基于細胞信號通路探討姜黃素抗眼部新生血管的研究進展

郭 雨，徐新榮，胡映雪，樊靖蝶，章廣云

（1.南京中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院，江蘇 南京 210000；2.南京中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院眼科，江蘇 南京 210000）

眼部新生血管是許多眼科疾病共同的病理基礎，抑制眼部異常新生血管形成對于多種眼科疾病的治療具有重要意義。姜黃藥用歷史悠久，已有大量研究證實其具有抗新生血管的作用。本文梳理了近年來姜黃素抗眼部新生血管的作用及機制，以期為姜黃素在眼部新生血管性疾病中的應用及相關研究提供思路和依據(jù)。

1 姜黃素概述

姜黃性溫，味辛、苦，歸肝、脾經(jīng)，具有活血行氣、通經(jīng)止痛的功效。姜黃素是自姜黃類植物中提取的一種多酚化合物，具有抗炎、抗氧化、抗纖維化等多種生物學活性。越來越多的研究證實，作為一種具有多效性的化合物，姜黃素能夠通過調控多種信號通路直接或間接發(fā)揮細胞保護的作用。此外，有研究發(fā)現(xiàn)姜黃素還具有抑制腫瘤血管生成的作用?；诮S素的上述藥理作用，探討其抗眼部新生血管的作用及機制，或可為防治相關疾病提供新的思路。

2 姜黃素在眼部新生血管中對信號通路的調控機制

2.1 姜黃素與核因子-κB（NF-κB）信號通路

NF-κB 是細胞質中廣泛存在的一種核轉錄因子。病理條件下，由于炎性因子的刺激而激活的NF-κB迅速向細胞核內轉移，通過與目的基因的DNA 位點相結合，調控其表達。大量體外研究證實，姜黃素能在多種細胞中阻止NF-κB 的活化，抑制多種炎癥相關因子。Okamoto 等[1]研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB 和激活蛋白-1（Activator protein-1，AP-1）的上調可激活血管內皮生長因子（VEGF），從而促進病理性新生血管的生成。已有研究表明，在脈絡膜新生血管（CNV）形成的早期階段，促血管新生因子和炎性因子﹝包括VEGF、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）、細胞間黏附分子-1（ICAM-1）、白細胞介素-6（IL-6）等﹞的上調能夠激活NF-κB[2]，而抑制NF-κB 可明顯抑制實驗性CNV 的生成。以上提示NF-κB 信號通路在眼部新生血管的形成中具有重要意義。腫瘤壞死因子-α（TNF-α）是一種廣泛存在于免疫細胞中的炎性因子，參與調節(jié)機體的免疫、代謝及炎癥反應等過程。研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α 不僅能夠刺激視網(wǎng)膜色素上皮（RPE）細胞分泌更多的細胞外基質（ECM），還可以促進血管內皮細胞的異常增殖，從而導致RNV的形成[3]。同時，TNF-α 還可通過激活NF-κB 信號通路，刺激RPE 細胞分泌大量的ICAM-1，增強白細胞的黏附能力并進一步破壞血視網(wǎng)膜屏障（BRB），進而誘導RPE 細胞凋亡。在糖尿病性黃斑水腫病變的研究中，TNF-α 對新生血管的促進作用得到進一步證實。TNF-α 可通過促進視網(wǎng)膜血管內皮細胞中VEGF 因子的表達，從而誘導RNV 的形成[4]。張薇瑋等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在激光誘導的CNV 小鼠模型中姜黃素能夠顯著下調RPE- 脈絡膜復合體中TNF-α、MCP-1 和ICAM-1 的蛋白表達水平并抑制NF-κB 的活化。Okamoto 等[1]發(fā)現(xiàn)NF-κB 和AP-1 的激活可以通過過度產生自分泌VEGF 促進年齡誘導的血管生成，而姜黃素可通過抑制NF-κB 和AP-1 蛋白阻止內皮細胞中VEGF mRNA 的上調以及隨后的DNA 合成增加。研究人員還通過激活caMK Ⅱ/NF-κB 信號通路的體內外實驗[6]證明了姜黃素在糖尿病大鼠的視網(wǎng)膜脈絡膜血管系統(tǒng)中具有抗VEGF、抑制新生血管形成的作用。以上研究表明，姜黃素可通過調節(jié)NF-κB 信號通路抑制炎癥反應、保護RPE 細胞，從而抑制眼部新生血管的形成。

