中医药调控程序性细胞死亡干预肝纤维化的研究进展.docx
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1、综述DOI:10.12449/JCH240127中医药调控程序性细胞死亡干预肝纤维化的研究进展黄良江L毛德文2,张耨2,黄国初2,王涵L秦伟彬2,姚春I1广西中医药大学研究生院,南宁5302002广西中医药大学第一附属医院肝病科,南宁530023通信作者:姚春,yaochun111(ORCID:0000-0003-2903-8814)摘要:肝纤维化(HF)是一种由于慢性肝损伤导致的肝组织结构异常修复的病理过程,其发病机制尚未完全阐明。相关研究表明,程序性细胞死亡可能与HF的发生有关,而中医药在调控程序性细胞死亡干预HF方面有着显著疗效。本文概述了程序性细胞死亡影响HF的主要机制,并从中医角度出
2、发探讨中医药调控程序性细胞死亡改善HF的可能机制,为中医药防治肝纤维化提供新思路。关键词:肝纤维化;中药;程序性细胞死亡基金项目:广西重点研发计划项目(桂科AB22035076);广西研究生教育创新计划项目(YCSW2022343);广西学位与研究生教育改革课题“传承桂派名医名师的中医硕士精英人才培养模式蹒索与实践(JGY2022182)ResearchadvancesintraditionalChinesemedicineregulationofprogrammedcelldeathininterveningagainsthepaticfibrosisHUANGLiangjiang,MAOD
3、ewerf,ZHANGFtongzherf,HUANGGuochif,WANGHanLQINWeibirf,YAOChun1.(1.GraduateSchoolofGuangxiUniversityofChineseMedicine,Nanning530200,China;2.DepartmentofHepatology,TheFirstAffiliatedHospitalOfGuangxiUniversityOfChineseMedicine,Nanning530023,China)Correspondingauthor:YAOChun,yaochun111(ORCID:0000-0003-
4、2903-8814)Abstract:Hepaticfibrosis(HF)isapathologicalprocessofabrmalrepairoflivertissuestructurecausedbychronicliverinjury,anditspathogenesishasnotbeenfullyclarified.RelatedstudieshaveshownthatprogrammedlldeathmaybeassociatedwiththeonsetofHF,andtraditionalChinesemedicine(TCM)hasasignificanteffectinr
5、egulatingprogrammedlldeathtointerveneagainstHF.ThisarticlereviewsthemainmechanismoftheinfluenceofprogrammedlldeathonHFanddiscussesthepossiblemechanismofTCMregulationofprogrammedcelldeathinimprovingHF,whichprovidesnewideasforTCMpreventionandtreatmentofHF.Keywords:HepaticFibrosis;TraditionalChineseDru
6、gs;ProgrammedCellDeathResearchfunding:GuangxiKeyResearchandDevelopmentPlanProjects(GKAB22035076);InnovationProjectofGuangxiGraduateEducation(YCSW2022343);GuangxiDegreeandGraduateEducationReformProjectExplorationandPracticeoftheTrainingModeofTCMMasterEliteTalentsbyInheriting,GuangxiFamousDoctorsandFa
