全 文 :tionsofterpenepenetrationenhancerswerealsodiscussed.
[Keywords] transdermaldrugdeliverysystem(TDDS);terpene;penetrationenhancer(PE);synergisticcombinationsofpen
etrationenhancers(SCOPE)
[责任编辑 周 驰]
单味中药及其有效成分抗纤维化机制的研究进展
孙淑君,向 阳,黄世林
(解放军第210医院 中医血液科,辽宁 大连 116021)
[摘要] 对中药及其有效成分抗纤维化的药理作用机制的研究进展进行综述。现代中医药实验表明,中药可
以通过抑制细胞增殖,调节细胞因子、细胞外基质成分及干预信号转导等方面达到抗纤维化的目的。
[关键词] 抗纤维化;中药;药理作用机制
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)24288205
[收稿日期] 20080320
[通讯作者] 孙淑君,Email:sjd1210@yahoo.com.cn
纤维化类疾病严重影响了机体组织、器官的功能,甚至
危及生命,寻找有效逆转纤维化药物成为医学界研究的重点
之一。中药具有多成分、多环节与多途径的作用特点,以其
独特的疗效,在抗纤维化的研究中占有日益重要的地位,尤
其抗肝、肺、肾等脏器纤维化方面发挥了特色优势。因脏器
纤维化在细胞、细胞因子、细胞间基质及免疫学等方面均存
在着相同的发病机制,随着细胞分离、培养技术的发展及分
子生物学的应用,中药抗纤维化的细胞及分子生物学机制的
研究得到进一步深入,为探索、筛选有效的抗骨髓纤维化中
药驾起桥梁。现就抗纤维化中药及其有效成分的最新研究
进展综述如下。
对病理机制复杂的疾病可发挥综合优势,近年来实践证
明,中医药在抗脏器纤维化中具有良好作用与发展前景。研
制理想的抗纤维化药物已成为可能。分析目前国内外中药
抗纤维化的文献资料,关于中药抗纤维化作用机制的研究多
集中于肝纤维化、肺纤维化以及肾纤维化方面,而骨髓纤维
化方面的涉足甚少,
1 单味中药
1.1 活血化瘀类
1.1.1 丹参
《中国药典》归纳丹参的功用为“祛瘀止痛,活血通经,
清心除烦”。多年来的研究发现,丹参除具有减轻心肌、脑缺
血再灌注损伤,抑制血小板凝聚和血栓形成,而主要用于治
疗心脑血管性疾病外,还能抑制胶原纤维的产生和促进纤维
蛋白降解,清除自由基等药理作用,现其抗纤维化作用机制
正在进一步深入研究。
1.1.1.1 清除氧自由基,抗脂质过氧化损伤 应用电子自
旋共振和电子顺磁共振等技术研究发现,丹参素是超氧阴离
子清除剂,其作用与超氧化物歧化酶(SOD)相近,丹参酮能
清除心肌线粒体膜脂质过氧化作用产生的脂质自由基。应
用电镜细胞化学法发现丹参素能够清除超氧阴离子,减少过
氧化氢(H2O2)的产生。丹参提取物抑制细胞内钙超载,还
可以增强能量代谢,减少膜磷脂的分解,从而产生保护作用。
丹参能抑制自由基产生,降低脂质过氧化物含量,提高血清
抗氧化酶的活性,从而提示丹参可作为一个良好的外源性自
由基清除剂[1]。
1.1.1.2 抑制胶原生成,促进病理沉积胶原的降解 Hsu
等在二甲基亚硝胺致大鼠纤维化模型中给予丹参治疗,发现
治疗组 I型、Ⅲ型前胶原和基质金属蛋白酶组织抑制剂
(TIMP1)基因的mRNA表达量、肝纤维化积分、胶原含量均
明显减少,血清谷丙转氨酶(ALT),谷草转氨酸(AST)明显
