基于凋亡/自噬調(diào)控研究中藥緩解氣道重塑的作用機制進展*

王 瀚 馬紫童 劉仁慧

（首都醫(yī)科大學，中醫(yī)絡(luò)病研究北京市重點實驗室，北京 100069）

哮喘是一種常見的慢性氣道疾病，誘發(fā)因素包括外來致敏原、藥物刺激、環(huán)境及情緒變化等。據(jù)以往流行病學調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國約有4 500萬成年人患有哮喘，發(fā)病率高達4%以上，其中約1 300萬人伴有氣流受限的癥狀，嚴重威脅著公民的生命安全與健康［1］。氣道炎癥反應(yīng)、氣道高反應(yīng)性和氣道重塑是哮喘的主要病理學特征［2］，其中氣道重塑作為一種特殊病理特征，指在炎癥的刺激下，氣道自身結(jié)構(gòu)、氣道壁細胞的結(jié)構(gòu)、組分和功能發(fā)生病理性改變，具體表現(xiàn)為氣道上皮細胞（AECs）的損傷與修復(fù)、上皮下纖維化（SEF）、上皮細胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、氣道平滑肌細胞（ASMCs）異常增殖與遷移以及氣管壁血管異常增生等［3］，這些變化在哮喘病程中占據(jù)核心地位，可進一步引發(fā)慢性阻塞性肺?。–OPD）及肺纖維化（PF），故治愈難度極大［4］。隨著近年來研究的深入，氣道重塑的病理機制與細胞的生理功能變化被廣泛揭示，其中細胞凋亡與自噬活性的改變在此過程中扮演著重要角色，如參與調(diào)控氣道細胞的增殖與分化、誘導(dǎo)各種生長因子、調(diào)節(jié)蛋白的釋放以及介導(dǎo)炎癥反應(yīng)等［5-6］，而基于凋亡/自噬研究氣道重塑機制，對于防治頑固性哮喘、改善氣道重塑具有重要意義。中藥防治哮喘具有獨特的優(yōu)勢，近年來研究發(fā)現(xiàn)中藥通過調(diào)控凋亡/自噬在氣道重塑的改善中發(fā)揮重要作用。

1 細胞凋亡/自噬平衡參與氣道重塑過程

目前的研究顯示，哮喘引發(fā)的AECs炎性浸潤可促進轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、干擾素-γ（IFN-γ）、Fas配體、白介素-1β（IL-1β）等因子的釋放，導(dǎo)致AECs損傷進而引發(fā)Bcl-2對Caspase蛋白的激活失調(diào)，凋亡抑制蛋白家族（IAPs）發(fā)生功能障礙，由此導(dǎo)致AECs凋亡活性增加，加速AECs的脫落并加重氣道重塑［5，7-8］。同時，Dickinson JD等［9］研究指出哮喘炎癥引發(fā)的IL-13大量釋放能夠?qū)е孪瑼ECs自噬體數(shù)目增加和自噬微管蛋白輕鏈-3（LC-3）-Ⅱ水平升高；另有研究表明［6］自噬標志物卵泡抑素樣蛋白（FSTL）-1和Beclin-1在哮喘小鼠氣道中表達上調(diào)。由此可見，AECs在哮喘發(fā)病時的凋亡與自噬活性均有所增強。

ASMCs在哮喘病程中往往存在明顯的異常增殖現(xiàn)象，除某些生長因子的誘導(dǎo)作用外，細胞凋亡受到抑制是其中一個重要因素［10］。據(jù)報道哮喘發(fā)生時ASMCs中Bcl-2/Bax比例升高，Caspase-3表達減少，此外Th17型細胞因子、IL-18、嗜酸性粒細胞趨化因子、單核細胞炎癥蛋白-1A等也能夠促使ASMCs凋亡活性下調(diào)［11］。目前關(guān)于ASMCs在哮喘中自噬活性變化的研究信息較少，有報道指出氣道炎癥中釋放的過量活性氧（ROS）可誘導(dǎo)自噬［12］；另有報道顯示氣道重塑的加重可導(dǎo)致ASMCs自噬功能下降［13］。故ASMCs的自噬活性受到多方面因素的共同調(diào)節(jié)，其整體自噬功能強弱可能取決于不同基因表達水平的變化。

