基于TGF-β1/Smads 信號通路的中藥防治支氣管哮喘研究進(jìn)展*

張智博，趙克明

1 遼寧中醫(yī)藥大學(xué)，遼寧 沈陽 110847； 2 遼寧中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，遼寧 沈陽 110032

支氣管哮喘（簡稱哮喘）是以咳嗽、喘息、胸悶和氣急為主要臨床表現(xiàn)的呼吸道疾病，這些癥狀常在夜間和（或）凌晨發(fā)作或加重，并且這一系列癥狀多反復(fù)發(fā)作。這是氣道的一種慢性炎癥性疾病，涉及多個細(xì)胞，如嗜酸性粒細(xì)胞（eosinophil，EOS）、肥大細(xì)胞、上皮細(xì)胞等［1］。哮喘最具特征性的病理學(xué)改變包括以EOS 增高為主的氣道炎癥、氣道重塑［2-3］。在支氣管哮喘發(fā)病過程中，轉(zhuǎn)化生長 因 子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）/Smads 信號通路發(fā)揮重要作用，中藥可通過調(diào)控TGF-β1/Smads 信號通路干預(yù)哮喘發(fā)作，現(xiàn)將TGF-β1/Smads信號通路與支氣管哮喘發(fā)病機(jī)制以及中藥干預(yù)作用進(jìn)行綜述。

1 TGF-β1/Smads信號傳導(dǎo)通路

1.1 TGF-β 家族由多種氣道壁結(jié)構(gòu)和炎性細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有免疫調(diào)節(jié)和纖維化作用的多效性細(xì)胞因子被命名為TGF-β家族。存在于心臟、肝臟、腎臟等多個器官中的TGF-β，在細(xì)胞增殖、分化、凋亡、細(xì)胞外基質(zhì)沉積、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)等多個方面發(fā)揮重要作用［4-9］。人體內(nèi)包括TGF-β、激活素等在內(nèi)的TGF-β家族成員的表達(dá)涉及33 個以上基因，TGF-β是一種相對分子量為25 KDa 的二聚體蛋白，是功能最多樣化的細(xì)胞因子［10］。TGF-β分為3 種亞型：TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，其中最活躍的是TGF-β1。在TGF-β1作用下，存在于呼吸系統(tǒng)和血管中的平滑肌細(xì)胞增殖并發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，氣道成纖維細(xì)胞發(fā)生分裂增殖，并轉(zhuǎn)化為成肌纖維細(xì)胞，纖維黏蛋白的增加和膠原合成均與TGF-β1作用有關(guān)。成熟的TGF-β通過Ⅰ型和Ⅱ型膜受體發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)，已知在人體內(nèi)有7種Ⅰ型受體（TβRⅠ），5種Ⅱ型受體（TβRⅡ），此外，還存在著連接可溶性配體的輔助受體，并且調(diào)節(jié)與Ⅰ型受體、Ⅱ型受體相互作用的Ⅲ型受體（TβRⅢ）［11］。

1.2 Smad 蛋白家族Smads 蛋白家族是存在于不同動物和人體內(nèi)的一類蛋白。在細(xì)胞內(nèi)TGF-β信號傳導(dǎo)過程中，Smads 蛋白是主要參與者，是傳導(dǎo)通路中不可或缺的基因家族，被稱為Smad 信號蛋白［12］。目前研究發(fā)現(xiàn)的唯一TGF-β1受體胞內(nèi)激酶底物就是Smads 蛋白［13］。Smads 家族共有9 種，可分為三大類。第一類極易被磷酸化，可直接與活化的TβRⅠ發(fā)生作用，被定義為受體激活型Smad（R-Smad），包含Smad1、2、3、5、8、9；第二類為不能被磷酸化且不能與膜受體結(jié)合的Smad4，人們稱它為通用型Smad（Co-Smad），它可使Smad 復(fù)合物保持充分的活性完成轉(zhuǎn)錄過程［14］。第三類是可以阻止R-Smad 被磷酸化的Smad6、Smad7，因其結(jié)構(gòu)與R-Smad 相似，會與R-Smad 爭奪I 型膜受體并與之結(jié)合，因此被稱為抑制型Smad（I-Smad）。在TGF-β1/Smads 信號傳導(dǎo)過程中，Smad2 和Smad3能促進(jìn)信號傳導(dǎo)，起正性調(diào)節(jié)作用，而Smad7 會抑制信號傳導(dǎo)，起負(fù)性作用［15］。