下降,说明丹参不仅可以抑制胶原产生,而且还可以促进病
理沉积胶原的降解[2]。在细胞水平同样发现丹参明显抑制
结缔组织生长因子、TIMP1和 α平滑肌肌动蛋白(αSMA)
基因的mRNA表达。丹参单体 IH7643在大鼠肝纤维化模
型中,也通过抑制TIMP1和转化生长因子(TGFβ1)蛋白的
表达而产生抗纤维化作用[3]。王晓玲等研究发现丹参可抑
制TGFβ1刺激的NIH/3T3细胞 I型胶原基因表达,这种作
用有一部分是通过抑制 cfos的转录而实现的[4]。此外,丹
参对自发性高血压大鼠心肌纤维化有逆转作用,抑制心肌成
纤维细胞胶原合成和细胞增殖,还通过抑制 NFκB,Ⅰ型及
Ⅲ型前胶原mRNA表达对实验性肺纤维化有治疗作用[5]。
丹参显著改善大鼠梗阻性肾间质纤维化的病理变化,下调
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TGFβ1基因的表达,减少αSMA表达和Ⅰ型胶原沉积[6]。
1.1.1.3 抑制间质细胞活化,干预细胞内信号转导 丹参
明显抑制体外培养肝脏星状细胞(HSC)的活化标志物 α
SMA的表达。韩涛等证实,中药复方丹参能抑制HSC增殖,
显著降低HSC.T6细胞Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ型胶原mRNA水平,并发现
丹参能上调间质胶原酶基因表达和抑制 TIMP1基因表达,
从而增强胶原降解。上海中医药大学的研究证实,丹酚酸 B
浓度依赖性抑制星状细胞增殖,浓度依赖性抑制细胞的I型
胶原分泌量和总胶原沉积;丹酚酸 B还减少 TGFβ1自分泌
量和明显抑制 TGFβ1刺激的促分裂素原活化蛋白激酶
(MAPK)活性,并且抑制细胞质和细胞核内 Smad2,Smad3
的蛋白表达,抑制Smad2蛋白胞内磷酸化及其核转位,说明
丹酚酸B抗肝纤维化、抑制HSC活化的机制在于抑制 TGF
β1在 HSC的信号转导[7]。cfos和 cjun基因产物组成的
AP1蛋白参与TGFβ的胶原效应基因启动,TGFβ1刺激HSC
的cfos表达增加,而丹酚酸B对这种增加有明显抑制作用,
提示丹酚酸B可干预 TGFβ1在 HSC胞内信号转导中的转
录因子表达及其生物效应[8]。
1.1.2 桑黄
桑黄功用于行气活血、止血,具有明显的抗肝纤维化作
用,实验表明,诱生 γ干扰素,提高机体免疫功能可能是其
作用机制之一[9]。
1.1.3 大黄
大黄除具有泻下攻积、清热泻火作用,其活血化瘀功用
亦在临床广泛应用,近年来,大黄的抗肝纤维化作用开始深
入研究。用四氯化碳皮下注射法制备大鼠肝纤维化模型,给
予大黄灌胃,用放免法测定细胞外基质(ECM),结果其含量
降低,证实,大黄可通过降低细胞间基质而具有抗肝纤维化
作用[10]。
1.2 益气补精、养阴类
1.2.1 冬虫夏草
冬虫夏草的功能在于益肺肾、止咳嗽、补虚损、益精气。
其有效成分虫草多糖及虫草菌丝提取物在抗肝、肾纤维化作
用机制方面近年得到深入研究。
1.2.1.1 抑制细胞因子的异常表达 虫草多糖是虫草菌丝
抗肝纤维化的主要有效成分之一,方步武等发现该药能明显
抑制TGFβ1与TGFβR1的异常表达,减少肝窦星状细胞的
活化,从而抑制胶原的生成和沉积而抗肝纤维化[11]。虫草
有良好的抗肾纤维化作用,能抑制成纤维细胞的增殖生长及
合成细胞外基质的能力;抑制细胞问黏附分子Ⅰ的表达 ,
抑制白细胞介素6(IL6)对成纤维细胞的刺激,延缓肾纤维
化的作用[1213]。
