中药单体调控氧化应激抗肝纤维化的机制和价值

周志文， 李 姗， 刘湘花， 李宁宁， 孙 宁， 禄保平

1 河南中医药大学 a.第二临床医学院， b.医学院， c.中医药科学院， 郑州 450046； 2 河南医学高等专科学校， 郑州 451191

我国慢性肝病患者人数众多，部分患者最终发展为肝硬化，甚至肝癌。每年死于肝癌的患者高达30万，约占全球肝癌总死亡人数的51%，肝病患者巨额的医疗负担和劳动力的丧失给社会经济发展造成沉重的压力[1]。20世纪60至80年代，肝纤维化的病理学特征及其在慢性肝病中的作用得到普遍关注[2]。肝纤维化是机体对慢性肝损伤的一种修复反应，肝细胞发生坏死及炎症时，肝脏中细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的增生与降解失去平衡，进而导致肝脏内纤维结缔组织异常沉积。氧化应激与肝纤维化的形成进展密切相关，在多种病因所致的肝纤维化临床病例和动物模型中均发现有氧化应激的参与[3]。

1 肝纤维化的病理特点

肝纤维化是诸多慢性肝病发展的必经阶段和共同病理基础。肝纤维化由酒精、病毒、寄生虫、药物、胆汁淤积等因素诱发，肝星状细胞(hepatic stellate cells，HSC)、单核细胞、Kupffer细胞、胆管上皮细胞、血管内皮细胞等参与，上皮间质转化、炎症、自噬、凋亡、氧化应激等机制交互，TGFβ/Smad、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB)、核因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)等信号通路调控。HSC活化是ECM产生的前提，是肝纤维化形成的中心环节[4]。HSC静止状态下储存维生素A，几乎不分泌ECM。当肝脏受到慢性炎症持续刺激时，Kupffer细胞、胆管上皮细胞、血管内皮细胞等损伤，通过旁分泌产生大量炎性因子如TGFβ、TNF、血小板衍生生长因子、结缔组织生长因子等，进入Disse间隙激活HSC。活化的HSC表型及功能发生改变，转变为肌成纤维细胞，并不断增殖、分泌、合成大量Ⅰ型/Ⅲ型胶原蛋白和α-平滑肌肌动蛋白(alpha-smooth muscle actin，α-SMA)等ECM，促使肝脏纤维结缔组织增生，引起早期肝纤维化的发生[5-6]。因此，ECM的过多蓄积是形成肝纤维化的主要原因。郭冶等[7]发现，在生理条件下，Disse间隙中ECM合成与降解稳态受基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)/金属蛋白酶组织抑制剂(tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMP)之间的平衡影响，一旦MMP/TIMP之间平衡失调，将导致ECM降解减少和异常沉积，从而引起肝纤维化。

2 氧化应激促进肝纤维化的发生发展

氧化应激是氧化与抗氧化防御机制失衡而造成的细胞或组织毒性作用的过程。活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)和活性氮簇(reactive nitrogen species，RNS)是氧化还原反应产生的代谢产物。ROS包括氧自由基及其产物[8]，RNS包括氮自由基和非自由基[9]。两者可由内外源性因素诱发而产生[10](图1)。ROS/RNS不仅造成肝脏持续损伤，还可激活核因子E2相关因子2、TGFβ、NF-κB等相关信号分子及其下游通路，与其他机制级联交互，共同促进肝纤维化的进展[11]。

2.2 肝纤维化时ROS/RNS清除不足 ROS/RNS既是氧化还原的代谢产物，也是肝纤维化过程中的病理产物。生理条件下，肝脏内产生少量的ROS/RNS，参与信号通路转导、调节细胞周期、防御微生物[16]。在机体抗氧化系统的调节下，生成的ROS/RNS会被及时清除。当肝脏损伤或坏死后，有氧氧化产生的ROS/RNS大量释放，其产生量超过了内源性抗氧化防御系统的清除能力，过多的ROS/RNS堆积引起脂质、蛋白质和DNA的过氧化损伤，诱导肝细胞炎症反应和坏死，促进肝纤维化的发生[17]。肝纤维化时，炎症和损伤状态会导致氧化应激持续存在，从而引起内源性抗氧化酶SOD、过氧化氢酶、谷胱甘肽(glutathione，GSH)合成酶等明显减少，引发肝脏组织氧化与抗氧化平衡失调，使肝脏内的ROS/RNS不能及时清除而蓄积在肝组织内，造成肝脏过氧化损伤而加重肝纤维化程度[18]。

