川芎嗪抑制肝纤维化作用机制的研究进展
ChinJClin
May
PharmacoI
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VoL26No.5
2010(SerialNo.127)
川芎嗪抑制肝纤维化作用机制的研究进展
Progressineffects圈
mechanism
oftetramethylpyrazineinthetreatmentofhepaticfi-
brosis
马进,郑仕中,陆茵,雷娜,王爱云
(南京中医药大学药学院临床药学教研室,南京210029)
MAJin,ZHENGShi—zhong,1UYin,LEINa,
WANGAi—-yun
(Department
of
Clinical
Pharmacy,
Coaege
ofPharmacy,Nanjing
Universi一
钞ofChinese
Medicine,Naming
210029,China.)
收稿日期:2009一ll—03修回日期:2010—04—12
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(30873424);江苏省自然科学家基金资助项目(BK200856);江苏省针灸学蘑点实验室开放课题基金资助项目(KJA200801)
作者简介:马进(1986一).男,硕士研究生,主
要从事天然药物预防和治疗肿瘤与肝纤维化
通讯作者:郑仕中,教授,博士生导师
Tel:(025)86798154
E-mail:nytws@163.c锄
万方数据
摘要:肝脏慢性损伤,包括病毒性肝炎、酗酒、药物作用及代谢性疾病等,均可导
致肝纤维化。肝纤维化是一个可逆过程,病程进展导致的肝硬化是不可逆的,因
此在纤维化早期进行及时诊断及有效的治疗,可减缓或防止发展为肝硬化。近年来研究发现,中药川芎中的有效成分(川I芎嗪)在治疗肝纤维化中发挥了较好
的治疗效果,本文对川芎嗪治疗肝纤维化的作用机制进行综述。关键词:肝纤维化;川芎嗪;作用机制中图分类号:11575.1;R975.5
文献标识码:A
文章编号:100l一6821(2010)05—0395—04
Ab吼ract
Chronicliver
injury,including
viral
hepatitis,alcoholism,
drugsandmetabolicdiseases,leadtohepaticfibrosis.Hepaticfibrosisis
a
reversibleprocess,butlivercirrhosisresultedfromprogressofhepatic
fibrosisisnotreversible.Thus,earlydiagnosisinthefibrosisstageand
timelyeffectivetreatmentcan
slow
or
preventthedevelopmentoflivercir-
rhosis.Inrecent
years,tetramethylpyrazine,an
activeingredientsin
Chuanxionghasplayedgoodtherapeuticeffectinthetreatmentofhepatic
fibrosis.This
paperreviewed
the
effectandmechanism
oftetrameth-
ylpyrazineinthetreatmentofhepaticfibrosis.Keywords:hepatic
fibrosis;tetramethylpyrazine;mechanism
肝纤维化(hepaticfibrosis)是指由多种慢性疾病引起的肝脏持续的创伤修复反应而导致的细胞外基质(extra
