中药调节内质网应激的研究进展

吕月 杨发奋

【关键词】 内质网；内质网应激；中药；凋亡

中图分类号：R392.12   文献标志码：A   DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2023.02.015

内质网（endoplasmic reticulum，ER）是一种高度动态的细胞器，生理条件下内质网主要负责大多数蛋白的合成、折叠、组装、修饰以及脂质合成和Ca2+储存，当病理条件下新合成的蛋白质聚积并超过了内质网的最大处理能力，即可触发多种信号反应，即内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）［1］。中药可通过调控真核细胞内质网应激从而延缓疾病的发生与发展，因此，将内质网应激的定义与机制、中药对内质网应激的影响进行归纳，并从机体各系统疾病中总结中药对内质网应激的调控作用的研究进展，有可能为中草药应用于临床提供可靠的论据及线索，为临床治疗提供新的靶点与思路。

1 内质网应激及相关通路

1.1 内质网应激的定义

内质网应激广泛存在于真核细胞的活动中，它决定了细胞的功能、命运以及存活。当体内的生理平衡被打乱时，如Ca2+超载、感染、缺血、缺氧等，都会引起錯误蛋白的折叠或异常蛋白的积聚，破坏内质网的稳态，内质网的这种稳态失调的现象即内质网应激，内质网应激的协同适应反应称为未折叠蛋白反应（unfolded protein response，UPR）［2］，UPR通过上调内质网的蛋白质折叠机制和内质网相关蛋白的降解途径，抑制一般蛋白的合成，从而诱导内质网恢复稳态。若长期刺激导致错误蛋白清除能力下降时，ER便会启动凋亡信号，引起自身凋亡［3］。

1.2 内质网应激相关通路

ERS激活后主要通过以下3种途径发挥作用：未折叠蛋白反应、内质网超负荷反应以及固醇调节级联反应。其中以UPR研究最为广泛，蛋白激酶R样内质网激酶（protein kinase R-like ER kinase，PERK）、肌醇蛋白-1（IRE-1）、激活转录因子 6（ATF-6）三种ER跨膜蛋白可作为ERS的传感器而发挥作用。在生理情况下，PERK、IRE-1以及ATF-6均与分子伴侣葡萄糖调节蛋白78（glucose-regulated proteins，GRP78）紧密结合于内质网膜上，当内质网中未折叠蛋白或者错误折叠蛋白增加时，由于GRP78与异常蛋白的结合力更高而与之结合，导致三种信号蛋白均可与 GRP78 解离，从而启动UPR，导致内质网应激的产生［4］。

1.3 过度应激后的细胞凋亡

当一定程度的内质网应激反应无法缓解细胞损害时将会启动凋亡，主要有以下三种通路：（1）PERK/ATF-6/IRE1-CHOP通路。当未折叠蛋白质过多时将会启动UPR来缓解内质网应激，UPR的三种信号蛋白均可发挥作用，当过度的、长期的内质网应激无法缓解时将诱导前凋亡基因CHOP的表达，CHOP可以通过在转录水平上下调抗凋亡蛋白Bcl-2和上调前凋亡蛋白（BIM和PUMA）来诱导细胞凋亡。（2）IRE1-TRAF2-caspase12/caspase4通路。ERS时，内质网内的 Ca2+释放及IRE1-TRAF2通路的激活均可诱导caspase12/caspase4活化，引起细胞凋亡。（3）IRE1-TRAF2-ASK1-JNK通路。活化的IRE1α招募肿瘤坏死因子α（TNFα）受体相关因子2（TRAF2）和细胞凋亡信号调节激酶1（ASK1），然后激活诱导细胞凋亡的c-Jun N末端激酶（JNK），抑制抗凋亡基因Bcl-2表达，促进凋亡基因的磷酸化，诱导细胞凋亡［5］。

2 中药调控内质网应激

ERS参与多种病理状态，包括缺血、糖尿病、神经退行性疾病、感染和化学诱导的组织损伤，轻度的刺激下可通过ERS缓解疾病，但当异常的蛋白聚积到一定程度，超过了内质网的最大工作限度，则会诱发细胞凋亡。很多中药都可以通过内质网应激相关通路降低细胞凋亡，对疾病的转归及预后有着重大的作用。

