中医药对胰腺纤维化相关信号通路的研究进展

方菁，叶蔚

1.浙江中医药大学第三临床医学院，浙江 杭州 310053；2.杭州市中医院消化科，浙江 杭州 310007

慢性胰腺炎(Chronic Pancreatitis，CP)是各种病因引起胰腺组织和功能不可逆改变的慢性炎症性疾病，临床主要表现为反复发作的上腹部疼痛和胰腺内外分泌功能不全。胰腺纤维化是CP的典型病理特征，也是胰腺癌的重要危险因素之一。胰腺星状细胞(PSC)是胰腺纤维化过程中的核心细胞，胰腺细胞外基质(ECM)合成和降解失调是胰腺纤维化过程中的关键环节。在慢性胰腺损伤过程中，多种促炎细胞因子、趋化因子等激活PSCs，活化的PSCs不断增殖，合成大量的ECM，使ECM合成大于降解，引起ECM过度沉积，最终导致胰腺纤维化。该过程涉及多种信号通路，主要包括转化生长因子β/Smad蛋白途径(TGF-β/Smad)、丝裂原活化蛋白途径(MAPK)、核因子-κB途径(NF-κB)、Janus激酶/信号转导与转录激活因子途径(JAK/STAT)、Hedgehog信号通路(Hh)等。CP严重影响患者的生存质量，中医药治疗本病表现出疗效佳、复发率低、毒副作用小等优势，是临床治疗的良好切入点，值得深入探究。现就近年来国内外涉及胰腺纤维化的关键信号通路及中医药治疗胰腺纤维化的相关实验研究作一概述，为寻找有效的干预途径以防治胰腺纤维化提供新思路。

1 TGF-β/Smad信号通路

1.1 TGF-β/Smad信号通路简介 TGF-β是调节多种生理过程的基础信号蛋白，在细胞增殖、分化、凋亡和ECM合成中起重要作用，其受体包括Ⅰ型受体(TβRⅠ)、Ⅱ型受体(TβRⅡ)和Ⅲ型受体(TβRⅢ)三种。TGF-β通过结合特异性受体介导其下游信号转导，并引发几种Smad蛋白的激活，以作为从受体到细胞核的主要信号转录物。Smads蛋白在将TβR衍生信号从细胞质转导入细胞核的过程中起关键作用，根据其结构和功能可以分为三类：受体型Smads(RSmads，包括 Smad2、Smad3)、协同型 Smads(Co-Smads，即 Smad4)和抑制型 Smads(I-Smads，包括Smad6、Smad7)。TGF-β1 首先与 TβRⅡ结合，TβRⅡ发生自身磷酸化，随即TGF-β1构象发生改变，并与TβRⅠ结合形成TβRⅡ-TGF-β-TβRⅠ三聚体复合物，并使TβRⅠ磷酸化，将信号传导给下游的Smad2/3蛋白，Smad2/3被磷酸化后与Smad4蛋白结合形成异源寡聚合物，进入核内调节靶基因的转录。而Smad7通过MH2结构域与Smad4竞争结合R-Smads，以发挥其负调控作用[1]。

1.2 TGF-β/Smad信号通路与胰腺纤维化的相关性研究 TGF-β1作为最有效和广泛存在的促纤维化因子，以自分泌和旁分泌的形式在PSCs的激活和ECM的沉积中起着重要作用。在TGF-β1处理后的大鼠PSCs中，可见Smad3表达升高、Smad7表达下降，提示TGF-β1可以促进Smad3的表达，抑制Smad7的表达[2]。Smad7是拮抗TGF-β信号传导的抑制性蛋白，He J等[3]采用Smad7转基因小鼠以雨蛙素腹腔注射方式建立CP模型，发现转基因小鼠的胰腺组织中Smad7蛋白表达相比于野生型小鼠显著上调，胰腺纤维化程度明显减轻，证实了Smad7的大量表达能够抑制胰腺纤维化的形成。反之，Smad7的缺失导致慢性胰腺炎更严重的损伤，Li X等[4]通过在Smad7外显子-I缺失的小鼠中重复给予雨蛙素诱导慢性胰腺炎，发现Smad7突变体小鼠的CP诱导反应更严重，炎症细胞、间充质细胞和肌成纤维细胞数量明显增多，胰腺中ECM的沉积更明显。因此，Smad7被认为是胰腺抗纤维化治疗有希望的靶点。

