全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 22 期 2015 年 11 月
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组织蛋白酶与中药
刘 杨,陈凤彩,杨长福*,林 昶
贵阳中医学院,贵州 贵阳 550002
摘 要:组织蛋白酶来源于细胞内溶酶体,种类和功能多样,其在维持人体新陈代谢和疾病发生发展过程中表现出双重作用,
其适度表达可促进组织或细胞的活化、增殖与代谢,对人体起到积极的作用,而过度表达又成为某些疾病发生发展的诱因,
成为某种消极因素。中药作为传统医学重要的组成部分,来源广泛且副作用低,对组织蛋白酶的影响起着不可忽视的积极作
用。目前,中药对于组织蛋白酶的相关研究起步较晚,并且发展缓慢。综述近年来国外关于组织蛋白酶的部分研究理论和国
内关于中药在组织蛋白酶方面的研究内容,为中药干预治疗对组织蛋白酶诱发相关疾病研究提供部分参考。
关键词:组织蛋白酶;溶酶体;中药;肿瘤;糖尿病
中图分类号:R285 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2015)22 - 3427 - 07
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2015.22.024
Cathepsin and Chinese materia medica
LIU Yang, CHEN Feng-cai, YANG Chang-fu, LIN Chang
Guiyang College of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550002, China
Abstract: Cathepsin, with various species and functions, derives from cell endolysosome. It has great impact on both sustaining
eubolism and preventing diseases. Cathepsin has positive effect on human beings through its moderate expression to enhance the cells
in their activation, multiplication, and metabolism. While its excessive expression might have a negative effect of inducing other
diseases. Traditional Chinese herbs have been a crucial part of traditional Chinese medicine and they are various in species with less
side effect, which has been paid close attention to. So far, researches about cathepsin become abundant among researchers home and
abroad, while Chinese materia medica just takes up its gradual research not long before. This paper aims at briefly summarizing the
latest academic researches on cathepsin home and abroad in terms of dependency structure, features of pathology and physiology as
well as the intervention of traditional Chinese herbs to cathepsin in order to give a clear picture on its development.
Key words: cathepsin; endolysosome; Chinese materia medica; tumor; diabetes mellitus
组织蛋白酶是细胞内蛋白酶,在细胞中具有消
化功能的囊泡内被发现,这些具有消化功能的囊泡
也被称为溶酶体。溶酶体包含大量水解酶与消化酶,