1.2.1.2 改善肝窦内皮细胞通透性 采用免疫组化的实验
研究发现,在二甲基亚硝胺(DMN)诱导大鼠肝纤维化形成
过程中,肝窦内皮细胞(SECs)表型发生变化,其通透性模式
由以窗孔运送为主转变为以小窝运送为主,使通透性减少。
虫草菌丝提取物(CME)能够改善 SECs通透性,这可能是其
抗肝纤维化作用机制之一[14]。
1.2.1.3 抗过氧化损伤、抑制肝星状细胞活化 在虫草菌
丝提取物对二甲基亚硝胺(DMN)大鼠肝纤维化和脂质过氧
化损伤的影响的实验研究中发现,虫草提取物显著抑制大鼠
肝纤维化模型3d时H2O2含量,在肝纤维化形成中,虫草提
取物能改善肝功能和肝脏病理损伤,减轻肝组织中胶原纤维
沉积;模型4周时血清丙氨酸转移酶、门冬氨酸氨基转移酶
活性、透明质酸(HA)含量和肝组织 H2O2,丙二醛(MDA),
羟脯氨酸(HYP)含量通过虫草提取物的干预得到显著的抑
制[15]。孙保木等在类似研究中亦证实虫草菌丝提取物抑制
脂肪性肝纤维化,其作用机制与抗肝脂质过氧化、抑制肝星
状细胞活化有关[16]。冬虫夏草通过清除氧自由基 、抗脂质
过氧化 ,减少细胞坏死 、稳定细胞膜的作用机制,从而抑制
胶原表达与肾纤维化。
1.2.2 沙参
沙参具有清肺养阴、益胃生津功效。姚岚等观察沙参对
致大鼠肺纤维化的治疗作用,采用病理图像分析系统,半定
量分析TGFβ1及 TNFα蛋白含量,结果显示,沙参可下调
博莱霉素致肺纤维化大鼠 TGFβ1及 TNFα蛋白的表达,具
有抗肺纤维化作用[17]。
2 中药有效成分
2.1 三七总苷
三七总苷(PNS)具有理血补气、滋补强壮、消肿解痛、降
血脂及血糖、改善血液循环、耐缺氧的重要药理活性,同时亦
能增加机体免疫力、抗炎、抗衰老及护肝的作用。近年来随
着对三七总苷的深入研究发现,它的较强抗组织器官纤维化
的作用日趋凸显。
2.1.1 抑制细胞因子的分泌
余万桂等用复制小鼠中毒性肝纤维化模型,观察 PNS
对实验性肝纤维化的作用,结果显示,PNS能减轻肝纤维化
程度,降低肝纤维化小鼠血清中肿瘤坏死因子α(TNFα)、
转化生长因子β1(TGFβ1)、白细胞介素1(IL1)和 IL6的
水平[1819]。由此认为,PNS具有抗肝纤维化作用,其机制可
能与降低血清中 TNFα,TGFβ1,IL1和 IL6的水平有关。
全燕[20]等采用博莱霉素诱导大鼠肺纤维化模型,从形态学
上观察到PNS组与地塞米松组的肺泡炎和肺纤维化明显减
轻,羟脯氨酸含量、肺组织 TGFβ1表达降低(P<001或
P<005)。表明PNS能明显抑制博莱霉素诱导的大鼠肺纤
维化的过程。张毅[21]等采用流式细胞仪结合免疫荧光法检
测PNS对 TGFβ1诱导的 HK2细胞平滑肌肌动蛋白(α
SMA)阳性细胞百分率的影响,逆转录聚合酶链反应检测
PNS对TGFβ1诱导的 HK2细胞 αSMAmRNA表达,研究
表明,PNS可通过抑制 TGFβ1诱导的肾小管上皮细胞表型
转分化,从而参与延缓肾间质纤维化的进程。
2.1.2 抑制成纤维细胞增殖
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刘成海[22]等采用 MTT法观察三七总苷对 NIH/3T3细
胞(小鼠胚胎成纤维细胞)增殖的影响,结果表明三七总苷
对小牛血清刺激的NIH/3T3细胞的增殖具有明显的抑制作
用,其细胞毒性作用浓度为16g·L-1。叶任高[23]等在成
功分离培养人肾间质成纤维细胞基础上,通过流式细胞仪检
测发现三七总苷具有明显的促进细胞凋亡及增加 Cmyc蛋