1.3 中医药对TGF-β/Smad信号通路的相关性研究近年来，许多专家学者对中医药影响TGF-β/Smad信号通路以作用于胰腺纤维化做了大量的实验研究，并取得了一定的成果。Xu M等[5]通过从SD雄性大鼠中提取PSCs，分离、鉴定、体外培养及传代后将PSCs分为对照组、丹酚酸B(丹参的主要提取物)组和不同浓度的滨蒿内酯(茵陈的主要提取物)组；结果显示相较于对照组，实验组TGF-β和P-Smad2/3的表达水平明显下调，Smad7的表达水平升高，提示滨蒿内酯和丹酚酸B通过调节TGF-β/Smad途径抑制PSCs的激活，减轻纤维化。氧化苦参碱是中药苦参的提取物，陈凯等[6]研究发现，氧化苦参碱可以降低TGF-β1刺激的LTC-14细胞中Smad2、3、4蛋白的表达，升高Smad7蛋白表达。许小凡等[7]通过动物实验发现，大柴胡汤治疗组血清淀粉酶和透明质酸含量较模型组明显降低，TβRⅠ、Smad2/3及TIMP-1表达水平下降，Smad7和MMP-1表达升高，显示大柴胡汤通过抑制TGF-β/Smad信号通路的活化，调节MMP-1/TIMP-1的平衡，进而阻止和逆转胰腺纤维化进程。

2 MAPK信号通路

2.1 MAPK信号通路简介 丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通道是真核细胞信号传递的重要途径之一。MAPK被激活后可以磷酸化各种底物蛋白，包括位于细胞核或细胞浆内的转录因子和酶，通过三级激酶级联反应的方式将细胞外信号逐级放大传至细胞核内，直接或间接地调控基因表达，影响细胞的分化、增殖、迁移和凋亡。目前研究较详尽的有ERK1/2、JNK、p38 MAPK三条信号转导通路。ERK1/2的经典信号转导通路为Ras-Raf-MEK-ERK，细胞外因子对ERK1/2的活化始于对Ras的激活，被激活的Ras进一步活化Raf，进而磷酸化激活MEK1/2，MEK1/2高度选择性活化ERK1/2，作用于下游的转录因子，从而发挥生物学效应。JNK信号通路级联反应大致为：细胞因子、生长因子、环境应激→生发中心激酶→MEKK1→MKK4/7→JNK→细胞增殖、分化、凋亡等[8]。p38 MAPK亦通过典型的三级激酶级联反应磷酸化激活，进入细胞核后激活多种转录因子，进而调节各种细胞因子的表达及细胞凋亡。

2.2 MAPK信号通路与胰腺纤维化的相关性研究MAPK途径是调控CP慢性炎症和纤维化进展的另一主要途径。已有临床研究显示，CP患者外周血单个核细胞中的P-p38 MAPK显著高于正常组，提示p38 MAPK的磷酸化程度与CP关系密切[9]。王东盛等[10]采用胰管内注射2%三硝基苯磺酸复制大鼠胰腺纤维化模型，通过免疫组化技术检测到α-SMA、P-ERK1和P-ERK2在模型组的表达均强于对照组，且α-SMA与磷酸化的ERK1/2定量分析成正相关，提示ERK1/2信号传导通路在胰腺纤维化中起重要的调控作用。已有研究发现，p38 MAPK抑制剂[11]和MEK抑制剂[12]均可以减轻雨蛙肽诱导的胰腺炎症损伤和纤维化，证实了MAPK信号通路在胰腺纤维化过程中起重要调控作用。

2.3 中医药对MAPK信号通路的相关性研究 和解利湿方制剂是源自《伤寒论》的柴胡桂枝汤与茵陈蒿汤的合方。张天玲等[13]通过酒精饮食结合脂多糖的方式建立大鼠酒精性慢性胰腺炎(ACP)的模型，探讨和解利湿方对ACP大鼠胰腺纤维化病变及相关通路蛋白的影响；发现和解利湿方能明显改善ACP大鼠胰腺纤维化程度，在降低TGF-β1、Smad2/3蛋白表达水平的同时，也能降低ERK1蛋白的表达并且抑制ERK1/2的活化。有实验研究大柴胡汤对DBTC联合乙醇诱导的小鼠CP的治疗机制时发现，大柴胡汤可以明显降低胰腺组织中P-ERK、P-JNK蛋白表达水平[14]。以上研究提示和解利湿方和大柴胡汤均可能通过抑制MAPK信号通路发挥其在CP中的抗纤维化作用。