参与降解在细胞生长发育衰老过程中产生的多余多
糖和核酸以及破损坏死的细胞器结构。组织蛋白酶
对于正常的细胞生长周期和完整的组织功能都有重
要的影响,并具有双重调节作用。在正常生理环境
中,组织蛋白酶适度表达可促进组织或细胞的活化、
增殖与代谢,对人体起到积极的作用。而在病理环
境下,组织蛋白酶过度表达又成为某些疾病发生发
展的诱因,成为某种消极因素。中药作为传统医学
研究内容的重要组成部分,其毒副作用低,疗效确
切,受到医学界越来越多的重视,现阶段关于国外
对于组织蛋白酶的相关基础理论研究已很丰富,而
国内传统医学领域有关中药对于组织蛋白酶的研究
起步较晚,并且发展缓慢,成果较少。本文从部分
组织蛋白酶的相关结构、病理生理学特性以及中药
对组织蛋白酶的影响等几方面综述近年来国外关于
组织蛋白酶的部分研究理论和中药在组织蛋白酶方
面的研究进展,为中药对组织蛋白酶相关疾病研究
提供一定的参考。
1 国外关于组织蛋白酶部分研究进展
组织蛋白酶(cathepsin)一词来源于希腊语,意
为“消化”。最初是指酸性蛋白酶,它们被用大写字
收稿日期:2015-05-18
基金项目:国家自然科学基金资助项目(81260587)
作者简介:刘 杨,研究生在读,从事中医基础理论研究。Tel: (0851)5606145 E-mail: www.liuyang2009@aliyun.com
*通信作者 杨长福,博士,副教授,从事中医基础理论研究。Tel: (0851)5606145 E-mail: yangchangfu@126.com
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母标注命名了每个酶。组织蛋白酶是具有不同群体
的蛋白酶,它是由各种催化酶类组成,包含丝氨酸
蛋白酶类(组织蛋白酶 A、G)、天冬氨酸组织蛋白
酶类(组织蛋白酶 D、E)、半胱氨酸组织蛋白酶类
(组织蛋白酶 B、C、F、H、K、L、O、S、V、X、
W)[1]。
1.1 组织蛋白酶部分分子组成和结构功能特点
组织蛋白酶的三维空间结构由 1 个隐含着半胱
氨酸残基的 α-螺旋构成的L型结构和一个含有组氨
酸残基构成的 R 型结构组成[2]。人组织蛋白酶的催
化活性中心是具有 214~260 个氨基酸的长肽链,它
包含着 1 个由半胱氨酸、组氨酸和天冬酰胺残基组
成的高度保守活性区域。组织蛋白酶以无活性的酶
原的形式存在于吞噬体中,在酸性环境下通过自我
催化激活或者被其他蛋白酶激活,而酶原的主要构
成成分为 α 螺旋结构的前体肽,它有防止活化中心
被激活,强化与分化成熟部分结合的能力。这个 α
螺旋结构与成熟区域的酶结构 N 端残基方向相反,
它跨越活性中心与底物进行结合。在胞质中的高尔
基运输体网状结构内,糖基化的组织蛋白酶前体都
带有甘露糖-6-磷酸标记,在细胞自噬溶酶体内能够
自我分类排序,同时前体蛋白的功能结构域被激活
水解,组织蛋白酶被自我催化激活或被其他蛋白水
解酶激活。
丝氨酸蛋白酶类组织蛋白酶 A 相对分子质量
约为 5×104[3],属 α/β 折叠水解酶类,存在于溶酶
体中,它还是一种丝氨酸类羧基肽酶,其羧基肽酶
活性最佳 pH 值为 4.5~5.5;组织蛋白酶 G 相对分
子质量为 2.6×104[4],其是从激活的中性粒细胞释
放的一种丝氨酸蛋白酶,抑制前列环素产生,诱导
纤溶酶原激活抑制剂-1 释放,可导致血小板活化、
血管栓塞,诱发心脑血管病。天冬氨酸组织蛋白酶
类组织蛋白酶 D 相对分子质量约为 5×104,由无
活性的蛋白前体、蛋白中间体和成熟体 3 种形式存
在于细胞内,最佳 pH 值为 3~5;组织蛋白酶 E 以
同源二聚体形式存在于细胞内[5],相对分子质量为
4.2×104,其高表达于与免疫相关的巨噬细胞、树
突状细胞、B 细胞及红细胞、胃黏膜和皮肤等。溶
酶体内半胱氨酸组织蛋白酶占据了大部分,其属于
木瓜蛋白酶类家族中的半胱氨酸蛋白酶 CA 族,它
们都是些单体蛋白,除了组织蛋白酶 C 相对分子质
量在 2×105 左右外,其余的相对分子质量在 2×
104~3.5×104。半胱氨酸蛋白酶组织蛋白酶 B、H、
F、K、L、O、S、V、W 具有肽链内切酶活性,组
织蛋白酶 C 和 X 还具有肽链外切酶活性,不仅可
以降解蛋白质,还可以在不同组织特异性表达,参
与某些细胞功能的调节。组织蛋白酶 B 既有肽链外
切酶活性又具有肽链内切酶活性,在免疫复合物降
解和神经细胞凋亡当中组织蛋白酶 B 表现为肽链
内切酶活性[6]。肽链外切酶组织蛋白酶 C 和 X 不能
被自我催化成熟,必须要 1 个肽链内切酶来激活。
