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隐丹参酮抗纤维化及其机制研究进展

刘亚谊 张俊平

刘亚谊, 张俊平. 隐丹参酮抗纤维化及其机制研究进展[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(3): 146-148, 186. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208061
引用本文: 刘亚谊, 张俊平. 隐丹参酮抗纤维化及其机制研究进展[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(3): 146-148, 186. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208061
LIU Yayi, ZHANG Junping. Research progress of cryptotanshinone on anti-fibrosis and its mechanism[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(3): 146-148, 186. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208061
Citation: LIU Yayi, ZHANG Junping. Research progress of cryptotanshinone on anti-fibrosis and its mechanism[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(3): 146-148, 186. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208061

隐丹参酮抗纤维化及其机制研究进展

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208061
基金项目: 福建中医药大学高层次人才科研启动资金项目(X2019005)
详细信息
    作者简介:

    刘亚谊,硕士研究生,Email:576183422@qq.com

    通讯作者: 张俊平,教授,博士生导师,研究方向:中药药理与毒理,Email: jpzhang08@163.com

Research progress of cryptotanshinone on anti-fibrosis and its mechanism

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-14
  • 修回日期:  2022-11-18
  • 刊出日期:  2023-03-25

隐丹参酮抗纤维化及其机制研究进展

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208061
    基金项目:  福建中医药大学高层次人才科研启动资金项目(X2019005)
    作者简介:

    刘亚谊,硕士研究生,Email:576183422@qq.com

    通讯作者: 张俊平,教授,博士生导师,研究方向:中药药理与毒理,Email: jpzhang08@163.com

摘要: 隐丹参酮(CTS)作为一种高效低毒的天然化合物,在各器官组织中具有良好的抗纤维化作用,但目前其作用机制尚未明确,且无系统的文献综述对其抗纤维化潜在机制进行描述。笔者综述了隐丹参酮治疗各脏器纤维化的疗效及其机制,并提出了未来展望。

English Abstract

刘亚谊, 张俊平. 隐丹参酮抗纤维化及其机制研究进展[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(3): 146-148, 186. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208061
引用本文: 刘亚谊, 张俊平. 隐丹参酮抗纤维化及其机制研究进展[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(3): 146-148, 186. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208061
LIU Yayi, ZHANG Junping. Research progress of cryptotanshinone on anti-fibrosis and its mechanism[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(3): 146-148, 186. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208061
Citation: LIU Yayi, ZHANG Junping. Research progress of cryptotanshinone on anti-fibrosis and its mechanism[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(3): 146-148, 186. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208061
  • 纤维化是一种由器官慢性损伤或炎症反应引起的病理变化,其主要特征是细胞外基质(ECM)的过度积累,可见于心、肺、肝、肾、皮肤等多种组织器官,纤维化持续进展可导致组织结构破坏及器官功能障碍,最终引起器官衰竭[1]。尽管各组织器官的纤维化发病机制不尽相同,但其基本过程大抵相似,由器官损伤引起炎症免疫反应,进而激活局部肌成纤维细胞,降低组织收缩力,促进炎症介质的分泌和ECM的合成,从而逐步发展为纤维化。重要脏器的纤维化严重影响人类的健康,是目前世界医学的研究难题。

    隐丹参酮(CTS)是一种从唇形科植物丹参Salvia miltiorrhiza Bge的干燥根和根茎中提取的脂溶性二萜类蒽醌化合物,具有抗炎[2]、抗肿瘤[3]、抗菌[4]、神经保护[5]、心血管保护[6]等多种药理活性,近年来研究发现其还具有良好的抗组织纤维化作用[7-9]。目前研究显示,隐丹参酮的抗纤维化作用机制主要与信号转导和转录激活因子3(signal transduction and transcriptional activator 3, STAT3)、转化生长因子β(transforming growth factor-beta, TGFβ)和核因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)信号通路的抑制作用有关[7, 910]。本文主要就隐丹参酮对心、肺、肝、肾、皮肤等多种组织器官纤维化的治疗作用及其机制进行综述,为隐丹参酮的药物研究提供参考。

    • 心脏纤维化涉及由慢性压力、损伤、全身性疾病和药物导致的心脏重塑。其病理特征包括心肌胶原排列紊乱、ECM过度沉积、心脏成纤维细胞(CFs)过度增殖和表型改变[11]。心脏纤维化对许多心脏疾病具有促进作用,主要原因是瘢痕组织阻碍了心脏正常泵血功能,从而引起心房颤动、心力衰竭以及收缩和舒张功能受损等心脏问题。

