銀杏葉提取物對(duì)慢性阻塞性肺疾病相關(guān)信號(hào)通路影響研究進(jìn)展

張鵬飛，郭棟偉，廖麗君

(柳州市中醫(yī)醫(yī)院/柳州市壯醫(yī)醫(yī)院 呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，廣西 柳州 545001)

COPD的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制復(fù)雜多樣，與多種信號(hào)通路相關(guān)，但目前仍未完全明確。因此，尋找多信號(hào)通路、多種機(jī)制對(duì)COPD的治療顯得尤為重要。GBE是從中藥銀杏的干燥葉中提取而來的含有多種有效成分的混合物，能針對(duì)COPD發(fā)病機(jī)制的多靶點(diǎn)發(fā)揮綜合治療作用[4]。研究表明，GBE對(duì)PI3K/Akt/mTOR、MMPS/TIMPS、MAPK、TGF-β1、NF-κB、VEGF等信號(hào)通路有重要的調(diào)控作用，而上述信號(hào)通路均在COPD的發(fā)病和病情進(jìn)展中發(fā)揮重要作用，故本文就GBE作用于COPD細(xì)胞相關(guān)炎性因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及可能的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)進(jìn)行綜述。

1 GBE調(diào)控PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路治療COPD機(jī)制探討

磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR)是細(xì)胞內(nèi)一條重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、侵襲、自噬、凋亡、免疫等生物學(xué)過程均具有十分重要的調(diào)控作用[5]，該通路主要由PI3K、Akt以及mTOR共3個(gè)作用分子組成。PI3K/Akt/mTOR通路是參與自噬調(diào)控的主要通路，在自噬發(fā)生的上游起抑制或誘導(dǎo)作用[6]，當(dāng)細(xì)胞受到刺激后，PI3K激酶被激活，使AKT磷酸化，進(jìn)一步激活下游的mTOR等信號(hào)分子，發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)，其核心蛋白mTOR的活化是決定自噬體形成和成熟的關(guān)鍵蛋白[7]，而通過抑制mTOR的功能，能促使PI3K/Akt/mTOR通路失活，進(jìn)而誘導(dǎo)自噬的發(fā)生[8]。自噬與COPD的氣道重塑及肺實(shí)質(zhì)改變等發(fā)病機(jī)制關(guān)系密切[9-10]。氣道重塑是COPD主要的病理改變之一，其與氣道各層細(xì)胞的病理改變密切相關(guān)，而氣道各層細(xì)胞的病理改變均與細(xì)胞自噬密不可分，肺氣腫是COPD肺實(shí)質(zhì)病理改變的一種表現(xiàn)形式，蛋白酶-抗蛋白酶失衡通過調(diào)控自噬進(jìn)而參與肺氣腫的發(fā)生、發(fā)展[11]。研究表明，銀杏內(nèi)酯B對(duì)PI3K/Akt/mTOR通路具有重要的調(diào)解作用，銀杏銀杏內(nèi)酯B能有效抑制PI3K/Akt信號(hào)通路的活化[12-13]。由此可以推斷，GBE可能通過調(diào)控PI3K/Akt/mTOR信號(hào)傳導(dǎo)通路，進(jìn)而發(fā)揮對(duì)COPD的治療作用。

2 GBE調(diào)控MMPs/TIMPs信號(hào)通路治療COPD機(jī)制探討

COPD的早期病理改變主要以炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)為主，而后期則主要是以細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)沉積在氣道管壁，進(jìn)而引起細(xì)支氣管壁增厚、氣道重建為主要表現(xiàn)[14]?；|(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的結(jié)構(gòu)與蛋白水解酶相類似，是調(diào)節(jié)ECM合成與降解的最主要的酶類之一，幾乎能降解所有ECM成分[15]，金屬蛋白酶抑制劑(TIMPs)是抑制MMPs活性的家族，TIMPs 能抑制MMPs參與的基質(zhì)降解，進(jìn)而在細(xì)胞外基質(zhì)的重塑中發(fā)揮重要作用[16]。其中又以MMP-9及其特異性抑制劑TIMP-1作為調(diào)節(jié)EMC降解與合成的主要酶類，兩者之間的平衡與否和COPD疾病進(jìn)展中的氣道炎癥損傷、修復(fù)重塑以及血管重建關(guān)系密切[17]。前期的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，GBE可通過抑制COPD大鼠肺組織中MMP-9的表達(dá)，進(jìn)而發(fā)揮預(yù)防和減少COPD大鼠發(fā)生肺組織重塑與纖維化的作用[18]。楊紅梅等[19]研究GBE對(duì)COPD大鼠肺組織中MMP-9、TIMP-1含量及兩者比值的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GBE能降低COPD大鼠肺組織中MMP-9和TIMP-1的含量，并能通過調(diào)節(jié)MMP-9與TIMP-1的比例平衡，發(fā)揮防治COPD 大鼠肺纖維化的作用。