在一些疾病中,正常的细胞内环境被改变就会
引起溶酶体组织蛋白酶的分泌,组织蛋白酶的空间
结构中有磷酸甘露糖残基,这个结构与甘露糖-6-磷
酸受体结合,导致溶酶体组织蛋白酶的释放。伴随
着组织蛋白酶的释放,溶酶体的膜结构的通透性会
发生改变,继而又可影响细胞凋亡[7]。组织蛋白酶
被证实由溶酶体释放入胞浆,与 Bcl-2 家族蛋白共
同诱导细胞凋亡[8]。组织蛋白酶发挥活性作用的微
环境是酸性或中性,其在酸性条件下的水解活性要
强于中性,但也不是绝对的,还要看其催化的底物
和自身结构是否稳定[9]。黏多糖是组织细胞中较为
重要的调节蛋白,组织蛋白酶与之黏附直接影响蛋
白酶的催化活性、稳定性和催化速率。例如,硫酸
乙酰肝素是一种普遍存在于细胞中的黏多糖,在细
胞表面和细胞外基质以蛋白多糖的形式存在,大多
数细胞的硫酸乙酰肝素起源于多配体蛋白聚糖类和
磷脂酰肌醇蛋白聚糖类,它们通过一些基本跨膜蛋
白与细胞膜相联系,同时细胞膜也会分泌串珠素和
集聚蛋白,它们共同参与各种复杂的生理过程,包
括细胞外基质的降解、新生血管生成、细胞分子黏
附聚集,同时又参与调节多种丝氨酸类蛋白水解酶
和半胱氨酸蛋白水解酶,在组织结构修复、炎症反
应、免疫应答及肿瘤迁移过程中起重要作用。硫酸
乙酰肝素被证实可以绑定到组织蛋白酶 B 上,从而
极大地提高了酶在中性环境中的稳定性[10]。
1.2 组织蛋白酶病理生理学特性
1.2.1 生理特性 组织蛋白酶 A 参与裂解内皮素-
1、P 物质、缓激肽、血管紧张素 I 及催产素[11];正
常表达水平的组织蛋白酶 B 和 L 对于脑组织的正
常功能运行和神经元细胞的生长发育有着重要的
作用[12];组织蛋白酶 C 高表达于上皮组织和细胞
间的免疫应答,其缺乏会导致掌趾角化牙周病综
合征[13];组织蛋白酶 G 既是一种弹性蛋白酶也是
一种胶原蛋白水解酶,其可降解 I、III 型胶原蛋白,
激活肾素-血管紧张素酶系统,诱导血管紧张素原产
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生,诱导血管紧张素 I 向血管紧张素 II 转化,影响
血管内皮细胞功能,降解血管壁中的胶原成分、纤
维连结蛋白和钙黏着蛋白,诱导血管平滑肌细胞生
长迁移。它能够活化巨噬细胞,促进血小板凝集,
增强白细胞凝集和黏附力量;组织蛋白酶 K、L 和
S 都与体质量的调节有关,抑制它们可以减少脂肪
生成;组织蛋白酶 S 被发现存在于皮肤角质细胞、
噬菌体、抗原呈递细胞(巨噬细胞、B 淋巴细胞、树
突状细胞)。组织蛋白酶 S 蛋白基因可在肥胖者脂肪
组织中过表达,调节体质量减少后的血糖水平[15],
但如果体内缺乏组织蛋白酶 S,将会降低肝糖原的
产生,并且这种降低与胰岛素敏感性没有相互联系,
与糖异生途径相关蛋白基因表达的下调和肝细胞代
谢水平低有关系;组织蛋白酶 V 与 L 有较多的相
似性[16],没有广泛地细胞组织表达,更多表达于胸
腺和睾丸,并且在激活的巨噬细胞里面表达,同时
在血管内皮细胞的粥样斑块常有表达[17]。虽然组织
蛋白酶 V 和 L 在 37 ℃或 pH 5.5 时具有相似的酶
活性,在某些情况下,组织蛋白酶 V 的激活可大量
降解弹性蛋白酶,与组织蛋白酶 K、S 和 L 相比活
性更强。
1.2.2 病理特性 组织蛋白酶 B 与增加恶性肿瘤
的转移能力相关,其 mRNA 在人和鼠的细胞组织中
都有表达,它自身存在的羧基残端被水解,通过与
肿瘤细胞的膜结构结合产生生物学效应[18-19]。肿瘤
细胞转移过程中需要通过细胞外基质的阻隔,而细
胞外基质中含有大量胶原蛋白、糖蛋白和蛋白多糖,
有组织蛋白酶 B 的参与可以促进细胞外基质的局
灶性降解[20],从而加速肿瘤细胞的迁移;组织蛋白
酶 D 的缺乏会引起脑神经元内蜡样脂褐素的大量
堆积[21],组织蛋白酶 B、D 和 L 在肌萎缩性侧索硬
化症转基因小鼠的脊髓中过度表达,影响脊髓运动
神经元的功能;放疗副作用造成的血管壁与结缔组
织损伤是由组织蛋白酶 D 诱导的自噬-溶酶体途径
对内皮细胞与成纤维细胞影响所造成的[22]。在细胞
凋亡过程中,不同的溶酶体蛋白水解酶在介导细胞
凋亡过程中的作用会因为其在不同物种中量的不同
而存在差异[23],线粒体中细胞色素 C 的释放是细胞
凋亡过程中重要的一步,在肿瘤坏死因子 -α
(TNF-α)处理过的肝细胞中,组织蛋白酶 B 的释
放诱导 caspase 8 的激活,同时又导致细胞色素 C
的释放,细胞色素 C 与凋亡蛋白激活因子 -1
(Apaf-1)结合,在 ATP 存在的情况下继而激活