3 中药单体调控氧化应激信号通路抗肝纤维化

3.1 调控TGFβ/Smad信号通路 经典的促纤维化信号通路TGFβ/Smad中关键的转导分子为胞质蛋白Smad，它可将TGFβ信号由跨膜受体(TGFβ Ⅰ、Ⅱ型受体)传入细胞核内，调节核内基因转录[19]。肝纤维化时，肝细胞和活化的HSC可以产生TGFβ，TGFβ能够促进TIMP的生成，从而抑制MMP的活性，ECM降解减少同时合成增加。TGFβ1还参与诱导HSC进一步分化为肌成纤维细胞[20]。米凯等[21]发现芒果苷可减轻CCl4造模大鼠肝损伤，降低透明质酸(hyaluronic acid，HA)、羟脯氨酸(hydroxyproline，HYP)、Ⅰ型胶原蛋白、α-SMA水平，升高SOD水平，其机制可能与抑制TGFβ/Smad信号通路有关。Gui等[22]证实黄芪甲苷能降低CCl4造模大鼠肝组织HYP和丙二醛(malondialdehyde，MDA)水平，提高SOD和GSH水平，其抗肝纤维化作用与清除自由基、抑制活化的Kupffer细胞释放TGFβ1有关。章圣朋等[23]发现夏枯草总三萜干预CCl4造模大鼠后，不仅能降低ALT、AST、HA、HYP、MDA水平，减轻肝脏病变程度，还可抑制肝组织中α-SMA、Smad2、Smad3等蛋白表达，从而阻断肝纤维化进程。

3.2 调控MAPK信号通路 MAPK是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其介导信号由细胞表面受体，即受体酪氨酸激酶和G蛋白偶联受体，转导至细胞核内部。MAPK信号通路主要由胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2)、c-Jun氨基端激酶1/2/3(c-Jun N-terminal kinase 1/2/3，JNK1/2/3)、p38 MAPK(α/β/γ/δ)和ERK5构成，在调控细胞生长、分化、增殖、凋亡等方面发挥重要作用[24]。刘进锴[25]用H2O2处理大鼠HSC-T6细胞后，ERK、JNK及p38 MAPK表达增加，柴胡皂苷可抑制HSC-T6细胞的增殖与活化及ECM的沉积，其作用是通过抑制氧化应激和抑制TGFβ1/MAPK信号通路而实现。叶蕾等[26]发现CCl4造模大鼠肝组织ERK、JNK和p38 MAPK均被激活，提示MAPK信号通路与HSC活化及肝纤维化发生密切相关。狗肝菜多糖能抑制肝纤维化大鼠MAPK信号通路的活化，降低血清HYP、NO含量，减少肝组织p-JNK、p-ERK、p-p38蛋白表达，从而缓解肝纤维化进程[27]。

注：NOX，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶；iNOS，诱导型一氧化氮合酶。

3.3 调控PI3K/Akt信号通路 Akt，亦被称为PKB，是PI3K下游的主要效应物。在PI3K/Akt信号通路中，当细胞受到生长因子和炎细胞刺激后，受体酪氨酸蛋白激酶活化，PI3K在质膜内侧产生PIP3(phosphatidylinositol phosphate 3)，Akt与这些磷脂相互作用，导致其易位到PDK1(pyruvate dehydrogenase kinase 1)所在的内膜，完全活化的Akt被转移到细胞核，参与下游分子的调控。PI3K/Akt信号通路对细胞周期、增殖、生长、存活及代谢具有重要作用，在肝系疾病研究中受到广泛关注[28]。研究[29]证实，熊果酸能抑制大鼠HSC-T6细胞NOX亚基表达及PI3K/Akt信号通路的活化，下调TIMP-1蛋白表达，上调MMP-1蛋白表达。Mi等[30]发现麦芽酚能减轻造模小鼠肝组织的氧化应激反应，降低MDA水平并升高GSH及SOD水平，其缓解肝纤维化作用与抑制PI3K/Akt信号通路有关。