cellular
matrix,ECM)过
度沉积,是一切慢性肝病的共同病理学基础,是肝硬化的前期表现…。肝纤维化过程中,ECM过渡沉积,导致肝脏纤维结节形成并破坏正常的肝脏结构,最终发展成为肝硬化而出现肝脏功能的衰退,甚至有演变为肝细胞癌的可能性。
川芎(Ligusticumchuanxiong),为伞形科蒿木属植物的根茎,性
辛、温,辛香行散,温通血脉,功能活血行气,消散淤血,祛风止痛,被前人誉为血中之气药。川芎嗪是由川芎的根茎提取的有效成分,学名为2,3,5,6一四甲基吡嗪(tetramethylpyrazine,TMP),为吡嗪类生
物碱。川芎嗪有活血化瘀、抗血小板凝聚、扩张小动脉、改善微循环、
抗氧化、拮抗钙离子及抗纤维化等作用旧]。近年来,川芎嗪抗组织器官纤维化方面的作用受到关注,其对心肌纤维化、肺纤维化及肾纤维化都有公认的疗效,而且JIl芎嗪发挥以上抗纤维化作用的机制基本相同。目前国内外对川芎嗪防治肝纤维化的研究取得了较大的进展。
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中国临床药理学杂志
第26卷第5期2010年5月(总第127期)
1
抗肝细胞损伤与抗脂质过氧化
早期的肝细胞损伤可以导致肝星状细胞(hepatic
stellate
cell,HSC)的活化,肝细胞的损伤和星状细胞
的激活,两者关系紧密;而川芎嗪具有活血化淤、抗血小板凝聚、改善微循环、抗氧化及保护肝组织细胞的
作用。川芎嗪可直接清除具有细胞毒性作用的自由
基,抗脂质过氧化,还具有抑制成纤维细胞分裂、增殖
的作用,从而起到抗组织损伤和防治纤维化作用∞】。
实验证明【4】,川芎嗪能降低肝纤维化大鼠的血清转氨酶、肝组织中丙二醛及透明质酸的水平,提高肝组织超氧化物歧化酶(SOD)的活性,降低血清及组织中丙二醛含量,显著减轻肝脏胶原纤维增生程度,防止和延缓实验性肝纤维化作用,表明川芎嗪的抗脂质过氧化作用可能在防治HSCs活化和增殖中具有重要意义。
正常状态下,HSCs处于静止状态,当肝细胞组织
受到损伤时,HSCs活化,高度增殖,产生收缩性,转化为肌成纤维细胞,导致基体降解,维甲酸的流失,一些细胞因子的释放,最终导致肝纤维化。因此,有效的
抑制HSCs的增殖和活化,是治疗和改善肝纤维化的
HSCs的增殖和活化受到多种细胞因子及细胞内多种信号转导通路网络的调控。目前研究较多的信
growth
对TGF一13信号通路的影响TGF—B信号通路万方数据
Smad7在纤维化发生学中具有抑制效应,可制约TGF—B。介导的纤维化过程∞J,因此,可通过增加Smad7或降低Smad4来治疗肝纤维化。实验表明o7|,川芎嗪有以下作用:①降低肝内TGF—p,mRNA表达,从而
抑制TGF—B。,促进HSCs活化、增殖及转化作用,减
少ECM合成;②调整Smad4与Smad7之间的失衡。显示川芎嗪可以升高肝组织内Smad7的表达;同时抑制Smad4,多环节阻断TGF—B,发挥作用。
对PDGF信号通路的影响PDGF信号通路也是
参与星状细胞增殖活化的重要的信号通路,核转录因
子一KB(NF—KB)是该信号通路上重要的转录因子,
其活化的失调与人类的许多疾病直接相关,因此其激
活的调节机制日益受到重视【8】。研究表明,NF—KB在肝脏炎症损伤、再生及HSCs增殖和调亡等多方面均有重要作用,在肝脏的肝细胞、内皮细胞与HSCs中都可以检测到NF—KB的活性。HSCs的激活与NF—KB的活化有着密切的联系,NF—KB可诱导HSCs表达q一平滑肌动蛋白(alpha
smoothmuscleactin,仅一
SMA),促进HSCs增殖和抑制TNF—Ot诱导的HSCs
凋亡归J。川芎嗪可明显减少HSCs中NF—KB表达量且抑制这种细胞因子的核转移,使之只在细胞质中;