caspase 9;组织蛋白酶 D 能够诱导表皮成纤维细胞
凋亡,采用组织蛋白酶 D 反义 RNA 或者抑胃肽 A,
可以抑制由 γ 干扰素(IFN-γ)或 Fas-1 诱发的细胞
凋亡过程,阻止细胞色素 C 的释放和 caspase 酶活
性。组织蛋白酶 G 可促进血栓形成,诱发炎症反应,
造成细胞外基质降解和加剧动脉粥样硬化斑块的形
成,同时与纤维结合蛋白片段(Fn)结合[24],可增
加人体皮肤成纤维细胞中基质金属蛋白酶(MMP)
的表达,激活 MMP-1、MMP-2、MMM-9。抑制组
织蛋白酶 S 可以减弱肿瘤细胞的分裂和血管生成,
它可以激活弹性蛋白和胶原蛋白在动脉粥样硬化中
发挥作用[25]。组织蛋白酶 L 和 S 的活动能够被黏多
糖抑制;在动脉粥样硬化中,组织蛋白酶 V、K、S
都参与血管壁弹性蛋白基质的降解,弹性蛋白和胶
原构成细胞外基质的主体结构,直接影响血管壁的
弹性和张力,一旦遭到破坏就会导致血管壁脆性增
加,容易血管破裂。组织蛋白酶 V 所表现的降解活
性比组织蛋白酶 K、S 要高,并且在硫酸软骨素干
预下,组织蛋白酶 V、K 的活性能够被抑制,但组
织蛋白酶 S 除外;在组织或细胞中,基底膜结构连
续覆盖于细胞外基质(ECM)表面,它的主要构成
成分是层黏连蛋白、IV 型胶原和巢蛋白(nidogen),
它们之间以非共价键相连[26],巢蛋白在哺乳动物基
底膜中广泛表达,分为 nid-1 和 nid-2,在皮肤、肌
肉、肺、神经等结构的基底膜中大量表达,而组织
蛋白酶 S 能够在酸性和中性环境下降解 nid-1,同时
nid-1 还可被丝氨酸蛋白酶和基质金属蛋白酶降解;
在炎性反应中,磷脂酶 A2(PLA2)参与介导细胞
凋亡诱发的细胞死亡、免疫抗原呈递以及组织器官
缺血/再灌注引发的损伤,它免疫应答激活后引起花
生四烯酸(AA)的释放从而引起线粒体功能改变,
激活组织蛋白酶 B[27]。
2 中药对组织蛋白酶的影响
2.1 对组织蛋白酶 B 的影响
2.1.1 积肺散 积肺散可干预组织蛋白酶 B 的表
达,具有一定的抑癌作用。齐路霞等[28]观察中药复
方积肺散对肺癌小鼠组织蛋白酶 B 表达的影响。肺
癌细胞经接种、传代后制成单细胞混悬液种植于小
鼠体内,将感染肺癌细胞的小鼠随机分为模型组、
化疗组、中药组和联合用药组,给药后每组 HE 染
色和免疫组化法观察组织蛋白酶B表达。实验显示,
肺积散与顺铂合用能明显降低组织蛋白酶 B 的表
达,与顺铂合用明显加强其抗癌作用。
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2.1.2 白藜芦醇 白藜芦醇能够刺激组织蛋白酶 B
的表达,诱导癌细胞凋亡。马曜辉等[29]观察白藜芦
醇对膀胱癌T24细胞凋亡及组织蛋白酶B的表达情
况,白藜芦醇处理 T24 细胞后继续培养 24、48、72
h,流式细胞仪检测各时间点细胞凋亡情况,采用
RT-PCR 和 Western blotting 法检测组织蛋白酶 B 的
表达。实验发现,白藜芦醇能够诱导 T24 细胞凋亡,
并且随着时间延长组织蛋白酶 B 的 mRNA 和蛋白
量均升高。
2.1.3 冬虫夏草菌丝 冬虫夏草菌丝可通过调节组
织蛋白酶B和内源性抑制剂胱抑素C二者动态平衡
起到对糖尿病肾病的治疗作用。方华伟等[30]应用冬
虫夏草菌丝干预糖尿病肾病大鼠,观察其可能的作
用机制。随机将大鼠分为正常组、模型组和虫草组,
后 2 组进行链脲佐菌素体内注射造模,同时虫草组
ig 给药,之后分别在 4、8、16 周处死一定数量动
物,取 24 h 尿量检测尿白蛋白和尿肌酐,肾脏标本
免疫组化法和 PCR 检测组织蛋白酶 B、内源性抑制
剂胱抑素、IV 型胶原和纤维连接蛋白水平。结果显
示,经虫草菌丝干预治疗 16 周后,组织蛋白酶 B
的表达量明显升高,而抑制剂胱抑素 C、IV 型胶原
和纤维连接蛋白的表达量却明显下降。
2.1.4 褐藻 褐藻多糖硫酸酯可能抑制组织蛋白酶
B 活性起到了抗氧化损伤的作用。张甘霖等[31]观察
褐藻提取物褐藻多糖硫酸酯对组织蛋白酶B活性的
影响。实验将神经生长因子分化的大鼠肾上腺嗜铬
细胞瘤 PC12 细胞分为正常组、模型组和给药组,
模型组和给药组用 H2O2 诱导 PC12 细胞氧化损伤,
给药组给予褐藻多糖硫酸酯处理。酶标仪检测细胞
内超氧化物歧化酶和活性氧水平,荧光底物法检测
组织蛋白酶 B 表达。结果表明,H2O2 诱导 PC12 细
胞中活性氧量升高,褐藻多糖硫酸酯能够降低活性
氧的水平,对人肝脏细胞组织蛋白酶 B 的表达有抑
制作用。
