基于自噬信號(hào)通路探討中藥活性成分干預(yù)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的研究進(jìn)展※

陳家漣,朱田田,楊東宇,趙中亭

(甘肅中醫(yī)藥大學(xué),甘肅 蘭州 730000)

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)以滑膜炎、骨侵蝕和血管翳生成為病理特征,可造成嚴(yán)重關(guān)節(jié)功能障礙甚至發(fā)生殘疾的免疫性疾病[1]。目前,RA的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確,但近年來(lái)研究表明自噬與RA疾病進(jìn)展有關(guān),自噬在RA滑膜炎癥、血管翳的形成、骨吸收和骨破壞等方面起著重要作用[2]。自噬發(fā)生于RA滑膜組織內(nèi)層,發(fā)揮著雙重作用,其中成纖維滑膜細(xì)胞(FLS)是炎癥傳播和關(guān)節(jié)損傷的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞,會(huì)產(chǎn)生類似腫瘤樣的增殖和促炎介質(zhì)[3]。目前,RA以藥物治療為主,包括非甾體抗炎藥、生物制劑、糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑等,由于服用周期長(zhǎng),費(fèi)用高,常伴有胃腸道出血、肝腎毒性、心腦血管疾病等不良反應(yīng)[4],影響其臨床應(yīng)用。近年來(lái),中藥因其療效及安全性而不斷被研究和使用[5]。因此,本文對(duì)中藥活性成分通過(guò)自噬相關(guān)信號(hào)通路干預(yù)RA的文獻(xiàn)進(jìn)行綜述,為中藥活性成分作為臨床抗RA藥物的研究方向提供依據(jù)和思路。

1 磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號(hào)通路

自噬通過(guò)溶酶體降解途徑清除入侵的微生物,如病毒、細(xì)菌等[6],主要是經(jīng)哺乳動(dòng)物m TOR和PI3K信號(hào)通路調(diào)控完成。PI3K/Akt/m TOR信號(hào)通路可被生長(zhǎng)因子、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量觸發(fā),負(fù)向調(diào)節(jié)自噬,在細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖中起到關(guān)鍵作用[7]。

黃芪多糖(APS)是黃芪的主要活性物之一,研究證明其對(duì)抗佐劑誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎(AA)具有免疫調(diào)節(jié)[8]、改善關(guān)節(jié)癥狀的作用[9]。而MENG Q L等[9]研究APS對(duì)體外培養(yǎng)成纖維滑膜細(xì)胞(FLS)的作用,結(jié)果表明APS呈劑量依賴性地抑制細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)凋亡,提示APS可能通過(guò)PI3K/Akt/m TOR調(diào)節(jié)自噬,通過(guò)增加促凋亡蛋白Bax的表達(dá)量,減少抗凋亡Bcl-2的表達(dá)量,同時(shí)增加FLS中Caspase-3活性,從而減緩RA的病理進(jìn)展。另外,姜科和天南星科植物根部的提取物姜黃素已被報(bào)道對(duì)RA有防御和治療作用[10],姜黃素還可減輕膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎(CIA)大鼠的滑膜增生,與姜黃素通過(guò)m TOR通路抑制FLS增生及降低白細(xì)胞介素(IL)-1β、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、基質(zhì)金屬蛋白酶-1(MMP-1)等促炎細(xì)胞因子水平相關(guān)[11]。DENG H M等[12]報(bào)道表明瑞香素(DAP)呈劑量依賴性抑制CIA誘導(dǎo)的RA大鼠FLS增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,加速G1/G0期,抑制S期,可降低TNF-α誘導(dǎo)的FLS中磷酸化(P)-Akt、p-m TOR及自噬相關(guān)蛋白Atg5、Beclin-1和LC3-Ⅱ/Ⅰ的表達(dá)?？傊?DAP通過(guò)下調(diào)PI3K/Akt/m TOR信號(hào)通路抑制FLS的增殖,抑制自噬從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,筆者認(rèn)為可能是DAP治療RA的潛在機(jī)制。

