大黄素抑制纤维化的机制综述_杨春昆.pdf

世界中西医结合杂志 年第 卷第 期 ，.，.综述：基金项目：中国中医科学院科技创新项目（）；国家自然科学基金面上项目（）作者单位：中国中医科学院广安门医院，北京；潍坊市中医院急诊科，山东 潍坊 通信作者：李军，：大黄素抑制纤维化的机制综述杨春昆 潘清泉 罗传超 田壮 吉奎 李军【摘要】大黄素对多种器官具有抑制纤维化的作用。在肝脏，其可通过 、通路，抑制肝星状细胞产生细胞外基质，还可通过 通路抑制金属蛋白酶组织抑制剂的产生，从而增加细胞外基质的降解。在肾脏，大黄素可通过 、通路抑制细胞外基质的产生，通过激活 介导的肾纤维化自噬进而抑制上皮间充质转化，还可以抑制 从而减轻肾小管间质纤维化。在肺脏，大黄素通过 、通路减少细胞外基质的产生，通过 和 通路抑制上皮间充质转化。在心脏，大黄素可通过上调 的表达及抑制 活性，来发挥抗心肌纤维化的作用。但大黄素也有一定副作用，这限制了对其进一步的研究。【关键词】大黄素；细胞外基质；上皮间充质转化；通路；通路；【中图分类号】【文献标识码】大黄是一味传统中草药，具有活血、通便等作用，大黄素是一种有机物，化学式为，其不仅存在于大黄中，还存在于芦荟、虎杖、决明子等多种植物中。大黄素对多种器官具有抑制纤维化的作用，文中综述如下。抑制肝脏纤维化肝纤维化发生在晚期肝病中，正常肝组织被富含胶原蛋白的细胞外基质（，）替代，如果不积极治疗，会导致肝硬化。生长因子和调节血管功能的因子以及脂质水平与肝纤维化的形成和发展密切相关，其中转化生长因子 （，）是肝纤维化过程中最重要的细胞因子之一；另外上皮间充质转化（，）也是肝纤维化过程中的一个重要因素。四氯化碳（，）是一种剧毒化学剂，可引起肝细胞坏死、脂肪变性和炎症等肝损伤，其常被用来建立肝纤维化模型。在一项研究中，大黄素 （）可以抑制 诱导的肝纤维化，其机制与抑制 和 信号通路有关。在另一项类似的研究中，口服大黄素 （）周可以改善肝纤维化大鼠的脂肪变性状态，并通过减少桥接性纤维化隔膜的厚度明显抑制肝纤维化的发生；大黄素还可以抑制血清丙氨酸氨基转移酶（，）和天冬氨酸氨基转移酶（，）活性，降低肝羟脯氨酸含量。肝组织中 平滑肌肌动蛋白（，）的表达是肝星状细胞（，）活化的指标，而大黄素可降低 的表达。结果见图。图 大黄素抑制肝纤维化作用机制 相关基因的转录还与 介导的 和 之间的相互作用有关。在一项研究中，大黄素（，和 ）通过抑制 表达来降低 激活和 活性，从而减少 中 型胶原蛋白（，）和纤维连接蛋白（，）的基因世界中西医结合杂志 年第 卷第 期 ，.，.表达。基质金属蛋白酶（，）可催化 的降解，金属蛋白酶组织抑制剂（，）是控制 活性的内源性抑制剂。肝脏中 的表达依赖于 位点的激活，的过度表达可促进 诱导的小鼠肝纤维化发展。等发现，大黄素（和 ）通过抑制 信号通路和 的激活，分别有效抑制佛波酯（，）和 刺激的 中 表达。（见图）肝巨噬细胞在启动、维持和限制肝纤维化方面发挥着重要作用，它可分泌几种促纤维化因子，如 、血小板衍生生长因子（，）和 颗 粒 蛋 白（，），介导 向肌成纤维细胞的转分化，后者是肝脏中主要的胶原蛋白生成细胞。此外，肝巨噬细胞还可以释放多种促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子（，）、白细胞介素（，）和 ，这些细胞因子可诱导肝细胞凋亡并加重肝脏炎症，。