2.1.5 α-亚麻酸 α-亚麻酸能够降低组织蛋白酶 B
在心肌细胞中的过表达,具有抑制炎症的作用。谭
仕凯等[32]研究了 α-亚麻酸对病毒性心肌炎小鼠中
组织蛋白酶 B 表达的影响。实验小鼠随机分为对照
组、心肌炎组、高剂量干预组和低剂量干预组。除
对照组外,其余各组腹腔接种柯萨奇病毒诱发病毒
性心肌炎,同时高、低剂量干预组 ig α-亚麻酸,15
d 后处死动物并取心脏和血清,PCR 和 ELISA 法检
测组织蛋白酶 B 量的变化。实验显示,α-亚麻酸高
剂量组能够明显降低心肌炎小鼠的死亡率,组织蛋
白酶 B 的 mRNA 表达量与心肌炎组相比明显下降,
病理切片中心肌形态得到较好改善。
2.2 对组织蛋白酶 L 的影响
2.2.1 黄芪甲苷 在病毒性心肌炎中黄芪甲苷对组
织蛋白酶 L 的表达表现出明显的抑制作用。于小华
等[33]观察黄芪甲苷干预病毒性心肌炎小鼠心肌细
胞中组织蛋白酶 L 的表达。小鼠 ip 柯萨奇病毒制备
病毒性心肌炎模型,随机分为模型组和不同浓度黄
芪甲苷组。各药物组给药后采用病理切片、RT-PCR
及免疫组化法观察组织蛋白酶 L 的表达量。观察发
现,随着黄芪甲苷浓度的提高,给药组比模型组小
鼠死亡率下降,病理切片中给药组心肌细胞病变程
度明显减轻,RT-PCR 显示组织蛋白酶 L 的 mRNA
表达水平下调,免疫组化显示高剂量黄芪甲苷组组
织蛋白酶 L 表达量下降。
2.2.2 补肾调经方和逍遥丸 补肾调经方和逍遥丸
可以增强组织蛋白酶 L 的表达,达到促进排卵作用。
段彦苍等[34]应用复方制剂补肾调经方和逍遥丸对
促性腺激素处理过的小鼠卵巢中组织蛋白酶 L 表达
量的影响进行实验观察,采用幼龄小鼠随机分为正
常组、对照组、逍遥丸组和补肾调经方组。小鼠体
内注射人绒毛膜促性腺激素造模,在药物组给药后
0、4、8、12 h RT-PCR 检测各组组织蛋白酶 L mRNA
的表达量。实验显示,2 种复方制剂都可以促使小
鼠卵巢中组织蛋白酶 L mRNA 的表达量增强,并促
进排卵。
2.3 对组织蛋白酶 K 的影响
2.3.1 淫羊藿总黄酮 淫羊藿总黄酮抑制组织蛋白
酶 K 对 I 型胶原的降解,起到一定的抗骨质疏松的
作用。朱志刚等[35]研究淫羊藿总黄酮对去卵巢大鼠
骨组织 I 型胶原代谢及组织蛋白酶 K 表达的影响。
随机分设假手术组,模型组,淫羊藿总黄酮高、中、
低剂量组和雌二醇(E2)阳性对照组。除假手术组,
其余各组摘除大鼠双侧卵巢建立骨质疏松症模型,
各组 ig给药后ELISA检测尿 I型胶原氨基末端交联
肽、X 线检测骨密度、免疫组化法和 Western blotting
检测大鼠骨组织 I 型胶原和组织蛋白酶 K 的表达。
结果显示,不同浓度淫羊藿总黄酮都可促进去卵巢
大鼠骨组织中成骨细胞 I 型胶原的表达,下调破骨
细胞中组织蛋白酶 K 的表达,HE 染色显示淫羊藿
总黄酮各给药组和 E2 组骨小梁数量明显增加,骨髓
腔变小,骨密度加大。
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2.3.2 补肾通络方 补肾通络方可抑制组织蛋白
酶 K 在骨质疏松患者骨细胞中的过表达。林一峰
等[36]通过自制补肾通络方干预治疗,观察去卵巢
大鼠破骨细胞中组织蛋白酶 K 的表达。实验采用
雌性大鼠随机分设假手术组、模型组和补肾通络方
组,后 2 组摘除雌性大鼠卵巢建立骨质疏松模型,
饲养 4 周后给药,6 周和 12 周后各组采用 Western
blotting 和 RT-PCR 法测定骨组织破骨细胞中组织
蛋白酶 K 的表达量,并 X 线检测骨密度。实验显
示,随时间延长,给药组与模型组相比,破骨细胞
组织蛋白酶 K 表达量显著下调,给药组大鼠骨密
度有明显增加的趋势。
2.3.3 骨碎补总黄酮 骨碎补总黄酮能够降低组织
蛋白酶 K 的表达量,增加骨质疏松大鼠骨密度。倪
力刚等[37]用不同浓度骨碎补总黄酮对去卵巢大鼠
进行药物干预,观察其对大鼠股骨骨密度和股骨干
骺端组织蛋白酶 K 基因表达的影响。实验选用雌鼠
72 只,随机分为正常组,假手术组,骨碎补总黄酮
高、中、低剂量组和雌激素组。除正常组、假手术
组,其余各组大鼠摘除卵巢造模,ig 给药后不同时
间点取骨组织进行骨密度测定和 PCR 测定组织蛋
白酶 K mRNA 的表达量。实验显示,骨碎补总黄酮
各给药组大鼠骨密度增加,组织蛋白酶 K mRNA 的
表达量下降。
2.3.4 甘草附子汤 甘草附子汤能够抑制组织蛋白
酶 K 的表达,减少胶原蛋白的分解,治疗骨质疏松。
李明慧等[38]观察甘草附子汤对去卵巢大鼠骨组织
