(浙江中医药大学生命科学学院,浙江杭州 310053)
肝纤维化(Hepatic Fibrosis, HF)是由各种致病因子所导致的肝内结缔组织异常增生。致病因子导致肝细胞损伤,从而活化Kupffer细胞和炎症细胞并释放大量的细胞因子,这些因子可以诱导肝星状细胞(Hepatic stellate cell, HSC)活化、增殖并生成大量肝细胞外基质(Extracellular Matrix,ECM),ECM过度沉积导致肝内结构发生改变[1,2]。如果长时间不能去除致病因子,则会使肝纤维化发展为肝硬化,最终走向肝癌,对机体造成不可逆的损伤。
肝再生是生命体中最重要的再生修复机制,在动物实验过程中,因为小鼠具有胆囊更符合人体解剖学的结构,所以对肝纤维化的小鼠可建立肝切除模型,来观察肝纤维化切除大部分肝脏后的肝再生情况[3]。肝细胞的再生功能强大,在肝脏受到损伤后能够立刻启动再生程序,并且有精密的机制来调控再生的进程[4]。如成体肝脏前体细胞位于门管区,在肝严重受损时可沿着肝小叶大量活化、增殖并且延伸,进一步可分化成肝细胞进而修复受损的肝脏,这对肝切除后的恢复有重大意义[5]。
有研究表明,肝纤维化可加重肝切除后的肝损伤程度,并且抑制肝再生[6]。此时研究中药的活性成分对肝的保护作用就显得尤为重要。活血化瘀类中药主要是以通畅血行、消散瘀血的方法来达到治疗的目的[7]。补虚类中药是从补益正气、增强体质和提高抗病能力来治疗的。这两类中药在一定程度上都可以缓解肝纤维化的程度,甚至还可以促进肝再生,如丹参。
本文主要综述了活血化瘀和补虚类中药提取物的药理作用和肝纤维化及再生的分子机制的研究进展。
1 单味中药提取物的药理作用
1.1 活血化瘀药
1.1.1 丹参丹参属唇形科鼠尾草属草本植物,是一类传统的药用植物。其主要的药用部位为干燥根和块茎,具有舒筋活血和抗菌消炎等功效,可以用来治疗冠心病、高血压和肝硬化等疾病[8]。丹参中活性成分主要分为水溶性成分和脂溶性成分,水溶性成分中主要包含丹酚酸A、丹酚酸B和丹参素等。丹酚酸B在降胆固醇和抗氧化等方面发挥着重要的作用,而丹参素有抗心血管疾病、抗氧化等药理作用。脂溶性成分中丹参酮ⅡA的含量和药理活性最高,这些有效成分都是目前中医药研究的热点[9]。丹参酮ⅡA是通过抑制氧化应激损伤、细胞凋亡等方面来保护肝细胞[5]。氧化应激是指机体受到致病因子刺激时,导致体内氧化和抗氧化的能力失衡,进而导致肝脏损伤[10]。肝细胞凋亡是由致病因子诱导肝细胞程序性死亡的过程,过程中所形成的凋亡小体会诱导肝星状细胞活化,从而诱导肝纤维化,这也是导致肝损伤的一种机制[11]。
有研究发现,肝脏受损时20-40μg/mL丹参酮ⅡA可以诱导大鼠肝前体细胞增殖,促进肝损伤后的修复和再生[12]。丹参酮ⅡA磺酸钠是丹参酮ⅡA的脂溶性衍生物,是从丹参干燥后的根中提取的最具有药理活性的二萜类醌[13]。Lu等[14]研究发现丹参酮ⅡA磺酸钠可明显抑制肝损伤小鼠血清丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)的水平,上调肝组织中细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)的表达,具有明显的促进肝再生的作用。
1.1.2 莪术
莪术为姜科植物蓬莪术、温郁金、广西莪术的干燥根茎,目前已大量人工栽培[15]。莪术挥发油中的姜黄素、莪术醇、榄香烯和吉马酮等是莪术中的主要有效成分,对肝脏疾病的治疗具有显著的效果[16]。
姜黄素是属于多酚类天然物质具有抗纤维化、抗氧化应激等功效[17]。吴雄健等[18]发现姜黄素可以通过抑制血清活性氧水平和抑制肝组织中多种细胞因子的表达等多种途径来治疗肝纤维化,具有保护肝功能的特性。莪术醇也叫做黄环奥醇、姜黄醇,属于倍半萜类化合物。有研究发现,莪术醇可以通过抑制Rho-ROCK信号通路来达到抗肝纤维化的效果[19]。