由此可見，氣道重塑的發(fā)病及發(fā)展通常涉及AECs、ASMCs等多種細胞凋亡與自噬功能的變化，且不同細胞或處于同一細胞的不同狀態(tài)下凋亡與自噬的活性各有差異。因此不難推斷，通過調(diào)節(jié)不同細胞的不同凋亡與自噬過程有助于維持其自身穩(wěn)態(tài)，極大程度上緩解氣道重塑現(xiàn)狀，有望成為哮喘治療的新方法。

2 中藥調(diào)節(jié)細胞凋亡，改善氣道重塑

2.1 中藥提取物 對于細胞凋亡活性的調(diào)控是目前中藥防治氣道重塑研究的主體內(nèi)容。鑒于哮喘病程中ASMCs的異常增殖，近年來研究主要集中于對ASMCs的增殖抑制與促凋亡作用，此外還包括對哮喘模型和COPD模型支氣管肺組織凋亡的影響等。He S等［14］研究顯示，雷公藤中的重要化合物雷公藤甲素能夠下調(diào)香煙煙霧提取物誘導(dǎo)的ASMCs中Cyclin-D1和CDK4等細胞周期蛋白表達，誘導(dǎo)G0/G1期細胞周期停滯，提示具有抗ASMCs增殖與促凋亡的雙重作用。陳偉等［15］發(fā)現(xiàn)甘草次酸能夠明顯抑制哮喘小鼠的氣道炎癥反應(yīng)，緩解氣道重塑，上調(diào)肺組織Bax、Caspase-3以及下調(diào)Bcl-2的mRNA和蛋白表達水平。張濤［16］發(fā)現(xiàn)甘草次酸能改善哮喘模型豚鼠肺組織TGF-β1與Smad-7的表達失衡，有效減輕氣道重塑。鄒文靜［17］利用屋塵螨滴鼻建立小鼠哮喘模型，發(fā)現(xiàn)三七皂苷R1合用地塞米松治療可減少哮喘小鼠支氣管肺泡灌洗液中脫落的AECs數(shù)目與損傷相關(guān)因子IL-33、胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素的含量，并抑制AECs凋亡百分比及Caspase-3蛋白表達，表明三七皂苷R1可減少AECs凋亡，從而促進氣道上皮損傷的修復(fù)。Lin L等［18］發(fā)現(xiàn)熊果酸能夠抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對凋亡的相關(guān)調(diào)控，同時通過抑制內(nèi)源性和外源性凋亡途徑以及下調(diào)磷酸化的Smad2與Smad3表達，緩解CSE引發(fā)的COPD和氣道重塑。馬曉輝［19］證實蟲草菌液對CSE誘導(dǎo)的COPD氣道上皮細胞16HBE的衰老具有抑制作用，并推測其可能通過抗凋亡途徑P53/BCL-2/HSP90/HIF-1α抑制16HBE細胞衰老的發(fā)生，進而有效緩解氣道阻塞。青蒿琥酯是抗瘧藥青蒿中重要的倍半萜有效成分，陸娟娟［20］通過觀察青蒿琥酯對COPD模型動物的影響，發(fā)現(xiàn)其能通過興奮PPAR-γ受體抑制CSE引起的Cyclin D1高表達，并阻止ASMCs的增殖，發(fā)揮抗氣道重塑的作用。