3.4 调控NF-κB信号通路 NF-κB属于转录因子蛋白家族中的一员，包括p50/p105(NF-κB1)、p52/p100(NF-κB2)、RelB等亚基，各个亚基之间形成同源或异源二聚体，起主要调控作用的NF-κB是由p50和p65亚基组成的异源二聚体[31]。NF-κB在HSC活化中扮演着重要角色，是肝纤维化发生的调节器[32]。对血吸虫性肝纤维化的研究[33]发现，在血吸虫感染早期，NF-κB能够显著激活HSC，促进肝纤维化的发生。在CCl4造模小鼠中，NF-κB的激活可以导致HSC活化，而抑制NF-κB则可以减轻小鼠肝纤维化程度[34]。陈涛等[35]发现熊果酸能够减轻血管紧张素Ⅱ诱导的HSC氧化应激水平，抑制ROS生成，下调AP-1(activator protein -1)及NF-κB的活性而抑制HSC活化增殖。陈磊[36]用红景天苷干预CCl4造模小鼠后，小鼠肝组织SOD水平上升，MDA水平下降，NF-κB信号通路中p65蛋白水平降低，提示红景天苷可通过减轻氧化应激、调控NF-κB信号通路达到抗肝纤维化效果。

3.5 调控Wnt/β-catenin信号通路 Wnt/β-catenin信号通路参与多种生长因子及其受体功能的调控，如TGFβ、血小板衍生生长因子及表皮生长因子受体等。水飞蓟宾是中药水飞蓟的纯化成分，具有较强的抗炎、抗氧化作用。黄静[37]用水飞蓟宾治疗酒精性肝纤维化大鼠模型，发现肝组织中Wnt、β-catenin蛋白的表达量减少， MDA含量降低、SOD活性升高，有效减轻了肝纤维化程度。孙利兵[38]研究了沙苑子黄酮对CCl4造模小鼠肝纤维化的干预作用，发现其可降低血清ALT、AST水平，提高抗氧化能力并抑制胶原蛋白过度沉积，与抑制β-catenin的表达，干预Wnt信号转导通路有关。

4 小结与展望

综上所述，肝纤维化是一个由诸多致病因素相互作用且动态变化的病理过程。氧化应激及其介导的信号通路在肝纤维化发生发展阶段扮演着至关重要的角色。中药单体或活性成分通过调控TGFβ/Smad、MAPK、NF-κB、Wnt信号通路抑制氧化应激和炎症反应，在减轻肝损伤、改善肝纤维化方面的疗效已得到初步证实(表1)。但中药单体往往多途径、多靶点发挥作用，其抗肝纤维化分子机制非常复杂，需要进一步通过体内外实验探讨药物代谢过程及作用机制交互网络。其次，中医重视辨证论治、三因制宜的理念，在肝纤维化的不同阶段，对于不同的患者出现不同的证型，一味单体很难直接祛除病因、改善症状，应针对不同患者证型配合不同单体合剂辩证治疗，结合病理检测及分子生物学指标评价疗效。最后，临床上对于肝纤维化尚未形成规范的预防治疗体系，患者易忽视早期肝纤维化的危害，未采取合理有效的干预措施，易使病情恶化。因此临床治疗应建立分阶段、多层次、规律性的治疗体系，以期在治疗肝纤维化方面取得显著的成果，为临床用药提供更多依据。

表1 中药单体或活性成分干预氧化应激的信号通路

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：周志文负责文章思路设计，撰写论文；李姗负责课题设计，修改论文；李宁宁、刘湘花、孙宁负责文献检索，整理参考文献；禄保平负责拟定写作思路，指导撰写文章及最后定稿。