2.2 姜黃素與缺氧誘導因子-1α（Hypoxiainduciblefactor-1，HIF-1α）信號通路

HIF-1 是機體缺氧條件下廣泛存在的一種轉錄因子，參與調節(jié)細胞的生長、增殖、代謝及凋亡等過程。HIF-1α 是缺氧的主要反應因子，可激活包括VEGF、ICAM-1 在內的多種血管生成因子，在血管生成中發(fā)揮重要作用[7]。在眼部疾病中，有研究者在手術切除的CNV 膜中檢測到了HIF-1α 表達，而在藥理學或遺傳學上HIF-1α 缺失的小鼠中，CNV 隨著眼內VEGF 的減少而被顯著抑制[8]。以上研究表明，HIF-1 信號傳導通路可能通過促進VEGF 生成而影響眼部血管新生的進程，提示抑制HIF-1 信號傳導通路可能是治療眼部新生血管性疾病的方向。近年來越來越多的證據(jù)表明，姜黃素不僅能通過破壞HIF-1α蛋白的產生和/ 或穩(wěn)定性，還可通過在轉錄水平上下調HIF-1α 而發(fā)揮抗增殖、促凋亡及抗腫瘤新生血管的作用。有研究顯示，姜黃素可顯著抑制激光治療誘導的HIF-1α 激活，下調體外血管內皮細胞中VEGF的表達，阻斷血管生成[9]。在另一項研究中，使用姜黃素治療后，糖尿病小鼠模型眼底微血管系統(tǒng)的彎曲程度和產生的微動脈瘤數(shù)量都減少了[10]。張薇瑋等[5]的研究結果進一步證明，姜黃素能通過抑制HIF-1α通路減少激光損傷后眼部血管新生及炎性因子的表達。Akt 的磷酸化也是新生血管形成的關鍵因素。體外實驗表明，下調磷酸化Akt 的表達可抑制人臍靜脈內皮細胞（Human umbilical vein endothelialcells，HUVEC）的血管生成[11]。而在高糖處理的RPE 細胞中，姜黃素可抑制其炎癥損傷及異常管腔的形成，這一過程是通過降低Akt 磷酸化水平實現(xiàn)的[12]。另有研究發(fā)現(xiàn)，溴酚姜黃素可通過HIF-1α/VEGF/Akt 信號通路誘導HUVEC 凋亡，抑制其遷移、侵襲、增殖和管狀形成[13]。以上研究進一步證明了姜黃素可能通過調節(jié)HIF-1 通路發(fā)揮抑制眼部新生血管形成的作用。

2.3 姜黃素與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路

mTOR 是一種調節(jié)細胞生長和增殖的重要因子，在機體內參與包括基因轉錄、翻譯等多種生物過程。陳洪菊等[14]的研究證實了VEGF 和HIF-1α 的表達與mTOR 通路的相關性。HIF-1α 表達的增加可導致促紅細胞生成素和VEGF 表達上調[15]，而缺氧情況下誘導的HIF-1α 蓄積又依賴于mTOR 通路的HIF-1α 合成[16]。由此可見，HIF-1α 及其下游的VEGF是mTOR 的下游作用靶點，mTOR 可能通過調控其下游蛋白來發(fā)揮調控細胞生物過程的作用。VEGF 是誘導血管生成的關鍵因子，在血管內皮細胞的增殖、遷移及血管重構中發(fā)揮主要調控作用。在病理狀態(tài)下，VEGF 的表達與BRB 的破壞關系密切。由于毛細血管閉塞增加導致視網(wǎng)膜處于缺血狀態(tài)，促使VEGF 表達上調，最終導致新生血管的形成。而在腫瘤的相關研究中發(fā)現(xiàn)，抑制mTOR 信號傳導通路會下調HIF-1α 和VEGF 的表達，進而抑制腫瘤血管的新生。另外，在兔眼角膜堿燒傷的模型實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)4EBP1 和VEGF 蛋白的表達隨著姜黃素濃度的增高而顯著降低，提示姜黃素可能是mTOR 抑制劑，發(fā)揮抑制角膜新生血管形成的作用[17]。因此，姜黃素或可成為眼底新生血管的潛在治療方法。

2.4 姜黃素在眼部新生血管中對其他信號通路的調節(jié)機制

轉化生長因子-β1（TGF-β1）信號通路是參與血管生成的經(jīng)典通路之一，選擇性干預TGF-β1的表達或許可成為治療眼部新生血管的新途徑。Yu 等[18]研究表明，姜黃素處理過的眼眶成纖維細胞的條件培養(yǎng)基可抑制TGF-β1增強的EA.hy926 ECs 的成管能力和transwell 遷移能力。NADPH 氧化酶4（NOX4）是氧化應激NADPH-ROS 途徑的一個重要環(huán)節(jié)。在角膜堿燒傷的模型實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)應用姜黃素后大鼠角膜上皮、基質層及內皮全層的NOX4 表達明顯下調[19]，Wnt/β-catenin 通路受到抑制[20]，角膜新生血管生成減少。此外，Hosseini 等[21]發(fā)現(xiàn)，姜黃素還可通過調節(jié)黏著斑激酶（FAK）/p38 絲裂原活化蛋白激酶（P-38MAPK）信號通路抑制HUVECs 血管生成的潛能。李婧等[22]通過體內實驗進一步證明了姜黃素能夠抑制實驗小鼠視網(wǎng)膜新生血管的形成，其機制可能是通過抑制p38MAPK 蛋白的激活，從而下調VEGF 的表達。以上研究提示，姜黃素可能通過TGF-β1、Wnt/β-catenin、P-38MAPK 信 號 通 路 作用于眼部新生血管。

3 小結

姜黃素作用于眼部新生血管的信號通路是一個復雜的網(wǎng)絡。本研究通過對姜黃素抑制眼部新生血管機制的相關信號通路予以梳理，發(fā)現(xiàn)其可能通過調控NF-κB、HIF-1α、mTOR、TGF-β1、Wnt/β-catenin、P-38MAPK 等多條信號通路發(fā)揮抗炎、抗氧化、抗凋亡等作用，從而抑制眼部新生血管的形成。綜上，姜黃素通過多途徑、多靶點、多層次發(fā)揮抗眼部新生血管的作用。隨著對相關信號通路研究的不斷深入，姜黃素抗眼部新生血管的機制已取得了一定進展，今后可進一步探索相關通路間的聯(lián)系，將通路間的相互作用與疾病進展聯(lián)系起來，這可能是我們需要關注的新重點。另外，姜黃素在體內的生物利用度較低，臨床應用受到一定限制，而提高姜黃素衍生物或姜黃素釋放體系的穩(wěn)定性或可將這種天然化合物帶到抗眼部新生血管性疾病研究的前沿。