2 Janus激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子(JAK/STAT)信號(hào)通路

JAK/STAT途徑是一種進(jìn)化上保守的信號(hào)通路,STAT有7個(gè)家族成員,其中STAT1和STAT3是主要的激活因子[13],RA患者FLS中的STAT1蛋白水平顯著高于骨關(guān)節(jié)炎(OA)患者[14],且STAT3能促進(jìn)FLS凋亡[15],但在RA病程中隨著p-STAT3不斷增加,反而抑制FLS凋亡,加重炎癥[16]。該途徑已被認(rèn)為在RA疾病的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用[17]。

楊琳等[16]對(duì)AA大鼠采用治療痹病的常用中藥秦艽的秦艽醇提物進(jìn)行研究,結(jié)果表明該成分可降低IL-6與TNF-α的表達(dá)量,增加IL-10的表達(dá)量,同時(shí)秦艽醇提物能抑制p-JAK2的表達(dá)量,其中10 g/(kg·d)高劑量組可抑制p-STAT3的相對(duì)表達(dá),提示秦艽醇提物對(duì)AA模型大鼠有抗炎效果,通過(guò)調(diào)控JAK2/STAT3通路發(fā)揮對(duì)FLS的抑制增殖及誘導(dǎo)凋亡的作用。雷公藤可降低炎癥因子水平,調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞等作用[18]。雷公藤甲素(TP)是雷公藤主要有效活性物之一[19]。樊丹平[20]實(shí)驗(yàn)研究證明在CIA大鼠中采用TP干預(yù)能降低促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β及IL-6水平,抑制p-JAK2和p-STAT3,表明TP可以通過(guò)調(diào)節(jié)TREM-1-JAK/STAT3信號(hào)通路發(fā)揮治療作用。莪術(shù)醇是中藥莪術(shù)的揮發(fā)油中重要的衍生物之一。WANG H等[21]發(fā)現(xiàn)莪術(shù)醇可以抑制血小板衍化生長(zhǎng)因子-BB(PDGF-BB)誘導(dǎo)的FLS的DNA合成,衰減FLS中p-JAK2、降低STAT1和STAT3活性,提示莪術(shù)醇可能通過(guò)JAK2-STAT 1/3信號(hào)通路調(diào)節(jié)自噬,從而抑制FLS增殖,發(fā)揮潛在的治療作用。YANG Y S等[22]研究得出苦參堿能抑制CIA大鼠FLS增殖及升高凋亡率,可阻滯FLS的G0/G1細(xì)胞周期,抑制增殖,減少磷酸化,激活JAK2、STAT1和STAT3,表明其作用機(jī)制可能通過(guò)抑制JAK/STAT自噬相關(guān)信號(hào)通路,從而促進(jìn)模型鼠FLS的凋亡。

3 核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB信號(hào)通路

自噬和凋亡在FLS細(xì)胞中具有相互關(guān)系,因?yàn)橐种谱允煽纱龠M(jìn)FLS細(xì)胞凋亡,表明自噬可能參與其凋亡的調(diào)節(jié)[23]。有研究表明,TNF-α可以上調(diào)自噬活性并激活NF-κB信號(hào)通路抑制自噬,在一定程度上改善TNF-α加重的FLS增殖/凋亡失衡,從而延緩RA的進(jìn)展,證明NF-κB信號(hào)通路可能參與了FLS自噬的調(diào)控[24]。