在小鼠急性和慢性肝损伤中，单核细胞在单核细胞趋化蛋白（，）和趋化因子配体（），作用下，大量募集到肝脏，它们驱动炎症并激活，从而触发一系列导致肝纤维化的事件。在一项研究中，大黄素 （）通过抑制 和 来减少 单核细胞浸润，进而减轻 诱导的肝纤维化。抑制肾脏纤维化肾纤维化是慢性肾脏病（，）的主要病理表现，是肾小球或肾小管反复损伤所致，它与肾内肌成纤维细胞的活化和炎症细胞的浸润有关，。虽然肾纤维化最初是一种伤口愈合反应，促进自我修复，但间质中基质的过度堆积改变了管周毛细血管网络，进一步加速肾单位损伤，最终导致肾功能衰竭。是一种旁分泌因子，由受损的上皮细胞释放，它可诱导 的磷酸化，复合物与特异性转录因子相互作用，促进 和 的表达，增强成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化。是一种组蛋白甲基转移酶，调节纤维形成过程中的基因转录，研究发现，在梗阻肾脏或 刺激下的肾脏细胞中表达增加，抑制 可减轻肾小管间质纤维化。在一项研究中，大黄素 （）显著降低单侧输尿管梗阻（，）大鼠肾脏中、以及 的表达，从而抑制 大鼠的肾纤维化；在以大鼠肾间质成纤维细胞为模型的体外研究中，大黄素（）抑制 的磷酸化和结缔组织生长因子（，）的表达。结果见图。在一项体外研究中，对人肾小管上皮细胞中 和 的表达有明显激活作用，而大黄素（）可逆转 和 的激活。图 大黄素抑制肾纤维化作用机制 是 受体拮抗剂，在既往研究中表现出抗纤维化作用，泛素化调控因子（，）是一种 泛素连接酶，她的活性增强可导致内源性 的降解。在一项研究中，大黄素 （）可降低肾纤维化大鼠、和 的蛋白水平，并上调 的表达，从而抑制肾纤维化。结果见图。骨形态发生蛋白（，）是 超家族的成员之一，它通过允许，在胚胎发生和肾脏形态发生中发挥重要作用，既往研究表明，通过维持表型、减少细胞凋亡以及通过抗纤维化作用保护肾实质，。自噬不仅与多种肾脏疾病有关，而且与肾脏内环境平衡有关，最近的研究表明，自噬参与了纤维化、糖尿病肾病以及肾小球疾病的病理变化。在一项研究中，大黄素（、和）通过激活 介导的肾纤维化自噬，抑制，从而减轻肾纤维化。结果见图。世界中西医结合杂志 年第 卷第 期 ，.，.已有研究表明，系膜细胞（，）增殖和 成分表达的升高不仅导致系膜扩张和肾小球硬化，还导致肾小球内皮细胞和足细胞损伤，以及继发性小管间质纤维化，是一种促炎细胞因子，被认为是肾小球硬化发生和发展过程中的主要介质，激酶（，）是 的直接上游激活剂，其中 主要负责 激活。研究发现，大黄素 （）和 （）通过抑制 和 的活性，显著改善 诱导的 增殖和 生成。结果见图。许多研究表明，进展与肠道菌群紊乱和肠道屏障损伤有关。患者的肠道屏障受损导致肠源性毒素进入循环，导致全身炎症和肾损伤。等研究发现，纳米大黄素（和 ，次）灌肠可改善肠道微生物群紊乱和炎症，从而减轻肾小管间质纤维化和功能障碍。抑制肺纤维化特发性肺纤维化（，）是一种慢性疾病，其特征是成纤维细胞和肌成纤维细胞灶的形成，它们分泌过多的，导致肺结构的瘢痕化和破坏，此外，肺泡上皮细胞（，）也通过 参与肺纤维化。博莱霉素（，）是一种广泛用于肿瘤治疗的化疗药物，常用于诱导肺纤维化，一项研究中，大黄素 （）能显著降低 引起的大鼠肺结构扭曲、胶原蛋白的过度生成、炎症细胞的浸润和促炎细胞因子的生成；此外，大黄素抑制 和 的积累，同时上调 信号通路，对肺损伤具有抗氧化作用，大黄素还可以抑制 诱导的肺；进一步研究发现，大黄素还可抑制 及下游信号分子 和 的表达。在体外研究中，大黄素（）还可抑制 诱导的肺泡上皮细胞（）的。