黄芪有效活性成分对肝纤维化作用机制的研究*

苏晓文，农小欣，王振常，符燕青

1.广西中医药大学，广西 南宁 530022； 2.广西国际壮医医院，广西 南宁 530200

当肝脏受到外界各种刺激后，肝细胞及其周围的肝星状细胞、肝窦内皮细胞、库普弗细胞等一系列肝内实质性细胞发生氧化应激反应，分泌各种的生长因子和炎症细胞因子(或趋化因子)，激活多条以细胞增殖、迁移、细胞外基质蛋白生成为主要表现的细胞、信号通路，并活化肝星状细胞[1]。肝星状细胞活化是发生肝纤维化中至关重要的环节[2]，其被激活后，将储脂细胞转化为具有促进各种细胞因子增殖及细胞外基质合成作用的肌成纤维细胞，最终使得细胞外基质或纤维瘢痕组织包绕损伤区域，形成肝纤维化。

短暂的肌成纤维细胞和细胞外基质的积累是肝再生的必要条件，当引起肝脏损害的潜在病因被清除后，肌成纤维细胞发生失活并凋亡，少量沉积的细胞外基质能被基质金属蛋白酶抑制剂降解[3-4]。当肝细胞反复坏死、修复状态持续存在时，纤维组织及胶原蛋白不断增生、沉积，改变肝内细小结构和血液循环最终形成肝硬化，严重时可造成肝衰竭，威胁患者生命。因此若要逆转肝纤维化就必须进行早期干预，但临床治疗至今还没有出现批准的特异性抗肝纤维化用药。

近年来中药及其活性成分在针对肝纤维化的治疗研究中取得了较大的成效。黄芪为多年生豆科植物蒙古黄芪的干燥根，具有补气升阳、利水消肿、固表止汗等功用。现今含有黄芪有效成分的中成药制品如黄芪注射液、参芪注射液、参芪扶正注射液等被广泛应用于心血管、糖尿病、癌症等的疾病中，并显示出了较高的临床效益[5-9]。大量研究表明[10]，黄芪对氧化应激模型中的心血管系统、免疫系统、神经系统等具有保护作用。相关实验证明，黄芪活性成分具有较好的抗肝纤维化作用[11-12]。本文从以下三个方面阐述黄芪有效活性成分对肝纤维化的作用机制，可能为抗肝纤维化的中药研究提供新的思路。

1 黄芪活性成分对肝纤维化作用

1.1 抗氧化应激氧化应激是氧化与抗氧化两者之间相互作用的失衡状态，可造成人体组织和细胞的损伤[13]。参与氧化应激作用的大部分抗氧化酶，如谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶等，大都储存在肝脏内，因此肝在氧化应激中起着不容忽视的作用[14]。氧化应激对肝纤维化发生过程的作用受到了大量研究者的关注。有关研究表明，氧化应激是肝星状细胞活化、肝纤维化发生的主要因素，而线粒体代谢功能在其中起着核心作用[15-16]。肝脏在受到刺激后，肝细胞受损，细胞内的还原型谷胱甘肽水平下降，线粒体功能可能受阻，而触发几个应激相关信号通路，最终导致肝脏线粒体损伤、炎症和脂肪变性[17]。

细胞凋亡是去除机体不需要的或异常的细胞，由体内基因控制的细胞自主死亡的一种状态。含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白转化酶(Caspase)，亦可称为半胱氨酸蛋白酶，是半胱氨酸蛋白酶家族属的关键酶在细胞凋亡过程中发挥着至关重要的作用，并能通过线粒体途径被激活[18]。当氧化应激损伤肝细胞内线粒体后，线粒体途径被激活，相应地激活启动子Caspase-9[19]，在Caspase-9这个启动子被激活后，继续介导效应Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7的激活，从而降解细胞内的重要蛋白质，诱导机体内细胞的凋亡[20]。抑制氧化应激，不仅能阻止肝内炎症反应及脂肪变性，还能阻止线粒体途径的激活而避免肝细胞凋亡的进一步发展。因此，抗氧化应激对于抑制肝纤维化的发展有着至关重要的作用。