白藜蘆醇(Res)是由植物中提取的多酚天然單體,可影響自噬相關(guān)蛋白及線粒體凋亡通路[25]。研究報(bào)道稱Res能減輕血管生成素-1(Ang-1)和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)水平,降低滑膜組織中NF-κB的表達(dá)[26]。LEE H J等[27]在研究中使用巴西木素治療FLS,發(fā)現(xiàn)該成分可增加自噬小體積累,提高LC3-Ⅱ水平,減少TNF誘導(dǎo)的NF-κB活化和IL-6、IL-8分泌,認(rèn)為主要與NF-κB通路介導(dǎo)有關(guān)。丹皮酚是芍藥的主要衍生物之一。研究表明,丹皮酚可抑制Toll樣受體4(TLR4)的表達(dá)和NF-κB p65基因的激活,抑制滑膜炎,提示潛在機(jī)制可能與丹皮酚抑制炎癥和NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)以緩解RA的進(jìn)展有關(guān)[28]。山柰苷是天然的類黃酮苷,WANG J等[29]研究發(fā)現(xiàn)山柰苷可降低FLS中 MH7 A細(xì)胞的IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP-1和 MMP-3水平,阻斷NF-κB和Akt/m TOR通路激活,認(rèn)為山柰苷抑制NF-κB和Akt/m TOR通路,抑制細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。CHEN Y等[30]體外研究表明,香葉木素能減少FLS中MH7A細(xì)胞中IL-1β、IL-6、IL-8和 MMP-1的表達(dá),還能抑制 NF-κB和Akt/m TOR通路,促進(jìn)MH7 A細(xì)胞凋亡。

4 絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路

RA患者滑膜組織中MAPK的表達(dá)異常增加,可能與FLS增殖有關(guān)[31]。紫草素是源自紫草的萘醌類色素,具有抗炎及免疫抑制作用。何蓮花等[32]在體外研究中發(fā)現(xiàn)紫草素能降低TNF-α誘導(dǎo)的FLS中MH7A細(xì)胞的p-Akt、p-p38、p-ERK、p-JNK 表達(dá)量,認(rèn)為紫草素能抑制FLS中異?；罨腁kt和MAPK信號(hào)通路。

FLS的炎癥與血管翳生成相關(guān),而輔助性T細(xì)胞(Th)-17和IL-17線粒體障礙能誘發(fā)自噬發(fā)生[32]。血管新生是造成持續(xù)RA滑膜翳的重要因素,VEGF作為調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞增殖的主要細(xì)胞因子之一,可抑制血管新生[33]。甘草苷是從甘草中提取的黃酮類化合物。ZHAI K F等[34]研究報(bào)道甘草苷能顯著抑制IL-18誘導(dǎo)的FLS增殖,促進(jìn)核DNA破碎,下調(diào)Bcl-2/Bax比值,抑制VEGF表達(dá)及JNK、p38磷酸化,提示甘草苷可能通過(guò)減少炎癥、抑制血管生成、阻斷MAPK信號(hào)以誘導(dǎo)自噬。活性氧自由基(ROS)的過(guò)度積累和減少能通過(guò)調(diào)節(jié)MAPK通路發(fā)揮干預(yù)作用[35-36]。YANG G L等[35]研究認(rèn)為Res下調(diào)IL-1β刺激的RSC-364細(xì)胞缺氧誘導(dǎo)因子-1α和p38MAPK,可能與Res減少ROS積累,減輕炎癥,抑制細(xì)胞增殖,抑制MAPK信號(hào)通路,刺激滑膜組織中的細(xì)胞凋亡,減少血管生成有關(guān)。研究表明,細(xì)胞內(nèi)ROS累積易誘導(dǎo)FLS凋亡[25,35]。