中 I 型胶原和组织蛋白酶 K 表达的影响,将雌性大
鼠随机分设假手术组,模型组,甘草附子汤高、中、
低组和雌激素组。摘除卵巢造模,成功后各药物组
给药,3 月后 HE 染色和免疫组化法检测 I 型胶原和
组织蛋白酶 K 表达量。实验显示,甘草附子汤药物
组和雌激素组都能明显降低组织蛋白酶 K 的量,HE
染色显示实验动物骨小梁的数目增加,并且 2 组在
治疗效果上无差异。
2.3.5 三七总皂苷 三七总皂苷可上调组织蛋白酶
K 在肺纤维化疾患中的表达。孙晓芳等[39]观察三七
总皂苷其对肺纤维化小鼠组织蛋白酶 K 表达的影
响。实验将小鼠分为假手术组、模型组和三七总皂
苷组,假手术组气管内滴注生理盐水,其余各组气
管内滴注博来霉素制备肺纤维化模型,造模后 2 d
开始给药,于 7、14、28 d 随机取一定数量动物处
死,取血清检测层黏连蛋白和透明质酸量的变化,
肺组织 HE 染色、免疫组化法和免疫蛋白印记法检
测组织蛋白酶 K 的表达。实验结果显示,三七总皂
苷组血清中层黏连蛋白和透明质酸量较模型组显著
减少,组织蛋白酶 K 的量明显增高,而小鼠肺纤维
化程度与模型组相比有所减轻。
2.4 对其他组织蛋白酶的影响
2.4.1 葛根素 葛根素能够抑制组织蛋白酶 S 在狭
窄血管中表达,减少血管内胶原的聚集。王群等[40]
观察葛根素对动脉内球囊术损伤后再狭窄形成过程
中组织蛋白酶 S 和其内源性抑制剂胱抑素 C 的影
响。实验动物先进行高脂饲料喂养,随机将其分为
对照组、高脂组、球囊术后损伤组和葛根素组,药
物组给药后除对照组外,其余各组行髂动脉内球囊
扩张术致动脉内膜损伤,每组不同时间点取动脉一
段,进行 HE 染色和免疫组化切片。通过免疫组化
法发现,葛根素组动脉血管再狭窄面积减少,损伤
部位的组织蛋白酶 S 表达量下降。
2.4.2 姜黄素 姜黄素可抑制组织蛋白酶D在肿瘤
细胞中的表达,诱导细胞凋亡。杨家荣等[41]体外观
察姜黄素对膀胱肿瘤细胞组织蛋白酶 D 的影响。实
验分设对照组和姜黄素高、中、低剂量组,给药后
各组 MTT 检测细胞生长抑制率,TUNEL 染色并计
算细胞凋亡率,RT-PCR 和 Western blotting 检测组
织蛋白酶 D 的表达量。结果发现,随着给药组姜黄
素浓度的升高,细胞抑制率提高,肿瘤细胞的细胞
凋亡数目明显增加,组织蛋白酶 D 的表达水平受到
明显的干扰,表达总量受到明显抑制。实验显示,
姜黄素降低了组织蛋白酶 D 在肿瘤细胞中的表达,
抑制肿瘤细胞增殖,诱导肿瘤细胞凋亡。
3 结语
中药可以影响某些组织蛋白酶的表达。从国内
相关研究中看到,中药可以干预并治疗由某些组织
蛋白酶所诱发的相关疾病。目前国外对于组织蛋白
酶研究较为广泛,其研究内容丰富,并且功能多样。
而国内关于组织蛋白酶的相关研究起步较晚,但传
统医学在药物应用与临床诊疗方面内容繁杂,可以
研究并利用的资源非常丰富,故组织蛋白酶的相关
研究可以应用到其中,做进一步的挖掘和探讨。通
过总结中药对组织蛋白酶的影响方面的研究进展,
可以看出中药研究主要的 2 种方向:一种是单体成
分研究,另一种是复方制剂的研究。单体成分的研
究有助于丰富单味中药的机制研究,复方制剂的研
究有利于向临床成果转化,服务于临床。二者相辅
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相成,对中医药事业的发展有着重要的促进作用。
同时,中药与组织蛋白酶的相关研究目前也
存在诸多问题,在短时间内无法解决,如药材来
源不固定且品种质量无法控制,原药材种植过程
中存在农药残留的问题,中药材中起作用成分复
杂、多样,单一的筛选方法难以确定全部的有效
成分,单体有效成分纯化标准不够统一,在体实
验中复方制剂研究的质量标准不稳定,离体实验
中有效成分转移到体内会受到药物代谢和个体差
异影响等,这些问题可能会在组织蛋白酶相关重
复实验时造成部分影响。
今后,中药与组织蛋白酶的相关研究如何发展,
可以通过研究中药对组织蛋白酶的专一性以及在特
定疾病发展过程中上下游细胞信号传导通路特定靶
点的干预和治疗作用方面来研究药物单体成分的某
些作用;还可根据单体研究的成果,结合现有临床
试验来进行药物间组方配伍,将新的复方制剂应用
到疾病的治疗中,让科研成果向临床方向转化。
参考文献
[1] Marko F, Boris T. Cysteine cathepsins and extracellular
matrix degradation [J]. Biochim Biophys Acta, 2014,
1840(8): 2560-2570.