2.2 中藥復(fù)方制劑 通過凋亡調(diào)控改善氣道重塑的復(fù)方立法以補益肺腎為主。石蕾等［21］發(fā)現(xiàn)哮喘大鼠經(jīng)補腎益氣平喘方（黃芪、白術(shù)、淫羊藿、補骨脂、熟地黃、麻黃、苦杏仁、甘草）不同濃度給藥后，肺組織Bcl-2/Bax比值顯著降低，EOS和炎性細胞凋亡明顯上調(diào)，說明該方可通過促進肺組織與炎性細胞凋亡，改善哮喘的炎癥與氣道重塑。趙俊鵬等［22］發(fā)現(xiàn)芪黃補肺湯（黃芪、太子參、熟地黃、枸杞子及女貞子等）能夠顯著降低氣道EOS浸潤，增加Cyt-C含量；誘導(dǎo)ASMCs凋亡，改善氣道平滑肌層增厚，提示該方可促進ASMCs調(diào)亡，抑制氣道重塑的發(fā)生。周?。?3］觀察玉屏風散、四物湯及其合方對COPD大鼠氣道重塑的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)給藥后BEAS-2B細胞凋亡數(shù)目下降，TGF-β1表達和Smad2/3蛋白磷酸化水平明顯降低，且合用后更為明顯，表明玉屏風散、四物湯及合方可抑制BEAS-2B細胞凋亡并有效緩解COPD進程。陳晶晶等［24］觀察哮喘平（蛤蚧、山藥、白術(shù)、木蝴蝶、蘇子、麻黃等）降低哮喘大鼠肺組織中凋亡相關(guān)基因Bcl-2表達，升高Bax表達，提示該方通過促進肺組織凋亡治療哮喘。

此外，藥對配伍作為中醫(yī)臨床用藥的一大特色，在凋亡調(diào)控防治氣道重塑方面也有廣泛應(yīng)用。防風和烏梅藥對源于名醫(yī)經(jīng)驗方“過敏煎”中的君臣配伍，賀前松［25］發(fā)現(xiàn)該配伍可降低哮喘小鼠ASMCs中Cyclin-D1、Bcl-2 mRNA及蛋白表達，升高P27kip1、Caspase-3表達，降低肺組織基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）、基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制物（TIMP）-1的表達及MMP-9/TIMP-1的比值，抑制ASMCs增殖并誘導(dǎo)凋亡，從而緩解氣道重塑與炎癥。馬紫童等［26］觀察“陰陽雙補”藥對淫羊藿和女貞子合用布地奈德對大鼠肺組織凋亡水平的影響，發(fā)現(xiàn)用藥后肺組織凋亡水平顯著上調(diào)，Caspase-9、Xiap、Fas mRNA表達增加，NF-κB mRNA表達降低，對于哮喘氣道炎癥及氣道重塑的改善作用明顯，且二藥合用效果優(yōu)于單用激素或單味藥的使用。竇錫彬等［27］觀察木姜子和忍冬藤配伍的乙醇提取物對血小板源性生長因子誘導(dǎo)的ASMCs增殖、凋亡的影響，發(fā)現(xiàn)中藥能增加細胞增殖抑制率，并下調(diào)TGF-β 1、血管內(nèi)皮生長因子、Bcl-2等蛋白表達，上調(diào)Caspase-3的表達，提示該配伍治療氣道重塑的作用與誘導(dǎo)凋亡有關(guān)。

3 中藥調(diào)節(jié)細胞自噬亡，改善氣道重塑

3.1 中藥提取物 近年來也有報道證實中藥能夠改變機體自噬活性以緩解氣道重塑，但研究對象和內(nèi)容相對局限，且不同研究結(jié)果之間差異較大。紫云英苷是中藥紫云英的主要藥效成分之一，Cho I H等［28］發(fā)現(xiàn)紫云英苷能夠緩解哮喘引起的氣道上皮組織中ROS與波形蛋白水平升高，其中BEAS-2B細胞中ROS被抑制可減少氧化應(yīng)激觸發(fā)的自噬體的形成；通過阻斷H2O2誘導(dǎo)的Beclin-1與LC3-A/B的高表達以降低自噬活性，保護氣道上皮組織，緩解SEF與EMT。Tan WSD等［29］將RFP-GFP-LC3B轉(zhuǎn)染的人支氣管上皮細胞BEAS-2B暴露于CSE，發(fā)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯可通過p62-Nrf2正反饋回路上調(diào)Nrf2，在降低氧化應(yīng)激反應(yīng)同時增加總抗氧化能力；在提高LC3B-Ⅱ水平的同時增強BEAS-2B的自噬活性，提示其對支氣管上皮細胞的作用與誘導(dǎo)自噬有關(guān)。Song G等［30］證實大黃活性成分大黃酚能降低哮喘大鼠肺細胞中LC3-B、Atg-5和Beclin-1的表達，抑制自噬以減輕哮喘炎癥和氣道重塑。