3 NF-κB信号通路

3.1 NF-κB信号通路简介 NF-κB是一种诱导型转录因子家族，其在免疫系统中起着多种进化上保守的作用。NF-κB家族由5个相关的亚蛋白组成，包括p50(NF-κB1)、 p52(NF-κB2)、 p65(RelA)、 RelB 和c-Rel(Rel)，并以能够结合DNA的同源或异质二聚体的形式存在于细胞质中。κB蛋白抑制剂(IκB)家族，是NF-κB的调节因子。IκB蛋白由IκB激酶(IKKs)磷酸化激活，IKKs包括IKKα、IKKβ和IKKγ(NEMO)。除了磷酸化作用外，IKKα和IKKβ还可以通过NF-κB蛋白的磷酸化调节NF-κB应答，并且通过异源信号通路介导串扰[15]。NF-κB的经典信号通路为：NF-κB二聚体由p65或c-Rel和p50构成，在正常情况下，NF-κB二聚体主要存在于细胞质，与抑制蛋白IκBα结合形成复合物，处于静息状态。当受到细胞外信号刺激时，IKKβ被激活，磷酸化与p65/p50二聚体结合的IκBα，通过蛋白酶体信号降解 IκBα，并随之释放 NF-κB，NF-κB被激活后进入细胞核发挥其转录作用。

3.2 NF-κB信号通路与胰腺纤维化的相关性研究已有研究发现，高脂肪饮食诱导的胰腺纤维化大鼠胰腺组织中NF-κB/p65 mRNA和由NF-κB直接调节的ICAM-1和TNF-αmRNA的表达均较对照组明显上调[16]。Huang H等[17]通过使用p65亚基和活性IKK2亚基的转基因小鼠以模拟NF-κB的组成型激活，结果发现p65的转基因表达增加了NF-κB活性和雨蛙素诱导的急慢性胰腺炎的严重程度；活动性IKK2的特异性表达诱导胰腺炎，持续3月的IKK2表达导致所有小鼠出现炎性细胞浸润、腺泡细胞萎缩和纤维化的组织学征象。以上实验结果表明：NF-κB途径的激活直接增加了CP的严重程度，并导致纤维化的增加。但也有相反的结论，如Li N等[18]在胰腺特异性IKKα缺失的小鼠中发现胰腺腺泡细胞的损伤、炎症和纤维化，导致自发性和进展性胰腺炎，其机制可能与IKKα通过与ATG16L2的相互作用来削弱自噬蛋白降解以维持胰腺腺泡细胞内稳态方面的作用有关。NF-κB看似矛盾的作用是由于其在诱导炎症的发生和维持组织完整性方面发挥关键而不同的功能。越来越多的学者认识到，NF-κB信号通路在炎症和和胰腺纤维化中发展过程中起重要作用，因此NF-κB信号传导是改善胰腺组织炎症和纤维化的治疗靶标。

3.3 中医药对NF-κB信号通路的相关性研究 有研究发现，柴胡疏肝散能够降低CP大鼠胰腺中NF-κB表达和TNF-α mRNA水平，且呈一定剂量依赖性[19]。陈轶等[20]发现胰泰复方(人参、白术、柴胡、红花、甘草)可明显抑制由L-精氨酸诱导的CP胰腺组织中NF-κB及IL-6的阳性表达，对胰腺纤维化具有明显的治疗作用。大黄酸、大黄素、姜黄素和白藜芦醇是常用中药的有效成分，都属于酚类化合物。Lin Z等[21]通过培养大鼠胰腺星状细胞系LTC-14，检测到TGF-β刺激后用上述酚类化合物处理的LTC-14细胞中纤维化丝Acta2、Ⅰ型胶原、FN和α-SMA表达水平被显著抑制，NF-κB的核表达也明显降低；表明大黄酸、大黄素、姜黄素和白藜芦醇的抗胰腺纤维化作用机制主要与抑制NF-κB信号通路的活化有关，上述提及的四种酚类化合物可作为治疗或缓解胰腺纤维化或PSC相关疾病的潜在抗纤维化剂。荣亚梅等[22]研究发现，氧化苦参碱在脂多糖诱导的胰腺纤维化中通过减少NF-κB mRNA和蛋白的表达，抑制NF-κB向核内易位来发挥抗纤维化的作用。

4 JAK/STAT信号通路

4.1 JAK/STAT信号通路简介 JAK/STAT信号通路主要由酪氨酸激酶相关受体(RTK)、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT三个成分组成。酪氨酸激酶相关受体主要分为Ⅰ型受体家族和Ⅱ型受体家族，受体本身不具有激酶活性，但胞内段具有酪氨酸激酶JAK的结合位点。JAKs激酶是一类非受体酪氨酸激酶，主要由JAK1、JAK2、JAK3和TYK2组成，它们在结构上有7个JAK同源结构域。STATs是一类能与靶基因调控区DNA结合的的胞质蛋白，是JAKs的下游底物。JAK/STAT信号转导的过程为：PDGF、TNF-α、IL和IFN等细胞因子与细胞膜上相应的酪氨酸激酶受体结合，引起RTK二聚化，使相关JAK自身磷酸化而被活化；激活的JAK能够使结合的受体酪氨酸残基磷酸化，促进胞质中含有SH2结构域的STAT蛋白募集和磷酸化，随后激活的STAT从受体上解离下来，并以二聚体的形式进入细胞核，识别特定的启动子区域并与之结合，调控相关基因的转录[23]。