1.3 TGF-β1/Smads 信號傳導(dǎo)通路TGF-β1通過Smads 蛋白家族傳導(dǎo)信號實(shí)現(xiàn)其生物學(xué)作用的通路被稱為TGF-β1/Smads 信號傳導(dǎo)通路。細(xì)胞內(nèi)TGF-β以無活性形式存在?；罨蟮腡GF-β先結(jié)合自身磷酸化后的TβRⅡ二聚體，隨后被TβRⅡ激酶磷酸化的TβRⅠ二聚體吸引Smad2、3 與之形成異四聚體，受體激活型Smad 磷酸化后與Smad4 結(jié)合成異三聚體進(jìn)入細(xì)胞核，隨即開始轉(zhuǎn)錄［16-17］。只有蛋白活化形式的Smad3 即磷酸化的Smad3（pSmad3）才能將TGF-β1刺激信號從細(xì)胞質(zhì)傳入細(xì)胞核，發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)［18］，引起許多部位的纖維化，例如腎臟、肝臟和皮膚等［19-21］。而細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的Smad3，未被磷酸化時不具備生物學(xué)活性。Smad2和Smad3是Ⅰ型受體的唯一底物［22］。

2 哮喘與TGF-β1/Smads信號通路

2.1 TGF-β1/Smads信號通路與氣道炎癥TGF-β1對氣道炎癥具有雙重調(diào)節(jié)作用。在上呼吸道過敏性疾病中，TGF-β1主要來源于EOS［23］，在哮喘患者肺組織和氣道中，TGF-β1表達(dá)升高，提示EOS增高，而在氣道炎癥中最主要的炎癥細(xì)胞是EOS，因此TGF-β1可促進(jìn)氣道炎癥的發(fā)生、發(fā)展。另外，TGF-β1可刺激中性粒細(xì)胞釋放［24］，加重氣道炎癥。另一方面，TGF-β1既能抑制T 細(xì)胞增殖分化，抑制T 細(xì)胞向Th2 細(xì)胞分化，抑制GATA-3 功能，又可促進(jìn)Th1/Th2 細(xì)胞向Treg 細(xì)胞分化［25］。在哮喘發(fā)作過程中，氣道受損部位的內(nèi)源性間充質(zhì)干細(xì)胞可修復(fù)受損的氣道上皮，它在TGF-β1促進(jìn)下釋放增多，可釋放更多TGF-β1［26］，彼此促進(jìn)，構(gòu)成正性循環(huán)，從而減輕氣道炎癥。TGF-β1抑制肺部炎癥可能與其刺激肥大細(xì)胞釋放IL-6 有關(guān)，TGF-β1和IL-10的共同表達(dá)使調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞抑制了氣道高反應(yīng)性，表明TGF-β1可能會抑制免疫反應(yīng)、誘導(dǎo)免疫耐受性，從而對哮喘的發(fā)生起抑制作用［27］。有研究［28］建立小鼠慢性氣道炎癥模型，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組小鼠各類炎癥細(xì)胞及TGF 表達(dá)均高于對照組小鼠，提示氣道炎癥與TGF-β1水平升高有關(guān)；劉永生等［29］檢測哮喘患者血清TGF-β1水平，發(fā)現(xiàn)TGF-β1表達(dá)水平越高，氣道炎癥越重，病情越嚴(yán)重，提示氣道炎癥與TGF-β1有關(guān)。FONG等［30］發(fā)現(xiàn)氣道炎癥反應(yīng)與TGF-β1刺激氣道平滑肌細(xì)胞釋放IL-8，誘導(dǎo)環(huán)氧化酶2及前列腺素E2產(chǎn)生有關(guān)，提示TGF-β1在哮喘發(fā)病中起重要作用。

