王志龍,王淼,華聲瑜,張鵬,朱彥*
(1.天津中醫藥大學 天津市現代中藥重點實驗室,天津 300193;2.天津國際生物醫藥聯合研究院 中藥新藥研發中心,天津 300457)
中藥及其有效成分對血小板介導功能的雙向調節作用探討△
王志龍1,2,王淼1,2,華聲瑜1,2,張鵬1,2,朱彥1,2*
(1.天津中醫藥大學 天津市現代中藥重點實驗室,天津 300193;2.天津國際生物醫藥聯合研究院 中藥新藥研發中心,天津 300457)
血小板不僅是止血和血栓形成的關鍵因子,而且在不同的生理病理條件下對炎癥和血管新生也起著重要的調節作用。中藥及其有效成分對血小板介導的相關功能具有顯著的雙向調節作用,而中藥多組分、多靶點、多層次的治療特點是其具有雙向調節作用的基礎。本文從止血/血栓形成、抗炎/抑炎、促進/抑制血管新生幾個方面來綜述最近幾年中藥及其有效成分對血小板功能的雙向調節作用。揭示雙向調節作用這一中藥獨特功能的分子機制將有助于更好地指導其安全有效的臨床應用。
中藥;血小板;血栓形成;炎癥;血管新生
隨著人們對血小板發生、發展和體內過程的不斷認識,其功能已不僅限于止血和血栓形成[1],已延伸到炎癥、血管新生等生理病理過程。血小板胞內顆粒儲存和釋放的生物活性介質是其參與生理病理過程,調節其他細胞功能的物質基礎[2]。生理條件下,血小板參與止血過程,防止血液的流失。其參與止血并釋放活性介質,激活纖溶系統,維持促凝/抗凝平衡。血小板的異常活化也可以導致病理性血栓的形成,阻塞脈管,造成疾病。傷口愈合早期血小板可以調節炎癥細胞,防止病原體入侵,提升機體的防御力,也能使炎癥細胞異常活化,促進動脈粥樣硬化形成。血小板介導的血管新生在正常情況下可以促進傷口愈合,也可以在病理條件下促進缺血組織的血流恢復及腫瘤的生長和轉移[3]。近年來中藥在預防和治療血栓性疾病、腫瘤等方面的應用越來越受到國內外學者的關注,中藥及其有效成分對血小板介導的相關功能具有顯著的雙向調節作用。中藥多組分、多靶點、多層次的治療特點是其具有雙向調節作用的基礎。中藥及其有效成分不僅能促進生理性止血過程,同時也能通過抑制血小板聚集等過程影響體內血栓的形成。血栓性疾病在現有抗血小板藥物的治療下,仍保持著較高的發病率和死亡率,并出現藥物抵抗和出血的副作用。中藥及其有效成分通過不同途徑和靶點雙向調節促凝與抗凝的動態平衡,對于血栓性疾病的治療至關重要。此外,中藥及有效成分在不同微環境中對血小板介導的炎癥反應和血管新生也存在雙向調節作用。本文將中藥及其有效成分對血小板介導的相關功能的雙向調節作用機制作一綜述。
血小板的主要功能是止血或預防出血,止血過程包括血小板的活化和凝血。傷口形成后,血管完整性被破壞,血小板通過整合素、血小板膠原受體(GPVI)或被可溶性G蛋白偶聯受體(GPCR)激動劑激活,粘附于細胞外基質(ECM)。血小板激活后發生形變,增加其表面積,用于粘附ECM和其他的血小板[4]。血小板激活后釋放二磷酸腺苷(ADP)、三磷酸腺苷(ATP)、5-羥色胺(5-HT)等[5],其進一步活化并啟動凝血過程,最終血小板栓在受傷部位形成,凝血級聯的參與導致纖維蛋白網形成,以填充和加強血栓。此外,血小板也含有大量抗凝產物,如組織因子途徑抑制劑(TFPI)、血纖維蛋白溶酶等,通過抑制活化凝血因子或啟動纖維蛋白溶解限制凝血的進行[6]。生理條件下,血小板這種明顯矛盾的功能在凝血通路中維持止血平衡和防止病理性血栓形成是至關重要的。
血小板在動脈血栓形成中起核心作用,由冠狀動脈栓塞造成的急性心肌梗死是發達國家最常見的死亡原因[7]。正常情況下內皮細胞通過合成并釋放前列環素(PGI2)和一氧化氮(NO)來阻止血小板與其相互作用,當內皮的完整性被破壞,血小板粘附于內皮下基質而活化,發生形變,表面積增大,招募更多的血小板參與血栓形成[8-9]。血小板參與血栓形成的過程主要包括血小板的活化、聚集、粘附等。血小板活化的主要途徑包括血栓素A2(TXA2)合成、ADP和整合素αIIbβ3介導的信號傳導。因此,抗血小板活化是治療血栓性疾病的關鍵。但是,在現有抗血小板藥物的治療下,動脈血栓形成仍然保持著較高發病率和死亡率,并出現藥物抵抗的現象和出血的副作用[7]。