4.2 JAK/STAT信号通路与胰腺纤维化的相关性研究JAK/STAT信号通路与胰腺纤维化的发病机制密切相关，在纤维化过程中PSCs的增殖可由STAT3介导。导入外源性结缔组织生长因子(CTGF)不仅可以促进PSC的增殖及ECM的合成，还能提高STAT3磷酸化水平及 TGF-β、MMP9和 TIMP2的转录水平[24]。Komar HM等[25]使用原代永生化 PSCs来检测JAK/STAT通路的抑制在体外的影响，发现用JAK1/2抑制剂鲁索替尼(ruxolitinib)处理过的PSCs中STAT3磷酸化减少，α-SMA表达亦减少；同时使用具有良好表征的雨蛙素诱导的CP小鼠模型用于评估JAK1/2抑制剂在体内的治疗功效，发现鲁索替尼可以减轻CP小鼠炎症和纤维化的严重程度。这些结果表明JAK/STAT途径在PSC增殖和激活中起着重要作用，JAK/STAT信号通路的靶向治疗可能成为CP有希望的治疗策略。

4.3 中医药对JAK/STAT信号通路的相关性研究有实验表明，大柴胡汤灌胃治疗对使用L-精氨酸腹腔注射诱导的小鼠CP模型具有良好的治疗效果；与模型组比较，大柴胡汤治疗组血清中的IL-6、胰腺组织中IL-6的基因表达及STAT3蛋白的磷酸化水平均明显降低，提示大柴胡汤可通过调控IL-6/STAT3信号通路减轻胰腺炎症及纤维化水平[26]。目前中医药通过JAK/STAT信号通路对肝纤维化和肾纤维化的抑制有一定的研究，但对胰腺纤维化中JAK/STAT信号通路的研究较少，因此需要进一步深入研究。

5 Hh信号通路

5.1 Hh信号简介 Hh信号蛋白分子包括三种配体(Shh、Ihh和 Dhh)、两种跨膜受体蛋白(Ptch1和Ptch2)、一种信号转导因子Smo和三种转录因子(Gli1，Gli2和Gli3)。正常情况下，Hh配体蛋白缺失，跨膜受体Ptch1和Smo结合组成跨膜受体蛋白复合物，Smo的活性被抑制，阻止下游信号的转导。Hh配体蛋白的激活是信号级联反应中的起始事件。有活性的Hh蛋白与Ptch1结合，Ptch1对Smo的抑制作用解除，Smo易位到细胞质中并发生自体磷酸化，随之Gli被激活从Smo中释放并转移到细胞核中，诱导靶基因的转录[27]。

5.2 Hh信号与胰腺纤维化的相关性研究 最近研究表明，Hh信号传导的激活参与上皮-间质转化和ECM的过度沉积，在多种类型组织的纤维化过程中发挥重要作用。静息状态的Hh信号是胰腺适当分化和发育的关键通路。然而，在纤维化胰腺疾病中信号通常被重新激活。有研究发现，旁分泌的Hh信号激活了胰腺组织中肌成纤维细胞并导致其增殖，并诱导产生MMP[28]。另有实验结果显示，SHh、Gli1在胰腺组织中的表达与胰腺纤维化程度呈正相关，表明SHh/Gli1信号传导通路是胰腺纤维化发病机制中不可缺少的调节因子[29]。

5.3 中医药对Hh信号通路的相关性研究 已有体内体外实验研究证实了大黄酸具有抗纤维化作用。如Tsang SW等[29]发现大黄酸可以抑制雨蛙素诱导的CP小鼠模型中胰腺α-SMA、FN1、COL I-α1和Shh的表达，从而改善CP胰腺纤维化的严重程度，提示其机制可能与抑制Shh/GLi1信号传导通路有关。

6 小结与展望

胰腺纤维化的形成涉及多种信号通路，各个信号通路之间存在交互作用，同一中药可以作用于多种信号通路，中医药对胰腺纤维化的作用机制研究最多的是TGF-β/Smad信号通路。目前胰腺纤维化的实验研究已取得了一定进展，但对中医药作用机制的研究往往限于特定的一条信号通路，或者是某一信号通路的一个或几个目的基因，对完整信号通路的上下游调节因子的研究较少，尚未全面系统地研究其作用机制。因此，从多角度、多方面不断加深对胰腺纤维化的认识，运用中医药干预胰腺纤维化信号通路，可为靶向治疗慢性胰腺炎提供新的治疗思路。

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