7、mousTeachers,(JGY2022182)肝纤维化(hepaticfibrosis,HF)及其并发症是全球成年人最常见的死亡原因之一,每年导致约数百万人死亡目前HF的分子发病机制尚未完全阐明I.一般认为,正常肝细胞在各种理化刺激下被激活为肌成纤维细胞,并分泌大量的细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)在肝脏中弥漫性和过度进行性沉积,从而导致肝实质细胞减少和纤维化。作为一个基本的生物学过程,程序性细胞死亡(programmedcelldeathfPCD)肝脏疾病演变过程中扮演着重要角色,其与HF的发生密切相关。PCD主要包括凋亡、程序性坏死、焦亡、自噬和铁死亡,上述
8、均为受到高度调控的细胞死亡方式NL中医药可通过调节机体内环境,改善肝脏微循环,抑制肝星状细胞(hepaticstellatecell,HSC)的活化和增殖,促进ECM的降解和吸收,从而达到抗肝纤维化目的。目前越来越多的证据表明中医药能够通过调控PCD而起到显著改善HF的效果基于上述背景,本文结合国内外最新研究进展探讨PCD与HF的关系,并概述中医药通过调控PCD干预HF的新探索,旨在提高对HF发病机制的认识,并为中医药靶向调控PCD作为HF潜在新型治疗靶点的策略提供新思路。1PCD与HF的关系1.1细胞凋亡与HF密切相关凋亡是一种主动的、有序的、能量依赖性的细胞死亡类型,其特征是核溶解、染色质
9、凝结和细胞收缩,可以通过内在线粒体或外在死亡受体介导的途径触发,细胞凋亡通常发生在细胞发育和衰老过程中,并作为一种维持组织中细胞群的稳态机制【M0细胞内途径特征是线粒体外膜孔的形成,也称为线粒体途径,在发育控制和遗传毒性剂介导的细胞凋亡中起作用,并受B淋巴细胞瘤-2家族成员的调控I。细胞凋亡的外在途径由细胞外微环境的扰动启动,主要由跨膜受体如死亡受体或模式识别受体的刺激驱动51.在肝细胞中,死亡信号的放大和线粒体的结合对于肝细胞的生长至关重要(6J。有研究表明,Kupffer细胞(肝脏中的特殊巨噬细胞)吞噬凋亡小体可上调小鼠胆肝损伤中的死亡配体和细胞因子。同时,在同一模型中,细胞死亡受体fas
10、介导的肝细胞凋亡与HSC的激活有关,并将细胞凋亡与肝纤维化联系起来。也有研究”I表明,小鼠的混合谱系激酶样蛋白(mixedlineagekinasedomain-like,MLKL)缺失能显著减少CCI4和胆管结扎诱导的肝损伤和纤维化的临床症状,进一步研究表明,腺相关病毒8介导的肝细胞中MLKL特异性敲除在预防和治疗方面显著减轻CCl诱导的肝纤维化因此,细胞凋亡与肝纤维化密切相关,如果能有效调控细胞凋亡,通过寻找抗凋亡药物,抑制细胞凋亡相关基因或者中断细胞凋亡传导通路,将为疾病的预防和治疗带来新的方向。1.2 坏死性凋亡是HF的关键信号通路坏死性凋亡是一种被动的、无序的、能量依赖性的细胞死亡形
11、式,又称为程序性坏死19L目前研究表明,坏死性凋亡主要由受体相互作用的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(RIPK1)、RIPK3和MLKL介导与细胞凋亡不同,坏死是一种不依赖胱天蛋白酶的PCD形式,其特征是细胞膜通透性增加、质膜破裂、细胞质和细胞器普遍肿胀,以及细胞成分溢出到微环境中【lo一般而言,坏死信号通路可以在多种刺激下激活,包括环境压力、各种化疗药物、机械损伤、妁言吟等“匚近年来,越来越多的研究关注了坏死性凋亡在HF中的作用,并探索了针对坏死性凋亡的潜在治疗策略。证据(显示,在对乙酰氨基酚中毒、长期乙醇喂养、非:醮曲旨肪性肝炎(NASH)和氧化应激等模型中,RIPK3缺陷或抑制可以降低肝损伤和
12、纤维化。同时,在人类NASH和脂肪性肝炎小鼠模型中表明,RIPK3介导eJun氨基端蛋白激酶(JNK)的激活有助于释放促炎因子,如MCP-1,将巨噬细胞吸引到受损的肝脏,并进一步扩增RIPK3,介导信号通路、细胞死亡和肝纤维化。根据上述结果,有足够的理由相信RPK3依赖性坏死在NASH诱导的肝纤维化中发挥重要作用。相反,在NASH中抑制胱天蛋白酶8(Caspase-8)反而增加了肝损伤和纤维化,表明其在防止坏死过度激活中起到保护作用51。这些研究表明,除了细胞凋亡外,坏死也是HF的一个关键信号通路o靶向坏死可能为HF提供一种特殊的治疗方法o然而,还需要进一步的临床研究来评估该途径的哪些部分可以