3 GBE調(diào)控TGF-β1/Smads信號(hào)通路治療COPD機(jī)制探討

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)是一種多功能蛋白，主要由氣道上皮細(xì)胞分泌而來，當(dāng)氣道發(fā)生炎性反應(yīng)時(shí)，氣道管壁和肺組織中的炎癥細(xì)胞會(huì)被大量激活，促使巨噬細(xì)胞合成并分泌大量的TGF-β1，導(dǎo)致TGF-β1水平上升，進(jìn)而使炎性反應(yīng)進(jìn)一步加重[20]。另外，TGF-β1在患者氣道重塑過程中，還有著刺激成纖維細(xì)胞增生、增強(qiáng)膠原分泌的作用，進(jìn)而引起ECM的大量沉積[21]。Smads蛋白是TGF-β受體作用的直接底物，是將配體與受體作用的信號(hào)由胞漿傳導(dǎo)至細(xì)胞核的中介分子[22]。當(dāng)機(jī)體受到炎癥或煙霧顆粒的刺激時(shí)，會(huì)引起炎性細(xì)胞合成并釋放TGF-β，進(jìn)而激活TGF-β/Smads通路，同時(shí)促進(jìn)TNF-α、IL-8 等炎性介質(zhì)的釋放[23]。TGF-β1/Smad信號(hào)通路激活是氣道重塑發(fā)生與發(fā)展的重要機(jī)制，抑制TGF-β1的產(chǎn)生或(和)活性，阻斷TGF-β1/Smads通路的信號(hào)傳導(dǎo)，能夠有效地延緩COPD 的氣道重塑進(jìn)程[24]。劉忠[25]研究GBE對(duì)COPD大鼠支氣管肺泡灌洗液(BALF)中內(nèi)皮素-1(ET-1)、TGF-β1的影響，結(jié)果表明ET-1、TGF-β1均與COPD的氣道炎癥及氣道重塑密切相關(guān)，GBE能明顯降低COPD大鼠BALF中ET-1與TGF-β1的濃度，進(jìn)而抑制COPD大鼠氣道炎癥、氣道重塑以及肺血管重塑。

4 GBE調(diào)控NF-κB 信號(hào)通路治療COPD機(jī)制探討

核因子-κB(Nuclear factor，NF-κB)是信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)中的重要一員，主要通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子、趨化因子、免疫受體等多種靶基因的表達(dá)，進(jìn)而參與宿主的炎癥和免疫反應(yīng)、凋亡與抗凋亡及細(xì)胞增殖分化等生理過程[26]。NF-κB廣泛參與COPD肺內(nèi)多種因子的調(diào)控，并通過誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子產(chǎn)生，如IL-6、TNF-α、IFN-8等而可能引發(fā)“炎癥瀑布”效應(yīng)[27]。NF-κB的活化是COPD發(fā)病的重要炎癥通路之一，其可以調(diào)控IL-8、黏附分子、集落刺激因子等參與炎癥反應(yīng)的各個(gè)階段和早期的免疫反應(yīng)，因此，在對(duì)COPD治療中，可從抑制NF-κB的活性入手，成為靶點(diǎn)治療COPD的新手段[28]。王從榮等[29]研究低濃度丙烯酰胺(ACR)長(zhǎng)期刺激下，GBE調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞炎性反應(yīng)的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)GBE能通過核受體相關(guān)蛋白1/RE-1沉默轉(zhuǎn)錄因子共抑制物(Nurr1/CoREST)反式抑制NF-κB通路。劉子宸等[30]研究GBE對(duì)脂多糖致急性肺損傷(ALI)大鼠肺組織中NF-κB表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)GBE能夠有效減輕ALI時(shí)肺組織的炎癥反應(yīng)，其機(jī)制可能與GBE能抑制大鼠肺組織中TNF-α、NF-κB的表達(dá)有關(guān)。因此，GBE可能通過減少NF-κB的表達(dá)、抑制NF-κB的活化，發(fā)揮抑制COPD患者肺內(nèi)炎癥反應(yīng)的作用。