      在心血管疾病中,细胞内活性氧(ROS)可以通过对DNA、蛋白质、脂质和大分子造成非特异性氧化损伤或对细胞信号通路的特异性调节参与心脏重塑。ROS的水平及其作用受到多种酶的调节,如NADPH氧化酶(NOX)、一氧化氮合酶(NOS)、呼吸链复合物蛋白和细胞色素P450等。据报道,血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)在心脏纤维化发生发展中发挥关键性作用,主要通过诱导血管中NOX介导的ROS合成,促进心脏纤维化的发展[12]。Ma等[8]研究了隐丹参酮对AngⅡ诱导的心脏纤维化的作用,结果发现隐丹参酮能够通过减少纤维连接蛋白(FN)和结缔组织生长因子(CTGF)的产生,抑制促纤维化基因的表达和ECM的积累,进而预防心脏纤维化。此外,它还可以通过降低环氧化酶2(COX-2)、NOX-2和NOX-4的表达水平减少ROS生成,起到改善心脏功能的作用。同时,作者还研究了隐丹参酮对丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路的作用,发现隐丹参酮能够抑制ERK1/2的激活,对P38 MAPK和JNK的激活没有影响。以上结果表明,隐丹参酮可能通过抑制ERK1/2磷酸化,影响COX-2、FN、CTGF等的表达,从而起到缓解心脏纤维化的作用。

      MMP-2和MMP-9系基质金属蛋白酶(MMPs)家族的重要成员,与ECM的重塑密切相关,在心脏纤维化及心血管疾病中发挥重要作用[13-14]。Tao等[15]研究隐丹参酮对异丙肾上腺素诱导的心脏纤维化的影响,发现隐丹参酮能够有效改善异丙肾上腺素引起的心肌细胞排列紊乱、心脏顺应性下降和僵硬度增加等病理变化,其主要作用机制是通过激活MMP-2加速ECM降解从而达到缓解心脏纤维化的作用。此外,Shih-Hsiang等[14, 16]研究还发现隐丹参酮可以降低1型糖尿病大鼠心肌纤维化模型中STAT3、CTGF和MMP-9的蛋白表达水平,改善糖尿病引起的心功能受损和心肌纤维化。

    • 肺纤维化(PF)是间质性肺病的终末期,其病理特征是肺实质的破坏、ECM的沉积以及成纤维细胞和肺泡上皮细胞表型发生变化。PF包括早期炎症和晚期纤维化两个病理过程。首先,由外界刺激引起肺上皮细胞损伤,受损的细胞能够刺激产生各种炎症细胞因子,引发炎症反应;同时,为了防止自身死亡,受损细胞还会诱导产生促增殖和促纤维化细胞因子,最终导致肺纤维化。早期炎症反应是导致继发性损伤的主要机制之一,其中包括激活转录因子,释放下游炎症细胞因子。

      TGF-β、IL-1β、IL-6和IL-10等细胞因子在肺纤维化发展过程中扮演重要角色。巨噬细胞是炎症早期TGF-β的主要产生者,TGF-β作为促纤维化细胞因子可直接诱导成纤维细胞分化为肌成纤维细胞,促进成纤维细胞的生长、活化和胶原合成[17]。诸多研究表明,受TGF-β影响,上皮细胞亦可经上皮间质转化(EMT)过程获得多种间质细胞表型,从而参与PF的形成[ 18, 19]。Jiang等人[20]研究隐丹参酮对大鼠放射性肺损伤(RILI)的治疗作用,发现隐丹参酮能改善辐射诱导的肺系数增加、肺形态异常、肺泡间隔增厚和胶原纤维聚集等病理特征,其主要作用机制可能是通过降低TGF-β1、IL-6、IL-10、NOX-4和CCL3/CCR1等炎症因子的表达,促进基质金属蛋白酶MMP-1的表达,从而达到改善肺纤维化的作用。 Zhang等[9]研究隐丹参酮对博来霉素诱导的大鼠肺纤维化的疗效,结果发现低浓度隐丹参酮能够有效降低ECM的沉积,如FN、Ⅰ型胶原(Col-1)和Ⅲ型胶原蛋白(Col-3)等,并且随着给药浓度的增加,E-cadherin显著增加,α-SMA显著降低。除此之外,研究还发现隐丹参酮不仅能够抑制经典的TGF-β/Smad信号通路,还可以抑制JAK/STAT信号通路,这提示隐丹参酮治疗肺纤维化的机制可能与抑制上述信号通路诱导的EMT过程相关。

    • 肝纤维化是肝脏损伤后发生的伤口愈合反应,是一个动态可逆过程。ECM过度沉积是肝纤维化的主要病理特征,肝星状细胞(HSC)的活化是肝纤维化的核心事件[21]。引发肝纤维化的诱因有饮酒、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、病毒性肝炎、自身免疫性肝炎和胆汁淤积性肝病等[22]。肝炎是肝纤维化发展的必经阶段,因此,抗炎也被认为是防治肝纤维化的重要策略。

      炎症小体是控制炎症反应和协调抗菌宿主防御的多蛋白信号平台,炎症小体的组成之一NLRP3是表征最好的炎症体,NLRP3被激活后会自我寡聚化并募集衔接蛋白ASC,激活pro-caspase1介导促炎细胞因子的成熟和分泌,引起NASH。