13、用作治疗慢性肝病的靶点。1.3 细胞焦亡调控HF的效应机制焦亡是一类新近提出的炎症细胞死亡类型,从形态学上看,细胞焦亡与坏死相似,有孑L三乡成、脱氧核糖核酸断裂和细胞0中胀【电。对比凋亡,焦亡发生的速度更快,因为后者与L-1和其他细胞内物质向细胞外空间的释放有关7】.目前研究1发现,焦亡信号通路主要包括依赖于Caspase-1激活的经典途径和Caspase-4/5/11激活的非经典途径。细胞焦亡有助于对肝病学研究进一步深挖正常情况下,中度焦亡有助于及时删除受感染的细胞,但焦亡的过度激活会导致大量细胞死亡、严重的组织损伤和器官衰竭【eL研究表明,HSC在肝损伤后被激活,分泌大量的纤维化相关蛋白,
14、如结缔组织生长因子(connectivetissuegrowthfactor,CTGF)、金属蛋白解隔剂1和胶原,焦亡可以激活HSC,增加结缔组织生长因子、金属蛋白酶抑制剂1和胶原的表达,使得肝组织结构的改变0细胞焦亡可以通过多种途径诱导HSC的激活,包括肝细胞凋亡产物、嗜酸性粒细胞分泌的炎症因子和NLRP3炎症小体(2此外,细胞焦亡还可以诱导ILJB和IL-18的分泌,这两种促炎因子可以通过与L-1受体1(IL-1R1)结合,激活JNK和活化蛋白-1(AP-1)信号通路,从而促进HSC的增殖和纤维化。同时,IL-10还可以增强胶原和转化生长因子的表达,进一步力口居IJHF。综上,细胞焦亡这种
15、促炎性的细胞死亡方式,与HF密切相关,如果能有效调控细胞焦亡,通过寻找抗焦亡的药物,抑制细胞焦亡相关基因或者中断细胞焦亡传导通路,即可减轻HF。1.4 自噬与HF的作用关系自噬是一种细胞内的降解过程,可以清除异常蛋白、细胞器和感染因子,在既往30年中被认为是一种高度调节的降解途径,用于去除不需要的胞质成分和受损或多余的细胞器,以保持细胞内部平衡和功能141。目前主要发现有3种类型的自噬:微自噬、分子伴侣介导的自噬和巨自噬。巨自噬是最常见的自噬形式,也是肝细胞中选择性地将脂滴运输到溶酶体的主要方式,其涉及到一个新生的吞噬原包裹细胞质物质,形成双层膜囊泡,称为自噬体,自噬体与溶酶体融合,形成自噬溶
16、酶体,降解和回收货物,以维持细胞稳态叫自噬失调与许多肝脏疾病有关,其调节也被认为是肝纤维化的一种潜在的新治疗策略I3。研究【24表明,自噬对HSC的能量代谢具有重要的调节作用,HSC激活的一个显著特征是释放含有视黄酯和甘油三酯的脂滴,并且表现出类似于肌成纤维细胞的特征,如平滑肌-actin的表达和对促纤维化、趋化性和有丝分裂因子受体的新生表达,自噬通过作用于脂滴释放,从而为HSC激活提供能量另一方面,自噬可以通过抗炎作用抑制HF的出现,在体内和体外实验中,抑制HSC中的自噬显示出减轻纤维化的效果,与减毒的HSC激活一致,自噬抑制导致HSC中保留了脂滴,并降!氐了总ATP水平,从而抑制上皮-间质
17、转分化(epithelialmesenchymaltransition,EMT),进一步抑制肌成纤维细胞的产生,以预防HF125毫无疑问,自噬在生物体的生理和病理过程中都可见,其作用是积极的还是消极的至今尚未完全阐明,特别是对HF的研究值得进一步关注。1.5 细胞铁死亡在HF中发挥关键作用铁死亡是一种由铁依赖的脂质过氧化引起的细胞死亡方式,受铁代谢和氨基酸抗氧化系统等因素调控【26】。铁死亡与其他细胞死亡方式如凋亡或坏死有明显区别,可影响细胞内多种细胞器的结构和功能,包括线粒体、内质网和高尔基体.研究口)发现,铁死亡是由铁死亡诱导剂和铁死亡防御系统之间的失衡所致,当促进铁死亡的因子如铁依赖性A
18、旨质过氧化雏氧(reactiveoxygenspecies,ROS)超过抗氧化防御系统时,脂质过氧化物就会在细胞膜上积累,从而触发铁死亡。近年来,越来越多的证据表明铁死亡参与了肝纤维化的发病机制。研究129)证明,诱导HSC发生铁死亡可以减少其活化程度,降彳氐其分泌促纤维化因子,并增加其分泌抗纤维化因子,可抑制肝纤维化.铁死亡的特定调节因(括ELAVL1、ZFP36xBRD7和TRIM26。ELAVLl是一种普遍存在的RNA结合蛋白,通过结合BECNl/Beclin1mRNA促进自噬激活,从而增强铁死亡【3。】.ZFP36是一种RNA结合蛋白,可通过不稳定自噬相关16类似物1(ATG16L1)