5 GBE調(diào)控p38MAPK信號(hào)通路治療COPD機(jī)制探討

p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 Mitogenactivated protein kinases，p38MAPK)通路作為MAPK家族中的重要成員，可被多種應(yīng)激刺激激活，從而影響細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、蛋白合成、細(xì)胞表面受體表達(dá)，進(jìn)而啟動(dòng)炎性細(xì)胞釋放大量細(xì)胞因子觸發(fā)炎癥反應(yīng)[31]。研究發(fā)現(xiàn)，p38MAPK信號(hào)通路與COPD的炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激等發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，p38MAPK通路抑制劑不僅能有效改善COPD患者的肺功能，而且能降低COPD患者血清炎癥介質(zhì)水平，表明p38MAPK信號(hào)通路可能成為COPD治療的新靶點(diǎn)[32]。宋洪娟等[33]研究發(fā)現(xiàn)，通過抑制p38MAPK/NF-κB信號(hào)通路，能減少氣道黏蛋白分泌，降低大鼠肺泡灌洗液(BALF)中IL-1β、IL-8、TNF-α的含量。陳旭如等[34]研究發(fā)現(xiàn)，通過抑制 P38MAPK信號(hào)通路的激活，能夠降低由脂多糖誘導(dǎo)的ALI小鼠血清TNF-α與IL-1β的含量，發(fā)揮對(duì)ALI的保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)GBE能明顯下調(diào)p38MAPK蛋白的表達(dá)，抑制p38MAPK信號(hào)通路的活化[35-36]。前期實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)[37-38]，GBE能降低COPD大鼠血清與BALF中IL-1、IL-8、CRP、TNF-α的含量，其機(jī)制是否與抑制p38MAPK信號(hào)通路有關(guān)有待進(jìn)一步研究。

6 結(jié)語(yǔ)

銀杏是第四紀(jì)冰川運(yùn)動(dòng)后遺留下來的最古老孑遺植物，素有“活化石”“植物界的熊貓”等美稱[39]，是我國(guó)歷史最為悠久的特產(chǎn)植物之一，其葉、果、種子等部分均具有較高的藥用價(jià)值，銀杏葉是銀杏的最主要藥用部分，性味苦、澀，平，歸心、肺二經(jīng)，具有活血化瘀、斂肺平喘之功效[40]。GBE是從干燥的銀杏葉中提取而來的有效藥用成分，其主要有效成分為黃酮類和銀杏內(nèi)酯[41]。

COPD是一種由多種炎性因子介導(dǎo)并相互作用而引發(fā)，以肺實(shí)質(zhì)、肺血管及氣道慢性炎性反應(yīng)為特征的常見呼吸系統(tǒng)疾病[42]。以慢性咳嗽、咳痰、喘息、胸悶、呼吸困難等為主要臨床表現(xiàn)，嚴(yán)重影響著患者的身體健康和生活質(zhì)量[43]。目前針對(duì)COPD穩(wěn)定期的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)常規(guī)療法主要是吸氧，并配合糖皮質(zhì)激素靜脈滴注或口服，但COPD患者，尤其是肺功能Ⅲ-Ⅳ級(jí)的患者往往依賴于大劑量糖皮質(zhì)激素，容易引起骨骼肌萎縮、功能失調(diào)、營(yíng)養(yǎng)不良及骨質(zhì)疏松等并發(fā)癥，同時(shí)可誘發(fā)肺炎，且長(zhǎng)期維持治療費(fèi)用高昂[44]。中醫(yī)藥治療COPD在改善患者癥狀、提高生存質(zhì)量、阻止病情進(jìn)展、防止復(fù)發(fā)等方面療效顯著[45]。

COPD發(fā)病機(jī)制復(fù)雜多樣，且與多種信號(hào)通路密切相關(guān)，因此，給治療帶來了許多困難，而目前臨床上藥物治療主要針對(duì)COPD疾病的某種機(jī)制，而基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要集中在單個(gè)熱點(diǎn)信號(hào)通路的研究，鮮有針對(duì)COPD多個(gè)作用機(jī)制發(fā)揮作用的藥物，而實(shí)驗(yàn)研究也缺乏多角度、多靶點(diǎn)、多信號(hào)通路的系統(tǒng)縱向和橫向的對(duì)比研究。從本文可以發(fā)現(xiàn)PI3K/Akt/mTOR、MMPs/TIMPs、TGF-β1/Smads、NF-κB、p38MAPK信號(hào)通路與COPD的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。GBE目前已被廣泛應(yīng)用于心腦血管疾病的治療，近年來有關(guān)GBE治療COPD的報(bào)道日益增多，從本文可以看出，GBE與上述信號(hào)通路密切相關(guān)，前期研究表明，GBE對(duì)COPD的多種發(fā)病機(jī)制有治療作用，也提示其可能通過多個(gè)信號(hào)通路對(duì)COPD發(fā)揮治療作用。有關(guān)GBE同時(shí)通過調(diào)控多種信號(hào)通路干預(yù)COPD的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與臨床試驗(yàn)值得進(jìn)一步探討與研究。