      Liu等[2]研究发现隐丹参酮能够剂量依赖地抑制NLRP3炎症小体激活物诱导的caspase-1 p20激活、IL-1β分泌和LDH释放。Ca2+是NLRP3激活的重要因素之一,在ATP诱导的骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)内,隐丹参酮能够以剂量依赖的方式抑制Ca2+的动员和线粒体活性氧(mtROS)的生产,进而抑制NLRP3炎症小体的激活。此外,研究还发现隐丹参酮能够通过抑制NLRP3,减少IL-7A的表达,进而缓解NASH。

      Nagappan等[23]研究了隐丹参酮对乙醇诱导的酒精性肝病的疗效和机制,发现隐丹参酮通过激活AMPK/SIRT1通路减少肝脏脂肪生成和增加脂肪酸氧化来改善乙醇诱导的酒精性肝病。此外,隐丹参酮还可以通过调控NF-κB信号通路降低由乙醇引起的tnf-α、il-6和mcp1等炎症基因的mRNA水平。综上所述,隐丹参酮抗肝纤维化的可能作用机制与其激活AMPK/SIRT1信号转导和抑制NF-κB的活化有关。

    • 肾纤维化是许多慢性肾病(CKD)的常见结果,其主要病理特征是成纤维细胞和ECM的过度积累以及功能性肾单位的丧失[24]。已有研究发现,肾纤维化是由多种介质、机制和途径介导的,如:细胞因子、转化生长因子-β和核转录因子等。肾间质纤维化是多数进行性肾病中肾功能丧失的主要原因,而炎症反应和氧化应激损伤是肾间质纤维化发展的主要驱动力。

      动物研究表明,隐丹参酮能够有效预防和治疗单侧输尿管梗阻(UUO)[7, 10]。Liang等[10]研究发现隐丹参酮能够显著降低UUO小鼠肾脏中FN和Col-1的表达,减少巨噬细胞和淋巴细胞的浸润,具有直接的抗纤维化作用。进一步研究发现该作用可能是通过阻断NF-κB和Nrf-2/HO-1信号转导抑制小鼠炎症反应和氧化应激实现的。Smad通路和非Smad通路p38 MAPK是涉及肾纤维化和EMT的主要下游信号转导机制,可激活整合素β1,整合素β1是一种介导细胞与ECM之间相互作用的细胞膜表面糖蛋白受体家族分子,在肾脏的纤维化和修复过程中起重要作用。Zhang等[7]研究发现隐丹参酮对MAPK信号没有影响,但能够选择性抑制Smad3的磷酸化和整合素β1启动子活性。以上结果表明,隐丹参酮主要通过抑制NF-κB和经典的Smad信号通路起到治疗肾纤维化的作用。

    • 增生性瘢痕(HS)是一种皮肤纤维化疾病,通常发生在创伤之后,常伴有瘙痒、疼痛和关节活动受限等症状。增生性瘢痕不仅会影响皮肤外观,还会严重影响患者的身心健康,抑制增生性瘢痕已成为皮肤美容领域的研究热点。据报道,在兔耳增生性瘢痕模型中隐丹参酮能够有效降低α-SMA、Col-1和Col-3的mRNA和蛋白表达水平,抑制瘢痕的生成[25-27]。杨莉等[26]对其机制进行研究,发现隐丹参酮治疗HS的机制可能与抑制TGFβ/Smad信号通路相关。

    • 隐丹参酮具有广泛的药理活性,包括抗炎、抗纤维化、抗肿瘤和抗菌以及心血管保护作用,其在抗纤维化方面作用尤为显著。尽管各种器官纤维化的病理表现不尽相同,但是其病理过程均与ECM代谢失常、EMT发生发展、成纤维细胞的活化、关键细胞因子以及信号通路的激活有显著的相关性。体内体外研究表明,隐丹参酮抗纤维化的可能机制有:①调控STAT3、NF-κB、TGF-β/Smad和MAPK信号通路,减少胶原蛋白和纤维的形成。②调控MMPs和TIMPs,影响纤维的生成和降解。③调控α-SMA、Col-1和Col-3的蛋白表达水平。④调控细胞的氧化应激途径,逆转纤维化。⑤调节免疫,减轻炎症。虽然目前已有多项研究证实了隐丹参酮在体内外的抗纤维化作用,但是大部分的研究仍处于初始阶段, 其抑制组织ECM积累、EMT发展、炎性介质释放等具体作用机制仍需进一步深入研究。此外,由于隐丹参酮的水溶性较差,对其进行结构改造和修饰,以增加水溶性和生物利用度也是值得关注的重要问题。

      综上所述,隐丹参酮作为一种高效低毒的天然化合物,在各器官组织中具有良好的抗纤维化作用,期待通过进一步明确其关键作用靶点和改善生物利用度,早日实现其在抗纤维化方面的临床应用。

参考文献 (27)

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