白质表达水平的作用,表明三七总苷可有效抑制肾间质纤维
化。
2.1.3 对细胞内信号传导的作用
胞浆内游离Ca2+可通过与其受体蛋白钙调蛋白结合形
成第二信使复合体,从而降低细胞内cAMP的水平,而cAMP
水平的降低可增加细胞内胶原基因的表达,且可抑制胶原酶
的活性,导致细胞外基质增多,促进纤维化。郭宝岗[24]等应
用45Ca示踪技术测定三七总苷对新鲜分离的大鼠肝细胞
Ca2+内流的影响,结果表明肝细胞孵育在含45Ca生理液中,
其细胞内 4SCa浓度随孵育时间延长逐渐增高,20nmol·
L-1垂体加压素使45Ca浓度增高39%。Vempamil,Nifedipine
和三七总苷均能不同程度地阻断静息状态和垂体加压素激
动下的肝细胞45Ca内流,三七总苷阻断效果明显优于 Vem
pamil和Nifedipine,且呈剂量依赖性关系。
2.2 苦参碱
中药苦参在中医临床上应用于清热燥湿,祛风杀虫。近
年来,对苦参提取物苦参碱、氧化苦参碱等的深入研究发现,
苦参碱、氧化苦参碱有镇静、镇痛、抗心律失常、抗病毒、抗
炎、抗纤维化、抗肿瘤及免疫调节等多方面的重要药理活性,
有广阔的临床应用前景,特别是在抗组织纤维化治疗方面的
作用,受到极大的关注。
2.2.1 抑制合成和分泌细胞因子
苦参碱对枯否细胞、巨噬细胞分泌白介素1(IL1)、白
介素6(IL6)和TNFα有明显的抑制作用。胡振林[25]等人
研究发现:苦参碱能抑制巨噬细胞释放TNF与IL1,IL6,并
证明蛋白激酶C(PKC)在 TNF释放过程中起着极其重要的
作用。也提示苦参碱的抗炎作用及抗纤维化作用可能与抑
制TNF,IL1,IL6的产生有关。林文[26]等通过实验证实,苦
参碱对血小板衍生生长因子BB(PDGFBB)诱导的小鼠皮
肤成纤维细胞增殖有抑制作用。朱梁等则认为苦参素通过
抑制肝纤维化时细胞外基质的成纤维细胞的增殖、生长及转
化生长因子β(TGFβ1)的表达起到抗纤维化作用[27]。
2.2.2 抑制胶原蛋白的合成
复方蜂毒注射液是蜂毒与苦参碱的复方制剂,能有效地
减低肝组织中羟脯氨酸与I型胶原的含量,降低肝纤维化的
发生率。有人用[3H]胸腺嘧啶核苷和[3H]脯氨酸掺入法
测定苦参碱对大鼠成纤维细胞合成胶原蛋白的影响,结果表
明,苦参碱能剂量依赖地抑制成纤维细胞合成胶原蛋白的作
用[28]。
2.3 粉防已碱
粉防己碱(tetrandrinc,TET)异名汉防己碱、汉防己甲素,
是由粉防已的干燥根中提取的一种双苄基异喹啉类生物碱,
作用广泛,其抗纤维化作用在临床上亦开始受到重视,已在
肝、肺疾病治疗及体表创伤后瘢痕的防治中得到应用。
2.3.1 抑制细胞因子的分泌
田字彬[29]等观察到 TET在不抑制细胞 DNA合成的剂
量范围内,即可抑制血小板衍生生长因子(PDGF)的表达及
FB,Ito细胞胶原合成。Isak等将 TGFβ1cDNA经脂质体由
正常鼠一侧肾动脉导入,则该侧肾小球硬化而对侧正常,提
示TGFβ1可促进细胞外基质沉积和肾小球硬化。Northern
印迹杂交实验表明,TET可通过下调 TGFβ1mRNA表达而
减少肾小球 ECM(细胞外基质)沉积,从而延缓肾小球硬
化[30]。
2.3.2 抑制成纤维细胞的增殖
屈燧林[31]以MTT法检测经 TET处理后的肾成纤维细
胞(KFB)的活力和凋亡情况,发现 TET可浓度依赖性地抑
制KFB增殖,促进KFB凋亡,其机制可能与 TET抑制 Ca2+
的分布、利用有关。
2.3.3 对细胞信号传导的影响