2.2 TGF-β1/Smads信號傳導(dǎo)通路與氣道重塑氣道重塑離不開上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition，EMT）的作用。在眾多調(diào)控EMT的因素中，最關(guān)鍵的因素是TGF-β1。TGF-β1的致纖維化作用能夠促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長，造成多個器官的纖維化，如心臟、腎臟、肝臟等。上皮細(xì)胞在TGF-β1作用下發(fā)生EMT，轉(zhuǎn)化成間質(zhì)細(xì)胞，引起肌纖維母細(xì)胞活化和細(xì)胞外基質(zhì)堆積，在哮喘早期氣道發(fā)生重塑，哮喘加重［25］。除EMT 的調(diào)控外，反復(fù)發(fā)作的氣道炎癥也是氣道發(fā)生重塑的重要原因。EOS 增多，TGF-β1表達(dá)隨之增多，因此促進(jìn)EMT 進(jìn)程，加速氣道重塑。潘霞等［31］研究表明加入TGF-β1抑制劑可抑制EMT 過程，提示在EMT過程中，TGF-β1起至關(guān)重要作用。LIU等［32］研究結(jié)果表明，TGF-β1在哮喘患者氣道上皮細(xì)胞表達(dá)增多，通過TGF-β1/Smad2 途徑誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞發(fā)生分化，使氣道上皮發(fā)生纖維化，氣道發(fā)生重塑。何高見［33］在哮喘大鼠支氣管病灶組織中發(fā)現(xiàn)，TGF-β1和Smad2 蛋白呈高表達(dá)狀態(tài)，提示氣道重塑可能與TGF-β1和Smad2 蛋白有關(guān)。蔣凌志等［34］對比97例支氣管哮喘患者與58 例健康體檢者血清TGFβ1水平，證實(shí)TGF-β1與哮喘患者氣道重塑有關(guān)。安霞等［35］通過對比91 例規(guī)范治療后的哮喘患者與27 例健康體檢者血清TGF-β1水平后發(fā)現(xiàn)，哮喘患者血清TGF-β1含量與FEV1%pred 呈負(fù)相關(guān)，表明TGF-β1可以作為觀察氣道重塑的重要指標(biāo)。張滿燕等［36］研究發(fā)現(xiàn)，哮喘豚鼠TGF-β1表達(dá)及支氣管壁平滑肌與支氣管壁厚度均高于正常對照組，提示氣道重塑與TGF-β1表達(dá)增高有密切關(guān)系。王忠敏等［37］發(fā)現(xiàn)小鼠肺組織中TGF-β1過度表達(dá)可能是造成小鼠氣道重塑的原因之一。然而氣道發(fā)生重塑是一個復(fù)雜的病理生理過程，它需要多介質(zhì)、多因子共同參與，其具體作用機(jī)制有待于進(jìn)一步研討。

2.3 TGF-β1/Smads信號傳導(dǎo)通路與哮喘發(fā)作在非哮喘患者體內(nèi)，TGF-β1呈現(xiàn)低表達(dá)狀態(tài)。目前研究表明，TGF-β1在哮喘患者體內(nèi)呈高表達(dá)，而且在重癥患者體內(nèi)表達(dá)高于輕癥患者。張如幸等［38］對比TGF-β1及Th1/Th2 細(xì)胞因子在哮喘患者和正常人體內(nèi)水平，發(fā)現(xiàn)Th1/Th2 及TGF-β1水平失衡與哮喘的發(fā)生密切相關(guān)，可能是哮喘發(fā)生的重要機(jī)制之一。王浩等［39］檢測健康人群及哮喘患者痰液中TGF-β1含量，發(fā)現(xiàn)健康組TGF-β1表達(dá)低于哮喘組，且TGF-β1表達(dá)程度越高，哮喘越嚴(yán)重。秦英季等［40］發(fā)現(xiàn)，哮喘患者血清TGF-β1水平高于對照組，且哮喘越嚴(yán)重，血清TGF-β1表達(dá)程度越高，其可能與慢性支氣管炎患者氣道炎癥、損傷導(dǎo)致黏膜纖維化、重建有關(guān)，并且一定程度上增加了TGF-β1分泌，而且始終維持在較高水平，進(jìn)而發(fā)揮促纖維化作用。