结果见图。肺部炎症反应是 刺激后的初始反应，纤维化通常是肺部炎症的最终结果。大量研究表明，是成纤维细胞活化的重要介质，在体外，促进成纤维细胞生成，包括 、和，此外，还是成纤维细胞的趋化因子，可诱导成纤维细胞增殖和细胞因子产生；具有与 相似的生物学特性。在一项图 大黄素抑制肺纤维化作用机制研究中，大黄素 （）和 （）可抑制 诱导的肺纤维化，并抑制肺组织髓过氧化物酶（，）活性的增加，降低支气管肺泡灌洗液（，）中 、和 的水平。结果见图。在体 外，大 黄 素（、或 ）还可以抑制肺成纤维细胞的增殖和胶原蛋白的生成。在另一项类似的研究中，大黄素 （）和 （）显著减轻 诱导的肺水肿和纤维化，减少胶原沉积，抑制肌成纤维细胞和炎性细胞浸润，此外，大黄素降低大鼠肺部 、和热休克蛋白（，）的水平；在体外研究中，大黄素（和 ）显著抑制 诱导的人胚胎肺成纤维细胞（，）中 、和 的表达，其机制与大黄素抑制了 诱导的 和 的激活相关。结果见图。肌成纤维细胞主要来自于常驻肺成纤维细胞的活化和分化，前者可引起 的过度沉积，并导致基底膜损伤、上皮细胞死亡和不可逆的纤维重塑。等研究发现大黄素（）可诱导 刺激的 凋亡，并抑制 的增殖、迁移和向肌成纤维细胞的分化。另外在 诱导的 细胞中，大黄素（）还显著抑制、和 的磷酸化，从而抑制 的。结果见图。的遗传学特征是上皮细胞相关基因（如 钙粘蛋白）的表达减少，间充质细胞和纤维化相关基因（如波形蛋白、以及 型胶原）的表达增加，。是一种跨膜受体，当它与邻近细胞的配体相互作用时被激活，导致蛋白质水解裂世界中西医结合杂志 年第 卷第 期 ，.，.解和 胞内结构域（，）的释放，然后 进入细胞核并调节许多 靶基因的表达，据报道，信号通路参与组织纤维化（如肺、肾和肝纤维化）。在一项研究中，大黄素（）可以抑制大鼠肺泡型上皮细胞（）的增殖，降低 、和波形蛋白的表达，促进 钙粘蛋白的表达，从而抑制；进一步研究发现，大黄素还可以调节 信号通路相关因子的表达，减少 核易位。中性粒细胞弹性蛋白酶（，）是一种具有广泛底物的弹性水解酶，可以消化大多数蛋白质，等研究发现，可促进 细胞和 细胞中的、裂解和 核易位，大黄素（）不仅可以抑制 酶的上述作用，而且显著抑制 酶的活性。结果见图。矽肺以肺功能受损和低氧血症为特征，病理学上，肺部慢性炎症和纤维化是矽肺的典型特征。在吸入二氧化硅颗粒的小鼠肺组织中，和 的沉积增加，肺功能下降，大黄素 （）可显著改善这种情况；但大黄素不影响小鼠 和肺组织中 水平的升高。是一种去乙酰化酶，它可以使 脱乙酰化，并促进 蛋白质的泛素化和最终降解，研究发现大黄素可增加 的表达水平，从而减轻胶原沉积。抑制心脏纤维化心脏纤维化是指心脏成纤维细胞的过度激活和异常 的累积，它可导致心脏僵硬，顺应性变差，以及不利的结构重塑，最终可能出现心力衰竭。肿瘤转移相关蛋白 （，）可调节各种细胞事件，既往研究已经揭示 与心脏纤维化密切相关。在病理性心脏肥大伴经主动脉缩窄（，）诱导的过度心肌纤维化小鼠模型中，大黄素（）灌胃显著降低左室壁厚度，并抑制血管紧张素（，）诱导的心脏成纤维细胞活化，其机制与大黄素上调 的表达相关。在体外实验中，大黄素（）抑制 刺激的心脏成纤维细胞活化，而沉默 可消除大黄素对成纤维细胞的抑制作用。在另一项动物实验中，等给 小鼠注入 诱导心肌纤维化，结果发现大黄素（）可保护心脏免受病理性心肌肥厚和纤维化，其原因与抑制组蛋白去乙酰化酶（）活性有关。结果见图。