Bement等[32]的研究表明,胞浆中Ca2+浓度在G/S期突
发性增加是细胞复制和增殖的信号,TET可阻止 Ca2+进入
细胞内,破坏细胞内、外 Ca2+的适宜浓度,使细胞生长受阻
于G1期:MPF(Mphasepromotingfactor)对G2/M期的调节有
重要作用,其活性也受Ca2+影响。
2.3.4 抑制胶原蛋白的合成,促进胶原蛋白的降解
LiuBC等[33]用斑点杂交法观察到 TET可使矽肺 I,Ⅲ
胶原mRNA水平明显降低,甚至低于正常组织。原位杂交
显示,杂交颗粒分布于细胞性结节及增厚问质的成纤维细胞
中,由此认为TET能直接或间接地抑制胶原基因的转录,从
而减少病变组织中胶原蛋白的合成。另外,TET通过使具有
分泌功能的细胞骨架成分中的微管解聚,致使细胞的分泌功
能障碍而使前胶原滞留在细胞内。滞留在细胞内的前胶原
极易被分解。体外检测,经 TET处理过的肾成纤维细胞
(KFB)的胶原酶活性,提示 TET能显著提高 KFB胶原酶的
活性,其机制可能是TET能降低胞浆Ca2+浓度,激活依赖金
属离子Ca2+,Zn2+的 MMP1,或者是 TET可抑制 TIMP1的
表达,而使 MMP1活性提高,从而促进细胞外胶原的降
解[34]。
2.4 槲皮素
槲皮素(quercetin,简称 Qu,为 3,4,5′,3′,4′五羟基黄
酮)及其衍生物在植物界分布广泛,人类从食物中可摄取此
类物质,中药如红花、菟丝子、鱼腥草、刺五加、墨旱莲、佛手、
扁蓄、荷叶、旋覆花、清风藤、葶苈子、银杏叶等提取物中均含
有槲皮素成分。槲皮素的抗纤维化作用全面而广泛。槲皮
素具有广泛存在,易于获取,使用安全的特点,随着相关作用
机制研究的不断深入,其有望成为新一代抗纤维化药物。
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2.4.1 抑制成纤维细胞增殖
QiLH等建立了实验性肝纤维化模型,在研究槲皮素抗
肝纤维化的实验中,发现槲皮素能拮抗血小板衍生生长因子
(PDGF)的作用,PDGF在成纤维细胞增殖过程中发挥重要
作用。PDGF发挥作用需要通过与细胞表面的相应受体结
合,其受体酪氨酸残基磷酸化和磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)
激活,是 PDGF刺激细胞增殖的2个关键[35]。大量研究证
实,Qu对此有阻断作用:其一,Ashok在1985年研究发现QU
能抑制酪氨酸激酶(TPK)的活性。KangTB观察Qu对早幼
粒白血病细胞株 HL60细胞增殖的影响,发现不同浓度的
Qu作用于HL60细胞48h,TPK和蛋白激酶 C(PKC)的活
性明显受到抑制。说明Qu能够对抗 PDGF发挥 TPK作用,
从而阻止 PDGF受体磷酸化,阻断生长因子信号的传导,抑
制纤维细胞增殖。其二,实验证明 Qu为 PI3K的特异抑制
剂,能阻止 PI3K激活,从而阻止生长信号传导,抑制成纤维
细胞增殖。由此看出,Qu抑制成纤维细胞增殖可能与抑制
酪氨酸激酶(TPK)、蛋白激酶C(PKC)和磷脂酰肌醇3激酶
(PI3K)的活性有关。
另有槲皮素影响细胞周期的研究提示,Qu抑制细胞增
殖,还可能通过对炎性因子TNF和IL有抑制作用,以及作为
钙调蛋白(CAM)拮抗剂,直接与Ca2+CAM复合物反应拮抗
钙调蛋白的作用[36]。
2.4.2 抑制胶原合成
成纤维细胞过度增殖,同时伴随大量细胞外基质
(ECM)合成并沉积于细胞外,进而形成纤维化。胶原蛋白