2.1 在心血管疾病中的作用

内质网应激在心血管疾病的发生发展过程中起着重要作用，心血管疾病如冠心病、高血压、心力衰竭、心肌缺血等慢性心脏疾病时刻威胁着人体的生命健康，其发病年龄日益年轻化，每年因心血管疾病而死亡的人不计其数。心肌缺氧、氧化应激、Ca2+紊乱，既是诱发心血管疾病的高危因素，又是内质网应激的相关诱因。在内质网应激与疾病的相关研究中，WANG等［6］通过三氧化二砷（arsenic trioxide，ATO）诱导心毒性小鼠模型后给予丹酚酸A治疗，结果表明丹酚酸A预处理可减轻心功能障碍和Ca2+超载，抑制内质网应激相关蛋白的表达，减少心肌细胞凋亡，而丹酚酸A则是从唇形科植物丹参中提取而来。芪多糖是芪参颗粒的主要有效成分，在左前降支（LAD）结扎致心脏缺血模型和氧糖剥夺再灌注（OGD/R）致H9C2细胞损伤模型中，用芪多糖处理后的心肌细胞和H9C2细胞均得到了有效的改善，证明芪多糖可通过IRE-1-CRYAB通路对内质网应激诱导的心肌细胞凋亡起保护作用［7］。有学者在高脂饮食建立的肥胖-高血压模型中，发现活血潜阳汤可显著降低大鼠心脏组织中GRP78的表达水平，证实活血潜阳汤通过调节GRP78水平而调控内质网应激进而降低左室肥厚以及心肌细胞凋亡程度［8］。上述几类中药在心血管系统中通过抑制内质网应激发生发展而发挥保护机体的作用，对心血管疾病的治疗有着重要的意义。

2.2 在呼吸系统疾病中的作用

内质网应激还在呼吸系统疾病中发挥作用，哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺炎等呼吸系统疾病也不断影响着人类的生活质量以及心理健康，近年来很多研究表明中草药也可通过调控内质网应激来延缓呼吸系统疾病的发生与发展。苏黄作为临床上常用的止咳中药，对咳嗽变异性哮喘起着至关重要的作用，QIN等［9］发现在卵清蛋白诱导的咳嗽变异性哮喘大鼠中，用苏黄处理后的大鼠肺损伤及功能障碍明显改善，且苏黄能够抑制Ca2+聚积，从而抑制内质网应激诱导的炎症反应。丰白散是一种由黄芪、人参、百合等组成的中药［10］，可通过上调COPD大鼠肺组织中SIRT1的表达来抑制TIMP-1/MMP-9、CHOP、caspase12、caspase-3等ERS相关蛋白的表达和凋亡［11-12］，为COPD的靶向治疗提供了新的思路。甘草查尔酮A （Licochalcone A，LicA）作为一种新型的雌激素类黄酮，能有效调控内质网应激，QIU等［13］在A549和H460两种不同肺癌细胞系中发现，LicA可通过阻断在G2/M期细胞周期进展以及增加内质网应激相关蛋白如p-eIF2α和ATF4的表达诱导肿瘤细胞凋亡，从而抑制肺癌细胞的生长，该项研究证实，LicA可能是治疗人类肺癌的潜在候选药物。另有学者在盐酸博莱霉素建立的大鼠肺纤维化的动物模型中发现，补肾益肺消癥方干预后的病变肺组织中 α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、肺泡表面活性蛋白 C（SP-C 蛋白）表达较正常组明显下降，说明补肾益肺消癥方可通过降低SP-C 蛋白在肺泡Ⅱ型上皮细胞的聚积，从而减轻肺泡细胞内质网应激反应，延缓特发性肺纤维化的进展［14］。上述中药对内质网应激的调控结果表明，中药能缓解呼吸系统疾病的症状以及抑制疾病的进展，不仅是从抗炎、抗菌、抗癌角度，而且还通过抑制内质网应激来治疗疾病。

2.3 在消化系统疾病中的作用

消化系統疾病中的相关研究表明，不同器官存在着不同程度的内质网应激，而中药则能够通过改变氧化应激的程度来抑制疾病，尤其是发挥促进肿瘤细胞凋亡作用。中药姜黄素是从姜黄干根茎粉末中提取的主要活性成分，近期有学者发现［15］，酒精诱导的慢性酒精性肝损伤小鼠经姜黄素处理后能够促进肝脏线粒体功能的恢复，下调内质网应激相关蛋白GRP78、PERK和IRE1α的表达，从而减轻氧化应激，阻断ERS启动的细胞凋亡通路［15］。棕榈酸（PA）是最常见的循环饱和脂肪酸，在PA诱导的HepG2细胞模型中，原花青素B2可降低 ERS 途径相关蛋白 GRP78 和 CHOP 的相对表达，从而延缓内质网应激所致的肝细胞凋亡［16］。茯苓素是从传统民族药草茯苓中分离得到的单宁酸，其在体内及体外均具有显著的抗食管癌作用，茯苓素可通过改变G0/G1细胞周期调控标志物诱导G0/G1期阻滞，激活线粒体和内质网相关的凋亡信号通路，诱导食管癌细胞凋亡［17］。在慢性2型糖尿病中，内质网稳态被胰岛素分泌需求的增加所干扰，产生内质网应激，导致β细胞凋亡和β细胞数量减少［18］，木犀草素是一种最常见的黄酮类化合物，具有抗诱变、清除活性氧、抗肿瘤等作用［19-20］，WU等［21］通过内质网应激急性诱导因子（THAP）和生理诱导因子（高糖）诱导内质网应激模型，发现木犀草素可能通过抑制内质网应激相关HNF4α通路来保护胰腺β细胞对内质网应激的响应。中药在消化系统疾病的治疗中应用广泛，且与内质网应激反应紧密相关。