图 大黄素抑制心脏纤维化作用机制肌成纤维细胞主要来自成纤维细胞的活化，前者是伤口愈合的重要介质，同时也参与纤维化的形成。等发现大黄素（或）在体外可减弱 诱导的成纤维细胞活化和胶原蛋白积累，其机制与抑制 和 有关。结果见图。抑制其他脏器纤维化慢性胰腺炎的形态学特征是进行性胰腺纤维化，已从胰腺中鉴定并分离出类似 细胞，称为胰腺星状细胞（，），在实验性和人胰腺纤维化中均可以被激活，这些激活的 是慢性胰腺炎中胶原蛋白的主要细胞来源。一项研究中，将三硝基苯磺酸注入胰管诱导大鼠出现慢性胰腺炎，大黄素 （）、（）和 （）显著降低大鼠血清透明质酸（，）和层粘连蛋白（，）水平，抑制 的表达，减轻胰腺纤维化的程度。腹膜透析（，）是肾衰竭终末期的替代治疗方法之一，长期 治疗可导致进展性腹膜结构、功能损伤，进而出现腹膜纤维化，最终导致腹膜超滤衰竭。一项研究中，王慧超等向大鼠腹腔注射 葡萄糖腹膜透析液，从而诱发腹膜透析相关性腹膜纤维化动物模型，然后将大鼠分为模型组和大黄素治疗组 （）。周后，模型组大鼠的腹膜明显增厚，可见大量胶原沉积；而大黄素治疗可显著抑制腹膜增厚，改善胶原 世界中西医结合杂志 年第 卷第 期 ，.，.沉积，其机制与大黄素抑制 通路相关。大黄素的毒理学大黄素既有有益的作用，同时也具有一定副作用，如肝毒性、肾毒性和生殖毒性，等发现，长期或高剂量大黄素对肝细胞具有细胞毒性作用；另有报道，服用大黄素 （）的小鼠肾小管损伤和肾脏疾病发生率增加；体外研究发现，大黄素（）可通过抑制酪氨酸磷酸化减弱精子功能。大黄素的这些副作用，一定程度上限制了其进一步研究。结 语大黄素在多个器官具有抗纤维化的作用，在肝脏，大黄素可通过经典的 信号通路及非经典的 通路，抑制 产生 和，还可通过 信号通路抑制 产生 。在肾脏，大黄素可通过 信号通路抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化，减少、和 生成，通过 信号通路拮抗 受体，通过激活 介导的肾纤维化自噬进而抑制，通过 通路抑制 增殖和 生成，另外还可以抑制 从而减轻肾小管间质纤维化。在肺脏，大黄素通过抑制 诱导的 和 激活来减少 的生成，通过 通路和 通路抑制，通过增加 的表达水平来减轻胶原沉积，大黄素还可通过抑制 诱导的 、生成来抑制肺纤维化。在心脏，大黄素除通过抑制 通路和 通路之外，还可通过上调 的表达及抑制 活性，来发挥抗心肌纤维化的作用。另有研究显示，大黄素还有抑制腹膜纤维化及胰腺纤维化的作用，。但大黄素也有一定副作用，这也限制了对其进一步的研究。参 考 文 献，（）：，（）：，（），（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（），（）：，（），（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，世界中西医结合杂志 年第 卷第 期 ，.，.（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，世界中西医结合杂志 年第 卷第 期 ，.，.，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（），（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：王慧超，林旭红，房晓鹏，等 大黄素靶向 通路抗腹膜透析大鼠腹膜纤维化 生理学报，（）：，：，（）：（），（）：，（）：（收稿日期：）