中医药治疗慢性阻塞性肺疾病的分子机制研究进展*

2015-01-23陈玉龙李建生

中医研究 2015年3期

关键词：蛋白酶阻塞性细胞因子

房琨，陈玉龙，李建生

(1.河南中医学院基础医学院 2012级硕士研究生，河南郑州 450008； 2.河南中医学院，河南郑州 450000)

·综述·

中医药治疗慢性阻塞性肺疾病的分子机制研究进展*

房琨1，陈玉龙2，李建生2

(1.河南中医学院基础医学院 2012级硕士研究生，河南郑州 450008； 2.河南中医学院，河南郑州 450000)

慢性阻塞性肺疾病是一种气流不完全受限的常见慢性呼吸系统疾病。中医药治疗该病的分子机制是近年来研究的热点，主要涉及炎症反应、氧化损伤、蛋白酶/抗蛋白酶失调、免疫障碍等多个方面。中医药对慢性阻塞性肺疾病分子机制研究也取得了一定的成就，现综述如下。

慢性阻塞性肺疾病；中医药；分子机制；研究进展；综述

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)，简称慢阻肺，是一种具有气流受限特征的慢性气道阻塞性疾病[1]，与香烟烟雾、空气污染等有害气体或有毒颗粒引发的肺部异常炎症反应有关[2-4]。医学普遍认为COPD发病机制主要涉及炎症反应、氧化损伤、蛋白酶/抗蛋白酶失调、免疫障碍等多个方面[5-8]。近年来，中医药治疗COPD取得了较好的疗效[9-10]。随着对COPD的研究的不断深入，对于其作用机制研究也延伸到细胞、分子的水平。现就中医药对COPD治疗作用的分子机制研究综述如下。

1 阻抑炎症反应

COPD是以气道、肺实质和肺血管的慢性炎症为特征的疾病。炎症反应是COPD发生、发展的主要病理机制，气流阻塞是COPD的主要特征。不同程度的长期慢性炎症刺激导致气道纤维结缔组织增生，平滑肌增生，胶原含量增加，最后形成气道重塑，出现气流阻塞。COPD气道炎症的形成是长期复杂的过程，目前尚缺乏足够的研究来充分阐释其形成本质，但炎症主要累及了全部气道、肺泡壁、肺部血管和肺实质，涉及的细胞主要有中性粒细胞、上皮细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等，激活的炎症细胞释放多种炎症介质和细胞因子，包括IL-8、IL-6、TNF-α、MMP-9、IL-1、GM-CSF等[11-12]。截止到目前，有50种之多细胞因子与COPD有关[13]。多种炎症细胞、细胞因子和炎症介质相互作用，导致气道壁的受损和COPD的发生。白细胞介素(interleukin，IL)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)在COPD的气道炎症中起着举足轻重的作用。IL是具有多种生物活性的小分子多肽，广泛参与细胞之间信息交流，与炎症关系密切。李建生等[14]观察发现调补肺肾(补肺健脾、补肺益肾、益气滋肾)3法可显著降低COPD稳定期大鼠血清和肺组织IL-1β、IL-6 、IL-8 、IL-10 、TNF-α、sTNFR2含量，降低BALF中IL-8、IL-10、TNF- α水平，且作用优于氨茶碱组，说明调补肺肾3法可显著降低COPD稳定期大鼠全身和肺脏局部的炎症反应。TNF-α是最主要的前炎性细胞因子之一，由激活的巨噬细胞产生，通过增加前炎因子(如TNF-α)的表达，核转录因子кB (nuclear factor kappa B， NF-кB)和其他相关转录因子，从而引发炎症反应[15]。研究发现，具有益气活血化痰、活血化痰、益气活血、益气化痰及活血功效的中药可以抑制COPD大鼠肺泡灌洗液中性粒细胞聚集和巨噬细胞的增多、活化，减少细胞因子TNF-α和IL-8的分泌，达到缓解炎症反应的疗效[16]。张朝宁[17]基于对益肾通肺汤作用于大鼠COPD模型的研究，发现益肾通肺汤能降低大鼠血清IL-8、TNF-α水平，从而减轻COPD的发作。NF-кB普遍存在于细胞浆中，作用广泛，通过被多种刺激物如细胞因子、脂多糖(LPS)等激活后可转移至细胞核中，发挥转录调控作用，参与多种基因表达的调控。郭建辉等[18]实验表明：COPD模型组大鼠 NF-кB在肺组织中呈高表达水平，同时其抑制蛋白IкB明显降低，健脾益肺口服液可显著降低NF-кB阳性表达率，升高IкB表达，疗效显著。HDAC2、GR及NF-кB信号通路均参与了香烟烟雾提取物(CSE)诱导的COPD炎症反应。李璐璐[19]选取不同浓度4种中药成分淫羊藿苷、黄芪甲苷、黄芩苷和生地梓醇对2.5%CSE刺激的人肺泡n型上皮细胞株A549细胞进行干预，发现4种中药组分均可抑制CSE诱导的体外炎症反应。COPD病理过程中，肺泡巨噬细胞起到了重要作用，它可以分泌多种细胞因子(例如IL-8、TNF-α等)和蛋白酶，对炎性细胞趋化、活化、气道重塑等均起到了关键作用[20-22]。吴耀松等[23]研究发现：LPS对单核巨噬细胞THP-1分泌细胞因子影响最大，具有治疗COPD作用的补肺益肾含药血清对LPS引起的细胞因子分泌变化有一定调节作用。