此外,研究表明,二磷酸腺苷-P2Y12(ADP-P2Y12)、血小板反應蛋白1(TSP1)-CD36等介導的信號傳導在止血和血栓形成中具有不同的作用,在疾病發展的不同時期也有不同的作用[10-11]。血小板參與生理性止血和病理性血栓的作用不盡相同,調節血小板不同的靶點對于保持止血與血栓形成的平衡、血栓性疾病的治療及藥物開發至關重要。
炎癥反應在不同的生理病理條件下會對機體產生不同的影響。越來越多的證據表明,血小板有助于啟動和傳播炎癥過程[12]。血小板通過表達粘附受體促進白細胞與內皮細胞的相互作用,并分泌多種趨化因子來調節炎癥反應。血小板源的P-選擇素改變細胞表面血小板粘附的位置,并且可以招募循環的單核細胞、中性粒細胞和淋巴細胞,并在這些細胞中誘導炎癥反應[13]。血小板包含豐富的趨化因子和細胞因子,特別是趨化因子4(CXCL4、PF-4)和趨化因子7(CXCL7)的濃度遠高于其在血漿中的濃度[14]。PF-4可以促進單核細胞激活和分化、中性粒細胞與內皮的粘附、內皮對單核細胞招募[15-17]。傷口愈合早期的炎癥過程中,招募中性粒細胞提供第一道防護,攻擊可能進入傷口的病原微生物,隨后單核細胞和巨噬細胞破壞和吞噬細菌,并去除壞死組織[18]。血小板釋放的轉化生長因子β1(TGF-β1)有助于傷口區域炎癥細胞的補充,使炎癥細胞向傷口聚集,啟動并刺激創傷早期炎癥反應[19-20]。此外,血小板還包含一些有直接殺菌屬性的蛋白質[21]。總之,血小板在傷口愈合早期介導炎癥細胞,發揮殺菌的作用,并增強宿主的防御能力。
動脈粥樣硬化是以免疫細胞滲透到動脈內皮下層為特點的一種慢性炎癥疾病。血小板分泌的細胞因子有助于炎癥細胞對動脈內皮下膜的浸潤,有助于動脈粥樣硬化斑塊的形成[22]。動脈粥樣硬化形成過程中,炎癥反應在動脈壁中啟動和擴展的關鍵是血小板與內皮細胞和白細胞的相互作用[23]。高血脂環境下,脂質微粒和活性氧的累積導致內皮發炎,并表達粘附配體。血液中的血小板與內皮相互作用并穩定地粘附到內皮細胞表面后,釋放活性物質,改變內皮細胞的趨化性和粘附性,并進一步活化血小板,在內皮炎癥部位使單核細胞和其他白細胞粘附并遷移到內皮下層,改變內皮的通透性,從而加速動脈粥樣硬化形成[24]。
血小板介導單核細胞和中性粒細胞等參與炎癥過程,在不同生理病理條件下表現出不同的功能,說明血小板調節炎癥過程是關鍵因素之一。
血管新生參與機體的多種生理病理過程,如傷口愈合、惡性腫瘤的生長轉移等。血小板包含多種生長因子,如血管內皮生長因子(VEGF)、血小板源生長因子(PDGF)、轉化生長因子β(TGF-β)、纖維母細胞生長因子(FGF)、表皮生長因子(EGF)、肝細胞生長因子(HGF)和胰島素樣生長因子(IGF)等[25-26]。血小板源VEGF和FGF-2可以在體外促進內皮細胞的生長,VEGF、bFGF和PDGF也可以促進離體大鼠主動脈環肉芽的生成[27-28]。此外,血管新生在心肌梗死、腦缺血等缺血性疾病中起到重要作用,其有助于缺血組織的血流供應,對于缺血性疾病的治療至關重要[29-30]。
病理條件下,血管新生影響著腫瘤的生長和轉移。當腫瘤內部的血管生長受到抑制時,腫瘤自身的生長就會受到明顯的抑制,腫瘤細胞會出現凋亡或壞死。因此,抑制血管新生是腫瘤治療和預防的關鍵[31-33]。腫瘤細胞的生存與血小板直接相關,血小板含有多種生長因子,調節血管新生的過程[6,34]。循環系統的VEGF大多來自血小板,其不僅通過促進血管新生和血管通透性來促進腫瘤細胞的滲出,而且與腫瘤干細胞的功能和腫瘤的啟動有關聯[35-36]。此外,血小板包含的PF-4、TSP-1、內皮抑素等抗血管新生因子可以限制惡性腫瘤的生存和生長[37]。血小板本身通過分泌促血管新生因子(如VEGF等)或抑制血管新生因子(如內皮抑素等)在不同的生理病理過程中雙向調節血管新生。
正常狀態下,人體機能處于一種動態平衡當中,當這種平衡狀態被打破并超出人體自身的調節范圍時,就需要藥物等作用于機體,恢復這一平衡。現代藥理研究表明,不少中藥在不同的生理病理條件下具有截然相反的作用,說明中藥具有雙向調節的作用[38]。中藥的雙向調節作用是指藥物既可使機體從亢進或機能低下狀態向正常轉化,因機體生理病理狀態的不同而產生截然相反的藥理作用,最終使機體達到平衡狀態[39]。中藥雙向調節作用影響因素主要有:成分、劑量、配伍、炮制與制劑、機體的機能狀態等[40]。血小板在生理條件下通過活化、聚集、啟動凝血過程完成止血,血小板的異常活化可以形成血栓,阻塞脈管,使組織器官缺血導致疾病。血小板調節炎癥細胞,在傷口愈合中防止病原體對機體的入侵,提升宿主的防御力,也會促使炎癥細胞的異常活化導致動脈粥樣硬化。此外,血小板介導的血管新生在正常情況下可以促進傷口愈合,在病理條件下促進缺血組織的血流恢復及腫瘤的生長和轉移[2]。現代研究表明,中藥對血小板本身及其介導的炎癥、血管新生具有顯著的雙向調節作用。