2.4 对肾脏疾病内质网应激的影响

肾脏作为排毒器官，其功能严重影响着体内毒素的清除与排出。长期的糖尿病肾病、慢性肾脏病等慢性疾病均影响着人类的生存质量及预后，因此中药对肾脏疾病的防治尤为重要。YANG等［22］选取SAP所引起的急性肾损伤（acute kidney injury， AKI）的SD大鼠，用柴芩承气汤干预后发现，柴芩承气汤可抑制肾脏内质网应激相关指标BIP、xbp1、CHOP和caspase-9、Cle-caspase-3，减轻肾脏病理生理改变和凋亡。高糖高脂饲料及链脲佐菌素诱导的糖尿病肾病大鼠经番茄红素、祛痰通络汤等中草药处理后，GRP78、CHOP等内质网应激相关蛋白有所下调，从而显著降低肾细胞凋亡指数［23-24］。丹皮酚是从牡丹皮中分离得到的一种天然黄酮类化合物，具有抗氧化、抗凋亡、抗衰老和抗炎等生物活性，在醋酸铅诱导的肾脏损伤模型中，丹皮酚可通过抑制PERK、IRE1、c-jun N末端激酶（JNK）和p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）的活化，抑制氧化应激反应，从而抑制肾脏内质网应激，对肾脏细胞起到保护作用［25］。SHANG等［26］在播散性白色念珠菌感染所致的急性肾损伤模型中，使用血必净注射液（由红花、芍药、川芎、当归、丹参等五种中草药提取而来）干预后发现，血必净可通过上调GRP78的表达阻止白色念珠菌在肾脏的定殖，增强肾脏上皮细胞的活性；铁皮石斛多糖可通过降低高糖诱导的 GＲP78 和 CHOP 蛋白表达，从而对血管内皮起到保护作用［27］。

2.5 其他

中药通过调控内质网应激也能影响其他疾病，如妇科疾病，CHEN等［28］用不同浓度的柚皮苷处理宫颈恶性细胞后发现，内质网应激相关蛋白BIP、CHOP表达显著增加，且PERK-eIF2α通路被激活，从而诱导宫颈恶性细胞凋亡；中国龙血是龙血树的红色树脂，具有止血、止痛、化瘀、改善血流灌注等作用［29］，在脑缺血/再灌注损伤中，PAN等［30］发现龙血通络胶囊（LTC）可通过减轻PERK/eIF2α和IRE1/TRAF2通路介导的内质网应激抑制PC12细胞凋亡，减轻OGD/R诱导的内质网应激，这为脑缺血/再灌注损伤提供了新的治疗思路；在高脂血症的研究中发现，香蒲花粉可通过抑制PERK-eIF2α-ATF4-CHOP途径抑制细胞凋亡［31］；天麻素可通过抑制海马体中的ER应激和NLRP3炎症小体的激活来缓解认知功能［32］。

3 小结与展望

目前临床上所应用的西药尤其是抗癌药物、靶向药物或多或少都不可避免地存在着许多副作用，人类对这些药物的耐药性也不断增强，药物的有效性也不断降低，临床上逐渐出现药物不敏感或副作用导致无法继续服药，因此寻找补充或替代药物已成为焦点，而中药作为一种天然的衍生物及其产物，具有上千年的文化底蕴，在临床应用中起到不可或缺的作用。随着对内质网应激相关通路的认识不断完善，越来越多的研究者将目光投入到中药对内质网应激的药理作用中，这为中药对疾病的治疗提供了更可靠的理论依据。中药可通过调控内质网应激来延缓相关疾病的进展，这些中药以黄酮类、多酚类、皂苷类居多，它们可以通过调控多种信号通路、下调ERS相关蛋白、减轻Ca2+等多种方式减少细胞凋亡，从而发挥治疗作用。就肾脏疾病而言，我课题组选用铁皮石斛在慢性肾脏疾病中的治疗作用进行研究，探讨其是否通过抑制内质网应激来发挥治疗作用，其成果对治疗慢性肾炎乃至免疫性疾病总体来说是一个新的展望。

参 考 文 献

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（收稿日期：2022-08-07 修回日期：2022-08-26）

（编辑：梁明佩）