3.2 中藥復(fù)方制劑 五虎湯是治療風熱壅肺咳喘的常用組方，由麻黃、苦杏仁、石膏、細茶葉、甘草5味藥組成。陳羅枚［31］通過觀察五虎湯對呼吸道合胞病毒與OVA共同誘導(dǎo)的哮喘小鼠樹突狀細胞自噬活性的變化及對氣道重塑的影響，發(fā)現(xiàn)用藥后肺組織LC3Ⅰ、α-SMA、TGF-β蛋白表達降低，氣道基底膜增厚與充血緩解，肺間質(zhì)增生明顯減少，表明五虎湯可改善樹突細胞自噬，降低自噬相關(guān)蛋白的表達以及減慢氣道重塑進程。顏培正［32］發(fā)現(xiàn)小青龍湯、溫陽化飲方和黃芪能提高哮喘寒飲蘊肺證大鼠肺組織自噬活性，改善哮喘癥狀，增加自噬相關(guān)蛋白Atg表達，抑制mTOR通路。潘怡［33］發(fā)現(xiàn)補陽還五湯作為中醫(yī)臨床治療“氣虛血瘀”的經(jīng)典名方，能夠緩解博來霉素所致肺纖維化模型小鼠肺組織病理程度，提高肺組織中LC3-Ⅱ表達并減少p62的表達，抑制PTEN/mTOR通路以激活自噬。戴晨［34］發(fā)現(xiàn)益肺散結(jié)方（黃芪、白術(shù)、防風、桑白皮、浙貝母、白芥子、莪術(shù)、三七）能改善肺纖維化小鼠模型肺內(nèi)細支氣管上皮增生，管腔狹窄及管壁增厚，減少肺間質(zhì)膠原纖維沉淀，上調(diào)肺組織LC3B、Beclin-1表達，下調(diào)p62、p-PI3K、p-AKT、p-mTOR表達，表明該方通過增強細胞自噬活性，促進細胞外基質(zhì)的分解，減緩肺纖維化疾病進程。吳林娜等［35］發(fā)現(xiàn)清金化痰湯（由黃芩、梔子、桔梗、麥冬、貝母等11味藥組成）能下調(diào)COPD大鼠氣道上皮細胞Beclin-1、LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ蛋白表達及LC3-Ⅱ/Ⅰ，下調(diào)炎癥因子IL-6、IL-8水平，提示該方調(diào)節(jié)氣道上皮細胞自噬以抑制COPD急性發(fā)作。

4 中藥調(diào)節(jié)凋亡與自噬，改善氣道重塑

4.1 中藥提取物 Yang L等［36］通過觀察淫羊藿中活性成分淫羊藿苷對大鼠ASMCs增殖、凋亡及自噬的影響，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷對ASMCs的細胞周期具有調(diào)節(jié)作用，表現(xiàn)為S期縮短，G2期延長，并抑制Cyclin E1、Cyclin A1蛋白表達，上調(diào)凋亡蛋白Caspase-3與自噬標志物LC3-Ⅱ表達，證明淫羊藿苷在促進細胞凋亡和自噬的同時能夠抑制ASMCs的增殖，對于氣道重塑治療具有潛在作用。王振興［37］發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷針對PM2.5引發(fā)的肺損傷具有良好的作用，通過AMPK/mTOR/ULK-1信號通路調(diào)控肺損傷細胞的自噬-凋亡-炎癥軸，在激活自噬的同時抑制Bcl2-Bax/Caspase-3/Caspase PARP 1凋亡通路并抑制下游NF-κB通路的表達，減輕炎癥反應(yīng)與肺組織損傷。此外，賴琦［38］的研究顯示黃芪甲苷能夠促進CSE誘導(dǎo)的RAW 264.7炎癥細胞模型中自噬小體的形成，同時上調(diào)自噬基因ATG5、ATG7、LC3 mRNA的表達以激活自噬，對于COPD慢性炎癥改善效果明顯。吉其艦［39］實驗證明人參皂苷Rg1同樣能夠恢復(fù)肺組織損傷模型中肺上皮細胞穩(wěn)態(tài)，其主要通過減少Caspase-3的表達并促進Nrf2的表達，抑制炎性分子p-p65的釋放，增強肺上皮細胞自噬水平，從而減少LPS導(dǎo)致的肺上皮細胞凋亡與損傷。