4.1 中藥對止血和血栓形成的雙向調節
生理條件下血小板的主要功能是參與止血以及對凝血系統的啟動。現代研究表明,中藥通過收縮血管、促進血小板活化、促進凝血系統的激活、抑制纖維蛋白溶解等過程發揮止血作用[41]。中藥止血的活性成分主要有氨基酸、生物堿、萜、醌、苯丙素、酚、脂、有機酸等多種化學物質[42]。血小板介導的病理性血栓形成可以導致多種心血管疾病,拮抗血小板活化是血栓性疾病治療的關鍵。近年來研究發現眾多中藥復方、單味中藥、中藥有效成分及單體有較好的抗血小板活化作用,已鑒定的有效成分包括黃酮、生物堿、萜、有機酸、木脂素等,作用機制主要是通過調節花生四烯酸(AA)代謝、環核苷酸和Ca2+影響血小板活化[43-44]。同時也發現,部分中藥及有效成分在止血和血栓形成中具有相反的作用。見表1。血栓性疾病在現有藥物的治療下仍保持著較高的發病率和死亡率,并出現藥物抵抗性和出血的副作用,聯合用藥已成為趨勢[7]。中藥及有效成分通過不同的途徑和靶點雙向調節促凝與抗凝的動態平衡,對于血栓性疾病的治療至關重要。
4.2 中藥對抗炎-促炎平衡的雙向調節
血小板在傷口愈合早期介導中性粒細胞等發揮抗菌作用,防止病原體通過傷口入侵機體。研究表明,黃芪多糖促進內皮細胞表面細胞間粘附因子-1(ICAM-1)的表達,促進中性粒細胞與內皮細胞的黏附,促進傷口愈合中的炎癥反應,從而加速傷口愈合過程;黃芪多糖可顯著抑制內毒素(LPS)或脂多糖誘導的人單核/巨噬細胞分泌炎癥因子腫瘤壞死因子(TNF-α)、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)、白細胞介素-1(IL-1)、白細胞介素-6(IL-6),從而起到抗炎作用[55-57]。巨噬細胞由單核細胞分化,正常情況下發揮免疫功能,吞噬病原體,抵抗細菌的入侵。動脈粥樣硬化中巨噬細胞吞噬氧化低密度脂蛋白,轉化為泡沫細胞,加速粥樣硬化斑塊的形成。白藜蘆醇苷可以促進大鼠腹腔巨噬細胞TNF-α、IL-6發揮正常的抗菌抗感染作用;大鼠腹腔巨噬細胞經內毒素(LPS)刺激活化后,白藜蘆醇苷可以抑制其釋放TNF-α、IL-6、IL-1,減輕炎癥反應,發揮抗炎作用[58]。同樣,人參皂苷Rb1能促進小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬能力,促進IL-6、TNF-α和IL-12的產生,增強機體的免疫功能;抑制LPS刺激下小鼠腹腔巨噬細胞的活化,抑制活化巨噬細胞的吞噬能力和炎癥因子TNF-α、IL-6、IL-12、干擾素(IFN)-γ的產生,進而抑制炎癥反應[59]。
4.3 中藥對促進-抑制血管新生的雙向調節
血管新生在傷口愈合和缺血性疾病中發揮重要作用,但其也可促進腫瘤的生長和轉移。中藥及有效成分通過血管新生調節缺血性疾病的恢復以及抑制腫瘤生長和轉移的研究已有多篇文獻報道[60-61]。中藥多組分、多靶點、多層次的治療特點使其能夠雙向調節血管新生。中藥及其有效成分對血管新生的雙向調節機制見表2。

表1 具有雙向調節止血與血栓形成功能的代表性中藥及其作用機制

表2 具有雙向調節血管新生功能的代表性中藥及其作用機制
人體內部存在著固有的雙向調節功能,這兩種相反功能既相互聯系又相互制約,是矛盾的對立統一體,也就是中醫學所說的陰陽兩個方面。正常情況下陰陽保持著動態平衡,即氣血調合,水火相濟,稱之為陰平陽秘。若疾病等使機體自我調節功能失常,則會導致陰陽平衡的失調,中醫通過雙向調節陰陽平衡使機體功能恢復正常。中藥多組分、多靶點、多層次的治療特點是其具有雙向調節作用的基礎。影響中藥雙向作用的因素主要有成分、劑量、配伍、炮制、人體的機能等。單味中藥具有雙向調節作用的主要原因是其含有多種成分,如柴胡雙向調節血管新生的有效成分是不同的[64-65]。劑量的大小也會影響藥物的作用,小劑量三七可以止血,而大劑量的三七則可以抗血栓形成[45]。機體所在的生理病理狀態的不同也會使藥物產生截然相反的作用,丹參酮ⅡA能夠上調VEGF、HIF-1α,促進心肌缺血損傷大鼠的血管新生,在乳腺癌細胞中丹參酮ⅡA下調HIF-1α、VEGF表達,抑制血管新生[69-70]。
