黃芪有效活性成分對肝纖維化作用機制的研究*

蘇曉文，農小欣，王振常，符燕青

1.廣西中醫藥大學，廣西 南寧 530022； 2.廣西國際壯醫醫院，廣西 南寧 530200

當肝臟受到外界各種刺激后，肝細胞及其周圍的肝星狀細胞、肝竇內皮細胞、庫普弗細胞等一系列肝內實質性細胞發生氧化應激反應，分泌各種的生長因子和炎癥細胞因子(或趨化因子)，激活多條以細胞增殖、遷移、細胞外基質蛋白生成為主要表現的細胞、信號通路，并活化肝星狀細胞[1]。肝星狀細胞活化是發生肝纖維化中至關重要的環節[2]，其被激活后，將儲脂細胞轉化為具有促進各種細胞因子增殖及細胞外基質合成作用的肌成纖維細胞，最終使得細胞外基質或纖維瘢痕組織包繞損傷區域，形成肝纖維化。

短暫的肌成纖維細胞和細胞外基質的積累是肝再生的必要條件，當引起肝臟損害的潛在病因被清除后，肌成纖維細胞發生失活并凋亡，少量沉積的細胞外基質能被基質金屬蛋白酶抑制劑降解[3-4]。當肝細胞反復壞死、修復狀態持續存在時，纖維組織及膠原蛋白不斷增生、沉積，改變肝內細小結構和血液循環最終形成肝硬化，嚴重時可造成肝衰竭，威脅患者生命。因此若要逆轉肝纖維化就必須進行早期干預，但臨床治療至今還沒有出現批準的特異性抗肝纖維化用藥。

近年來中藥及其活性成分在針對肝纖維化的治療研究中取得了較大的成效。黃芪為多年生豆科植物蒙古黃芪的干燥根，具有補氣升陽、利水消腫、固表止汗等功用。現今含有黃芪有效成分的中成藥制品如黃芪注射液、參芪注射液、參芪扶正注射液等被廣泛應用于心血管、糖尿病、癌癥等的疾病中，并顯示出了較高的臨床效益[5-9]。大量研究表明[10]，黃芪對氧化應激模型中的心血管系統、免疫系統、神經系統等具有保護作用。相關實驗證明，黃芪活性成分具有較好的抗肝纖維化作用[11-12]。本文從以下三個方面闡述黃芪有效活性成分對肝纖維化的作用機制，可能為抗肝纖維化的中藥研究提供新的思路。

1 黃芪活性成分對肝纖維化作用

1.1 抗氧化應激氧化應激是氧化與抗氧化兩者之間相互作用的失衡狀態，可造成人體組織和細胞的損傷[13]。參與氧化應激作用的大部分抗氧化酶，如谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶等，大都儲存在肝臟內，因此肝在氧化應激中起著不容忽視的作用[14]。氧化應激對肝纖維化發生過程的作用受到了大量研究者的關注。有關研究表明，氧化應激是肝星狀細胞活化、肝纖維化發生的主要因素，而線粒體代謝功能在其中起著核心作用[15-16]。肝臟在受到刺激后，肝細胞受損，細胞內的還原型谷胱甘肽水平下降，線粒體功能可能受阻，而觸發幾個應激相關信號通路，最終導致肝臟線粒體損傷、炎癥和脂肪變性[17]。

細胞凋亡是去除機體不需要的或異常的細胞，由體內基因控制的細胞自主死亡的一種狀態。含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白轉化酶(Caspase)，亦可稱為半胱氨酸蛋白酶，是半胱氨酸蛋白酶家族屬的關鍵酶在細胞凋亡過程中發揮著至關重要的作用，并能通過線粒體途徑被激活[18]。當氧化應激損傷肝細胞內線粒體后，線粒體途徑被激活，相應地激活啟動子Caspase-9[19]，在Caspase-9這個啟動子被激活后，繼續介導效應Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7的激活，從而降解細胞內的重要蛋白質，誘導機體內細胞的凋亡[20]。抑制氧化應激，不僅能阻止肝內炎癥反應及脂肪變性，還能阻止線粒體途徑的激活而避免肝細胞凋亡的進一步發展。因此，抗氧化應激對于抑制肝纖維化的發展有著至關重要的作用。

王鍵等[21]發現，黃芪甲苷可能通過抑制Caspase-3及Caspase-9的表達來抑制所氧化氫引起的肝星狀細胞內活性氧的增加，抑制氧化應激及肝星狀細胞凋亡的發生。Li X等[22]發現，黃芪甲苷一方面通過誘導Nrf2表達來增加細胞內谷胱甘肽的含量，降低形狀細胞中活性氧的水平，抑制氧化應激；另一方面通過活化相關的MAPK p38以抑制肝星狀細胞活化。王鈺等[23]發現，黃芪總皂苷能降低超氧化物歧化酶的活性，提高肝臟血清轉氨酶活性，抑制肝組織內腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-1炎癥因子的過度釋放而起到保護肝臟的作用。孫克誠等[24]發現，黃芪甲苷能夠抑制在乙酰氨基酚誘導下的肝損傷小鼠的氧化應激作用，下調肝損傷小鼠血清中炎癥因子的表達而改善肝細胞損害。