从而阻断NF—KB信号通路,阻断下游的结缔组织生
长因子(connective
tissuegrowth
factor,CECT)的表达,
最终达到减少ECM合成的目的¨0|。
对整合素/FAK信号通路的影响黏着斑激酶
(focal
adhesion
kinase,FAK)是整合素介导的信号通
路中非常重要的信号分子,对细胞的粘附、迁移、增殖
及调亡都有重要的影响。FAK的磷酸化可以导致该信号通路的启动,使得HSCs活化,从而促进HSCs的
增殖、迁移并抑制其调亡【11|。免疫印迹分析发现,川
芎嗪可以明显地抑制FAK蛋白的表达;同时在使用凋亡。刘小菁等¨副研究了FAK在HSCs凋亡中的作
芎嗪处理的HSCs,其金属蛋白酶组织抑制剂(tissue
ofmatrix
metalloproteinases,TIMPs)mRNA
川芎嗪除了对以上3条信号通路具有良好的改瘦素(1eptin)是一种新发现的细胞因子,最新的
2抑制HSC的增殖和活化
关键途径。
号转导通路,包括①转化生长因子(transforming
factor,TGF—B)及TGF一13/T13R/Smads;②血小板衍
生生长因子及PDGF/PDGF受体(PDGF—a)/丝裂酶
原激活蛋白激酶(MAPK);③ECM、整合素及ECM/整合素/FAK通路等。同一种细胞因子可以激活多条信
号通路;同一条传导通路也可以被多种细胞因子激活。川芎嗪对以上3条信号通路都有比较明显的抑制作用。
2.1对主要信号通路的影响
TUNEL检测细胞凋亡时发现,川芎嗪可以促进细胞的是目前已知的导致肝纤维化的重要信号通路之一,
TGF—B,作用于HSCs受体表面,可以诱导ECM的过度生成导致的大量沉积;而川芎嗪具有明显的阻断TGF—B。合成的作用,其作用机制是TGF—B,激活HSCs的信号转导,经过丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶受体及其下游效应分子(即Smads蛋白家族),继而启动胶
用,结果表明川芎嗪可诱导大鼠活化HSCs凋亡;经川
inhibitors表达减少;同时caspase一3活性明显增高,提示川芎
嗪可能通过caspase一3和TIMPs发挥作用。
善作用;还对其他的信号通路及其细胞因子均有不同
程度的抑制HSCs活化的作用。2.2对瘦素的影响
原基因表达。在TGF—p的信号传导中,Smad4起着
关键性的作用口J,Smad4属于受体依赖性Smad,与受
体的复合物结合并发生磷酸化,向细胞核内转移,发
生转录反应,致使HSCs活化增殖,合成ECM。而
一些临床研究显示,活化的HSCs可以分泌瘦素,瘦素
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的炎症放大作用,可以独立诱发肝纤维化的发展¨31。瘦素缺乏的小鼠,脂肪肝或CCl。所致的慢性肝损伤未发展成纤维化。如果给小鼠注射外源性瘦素使其至生理水平,则模型中小鼠I型胶原增生,发生肝纤维化【l4I。瘦素可通过上调TGF一13。水平,促进HSCs分泌胶原【l51,并通过刺激活化的HSCs产生TIMPl,从
而影响肝纤维化的纤维降解过程,使胶原合成增
多¨6I。研究显示¨3|,川芎嗪对HSCs的增殖有明显抑制作用,药物作用强度与药物浓度有关,随着川芎嗪的浓度增加,HSCs的瘦素分泌也相应减少,并抑制I型胶原的分泌¨3|。由上述可知,川芎嗪可通过影响HSCs中瘦素等细胞因子的分泌和胶原的合成而发挥抗肝纤维化作用。2.3拮抗Ca“的作用
细胞内ca2+作为一种重要的第二信使,在细胞的
各种生理功能中具有广泛的调节作用。肝细胞内钙离子浓度升高后,可激活多种蛋白激酶、核酸酶等,从而参与调节细胞的代谢和细胞周期。当肝脏受到损伤时,Ca2+可以通过钙通道进入肝细胞内,与肝调蛋白和多种相应酶结合,参与肝的损伤过程m一8l。川