中藥的雙向調節作用是藥物治療一種特殊形式,是由中藥功能的復雜性決定的。臨床應用中既要注重藥物的主要功能,又要充分利用藥物的雙向調節作用。例如,在血栓性疾病的治療中,單一靶點的抗血小板藥物會出現藥物抵抗和異常出血等副作用,聯合用藥已成為趨勢。中藥作為傳統藥物含有多種天然化合物,多成分預示其有多種作用,既可以抗血小板抑制血栓形成,又不會影響機體正常的凝血功能,調節促凝與抗凝的平衡。祖國醫學傳承千年,通過調節藥物的劑量和種類發揮不同的作用,為后世留下許多經典的方藥和治療策略。在中醫藥理論指導下,發揮中藥多組分、多靶點治療的優勢,進行血栓性疾病的研究具有廣闊的前景,對于血栓性疾病的治療具有重要意義。此外,中藥及其有效成分在不同微環境中對血小板介導的炎癥反應和血管新生也存在雙向調節作用。因此,根據病情的需要,充分把握中藥的性能、劑量、配伍、炮制等特點和規律,使中藥的雙向調節作用更好地應用臨床,為人類的健康服務。
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BidirectionalregulationoftraditionalChinesemedicineanditsactivecomponentsonplateletmediatedfunctions
WANG Zhilong1,2,WANGMiao1,2,HUAShengyu1,2,ZHANGPeng1,2,ZHUYan1,2*
(1.TianjinUniversityofTraditionalChineseMedicine,TianjinKeyLaboratoryofModernChineseMedicine,Tianjin300193,China;2.TianjinInternationalJointAcademyofBiotechnology&Medicine,Tianjin300457,China)
Platelets not only play an important role in hemostasis and thrombosis,but also are critically involved in other physiological and pathological events such as inflammation and angiogenesis. Chinese medicine,characterized by their multi-component,multi-target,multi-level effects,has been shown increasingly to exert significant bidirectional regulation of platelet-mediated functions. We summarize recent findings of Chinese medicine and their active components that influence opposite platelet activities,with a focus on hemostasis and thrombosis,inflammation,and angiogenesis. Uncovering the molecular mechanisms of this unique feature of Chinese medicine may provide a better guidance for its safer and more efficacious clinical application.
Chinese medicine;platelet;thrombosis;inflammation;angiogenesis
2015-05-25)
國家自然科學基金(81274128,81202798,81303183)
*
朱彥,教授,研究方向:心血管系統分子生物學、遺傳學及生理學基因及細胞治療、新藥發現技術;Email:yanzhu.harraro@gmail.com
10.13313/j.issn.1673-4890.2016.2.028