2 调节氧化/抗氧化损伤

气道是同时暴露于氧化物和抗氧化物环境中唯一的器官。氧化物和抗氧化物在通常情况下保持相对平衡的状态，当气道暴露于雾霾、粉尘颗粒、细菌等多种有害物质污染的环境中时，氧化物和抗氧化物之间的平衡即被打破，产生过量的氧化剂，从而引起组织损伤。气道中的氧化剂主要有活性氧(ROS)和活性氮(RNS)，肺内抗氧化剂包括血浆中抗氧化剂和抗氧化酶(SOD， CAT等)。研究表明：氧化应激所激发超氧离子及细胞因子对于COPD的急性发作起着十分重要的作用[24-25]。NADPH氧化酶是产生氧自由基的关键酶。有研究表明：IL-6、IL-8、TNF-α等细胞因子可能通过激活NADPH 氧化酶释放超氧阴离子，从而导致肺组织损伤，促进肺功能的持续下降和肺气肿的发生、发展[26]。张梓楠等[27]的临床研究发现：COPD患者与正常人氧自由基指标相比，COPD患者SOD、GSH-PX指标明显低于健康人，而LPO含量高于正常人(P<0.05)。另有临床研究表明：AECOPD患者血浆TAC降低、MDA水平明显升高、GSH-PX活力减低，且TAC与MDA含量负相关、与GSH-PX活力呈正相关，这表明AECOPD患者机体处于氧化/抗氧化失衡状态[28]。

吸烟被认为是COPD的最主要致病因素，香烟烟雾中含有高浓度的自由基物质和其他氧化物，在香烟烟雾中的氧化剂能促使肺泡巨噬细胞产生ROS，导致氧化应激。氧化损伤可激活NF-кB，激活蛋白-1(AP-1)[29]。李建生等[30]基于对调补肺肾3法作用于香烟暴露联合反复细菌感染法制备COPD大鼠模型的研究，发现3个中药组均可有效改善模型组大鼠肺功能(VT、PEF、EF50)、肺组织SOD3及p-PPAR y的表达，改善COPD大鼠氧化应激状态，且作用优于氨茶碱组。另有研究[31]发现：白藜芦醇可明显降低香烟烟雾提取物(CSE)刺激的人肺泡上皮细胞(A549)中ROS含量，显示出白藜芦醇直接清除活性氧的能力。