[2] Bromme D. Cysteine cathepsins and the skeleton [J]. Clin
Rev Bone Mineral Metab, 2011, 9(2): 83-93.
[3] Schreuder H A, Liesum A, Kroll K, et al. Crystal structure
of cathepsin A, a novel target for the treatment of
cardiovascular diseases [J]. Biochem Biophys Res
Commun, 2014, 445(2): 451-456.
[4] Stefan-Martin H, Heiko F K, Klaus S P, et al.
Characterization of polymorphic structure of cathepsin G
gene: role in cardiovascular and cerebrovascular diseases
[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2001, 21(9):
1537-1538.
[5] Tsukuba T, Okamoto K, Yamamoto K. Cathepsin E is
critical for proper trafficking of cell surface proteins [J]. J
Oral Biosci, 2012, 54(1): 48-53.
[6] Mohamed M M, Sloane B F. Cysteine cathepsins:
multifunctional enzymes in cancer [J]. Nat Rev Cancer,
2006, 6(10): 764-775.
[7] Klaudia B, Anna D, Kristina M, et al. Cysteine
cathepsins: cellular roadmap to different functions [J].
Biochimie, 2008, 90(2): 194-207.
[8] Gabriela D M, Lea B, Ana P, et al. Cysteine cathepsins
trigger caspase-dependent cell death through cleavage of
bid and antiapoptotic bcl-2 homologues [J]. J Biol Chem,
2008, 283(27): 19140-19150.
[9] Rossi A, Deveraux Q, Turk B, et al. Comprehensive
search for cysteine cathepsins in the human genome [J].
Biol Chem, 2004, 385(5): 363-372.
[10] Nascimento F D, Rizzi C C A, Nantes I L, et al.
Cathepsin X binds to cell surface heparan sulfate
proteoglycans [J]. Archiv Biochem Biophys, 2005, 436(2):
323-332.
[11] Hiraiwa M. Cathepsin A/protective protein: an unusual
lysosomal multifunctional protein [J]. Cell Mol Life Sci,
1999, 56(11): 894-907.
[12] Hook V, Funkelstein L, Wegrzyn J, et al. Cysteine
cathepsins in the secretory vesicle produce active
peptides: cathepsin L generates peptide neurotransmitters
and cathepsin B produces beta-amyloid of Alzheimer’s
disease [J]. Biochim Biophys Acta, 2012, 1824(1):
89-104.
[13] Toomes C, Wood A J, Wu C L, et al. Loss of function
mutations in the cathepsin C gene result in periodontal
disease and palmoplantar keratosis [J]. Nat Gens, 1999,
23(4): 421-424.
[14] Wang J, Sjöberg S, Tang T T, et al. Cathepsin G activity
lowers plasma LDL and reduces atherosclerosis [J].
Biochim Biophys Acta, 2014, 1842(11): 2174-2183.
[15] Lafarge J C, Pini M, Pelloux V, et al. Cathepsin S
inhibition lowers blood glucose levels in mice [J].
Diabetologia, 2014, 57(8): 1674-1683.
[16] Yasuda Y, Li Z Q, Greenbaum D, et al. Cathepsin V, a
novel and potent elastolytic activity expressed in
activated macrophages [J]. J Biol Chem, 2004, 279(35):
36761-36770.
[17] Du X, Chen L H, Wong A, et al. Elastin degradation by
cathepsin V requires two exosites [J]. J Biol Chem, 2013,
288(48): 34871-34881.
[18] Sloane B F, Rozhin J, Johnson K, et al. Cathepsin B:
association with plasma membrane in metastatic tumors
[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 1986, 8(3): 2483-2487.
[19] Wootz H, Weber E, Korhonen L, et al. Altered
distribution and levels of cathepsin D and cystatins in
amyotrophic lateral sclerosis transgenic mice: possible
roles in motor neuron survival [J]. Neuroscience, 2006,
143(2): 419-430.
[20] Buck M R, Karustis D G, Day N A, et al. Degradation of
extracellular-matrix proteins by human cathepsin B from
normal and tumour tissues [J]. Biochem J, 1992, 282(1):
273-278.
[21] Rozman P J, Dejan C, Mohammed S, et al. Autocatalytic
processing of procathepsin B is triggered by proenzyme
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 22 期 2015 年 11 月
·3433·
activity [J]. Febs J, 2009, 276(3): 660-668.