4.2 中藥復(fù)方制劑 Wang X等［40］發(fā)現(xiàn)平喘寧（由麻黃、細辛、蘇子等組成）能調(diào)節(jié)哮喘模型大鼠AECs自噬相關(guān)蛋白表達，抑制肺組織LC3、P62、Beclin-1、Atg3、Atg5和Atg7的表達，激活PI3K/AKT/mTOR途徑，抑制HMGB1/TLR4/NF-κB途徑。孟芝等［41］繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)平喘寧可誘導(dǎo)ASMCs凋亡，下調(diào)PKC表達，上調(diào)FKHR與Bad的蛋白表達水平，提示其具有調(diào)節(jié)自噬與凋亡的雙重活性以改善氣道重塑。張碧海等［42］發(fā)現(xiàn)平喘顆粒（由淫羊藿、炙麻黃、黃芪等組成）能夠抑制雷帕霉素誘導(dǎo)的哮喘大鼠氣道上皮細胞16HBE中Beclin-1、Caspase-3與PI3K過度表達，降低LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值，調(diào)節(jié)PI3K-AKT信號；袁星星等［43］進一步研究發(fā)現(xiàn)平喘顆粒能促進外泌體中miR-23b的表達，下調(diào)ASMCs中TβR-Ⅱ蛋白水平，抑制ASMCs的增殖并促進凋亡。提示平喘顆粒抑制自噬與凋亡的活性以改善氣道重塑。加味芎蝎散是徐榮謙教授的經(jīng)驗方，由傳統(tǒng)古方芎蝎散加減而來。楊斌等［44］、孫洮玉等［45］研究發(fā)現(xiàn)加味芎蝎散可上調(diào)變應(yīng)性哮喘ASMCs中自噬相關(guān)蛋白Beclin1和LC3表達，上調(diào)凋亡相關(guān)分子Bax/Bcl-2、Fas、Caspase-3表達，并減少Masson染色法的大鼠支氣管厚度，提示該方能同時增強ASMCs凋亡與自噬活性，通過抑制ASMCs增生肥大，緩解氣道重塑與纖維化。

5 結(jié)語

氣道重塑涉及多種細胞的參與及多種病理形式的呈現(xiàn)，彼此間相互影響、制約和轉(zhuǎn)化，在此過程中細胞凋亡與自噬水平的變化，往往直接決定氣道重塑改善或加重的走向。本文詳細論述了凋亡/自噬交互調(diào)節(jié)機制及其參與氣道重塑發(fā)展過程中的作用，同時筆者通過觀察近年來中藥防治哮喘氣道重塑及其并發(fā)癥的研究現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)其更多地集中在對單一類型的氣道細胞的生長、增殖等生理狀態(tài)指標變化的描述，缺少針對多種細胞類型及細胞不同狀態(tài)以及凋亡、自噬調(diào)控程度的探究，抑或是集中于凋亡或自噬的單方面作用，而忽略凋亡/自噬協(xié)同調(diào)控治療的優(yōu)勢。此外中藥對相關(guān)細胞因子表達的影響研究報道較多，對參與調(diào)控氣道重塑的具體機制報道較少?？傮w而言，中藥能夠在一定程度上改變氣道組織或細胞中的凋亡與自噬活性，對于支氣管哮喘的氣道重塑具有良好的治療作用，故應(yīng)進一步深入探尋其具體機制，篩選有效的治療方藥，以便更好地應(yīng)用和服務(wù)于臨床。