3 调节蛋白酶/抗蛋白酶失衡

在肺部炎症反应中，蛋白酶是引起肺间质破坏的最重要因素之一。中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)、基质金属蛋白酶(MMPs) 、组织蛋白酶等是参与COPD发病过程的主要蛋白酶[32]。正常情况下，体内存在各种抗蛋白酶包括α1抗胰蛋白酶(α1-AT)、组织金属蛋白酶抑制物(TIMPs)等以消除蛋白酶的蛋白溶解作用[33]。在COPD发病过程中的蛋白酶-抗蛋白酶失衡主要表现在蛋白酶量增多和抗蛋白酶明显不足，导致气道重塑及肺组织受损。MMP-1、 MMP-9和MMP-12在肺组织炎症和肺气肿的形成中发挥着重要作用[34，35]。长期吸入有害气体、粉尘颗粒或吸烟等能够诱发周围气道和肺实质的炎症反应，释放蛋白酶，抗蛋白酶的产生相对不足，蛋白酶/抗蛋白酶失衡，引发肺组织炎症及肺气肿的形成。李建生等[36]基于对调补肺肾三法作用于香烟熏吸联合细菌感染法制造COPD稳定期大鼠模型的研究，发现用药组可明显改善COPD肺组织损害，并降低肺组织MMP-9、 MMP-2、TIMP-1和Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原等表达，在32周仍显著改变且较氨茶碱组显著(P<0.05或P<0.01)。同时在体内试验中，陈玉龙等[37]基于调补肺肾3法作用于香烟烟雾和脂多糖刺激A549细胞，发现与正常组相比，3个用药组分泌MMP-9增加(P<0.01，P<0.05)，同时分泌TIMP-1减少(P<0.01)，表明3个调补肺肾方药对CSE和LPS刺激下分泌细胞因子和转录因子都有一定调控作用。

4 改善免疫反应

近年来，COPD与免疫功能的关系越来越受到国内外学者的关注。机体免疫应答是在T淋巴细胞、B淋巴细胞等多种免疫细胞的共同参与下进行的，而在COPD的发生过程中主要表现为细胞免疫功能(即T淋巴细胞功能)的改变低下[38]。T细胞亚群是机体免疫系统中重要组成部分之一，包括辅助T细胞(Th)，主要为CD3、CD4及抑制性T细胞(Ts)，主要为CD8，两者在互相对抗中保持平衡。如果Th/Ts的平衡被打破，机体免疫功能就会紊乱，产生免疫损伤。CD4+/CD8+比值降低是免疫功能受损下降的重要标志。研究[39]表明：具有益肺、健脾、补肾等功效的中药可以显著改善COPD稳定期患者细胞免疫功能。姜素丽等[40]基于对观察调补肺肾3法作用COPD大鼠T淋巴细胞亚群及CD4+、CD25+的研究发现：3个中药组可以调节COPD大鼠T淋巴细胞水平，增强免疫力，显著升高外周血和肺泡灌洗液中CD3+、CD4+、CD8+、CD4+、CD25+水平，且3个中药组外周血和肺泡灌洗液中CD3+、CD4+水平显著高于氨茶碱组(P<0.05，P<0.01)。郭建辉[22]研究发现：健脾益肺口服液能部分升高细胞免疫功能指标，增强机体免疫功能。

5 小结

COPD是一种可防、可治的临床常见病、多发病。中医药在改善COPD患者临床症状、提高生存质量等方面具有明显特点和优势，中医治疗COPD的作用机制广泛，主要涉及抑制炎症反应、提高免疫力、阻抑氧化损伤、改善蛋白酶与抗蛋白酶失衡、改善细胞外基质损伤等[41-42]，但是目前中医药对COPD的分子机制研究还存在着若干问题，如检测指标单一，缺乏从分析信号通路间相互关系及分子间相互作用的角度研究中医药治疗COPD机制；因此，加深对COPD多条通路分子网络研究，对于进一步深入研究中医药治疗COPD分子网络作用机制将具有重要的现实意义。

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(编辑田晨辉)

1001-6910(2015)03-0077-04

R563

10.3969/j.issn.1001-6910.2015.03.36