5 線粒體途徑

線粒體是重要的細(xì)胞器。細(xì)胞的正常活動(dòng)依賴于完整的線粒體結(jié)構(gòu)和功能。功能異常的線粒體經(jīng)過(guò)線粒體自噬而被降解。線粒體自噬是降解受損線粒體介導(dǎo)細(xì)胞凋亡及維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的過(guò)程[37]。ZHANG J Q等[25]發(fā)現(xiàn)Res可降低AA大鼠自噬蛋白Beclin-1、LC3-Ⅰ/Ⅱ、氧化應(yīng)激蛋白 MnSOD,能減少氧化應(yīng)激,增加線粒體ROS(mt ROS)的產(chǎn)量,從而促進(jìn)FLS的凋亡,提示可能與破壞線粒體結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)。另有研究表明,Res能抑制線粒體超氧化物歧化酶的表達(dá)和FLS增殖,誘導(dǎo)凋亡[38],提示Res的作用機(jī)制可能與RA中的超氧化物歧化酶-線粒體ROS信號(hào)通路有關(guān)。ZHAI K F等[39]研究歐前胡素(IPT)對(duì)CIA大鼠的FLS的影響,結(jié)果表明IPT能激活細(xì)胞中Caspase-9和Caspase-3,表明IPT通過(guò)調(diào)控Caspase途徑促進(jìn)細(xì)胞凋亡,認(rèn)為Caspase依賴的線粒體信號(hào)通路可能參與IPT誘導(dǎo)FLS自噬和凋亡,IPT可能成為潛在的RA治療藥物成分。

6 小結(jié)

RA患者體內(nèi)自噬蛋白過(guò)表達(dá),自噬在滑膜組織中發(fā)揮著雙重作用,當(dāng)被適度激活時(shí)能促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器的降解,保護(hù)細(xì)胞免受過(guò)度凋亡,延長(zhǎng)細(xì)胞壽命;當(dāng)被過(guò)度激活時(shí),會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的死亡。由于自噬和凋亡呈負(fù)相關(guān),當(dāng)自噬被抑制時(shí),會(huì)增加細(xì)胞凋亡,這也是中藥活性物通過(guò)抑制自噬、發(fā)揮抗炎、抑制骨破壞和血管翳生成等潛在治療作用機(jī)制[23]。現(xiàn)有研究探討中藥衍生物干預(yù)RA的作用機(jī)制,認(rèn)為是通過(guò)信號(hào)通路調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬、抑制FLS的增殖、誘導(dǎo)凋亡發(fā)生發(fā)揮作用的。首先,在中藥活性物方面,研究的衍生物種類廣,其中白藜蘆醇、黃酮類研究較多,而多酚類、萜類、生物堿、香豆素類等研究次之。其次,在分子機(jī)制方面,主要是通過(guò)活性物質(zhì)對(duì)G0/G1、S期細(xì)胞周期阻滯、對(duì)炎癥細(xì)胞因子、對(duì)重要自噬相關(guān)蛋白等發(fā)揮作用。最后,在信號(hào)通路方面,有效成分可經(jīng) PI3K/Akt/m TOR、JAK/STAT、NF-κB通路、線粒體、活性氧等其他途徑,經(jīng)關(guān)鍵分子磷酸化上調(diào)或下降作用,達(dá)到對(duì)自噬的雙向調(diào)控作用,發(fā)揮抑制滑膜炎癥和FLS的增生、減少骨侵蝕和血管新生,促進(jìn)FLS凋亡,減緩疾病進(jìn)程,故將中藥活性成分經(jīng)RA相關(guān)信號(hào)通路對(duì)自噬的調(diào)控進(jìn)行總結(jié),見表1。

表1 中藥活性成分經(jīng)相關(guān)信號(hào)通路調(diào)控自噬的總結(jié)

7 不足與展望

本文通過(guò)將自噬相關(guān)蛋白及信號(hào)通路進(jìn)行總結(jié),為活性物質(zhì)治療RA的作用機(jī)制提供依據(jù);對(duì)活性物質(zhì)和自噬相關(guān)信號(hào)通路進(jìn)行總結(jié),發(fā)現(xiàn)關(guān)于一些活性成分的研究多停留在單一通路及少量細(xì)胞因子的研究上,為同一活性物質(zhì)橫向驗(yàn)證在多條自噬相關(guān)通路上的作用提供研究選擇上的參考,促進(jìn)后期推廣及實(shí)驗(yàn)(試驗(yàn))研究。本研究仍存在不足,如對(duì)中藥方劑的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究較多,若能將眾多方劑中的總提取物進(jìn)行自噬相關(guān)信號(hào)通路進(jìn)行歸納總結(jié),將會(huì)更加完整。