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中药通过信号通路干预急性胰腺炎相关损伤的研究进展  PDF

  • 赵世伟 1
  • 李生财 2
  • 漆利红 1
1. 甘肃中医药大学(甘肃 兰州 730000); 2. 甘肃省中医院(甘肃 兰州 730000)

最近更新:2024-02-19

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摘要

急性胰腺炎是临床上常见的急腹症,本病发病迅速,进展较快,给临床诊疗带来了极大的挑战。近年的相关研究表明,中药及其复方可以通过Toll样受体4信号通路、核转录因子-κB信号通路、丝裂原活化蛋白激酶相关信号通路、Janus激酶2/信号转导和转录激活因子3等信号通路,从多途径、多维度发挥相关作用机制,进而干预急性胰腺炎造成的损伤,改善急性胰腺炎病情。文中对中药介导相关信号通路干预急性胰腺炎相关损伤的研究现状进行总结,旨在为中药干预急性胰腺炎信号通路的相关研究提供参考,为临床运用中药治疗本病提供相关理论依据。

急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)是临床上常见的急腹症,其发病急骤,病情变化快,根据严重程度可分为轻症急性胰腺炎(mild acute pancreatitis,MAP)、中度重症急性胰腺炎(moderately severe acute pancreatitis,MSAP)、重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)三种类型,严重者可合并全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)和多器官功能衰竭(multiple organ failure,MOF),甚者严重危及患者的生命安[

1]。目前关于AP的发病机制并不明确,大多数学者认为胰蛋白酶原过早激活是AP的主要原因。此外,钙信号功能障碍、未折叠蛋白反应、内质网应激、线粒体障碍也可能是导致AP发生的潜在机制。AP可以造成机体组织损伤和感染。因此,控制胰酶对机体的损伤和炎症的发生是干预AP病情发展的重要治疗策略。目前,现代医学针对AP的治疗主要采用液体复苏、对症治疗和支持治疗等方法,尚未有针对性的药物出现。临床上应用的胰酶抑制剂和生长抑素的治疗价值还需要进一步的验证,抗生素的使用也伴随着许多争[2-3]。因此,针对AP的治疗需要探索更多的方法。近年来,中药现代化研究发现,单味中药及其提取物和中药复方对AP有着较好的干预作用,尤其是在炎症的控制方[4]。中医认为,AP的发生是由湿、热、瘀、毒引起,基本病机是腑气不通,关键病机为瘀毒内[5],故临床多运用大黄、黄芩、紫草等药物以泻下攻积、清热解毒。这些中药可以通过Toll样受体4(toll-like receptor 4,TLR4)、核转录因子-κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)、Janus激酶2/信号转导和转录激活因子3(Janus kinase 2/signal transducer and activator of transcription 3,JAK2/STAT3)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)相关信号通路等多条信号通路调节机体炎症反应和减轻组织损伤,从而达到改善AP症状的作用。为此,笔者总结中药通过信号通路改善急性胰腺炎相关损伤的研究进展,以期为中药的临床应用和现代化研究提供新的切入点。

1 TLR4信号通路

TLR4是Toll样受体家族中最早被发现的,是一类天然免疫模式识别受体,在人体免疫中发挥着重要的作[

6]。TLR4存在于人体多个细胞中,参与了肿瘤、炎症等疾病的发[7-8]。研[9]表明,TLR4在SAP中的表达水平明显升高,与AP严重程度、并发症密切相关,这表明TLR4在AP中发挥着很大的作用。在AP发生初期,受损的胰腺细胞释放出的热休克蛋白(Heat Shock Protein,HSP)、高迁移率族蛋白1(high mobility group box-1 protein,HMGB1)等物质可作为内源性配体激活TLR4,引发炎症因子的释[10]。也有研[11-12]指出,TLR4介导了肠黏膜以及肝脏等脏器的损伤,这可能与AP并发症的发生有关。因此,阻断TLR4信号通路对于AP的炎症反应、组织损伤和并发症的控制有着重要意义。

黄力强[

13]研究表明,与模型组大鼠相比,大黄游离蒽醌组可以改善胰腺组织损伤程度,ALT、AST活力有所下降,TLR4、NLRP3、Caspase-1蛋白表达水平降低,TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-18炎症因子释放减少。江勇[14]研究发现,白术多糖可以通过抑制TLR4活化防止SAP胰腺的损伤,提高SAP大鼠的免疫水平,保护肠黏膜组织。中医认为大黄有泻下攻积、清热凉血之功,白术有健脾益气利水之效。上述研究表明,中药不仅可针对炎症进行治疗,对其并发症的损伤也有着积极的保护作用,且在微观层面亦能发挥功效,如白术多糖能够提升SAP大鼠体内sIga水平及肠黏膜中T细胞亚群比例以改善肠道免疫水平,这与白术健脾益气功效不谋而合。