是ECM中最丰富的结构蛋白,TGFβ就是调控胶原合成的
关键因子,激活的TGFβ对白细胞、单核巨噬细胞、T淋巴细
胞和成纤维细胞有很强的趋化作用;同时,TGFβ可以与细
胞表面的特异受体结合,从而活化成纤维细胞,增加 I型、Ⅲ
型胶原mRNA表达,并促进胶原合成和成熟 ,这与组织纤维
化密切相关。TGFβ已作为器官纤维化的治疗靶标。Qu可
抑制胶原合成,主要表现在抑制 TCFβmRNA和 TGFβ受体
表达。PhanTT等引用不同浓度Qu作用于从瘢痕疙瘩中分
离的成纤维细胞,通过免疫印迹法发现Qu能够抑制TGFβ1
受体和TGFβ2受体表达[37]。
2.4.3 抑制内皮细胞生长及血管生成
研究发现Qu能抑制牛主动脉内皮细胞的生长、增殖和
迁移。TanWF等发现Qu除抑制内皮细胞增殖外,还可阻
止内皮细胞的迁移和管道的形成。Qu通过抑制血管生成使
局部缺血,从而阻止成纤维细胞生长[38]。这可能是其抗组
织细胞纤维化的机制之一。
近年来中药抗纤维化已展现出较为广阔的前景,中药具
有多种化学成分,其化学成分的抗纤维化作用及其机制研究
取得了一定进展,但仍有许多工作有待深入,如中药及其化
学成分的体内过程、有效成分间的相互配伍关系、有效成分
的作用靶点及分子机制、大规模多中心随机双盲对照的临床
研究等。新的抗抗纤维化中药在不断挖掘,但能起到高效、
作用快的药物制剂并不多,许多药物仅起到辅助治疗作用。
所以,在新药开发方面,既要重视采用现代科学手段发掘经
典复方的科学内涵,开发具有特色的现代复方中药,又要加
强单方、验方有效抗纤维化成分的筛选、提取,全方位、多视
点地研究开发新的抗纤维化药物。明确中药及其有效成分
的抗纤维化作用,将大大加快和促进抗纤维化中药新药的开
发及应用。
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ProgressinstudiesofmechanismofantifibrosistraditionalChinese
drugsandefectivecomponents
SUNShujun,XIANGYang,HUANGShilin
(DepartmentofTraditionalChineseMedicineHemopathy,The210thHospitalofPLA,Dalian116021,China)
[Abstract] TheprogressintheresearchofpharmacologicalmechanismofantifibrosistraditionalChinesedrugsandtheefec
tivecomponentsissummarized.It'sdemonstratedbypharmacologicalexperimentsthatantifibrosistraditionalChinesedrugscaninhibit
thecelproliferation,regulatethecytokinesandECM,andinterventeinthesignaltransduction.
[Keywords] antifibrosis;traditionalChinesedrug;pharmacologicalmechanism
[责任编辑 古云侠]
·6882·
第33卷第24期
2008年12月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 24
December,2008