[22] Koukourakis M I, Kalamida D, Karagounis I, et al.
Autophago-lysosomal flux following exposure of
endothelial cells and fibroblasts to ionizing radiation [J].
Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2014, 90(1): 771-772.
[23] Johanssonn A C, Steen H, Ollinger K, et al. Cathepsin D
mediates cytochrome c release and caspase activation in
human fibroblast apoptosis induced by staurosporine [J].
Cell Death Differ, 2003, 10(11): 1253-1259.
[24] Son E D, Kim H, Choi H, et al. Cathepsin G increases
MMP expression in normal human fibroblasts through
fibronectin fragmentation, and induces the conversion of
proMMP-1 to active MMP-1 [J]. J Dermatol Sci, 2009,
53(2): 150-152.
[25] Veillard F, Saidi A, Burden R E, et al. Cysteine cathepsins
S and L modulate anti-angiogenic activities of human
endostatin [J]. J Biol Chem, 2011, 286(43): 37158-37167.
[26] Sage J, Leblanc-Noblesse E, Nizard C, et al. Cleavage of
nidogen-1 by cathepsin S impairs its binding to basement
membrane partners [J]. PLoS One, 2012, 7(8): 43494.
[27] Foghsgaard L, Lademann U, Wissing D, et al. Cathepsin
B mediates tumor necrosis factor-induced arachidonic
acid release in tumor cells [J]. J Biol Chem, 2002,
277(42): 39499-39506.
[28] 齐路霞, 郝 静, 姜家康. 中药复方肺积散对肺癌小鼠
组织蛋白酶 B 表达影响的实验研究 [J]. 中医药信息,
2009, 26(3): 90-91.
[29] 马曜辉, 单中杰. 白藜芦醇对膀胱移行细胞癌 T24 细
胞凋亡及组织蛋白酶 B 表达的影响 [J]. 郑州大学学
报: 医学版, 2014, 49(4): 498-501.
[30] 方华伟, 傅余芹, 韩亚莉, 等. 冬虫夏草对糖尿病大鼠
组织蛋白酶B及其抑制剂C表达的影响 [J]. 中国老年
学杂志, 2009, 7(29): 782-785.
[31] 张甘霖, 朱晓新, 李 萍. 褐藻多糖硫酸酯对组织蛋白
酶 B 活性影响的实验研究 [J]. 首都医科大学学报,
2011, 32(3): 371-374.
[32] 谭仕凯, 杨云华, 李双杰. 纳米 α-亚麻酸对病毒性心肌
炎小鼠组织蛋白酶B表达的影响 [J]. 实用儿科临床杂
志, 2010, 25(10): 722-724.
[33] 于小华, 李双杰, 王时俊, 等. 黄芪甲甙对病毒性心肌
炎小鼠心肌组织蛋白酶 L 表达的作用 [J]. 临床儿科杂
志, 2006, 24(1): 57-59.
[34] 段彦苍, 杜惠兰, 贺 明, 等. 补肾调经方、逍遥丸对
促性腺激素预处理小鼠组织蛋白酶 L mRNA 的影响
[J]. 中国中西医结合杂志, 2011, 31(1): 80-84.
[35] 朱志刚, 宋利格, 张秀珍. 淫羊蕾总黄酮对去卵巢大鼠
骨组织 I 型胶原代谢及组织蛋白酶 K 表达的影响 [J].
中华内分泌代谢杂志, 2006, 22(3): 213-217.
[36] 林一峰, 梁祖建, 何铭涛. 补肾通络方对去卵巢大鼠破
骨细胞组织蛋白酶K表达的影响 [J]. 广州中医药大学
学报, 2010, 27(4): 371-374.
[37] 倪力刚, 刘 康, 史晓林. 不同浓度骨碎补总黄酮对模
型大鼠的组织蛋白酶K及骨矿含量的影响 [J]. 中国中
医骨伤科杂志, 2013, 21(3): 8-10.
[38] 李明慧, 王桂敏. 甘草附子汤对去卵巢大鼠骨组织中 I
型胶原代谢及组织蛋白酶G表达的影响 [J]. 中国生化
药物杂志, 2011, 32(5): 356-359.
[39] 孙晓芳, 杨会慈, 段 斐. 三七总皂苷对肺纤维化小鼠
肺组织蛋白酶 K 表达的影响 [J]. 时珍国医国药, 2014,
25(1): 53-55.
[40] 王 群, 鹿庆华, 蒋卫东, 等. 葛根素对球囊损伤后再
狭窄过程中组织蛋白酶 S 及胱蛋白 C 表达的影响 [J].
山东大学学报, 2007, 45(11): 1122-1126.
[41] 杨家荣, 杨 慧, 潘铁军. 姜黄素对膀胱肿瘤细胞组织
蛋白酶 D 表达的影响 [J]. 重庆医学, 2008, 37(14):
1540-1542.