1.2 补虚药
1.2.1 黄芪黄芪,又名黄耆,为豆科黄芪属植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥根,是我国传统补中益气药之一。黄芪中主要包含三大活性成分,分别为黄芪黄酮、黄芪皂苷和黄芪多糖[20]。这些活性成分对机体的组织纤维化、血液系统和心血管系统等有至关重要的影响[21]。
李艳等[22]研究发现, 黄芪总黄酮可减轻CCL4所致的大鼠肝脏纤维化程度,使肝细胞坏死和炎症细胞浸润的程度明显减少,并且胶原纤维增生情况明显减轻。周玉平等[23]发现黄芪总皂苷(astragalosides, AST)作为黄芪的主要药效成分,可显著抑制抗肝纤维化的进展。研究表明,黄芪甲苷不仅对肝损伤有明显的改善作用,而且对肝损伤所致的细胞凋亡有一定的抑制作用,在一定程度上减轻肝纤维化程度[24,25]。黄芪甲苷Ⅳ诱导细胞氧化应激反应中的关键因子Nrf2在细胞核中的积累,通过一系列途径合成抗氧化酶,清除活性氧,从而抑制胆管中肝星状细胞的活化,可缓解肝纤维化[26]。黄芪多糖在临床上可作为免疫调节剂,具有保肝、抗氧化和抗病毒等作用,孙佳石等发现,足量黄芪多糖能够降低大鼠肝纤维化程度,对肝有一定的保护作用[27,28]。
1.2.2 当归
当归又名秦归、云归,属于伞形科植物当归的干燥根,性甘、辛、温。有补血活血、调经止痛和润肠通便的功能[29,30]。目前已从当归中分离出的化合成分主要包括挥发油、有机酸类、多糖以及黄酮等[31]。有机酸类中阿魏酸可以作为抗炎因子改善肝功能、降低肝毒性。通过减少活性氧和抑制脂质过氧化而具有抗氧化活性,能够减轻CCL4所造成的肝纤维化损伤[32]。
许希燕等[33]研究发现,阿魏酸可以通过促进HSCs的凋亡来抑制肝纤维化的发生。还有研究证明,阿魏酸可以通过激活细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)的表达来抑制HSCs的活化,从而抑制肝纤维化[34]。阿魏酸也可抑制TGF-β1/Smad信号通路来减少肝细胞凋亡,促进肝细胞增殖,从而减轻肝纤维化的症状[35]。
2 肝纤维化及再生分子机制有关的信号通路
许多单味中药的有效提取物都可以缓解肝纤维化甚至可促进肝再生,肝纤维化和肝再生分子机制所涉及的信号通路也是提取物所作用的途径,本文主要介绍了以下三种信号通路。2.1 TGF-β1/Smad信号通路与肝纤维化
纤维化一般在肝脏、心脏、肾脏和肺中比较常见。大量研究表明,TGF-β1/Smad信号转导通路在纤维化机制中十分重要[36,37]。转化生长因子 β1(Transforming growth factor-β1, TGF-β1)是一种多功能的细胞因子,在组织纤维化中参与炎症浸润、细胞生长和凋亡以及分化的过程。其来源于旁分泌和自分泌,是肝中最重要的致纤维化的因子[38]。Smad蛋白家族是TGF-β1的下游底物分子,可根据其结构和功能将其分为三类:受体激活型(如Smad2、Smad3等)、通用型(如Smad4)和抑制型(如Smad6、Smad7)[39,40]。TGF-β1通过激活Smad依赖性和非依赖性途径,进一步激活多种细胞内信号通路从而调节细胞的各种功能。如Smad2/3磷酸化后使纤维蛋白表达增加,会加速肝纤维化的进程。而抑制型Smad7则可以起到反向调控的作用,若上调Smad7蛋白的表达可阻断TGF-β1信号的激活。通过反向调控TGF-β1/Smad通路,HSCs活化数量减少,阻断ECM的产生,进而可以逆转肝纤维化进程[1]。