王键等[21]发现，黄芪甲苷可能通过抑制Caspase-3及Caspase-9的表达来抑制所氧化氢引起的肝星状细胞内活性氧的增加，抑制氧化应激及肝星状细胞凋亡的发生。Li X等[22]发现，黄芪甲苷一方面通过诱导Nrf2表达来增加细胞内谷胱甘肽的含量，降低形状细胞中活性氧的水平，抑制氧化应激；另一方面通过活化相关的MAPK p38以抑制肝星状细胞活化。王钰等[23]发现，黄芪总皂苷能降低超氧化物歧化酶的活性，提高肝脏血清转氨酶活性，抑制肝组织内肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1炎症因子的过度释放而起到保护肝脏的作用。孙克诚等[24]发现，黄芪甲苷能够抑制在乙酰氨基酚诱导下的肝损伤小鼠的氧化应激作用，下调肝损伤小鼠血清中炎症因子的表达而改善肝细胞损害。

研究表明[25-26]，雌激素能够通过抑制活性氧的氧化反应的产生，并且通过减少胶原蛋白沉积和α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的数量来减弱肝星状细胞活化，抑制肝纤维化进展。毛蕊异黄酮属于黄芪有效活性成分中的异黄酮类化合物，是植物性雌激素中的一种，能通过与肝脏中的雌激素受体(ER)α和ERβ结合，从而模拟机体雌激素的作用[27]。王佳佳等[27]研究表明，毛蕊异黄酮能够增强内源性超氧化物歧化酶活性，通过抑制氧化应激活性来减轻刀豆蛋白A诱导的小鼠肝脏免疫性损伤。

1.2 抑制胶原合成及肝星状细胞活化在正常状态下的肝内组织中，肝星状细胞呈静止、非增殖状态交联于肝脏的Disse内皮间隙中。当肝脏受损后肝内的各类细胞发生一系列通讯反应，分泌多种炎症细胞因子，与其他生长因子和细胞因子/趋化因子一起，激活多条细胞、信号通路，致使细胞外基质蛋白分泌并活化肝星状细胞[1]。肝星状细胞活化后，将储脂细胞转化为具有增殖效应的肌成纤维细胞，其又促进各种细胞因子增殖及细胞外基质的合成沉积，使得受损区域被不断堆积的细胞外基质蛋白或纤维瘢痕组织包裹，最终导致肝脏纤维化病变。因此，有效抑制肝星状细胞活化、减少胶原蛋白的生成沉积，能够有效抑制肝纤维化的进程。

羟脯氨酸是存在于胶原中的一种非必需氨基酸，其是机体胶原组织代谢的重要衡量指标，常被用来衡量胶原蛋白生成情况。白雪等[28]证明，黄芪甲苷能减轻肝纤维化大鼠模型的肝脏内羟脯氨酸含量(即抑制胶原蛋白合成量)及抑制α-SMA及肝星状细胞活化。成扬等[29]研究表明，黄芪总黄酮能减少肝组织内羟脯氨酸的含量，同时减轻肝硬化大鼠肝内假小叶的形成。王文祥等[30]发现，黄芪总皂苷能使由牛血清白蛋白所导致的肝纤维化大鼠的肝脏内羟脯氨酸含量降低，减少胶原蛋白分泌及肝星状细胞增殖。

脂肪酸转位酶是一种附着于肝细胞膜表面的转运蛋白，其能在炎症因子的刺激下活化转化因子-β1(TGF-β1)，增加受损细胞内脂质和胶原蛋白的分泌和聚积，加重肝脏负担[31-32]。麦静愔等[33]研究发现，黄芪总黄酮能够减少肝硬化大鼠肝组织内胶原蛋白的合成，抑制肝纤维化进程的原因是抑制了肝组织内脂肪酸转化酶和环氧化酶2的蛋白表达。肝星状细胞活化并实现完全转分化需要核激素受体PPAR-g的下调反应[34]。平键等[35]研究表明，毛蕊异黄酮能抑制肝星状细胞活化的标志物 α-SMA和Ⅰ型胶原基因的表达，可能是通过影响核因子NF-κB与过氧化物酶体增值因子活化受体-γ(PPARγ)信号转导途径实现的。