2 NF-κB信号通路

NF-κB是细胞内重要的转录因子,属于二聚体转录因子家族,炎症、癌症、自身免疫疾病都与其密切相[

15]。近些年来的相关研究表明,NF-κB在AP中是联系腺泡损伤和炎症损伤的中心分子,并在AP炎症反应中持续发挥作[16]。NF-κB控制着许多细胞因子的释放,反之亦受许多细胞因子影[17],TLR4、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)等信号通路与其密切相关。有研究指出在SAP小鼠早期模型中NF-κB过度活化,可导致内皮细胞功能障碍,炎症因子入血后,可以激活远端脏器中NF-κB的活化并激活炎症因子造成损[18-19]。目前,NF-κB已被做为多种疾病的靶点进行研究,在AP中抑制NF-κB的激活可以有效改善炎症反应,减轻脏器组织损[20]

唐开锋[

21]通过动物实验发现,枸杞多糖可抑制NF-κB的活化,下调促炎介质、趋化因子改善胰腺损伤,且枸杞多糖还可以通过抗氧化应激减轻胰腺组织的损伤。Chen[22]研究发现,川芎嗪不仅可以通过NF-κB减缓炎症反应,还可以促进胰腺细胞的凋亡,保护胰腺组织。此外,还有研[23-24]发现姜黄素等中药可以阻断TLR4、PI3K、AKT这些上游因子,从而抑制NF-κB的活化。文林林[25]在SAP模型大鼠中使用大黄牡丹汤,与对照组相比模型大鼠的胰腺组织、肠组织、肺组织损伤都有所减轻,可能与其调节高迁移率组蛋白B1(HMGB1)/晚期糖基化终末产物受体(RAGE)/NF-κB信号通路有关。这也说明,中药提取物及其复方不仅可以直接抑制NF-κB的活化发挥作用,还可以阻断其上游相关信号通路和细胞因子而发挥相关的作用。

3 JAK2/STAT3信号通路

Janus酪氨酸激酶2(Janus kinase 2,JAK2)属于酪氨酸激酶家族(tyrosine kinase,TRKs),在被激活后可以向下游进行信号传导;信号转导子与激活子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)是下游的转录因子,负责为JAK2传递出细胞因子并调控基因转录。JAK2-STAT3是广泛存在于人体细胞中的信号通路,与机体炎症、自身免疫性疾病的发病机制密切相[

26]。AP细胞受损后,IL-6、IL-8等炎症因子中所包含的gp130蛋白会激活JAK2-STAT3通路,通过磷酸化JAK2,传递给下游的STAT3,在激酶的催化下,磷酸化的STAT3蛋白以二聚体的形式进入细胞核与相关基因结合后调控基因转录,可以调控AP中炎症因子的释放,影响AP的炎症反应及AP并发症的发[27-29]。相关研究表明,通过抑制JAK2/STAT3信号通路的激活可以减少炎症因子的产生和细胞死亡,同时可减缓胰腺组织中纤维化的形[30]。因此,针对JAK2/STAT3信号通路进行干预,可以有效减轻AP的炎症反应和并发症的发生。

吴丽[

31]研究发现,大黄附子汤的含药血清可以通过降低磷酸化JAK激酶2(phosphorylated JAK2,pJAK2)、磷酸化信号转导与转录因子3(phosphorylated Signal Transducer and Activator of Transcription 3,pSTAT3)基因和蛋白表达阻断JAK2/STAT3信号通路,抑制腹腔巨噬细胞分泌IL-6、TNF-α的释放,从而减轻AP过度的炎症反应。唐祖鑫[32]使用柴胡清胰活血颗粒作用于SAP大鼠模型,结果显示柴胡清胰活血颗粒与JAK2抑制剂AG-490作用结果一致,可能是通过阻断JAK2-STAT3发挥其清热通腑、行气活血之效。因此,临床上可尝试运用这些中药复方干预治疗AP,以补充其他治疗的不足。

4 MAPK相关信号通路

MAPK是人体内一种关键的级联信号,可调控多种细胞和功能,人体内的多种细胞因子、生长因子、炎性细胞因子等物质可以激活MAPK,并调节人体细胞的变[

33]。c-Jun N-末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、P38丝裂原活蛋白激酶(p38 mitogen activated protein kinase,P38MAPK)都属于MAPK级联信号途径,并在机体中发挥着重要的作用。

JNK通路可调节多种生理过程,包括炎症反应、细胞分化、细胞增殖、细胞死亡/存活和蛋白质表[

34]。JNK在SAP早期就表现显著并呈现出大量活化状态,这提示JNK与SAP的发生机制有[35]。而在AP发生过程中细胞的损伤就可以刺激JNK活化从而导致炎症的加重。JO[36]研究发现,蜈蚣可以抑制JNK、P38的活化,从而下调HMGB1的表达实现抗炎的作用。

P38MAPK是由360个氨基酸组成的38KD蛋白,在被炎症、应激反应等刺激后可以激活一系列蛋白产生各种生物学效应,调节细胞基因表达,促进TNF-α、IL-1等炎症因子的释放,在SAP中有着关键作[

