中药干预支气管哮喘气道重塑作用机制研究进展*
2018-01-24孙增涛封继宏
刘 健 孙增涛 封继宏 王 强
(1.天津中医药大学第二附属医院,天津 300250;2.天津中医药大学,天津 300193)
支气管哮喘(哮喘)是由多炎性细胞参与的气道慢性非特异性疾病,因其症状反复发作导致的气道结构改变称为气道重塑[1]。这一过程是由气道慢性炎症导致气道反复损伤和异常修复的结果。研究表明,哮喘气道重塑是导致哮喘难以根治的主要原因[2]。因此抑制气道重塑这一病理过程,对于改善哮喘患者肺功能、提高生活质量具有极为重要的意义。
哮喘气道重塑的病理特征主要包括气道平滑肌细胞增殖迁移、上皮细胞增殖、杯状细胞增生、网状基底膜增厚以及血管生成重塑等,尽管存在个体差异,但上述病理改变均会导致气道平滑肌重塑[3]。作为哮喘的一线用药,糖皮质激素是目前临床中最有效的抗炎症反应药物,但其对于抑制气道重塑作用个体化差异大且长期应用不良反应较大[4]。研究证实,中医药治疗能够通过抑制哮喘相关的细胞因子和免疫反应来抑制哮喘气道重塑。笔者对近年来中医药对于哮喘气道重塑机制的相关研究综述如下。
1 气道平滑肌细胞ASMC增殖迁移
ASMC增殖会造成气道管壁增厚,收缩力增加,进而导致气道狭窄及高反应性。此外还能够通过合成细胞外基质进一步加重气管壁的纤维化,引发气道重塑。ASMC迁移的过程指的是平滑肌前体细胞从非平滑肌区域迁移至气道平滑肌束中然后分化成平滑肌细胞[5]。转换生长因子(TGF)-β1 具有促进平滑肌细胞的分化、生长与增殖等[6]多种生物学效应。杨能力等对哮喘大鼠模型给予姜黄素干预后,观察发现姜黄组与哮喘组相比,支气管壁厚度(Wat)和平滑肌厚度(Wam)明显减少,提示姜黄素能通过作用于TGF-β1/Smad信号通路,抑制哮喘大鼠ASMC增殖,从而减少气道重塑[7]。谭维等使用以五虎汤为基本方研制的咳喘宁口服液干预哮喘大鼠,研究发现与泼尼松及沙丁胺醇干预的西药组相比,咳喘宁口服液能降低ASMCs的增殖水平,差异有统计学意义[8]。李厚忠等利用哮喘小鼠模型制备川贝含药血清,体外培养支气管平滑肌细胞(BSMC),结果发现中药川贝含药血清能够抑制BSMC增殖,提示其能改善哮喘气道重塑[9]。G Yang等以黄芩苷干预哮喘大鼠模型,发现黄芩苷能够抑制由血小板源性生长因子 (PDGF)诱导的大鼠ASMC磷酸化的p38、ERK1/2和c-Jun氨基末端激酶JNK表达,进而抑制大鼠ASMC的增殖和迁移,从而阻断ASMC的细胞周期进程,从而抑制气道重塑[10]。郑明昱等建立小鼠支气管哮喘模型,使用红景天苷干预,研究发现与对照组比较,肺组织中 TGF-β1 mRNA、蛋白和 NF-κB p65蛋白表达水平均显著降低,提示红景天苷可抑制哮喘小鼠气道重塑的发生,其部分机制可能是通过抑制NF-κB/TGF-β1信号通路而实现的[11]。作为气道平滑肌的特征性标志物,α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)被认为是支气管哮喘早期气道重塑的重要标志之一[12]。韩超等使用黄芩苷干预哮喘模型大鼠研究发现,肺中α-SMA及气道中TGF-β1的表达量明显降低,证明其能通过降低TGF-β1蛋白的表达,影响α-SMA合成,从而减轻或抑制气道重塑[13]。
2 气道上皮细胞变化
哮喘患者的气道中存在上皮细胞脱落、损伤,以及杯状细胞增生的病理过程。上皮细胞损伤后可通过释放各种细胞因子、生长因子,促进平滑肌细胞、成纤维细胞的增殖和细胞外基质的合成。而杯状细胞增生则会导致黏液分泌增多,形成支气管黏液栓,进而导致气道狭窄,加剧气流受限[14]。因此针对气道上皮细胞损伤后的异常修复过程进行干预是影响哮喘气道重塑的关键点之一。崔勇等以人参皂苷Rh2干预支气管哮喘小鼠,同对照组相比,肺组织病理变化提示人参皂苷Rh2干预后气道黏膜下的炎性细胞浸润、杯状细胞化生明显减轻,推测其对气道上皮细胞增殖的抑制作用部分是通过阻断VEGF/MMP-9信号途径实现的,这可能是其抑制哮喘气道重塑的重要机制之一[15]。徐增梅等对大鼠哮喘模型给予麻芍平喘汤灌胃治疗,实验结果发现同地塞米松组相比,麻芍平喘汤组的血清TGF-β1、血小板源性生长因子BB型(PDGF-BB)水平降低明显,与气管管壁厚度和平滑肌厚度呈正相关,提示麻芍平喘汤通过下调TGF-β1和PDGF-BB的蛋白表达,减轻支气管管壁和平滑肌增厚,达到改善气道管腔狭窄和延缓气道重塑的目的[16]。Ge等研究发现,香叶木素能抑制TGF-β引起上皮细胞间充质转化(EMT),进而抑制哮喘气道重塑,这一过程是通过减少活性氧自由基(ROS)生成来实现的[17]。