19、mRNA,从而抑制巨噬细胞自噬/自噬激活并介导铁死亡抵抗,在小鼠模型中,铁死亡诱导剂索拉非尼可通过泛素连接酶F-box和WD重复域含7(FBXW7/CDC4)降低ZFP36蛋白表达、激活铁蛋白自第口HSC的铁死亡来改善肝纤维化1。BRD7具有靶向HSC的铁死亡诱导剂的能力,与此同时,埃拉斯汀和索拉非尼可通过BRD7/P53/SLC25A28轴诱导HSC姗亡,从而抑制小鼠肝纤维化129最近的一项研究130)表明,E3泛素连接酶TRIM26在纤维化的肝组织中下调,TRlM26过表达通过介导SLC7A11的泛素化和降解促进了HSC铁死亡,从而抑制了HSC增殖0综上所述,这些发现在调节HSC的铁死亡中
20、发挥关键作用,是预防肝纤维化的有效靶点。综上所述,目前程序性细胞死亡抑制肝纤维化发生发展的主要相关机制有:有效性的肝实质细胞凋亡减少、激活坏死体诱导HSC坏死性凋亡、抑制炎性小体激活焦亡延迟纤维化、细胞自噬促进HSC活化及抑制炎症、靶向诱导HSC铁死亡等。2中医药调控PCD治疗HF的研究进展中医药是中国传统医学的重要组成部分,具有悠久的历史和独特的理论体系。从中医角度而言,HF的发生与气滞、血瘀、;懿、脾虚等因素有关,治疗HF当以调和肝脾、活血化瘀、清热利湿等,通过多种药物配伍,达到多成分、多靶点、多途径的综合调节作用。针对现有的国内外相关研究,笔者总结了上述多种中医药调控PCD治疗HF的主要
21、机制的相关研究。2.1中医药调控细胞凋亡防治HF新思路据文献【321报道,在Cd,诱导的HF大鼠模型中,桂枝茯苓丸能够通过抑制TGF-1Smad23-CGBP1信号传导和激活IFN-STAT1Smad7信号传导,抑制HF.同时体外实验(33)亦证实其可抑制乙醛刺激的LX-2细胞增殖并引发细胞凋亡,以抑HF。此外,Wang等M发现,四逆散减少了CCl4诱导的肝纤维化小鼠模型胶原和ECM的沉积,下调了血清中的纤维化相关因子(透明质酸和层粘连蛋白)含量,维持了肝组织的形态结构,改善了肝功能.在进一步的体内实验中,四逆散治疗抑制了HF小鼠肝组织中肝实质细胞的凋亡,并调节凋亡素的表达,同时在体外保护L0
22、2细胞免受TNF-和ActD诱导的凋亡,有效地阻止了肝纤维化的进展乙酸乙酯微分是现代中药制剂下瘀血汤的主要活性部位提取物,Zhang等】发现,乙酸乙酯储分可在CCI4诱导的HF小鼠模型中诱导HSC凋亡,并抑制HSC凋亡途径相关蛋白(JNK和p38MAPK)的表达。此外,耐皮牛熊,(BDL)诱郸HF小鼠模型发现,四物汤可通过Fas/FasL信号通路有效促进活化的HSC凋亡,这可能是由CD8+组织驻留记忆T淋巴细胞介导的.以上研究表明,中药复方及中药活性成分可通过减轻炎症、ECM积聚、肝实质细胞异常血管生成和凋亡,以及通过对多个靶点的作用抑制HSC的活化,有效地阻止了HF的进展,因此可能成为治疗这
23、种情况的新方案。2.2中医药抑制细胞坏死性凋亡增强HF防治效果研究发现,通过建立CCL诱导的雄性ICR小鼠HF模型和HSC-LX2细胞体外实验表明,莪术醇可通过诱导RIP1/RIP3依赖的坏死性凋亡清除活化的HSC1并且促进Atg5与RIPs间的相互作用激活坏死体诱导HSC坏死性凋亡,来达到抗肝纤维化的作用LSUn等【如发现姜黄醇可通过降低Atgl的乙酰化水平来靶向Sirt5调节自噬,Sirtl的HSC特异性沉默加剧了CCI4诱导的HF小鼠,Atg5的脱乙酰化不仅加速了自噬体的积累,而且增强了Atg5与RIP1/RIP3之间的相互作用,诱导坏死性凋亡。综上,姜黄醇可激活Sirtl促进Atg5脱
24、乙酰,增强其蛋白-蛋白相互作用功能,从而诱导自噬,促进HSC坏死性凋亡,减少HF。研究139J还表明,在CCI4诱导的雄性ICR小鼠HF模型和HSC-LX2体外实验中发现,姜黄醇可诱导内质网应激通过Sirtuin-I(Sirtl)/Notch信号通路介导的HSC坏死性凋亡此外,Jia等1啊发现,姜黄醇改善了CCI4诱导的小鼠HF并抑制了HSC增殖和激活,这与RIPK1/RIPK3的磷酸化来调节HSC坏死性凋亡有关以上数据显示,一些中药复方及中药提取物治疗HF的作用是通过诱导HSC的坏死性凋亡来清除活化的HSC1并且各个细胞死亡方式之间可能存在一定关联,这些发现将为未来天然植物化合物治疗HF的临
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