質(zhì)降解,從而穩(wěn)定易損斑塊,改善AS[41]。此外,復(fù)方貞術(shù)調(diào)脂膠囊是郭姣教授在調(diào)肝化濁祛瘀的基礎(chǔ)上總結(jié)出的多年臨床經(jīng)驗(yàn)方。復(fù)方貞術(shù)調(diào)脂膠囊的某些單體成分如小檗堿、三七皂苷R1,在治療AS疾病中發(fā)揮著重要的作用[42]。WANG等[43]采用高脂/高糖/高膽固醇飲食聯(lián)合鏈脲佐菌素和冠狀動(dòng)脈球囊損傷的小型豬建立糖尿病-冠狀動(dòng)脈粥樣硬化模型,給予復(fù)方貞術(shù)調(diào)脂膠囊后,顯著抑制TGF-β激活下游冠脈內(nèi)皮EndMT,減少對(duì)內(nèi)皮的損傷,同時(shí)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng),減輕細(xì)胞凋亡,減少冠狀動(dòng)脈狹窄和斑塊,減緩AS的進(jìn)展。由此可知,中醫(yī)藥通過調(diào)控TGF-β信號(hào)通路,減輕炎癥反應(yīng),抑制平滑肌增殖、活化,減少斑塊面積,穩(wěn)定斑塊等方面延緩AS進(jìn)展,揭示中藥具有多靶點(diǎn)、多效應(yīng)等優(yōu)勢(shì)。因此,基于TGF-β信號(hào)通路探索中藥防治AS疾病方面有著良好的應(yīng)用前景。

4 小結(jié)

基于TGF-β信號(hào)通路的研究有助于未來進(jìn)行精確靶點(diǎn)治療藥物的研發(fā),實(shí)現(xiàn)特定的抗AS的療效。中藥在改善AS進(jìn)展中具有確切的療效,且不良反應(yīng)小,安全可靠,為中醫(yī)藥基于TGF-β通路治療AS提供更精準(zhǔn)的方案。TGF-β信號(hào)通路中上游因子與下游因子在AS的作用機(jī)制復(fù)雜多樣,目前的研究只是龐大的TGF-β家族信號(hào)通路的冰山一角,仍然存在諸多問題有待解決,如需要明確上調(diào)通路與下調(diào)通路的相互影響,不同時(shí)期的TGF-β信號(hào)通路持續(xù)作用AS的時(shí)間以及消失節(jié)點(diǎn)機(jī)制,將為今后靶向調(diào)控TGF-β信號(hào)通路提供理論基礎(chǔ)。因此,亟須新的研究進(jìn)一步揭示相關(guān)過程,補(bǔ)充目前的研究盲區(qū),以期為臨床治療AS提供更多依據(jù)及途徑。

利益沖突聲明:無。