3 中藥TGF-β1/Smads信號傳導(dǎo)通路的調(diào)節(jié)作用

哮喘的發(fā)作與TGF-β1通過Smads介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)通路關(guān)系密切，目前研究表明抑制體內(nèi)TGF-β1高表達(dá)可控制哮喘發(fā)作，中藥通過調(diào)控TGF-β1/Smads信號傳導(dǎo)通路對哮喘的發(fā)作具有干預(yù)作用。

3.1 單味中藥與TGF-β1/Smads信號傳導(dǎo)通路戴歡等［41］發(fā)現(xiàn)黃芪可調(diào)控TGF-β1/Smad3信號傳導(dǎo)通路，從而抑制氣道重塑；周紅敏等［42］通過黃芪顆粒聯(lián)合常規(guī)藥物治療哮喘患兒發(fā)現(xiàn)，黃芪能減少血清TGF-β1生成，抑制TGF-β1對EOS 的激活能力，調(diào)節(jié)體內(nèi)失衡的細(xì)胞因子，從而達(dá)到抗炎目的；蔣毅等［43］發(fā)現(xiàn)氣道上皮細(xì)胞受炎癥因子侵襲，雷公藤治療后TGF-β1降低，說明雷公藤能夠保護(hù)氣道上皮，延緩氣道重塑。陳玉娟［44］發(fā)現(xiàn)哮喘大鼠經(jīng)中藥地龍治療后，大鼠下腔靜脈血及肺泡灌洗液中EOS 數(shù)量減少，氣道壁TGF-β1表達(dá)降低，從而抑制氣道重塑，控制哮喘發(fā)作。

3.2 中藥提取物與TGF-β1/Smads 信號傳導(dǎo)通路郭志宏等［45］研究發(fā)現(xiàn)，雷公藤多苷延緩氣道重塑的機(jī)制可能與其抑制Ⅲ型膠原和TGF-β1mRNA的過度表達(dá)有關(guān)；張慧［46］發(fā)現(xiàn)黃芩苷可能通過下調(diào)TGF-β1蛋白表達(dá)抑制氣道炎癥，改善氣道纖維化，延緩氣道重塑，達(dá)到控制哮喘發(fā)作的目的；吳明亮等［47］發(fā)現(xiàn)紅景天苷可抑制TGF-β1活化，降低哮喘小鼠氣道炎癥、延緩氣道重塑；付愛雙等［48］研究發(fā)現(xiàn)銀杏葉提取物可能通過抑制TGF-β1表達(dá)抑制哮喘大鼠氣道重塑；王文建等［49］研究發(fā)現(xiàn)氣道壁中TGF-β1在川芎嗪治療后表達(dá)降低，川芎嗪可減少膠原合成，抑制網(wǎng)狀基底膜層和平滑肌層增厚；史雅旭等［50］發(fā)現(xiàn)川芎嗪能減少哮喘小鼠血清IgE、IL-5 水平，抑制TGF-β1表達(dá)，減輕EOS、肥大細(xì)胞和T 淋巴細(xì)胞浸潤，抑制哮喘的炎癥反應(yīng)，控制哮喘發(fā)作。