葛根素(puerarin, Pur)是发散风热药葛根中的主要有效成分,周步高等[41]人研究发现,葛根素可通过抑制TGF-β1的表达来抗肝纤维化,并且可有效改善损伤后肝再生障碍的问题,可促进肝细胞分泌蛋白,恢复肝功能。研究发现,从紫草中提取的紫草素可以通过TGF-β1/Smad信号通路下调TGF-β1的表达,从而显著性抑制HSCs的激活和ECM的形成,可以有效地抑制肝纤维化,起到保护肝脏的作用[42]。有研究表明,从吴茱萸中提取出的吴茱萸碱可通过下调TGF-β1的表达可逆转CCL4所致的肝纤维化,并且在体外可抑制HSCs的增殖[43]。
2.2 Wnt /β-catenin信号通路与肝纤维化
Wnt/β-catenin信号通路在HSCs的活化中起着重要的作用。Wnt经典通路是Wnt蛋白与靶细胞表面的受体Frizzled或LRP复合物结合,直接作用于Dsh和Axin蛋白,进而抑制由GSK-3/APC/Axin组成的复合物,导致的β-catenin的降解和磷酸化,使其在细胞质和细胞核积聚,核内的β-catenin在与转录因子LEF或TCF结合,进而影响目标基因的转录[44]。研究表明激活HSCs核内的β-catenin与TCF结合使DNA的表达增多,所以反向抑制β-catenin的si-RNA就可以减少胶原蛋白mRNA的表达,从而可缓解肝纤维化[45]。所以说抑制Wnt/β-catenin信号通路是逆转肝纤维化不可或缺的一步。Yu等[46]发现丹酚酸B可通过抑制微型RNA-17-5p的表达来抑制Wnt/β-catenin信号通路从而达到抗肝纤维化的目的。青蒿琥脂属于青蒿素衍生物的一种,研究发现青蒿琥脂可作用与活化的HSCs并且使β-catenin mRNA表达量减少,可促进HSCs的凋亡从而抑制肝纤维化的发展[47,48]。
2.3 IL-6/STAT3信号通路与肝再生
IL-6/STAT3信号通路主要介导肝细胞的增殖阶段。IL-6是一种可由多种细胞产生的一种细胞因子,属于白介素家族中的一员。其为一种单链蛋白质,大约负责40%转录基因的激活,其氨基酸序列和细胞集落刺激因子(Granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF)高度同源,是肝再生的最重要的启动因子[49]。核转录因子信号和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)是信号传导家族的重要成员,在人体免疫等过程发挥着重要的功能[50]。IL-6与肝实质细胞上的受体结合形成复合体IL-6/IL-6R/gp130,gp130进而活化JAK1,JAK1再进一步使STAT3磷酸化,STAT3进入细胞核内激活多种基因表达,从而激活G0期的肝细胞,促进其增殖[51]。梁希等[52]发现,肝切除后IL-17A可促进IL-6的表达,活化肝实质中的STAT3,启动肝脏再生。香芹酚是唇形科精油中的一种活性成分,具有促进肝脏再生、抗肝毒性和保护肝的作用。研究发现,香芹酚对肝切除(PHx)后的大鼠有明显的促进肝细胞增殖和肝再生的能力[53]。
3 结语
综上所述,丹参、莪术、当归和黄芪等中药都具有改善肝功能,抑制肝纤维化的进程。部分中药有促进肝再生的作用。而肝纤维化和肝再生的分子机制中所涉及的信号通路,如TGF-β1/Smad、Wnt/β-catenin和IL-6/STAT3等信号通路,其机制的研究也显得十分重要。但无论是缓解肝纤维化还是促进肝再生都是一个复杂的过程,目前还存在着未解的问题,仍有待进一步研究。


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