芎嗪拮抗ca2+的作用,是其防治肝纤维化的主要机制
之一。川芎嗪可以阻断或抑制HSCs的AngII信号转导通路(该通路可能是AngII激活的受体依赖性钙通
道),从而抑制HSCs内Ca2+的升高¨9|。
3对ECM的影响
肝纤维化最终导致细胞外基质(ECM)成分在肝内异常沉积,胶原生成增多和降解减少。ECM是肝纤维化的微环境,包括胶原、非胶原糖蛋白及蛋白多糖及基质黏附分子等。基质金属蛋白酶(matrix
metallo
—proteinases,MMPs)及金属蛋白酶组织抑制剂(TIMPs)是维持ECM降解和合成平衡的主要因子。通常情况下,组织中MMP和TIMP之间保持着相对平衡状态;而在肝纤维化时,两者之间的平衡被打破Ⅲ】。一定剂量川芎嗪可以作用于HSCs,促进MMPl3的表达;但对TIMP一1作用不明显,使MMPl3/TIMP一1比值加大,对ECM的降解增加,可有效治疗肝纤维化。川芎嗪可以使MMPl3/TIMP一1
比值加大,使其对ECM的降解增加,说明川芎嗪对肝
纤维化的降解过程中有一个作用靶点,可以影响MMPl3/TIMP—l¨“。研究发现,CTGF是TGF—BI
信号下游效应分子,特异地介导TGF—p。促纤维化效
应;在体外实验中,TGF一13。可以特异性的诱导成纤维细胞产生CTGF;而CTGF作为下游效应介质可作用于结缔组织和细胞,刺激成纤维细胞增殖和ECM
万方数据
合成,抑制ECM降解,导致ECM的积聚及结构改
建mJ。生理状态下,机体组织细胞可有少量的CTGF分泌;而肝纤维化状态下,CTGF会有过度表达。一定浓度川芎嗪可显著抑制CTGF的表达,并与其I型胶原、III型胶原和HA含量下降呈正相关,由此说明CT-GF与肝纤维化的发生发展有密切关系,并提示川芎
嗪可能通过抑制CTGF的表达而发挥了较好的抗肝纤
维化的效应,这可能是其抗纤维化的又一重要分子机制。
4抑制肝细胞的凋亡
肝细胞的死亡模式包括坏死(necrosis)和凋亡(apoptosis)2种,HSCs活化会导致肝细胞的大量凋亡,CCI。损伤性肝纤维化模型中,川芎嗪可以抑制肝纤维化大鼠的肝细胞凋亡,其机制为通过上调Fas和Bax;下调Bcl—xL旧3|。在TGF一131诱导细胞凋亡的过程中,Caspase家族也是调控细胞凋亡的关键分子,
刘梁英等Ⅲ1研究证明,川芎嗪对细胞Caspase3蛋白
的表达均有下调作用,通过下调Caspase3的表达来抑制肝细胞凋亡。5临床应用
肝纤维化是慢性肝病进一步发展到肝硬化的必
经之路,因此肝纤维化的治疗日益被重视。大量的实验显示,川芎嗪能有效的抑制和治疗肝纤维化,将川芎嗪引用到临床上变得刻不容缓。临床使用川芎嗪注射液(或者JlI芎嗪联用其他药物)发现∞1:川芎嗪可以有效地降低患者Ah(丙氨酸氨基转移酶)、Ast(天冬氨酸氨基转移酶)及Alp(碱性磷酸激酶),明显检测到导致肝纤维化形成的ECM中I、Ⅲ、Ⅳ型胶原、HA(透明质酸)和LN(层粘连蛋白)的降低,以及能够显著降低肝组织SOD与MDA的含量,从而改善
肝功能,防止或减轻肝纤维化Ⅲ]。临床出现了较少
的副作用,体现了较好的疗效。6结语
目前国内外对川芎嗪的不断研究发现,川芎嗪虽然对于组织纤维化具有明显的抑制作用;但是因为川
芎嗪的半衰期很短,血浆消除半衰期(t。九)为24.75
min。其在体内的作用时间很短,反复给药则会给机
体带来很大的副作用,因此对于川芎嗪展开更加深入的研究是非常重要的。在川芎嗪结构上做适当的修改,改变其中某个或者某组官能团,从而改变川芎嗪的药理作用,进一步找到药效强、生物利用度高、半衰
期长的川芎嗪衍生物具有重要的临床价值m1。
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