核激素受体在肝脏中高度表达，是内源性胆汁酸合成和多效作用的主要调节因子之一，参与胆汁酸稳态的调节。核激素受体活化抑制胆汁酸合成且能拮抗实验性胆汁淤积的炎症反应。Duan X等[36]发现，毛蕊异黄酮能通过激活核激素受体减轻三酰甘油的积累、减少细胞外基质积聚沉淀和抑制肝星状细胞的活化作用来减轻非酒精性脂肪性肝炎小鼠的肝纤维化。

1.3 抑制TGF-β信号通路在正常的肝脏中，TGF-β呈非活性的复合物形式沉积在肝窦内皮细胞中的细胞外基质内，当受到外来刺激后，TGF-β被活化并诱导下游Smads蛋白磷酸化，以激活肝星状细胞，并生成大量的细胞外基质，加速肝纤维化的发生发展。因此，TGF-β被认为是促肝纤维化的关键细胞因子[37-38]。TGF-β通过能激活下游的Smad、MAPK信号通路，促进肝星状细胞活化[39]。

黄进等[40]研究发现，黄芪多糖类化合物能通过调节TGF-β1/Smads信号发生途径来干预四氯化碳所致的大鼠肝纤维化发展进程，使Smad7的表达增高，TGF-β1、Smad3和Smad4的表达降低，实现保护正常肝组织的基底膜样细胞间质，修复受损肝纤维化组织的目的。李艳等[41]研究证实，黄芪总黄酮可能通过抑制TGF-β1/Smad信号通路介导的炎症反应，增加肝细胞内α-SMA、TGF-β1、Smad3、Smad4等的表达来抑制四氯化碳诱导所致的大鼠肝纤维化。任爽等[42]发现，毛蕊异黄酮能够抑制TGF-β1/Smads信号转导途径，减少TGF-β1、p-Smad2 的表达，增加Smad7表达来达到抑制肝星状细胞活化途径的作用。邓坦[43]通过实验发现，毛蕊异黄酮可能通过下调肝细胞内雌激素受体β的量，抑制TGF-β1诱导的肝星状细胞增殖、活化和迁移。Yongping M等[44]研究证实，黄芪甲苷通过抑制TGF-β通路来降低肝组织中羟脯氨酸含量，减少α-SMA、TGF-β1和MCP-1的表达，提高Smad7蛋白的表达，从而抑制肌成纤维细胞的活化和积聚途径，改善胆总管结扎术诱导的大鼠肝纤维化程度，从而减少肝祖细胞向BECs的转化。Wang Y等[45]研究发现，黄芪总苷通过调节MAPK p38信号传导以及抑制一氧化氮和细胞因子释放来抑制炎症反应和抗纤维化的作用。

2 总结

肝脏受到外界因素的刺激后，刺激因子从多位点激活机体复杂的细胞和信号通讯反应，导致细胞外基质分泌沉积和纤维瘢痕形成，使肝脏内的细胞和组织结构发生异常的病理变化，从而发生肝脏的纤维化改变。黄芪活性成分通过抗氧化应激、抑制TGF-β信号通路、抑制胶原合成及肝星状细胞活化的方式来改善并减缓肝纤维化进程，其对于肝纤维化的治疗呈现出多方位和多层面的特点。近年来，对黄芪活性成分抗肝纤维化的相关研究仅停留在动物实验阶段，且样本量较小，缺乏大样本对比。今后应从临床上研究黄芪活性成分抗肝纤维化的作用及机制。