37]。朱晓[38]研究发现,黄芩素可以减轻SAP大鼠模型炎症反应,这可能与调节P38MAPK信号通路,影响其下游的细胞凋亡调控蛋白Bcl-2和Bax的表达有关,从而改善AP的病情及其并发症。此外,黄芩素还可减少肺部组织的细胞凋亡,而中医学上认为黄芩,有清热燥湿解毒之功,且归于肺经,上述实验或许也在一定程度上验证了中药的归经理论。

5 其他相关信号通路

钙池操纵的钙通道(store-operated calcium entry,SOCE)介导了Ca2+的流动,而Ca2+是人体内重要的信使,参与了一系列的生理过程,若Ca2+异常可影响细胞的稳态,导致细胞损[

39-40]。在AP中钙超载是一个重要的发病机制,有研究表明胰腺的损伤与钙剂的量呈正相[41]。因此对钙超载理论的研究也是AP的一个新热点。段丽芳[42]研究发现,粉防己碱可以下调SOCE通路上游基质相互作用分子(stromal interaction molecule 1,STIM1)和钙释放激活钙通道蛋白(calcium release-activated calcium channel protein l,ORAI1)这两个关键蛋白的表达,从而抑制SOCE信号通路活化,阻断胰腺腺泡细胞钙超载,降低胰腺、肺组织损伤水平及炎症反应。由此可见,中药在钙超载相关的信号通路上仍有重要的作用,可以从不同角度阐述中药对AP的作用机制。

非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)包括微小RNA(micro RNA,miRNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)等多种类型,在人体中可调节细胞生长以及各种酶的生成,参与多种疾病的发生,可广泛应用于疾病的诊断和治[

43-44]。在AP中miRNA家族可以介导AP的炎症浸润,影响细胞的自噬和凋亡,而关于lncRNA与AP之间的关系的研究仍在起步阶段,需要进一步探[45]。Liu[46]发现,三七总皂苷可以通过上调miR-181b水平,下调雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)/AKT水平,阻断mTOR/AKT通路活化,增强半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3,CASP3)通路活性,从而减少胰腺损伤和自噬的发生,促进细胞凋亡,保护胰腺组织。茵陈蒿汤有清热利湿退黄之功,在临床上常常用来治疗湿热内蕴的患[47]。项红[48]研究认为,茵陈蒿汤可以明显降低lncRNA-PVT1的表达,增加miRNA-30a-5p的表达,抑制自噬和促进细胞凋亡,从而减轻SAP的损伤。这进一步从现代医学方面说明了茵陈蒿汤的作用机制,为临床诊治提供了科学依据。

6 小结与展望

综上,中药提取物及中药复方可通过介导信号通路减少AP的炎症反应、组织损伤及并发症的发生,以达到干预及治疗AP的目的。AP可归属于中医学“腹痛”的范畴,其病机复杂,病情进展迅速,病理性质以里、实、热证为主。临床中AP多用清热解毒攻下药治疗,根据病情表现及阶段的不同也可运用活血化瘀、健脾理气等中药。因此临床治疗AP多选用大黄、黄芩、紫草以清热解毒,若患者表现为瘀血内停则可使用川芎、姜黄等以活血化瘀,还可加白术以健脾益气利水。使用汤剂时同样需要辨证论治,腑气不通者可用大承气汤;寒积里实者可用大黄附子汤;脾气虚弱者可选用六君子汤。中医的辨证论治是治疗疾病的关键,无论是中药还是方剂的使用都需辨证施治,才能使中药在AP的治疗中发挥出其应有的作用。

随着现代医学的发展,AP的治疗有着长足的进步,但是许多用药在临床上仍有诸多争议,尤其是抗生素的盲目使用可能增加多重耐药菌和真菌感染的风险。然而,中药可以通过调节TLR4、NF-κB、JAK2/STAT3、MAPK等信号通路从降低炎症反应、调节细胞自噬与凋亡、保护黏膜组织、防止钙超载、减轻并发症等多个方面实现干预及治疗AP的目的,这可以有效补充现代医学治疗手段的不足。同时,中药有着质优、价廉的特点,还可以通过多靶点、多途径针对AP发挥相关作用。但是,在研究中药治疗AP的过程中仍有诸多问题需要解决:①中药的成分诸多,成为研究者筛选其有效成分的难题;②中药尤其是中药复方涉及多条信号通路,中药及其复方对这些信号通路有哪些侧重值得深思;③AP的发生涉及多个机制,许多机制的相关研究较少或尚未开展,如钙超载理论、内质网应激机制等可能成为下一步的研究方向;④中医学的特点是辨证论治,在进行动物实验时如何造就合理的中医证型的模型值得进一步探索;⑤目前针对AP的中药研究主要以动物实验为主,尚需进一步增加临床实验,尤其是高质量的临床实验,使得临床疗效有着更准确的评价。虽然中药干预AP的相关研究仍需攻克许多难关,但随着研究的不断深化,中药一定会在干预及治疗AP的领域上获得新的突破,为中药现代化以及临床治疗提供新的理论依据,开辟新的治疗途径。

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