3.3 中藥復(fù)方與TGF-β1/Smads信號傳導(dǎo)通路陳秋儀等［51］發(fā)現(xiàn)加減烏梅湯能調(diào)控哮喘大鼠TGFβ1/Smads 信號傳導(dǎo)通路，減輕氣道重塑程度。任培中等［52］運(yùn)用升陷烏梅湯聯(lián)合激素干預(yù)哮喘，發(fā)現(xiàn)升陷烏梅湯可抑制哮喘大鼠TGF-β1蛋白表達(dá)，減少Smad2/3、p-Smad2/3 含量，增加Smad6 表達(dá)，抑制TGF-β1/Smads 信號傳導(dǎo)通路的異常激活，延緩氣道重塑的發(fā)生發(fā)展，保護(hù)肺功能；楊帆等［53］運(yùn)用小青龍湯干預(yù)支氣管哮喘大鼠，發(fā)現(xiàn)小青龍湯能調(diào)控TGF-β1/Smad3 信號通路延緩氣道重塑，發(fā)揮防治哮喘作用；解玉等［54］發(fā)現(xiàn)小青龍湯能減少哮喘小鼠肺組織中IL-13和TGF-β1表達(dá)，改善氣道重塑程度；趙克明等［55］運(yùn)用加味小柴胡湯配合西藥治療哮喘43例，總有效率達(dá)91.3%，單純運(yùn)用西藥的對照組有效率為80.0%，說明加味小柴胡湯對于支氣管哮喘有一定防治作用。有研究［56］表明小柴胡湯能有效抑制TGF-β1/Smads 信號傳導(dǎo)通路；馬佐英等［57］研究發(fā)現(xiàn)宣肺健脾方可下調(diào)支氣管肺組織中TGF-β1和TβRⅠ表達(dá)，影響哮喘大鼠TGF-β1/Smads 信號通路調(diào)控，控制氣道炎癥，抑制氣道重塑；李瑞星等［58］發(fā)現(xiàn)加味茵陳蒿湯對哮喘大鼠有治療作用，可能與調(diào)節(jié)肺組織TGF-β1/Smad3表達(dá)有關(guān)。

3.4 中醫(yī)外治法與TGF-β1/Smads 信號傳導(dǎo)通路楊環(huán)瑋等［59］運(yùn)用喘平方和三子養(yǎng)親湯對哮喘患者進(jìn)行穴位貼敷治療后，患者血清TGF-β1水平低于治療前，說明穴位貼敷可通過降低TGF-β1水平控制哮喘發(fā)作；趙欣欣［60］通過天灸療法聯(lián)合布地奈德吸入治療哮喘，發(fā)現(xiàn)其可將TGF-β1表達(dá)量調(diào)控至接近正常，以控制哮喘發(fā)作；韓軍萍［61］發(fā)現(xiàn)針刺可降低哮喘大鼠肺組織和血清TGF-β1水平，控制支氣管哮喘發(fā)作；賴火特［62］發(fā)現(xiàn)穴位埋線可降低哮喘豚鼠模型支氣管肺組織中TGF-β1蛋白表達(dá)，抑制哮喘豚鼠以EOS 浸潤為主的氣道炎癥，保護(hù)氣道壁，抑制哮喘發(fā)作。

4 討論

TGF-β1/Smads 信號傳導(dǎo)通路與支氣管哮喘的發(fā)生密切相關(guān)，尤其在哮喘患者支氣管和肺組織氣道炎癥、氣道重塑過程中發(fā)揮作用，因此調(diào)控該信號傳導(dǎo)通路成為控制哮喘發(fā)病的關(guān)鍵。糖皮質(zhì)激素被用作臨床控制支氣管哮喘發(fā)作的首選藥物之一，其可用最快速度改善哮喘喘息狀態(tài)，但需要長期維持。目前，很多研究表明中藥方如加減烏梅湯、加味小柴胡湯等能夠調(diào)控TGF-β1/Smads 信號傳導(dǎo)通路，抑制TGF-β1表達(dá)，改善氣道炎癥與氣道重塑，具有良好臨床療效。然而，關(guān)于TGF-β1/Smads信號傳導(dǎo)通路與哮喘發(fā)病的具體機(jī)制仍未闡明，需要深入研究；關(guān)于調(diào)控該信號通路治療哮喘的中藥仍需進(jìn)一步發(fā)掘。