3 气道血管生成及重塑
血管重塑是气道重塑的重要组成部分,哮喘发作时气道黏膜下层和固有层血管密度明显增加,毛细血管出现扭曲、扩张、渗漏,这些改变都会导致细胞因子、炎性介质、蛋白质和纤维素的渗出,最终引起黏膜水肿、气道壁增厚[18]。Lee等研究发现血管内皮生长因子(VEGF)过表达的哮喘小鼠气道壁血管明显增多,并出现严重的气道水肿[19]。进一步的研究表明,VEGF能够通过刺激血管内皮细胞增殖分化,来促进血管再生[20]。
李厚忠等研究发现中药川贝含药血清可抑制BSMC增殖,同时可显著降低VEGF和VEGF mRNA的表达,提示川贝含药血清抑制哮喘气道重塑的机制可能与其抑制VEGF的表达有关[9]。杨今实等使用麻黄定喘汤干预哮喘小鼠模型,结果发现与哮喘模型组比较,麻黄定喘汤组的肺组织内MAPKs/NF-κB/VEGF蛋白表达水平显著降低,气道周围胶原纤维沉积减少,气道壁及气道平滑肌增厚程度亦明显减轻,因此麻黄定喘汤能够抑制MAPKs/NF-κB/VEGF信号通路,从而进一步抑制哮喘气道重塑[21]。高风丽观察平喘颗粒对慢性哮喘大鼠模型肺组织病理学及对肺组织中VEGF的影响,研究发现平喘颗粒可以降低哮喘大鼠肺组织中VEGF蛋白的表达,从而气道改善血管重塑的作用[22]。杜强等研究发现哮喘小鼠经黄芪甲苷干预后,支气管肺泡灌洗液中的VEGF含量明显降低,肺组织中α-SMA和VEGF蛋白水平也明显降低,这说明黄芪甲苷能够通过减少VEGF表达来抑制慢性哮喘小鼠的气道重塑过程[23]。
4 网状基底膜增厚
网状基底膜(RBM)增厚是哮喘的重要病理特征。研究证实沉积在RBM外的细胞基质成分主要为胶原蛋白、纤连蛋白和细胞粘合素等。活组织检查发现哮喘患者气道的成纤维细胞数目同健康人相比显著增加,这会进一步导致RBM的纤维化[24]。大气道的基底膜厚度变化可反映大气道重塑、小气道平滑肌层和气管内壁的改变,因此监测网状基底膜厚度的变化可用于评估哮喘的气道病理改变[25]。何光珍等对哮喘小鼠以白藜芦醇干预,检测小鼠肺组织中的胶原沉积程度,结果显示白藜芦醇组小鼠肺组织的上皮下胶原沉积程度显著低于哮喘组,且小鼠模型气道重塑指标均有减轻,提示白藜芦醇对慢性哮喘小鼠气道重塑具有抑制作用[26]。余燕玲等观察健脾补肺化痰方对幼龄哮喘大鼠气道壁胶原蛋白合成的影响,结果发现健脾补肺化痰方干预后的网状基底膜厚度较哮喘模型组相比显著变薄,提示健脾补肺化痰方可以通过减少气道壁Ⅲ型胶原沉积和气道壁增厚而抑制气道重塑[27]。聂修鹏观察三七总皂苷对支气管哮喘小鼠气道重建的影响,发现三七总皂苷干预后小鼠的支气管基底膜厚度同哮喘组相比有显著性差异,表明三七总皂苷可以有效改善哮喘小鼠的气道重塑[28]。陈玉娟观察中药地龙对哮喘大鼠气道重建的形态结构的影响,发现地龙可抑制基底膜增厚,且此抑制作用呈剂量依赖性,提示在哮喘大鼠气道重建形成早期应用中药地龙,可明显预防或延缓气道重建的发生,其作用可能与干预TGF-β1、MMP9/TIMP-1 等蛋白表达有关[29]。
5 结 语
支气管哮喘属于中医学“哮病”范畴。哮喘反复发作,极易损伤气津,导致痰液黏稠难出,滞塞肺络,瘀积不散,使无形之气不能宣降,津血运行阻碍,从而导致病情迁延,缠绵难愈。这一点与现代医学关于哮喘气道平滑肌细胞增殖迁移、上皮细胞增殖、网状基底膜增厚及血管生成重塑等病理改变导致气道重塑狭窄,严重影响气道通气功能的认识是有相通之处[30]。
随着现代医学不断进步,关于中药对哮喘气道重塑干预机制的探讨也越来越多,上述研究证实中药无论是单药还是复方对哮喘气道重塑相关的细胞因子和信号通路都有较好地调控作用。但目前研究尚存在诸多不足之处,需要进一步改进、完善。首先,目前研究中单味中药及某一中药成分的实验研究多于中药复方研究,由于复方成分复杂,中药提取加工的过程缺乏统一化标准,而且采用的中药本身存在差异更会对实验结果产生影响。如若不同研究之间所采用的中药差存在差异,则会对实验结果产生影响。其次,中药给药途径非常单一,目前体内研究大都采用灌胃给药模式,而西药哮喘治疗药物有口服、静脉、雾化吸入及体外贴剂等诸多方法,有待于进一步研究中药剂型及给药途径,从而更好地发挥中药治疗的多靶点优势。第三,中医中药的作用优势在于辨证分型论治,目前实验采用的动物模型单一,不能发挥中医辨证论治的优势,由此有必要研制适合开展中医药实验研究的动物模型从而更好地适应研究需求。总而言之,中药对于哮喘气道重塑确有较好地调控作用,进一步探索其优势领域及作用机制将是未来的发展趋势之一。