研究表明[25-26]，雌激素能夠通過抑制活性氧的氧化反應的產生，并且通過減少膠原蛋白沉積和α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)的數量來減弱肝星狀細胞活化，抑制肝纖維化進展。毛蕊異黃酮屬于黃芪有效活性成分中的異黃酮類化合物，是植物性雌激素中的一種，能通過與肝臟中的雌激素受體(ER)α和ERβ結合，從而模擬機體雌激素的作用[27]。王佳佳等[27]研究表明，毛蕊異黃酮能夠增強內源性超氧化物歧化酶活性，通過抑制氧化應激活性來減輕刀豆蛋白A誘導的小鼠肝臟免疫性損傷。

1.2 抑制膠原合成及肝星狀細胞活化在正常狀態下的肝內組織中，肝星狀細胞呈靜止、非增殖狀態交聯于肝臟的Disse內皮間隙中。當肝臟受損后肝內的各類細胞發生一系列通訊反應，分泌多種炎癥細胞因子，與其他生長因子和細胞因子/趨化因子一起，激活多條細胞、信號通路，致使細胞外基質蛋白分泌并活化肝星狀細胞[1]。肝星狀細胞活化后，將儲脂細胞轉化為具有增殖效應的肌成纖維細胞，其又促進各種細胞因子增殖及細胞外基質的合成沉積，使得受損區域被不斷堆積的細胞外基質蛋白或纖維瘢痕組織包裹，最終導致肝臟纖維化病變。因此，有效抑制肝星狀細胞活化、減少膠原蛋白的生成沉積，能夠有效抑制肝纖維化的進程。

羥脯氨酸是存在于膠原中的一種非必需氨基酸，其是機體膠原組織代謝的重要衡量指標，常被用來衡量膠原蛋白生成情況。白雪等[28]證明，黃芪甲苷能減輕肝纖維化大鼠模型的肝臟內羥脯氨酸含量(即抑制膠原蛋白合成量)及抑制α-SMA及肝星狀細胞活化。成揚等[29]研究表明，黃芪總黃酮能減少肝組織內羥脯氨酸的含量，同時減輕肝硬化大鼠肝內假小葉的形成。王文祥等[30]發現，黃芪總皂苷能使由牛血清白蛋白所導致的肝纖維化大鼠的肝臟內羥脯氨酸含量降低，減少膠原蛋白分泌及肝星狀細胞增殖。

脂肪酸轉位酶是一種附著于肝細胞膜表面的轉運蛋白，其能在炎癥因子的刺激下活化轉化因子-β1(TGF-β1)，增加受損細胞內脂質和膠原蛋白的分泌和聚積，加重肝臟負擔[31-32]。麥靜愔等[33]研究發現，黃芪總黃酮能夠減少肝硬化大鼠肝組織內膠原蛋白的合成，抑制肝纖維化進程的原因是抑制了肝組織內脂肪酸轉化酶和環氧化酶2的蛋白表達。肝星狀細胞活化并實現完全轉分化需要核激素受體PPAR-g的下調反應[34]。平鍵等[35]研究表明，毛蕊異黃酮能抑制肝星狀細胞活化的標志物 α-SMA和Ⅰ型膠原基因的表達，可能是通過影響核因子NF-κB與過氧化物酶體增值因子活化受體-γ(PPARγ)信號轉導途徑實現的。

核激素受體在肝臟中高度表達，是內源性膽汁酸合成和多效作用的主要調節因子之一，參與膽汁酸穩態的調節。核激素受體活化抑制膽汁酸合成且能拮抗實驗性膽汁淤積的炎癥反應。Duan X等[36]發現，毛蕊異黃酮能通過激活核激素受體減輕三酰甘油的積累、減少細胞外基質積聚沉淀和抑制肝星狀細胞的活化作用來減輕非酒精性脂肪性肝炎小鼠的肝纖維化。

1.3 抑制TGF-β信號通路在正常的肝臟中，TGF-β呈非活性的復合物形式沉積在肝竇內皮細胞中的細胞外基質內，當受到外來刺激后，TGF-β被活化并誘導下游Smads蛋白磷酸化，以激活肝星狀細胞，并生成大量的細胞外基質，加速肝纖維化的發生發展。因此，TGF-β被認為是促肝纖維化的關鍵細胞因子[37-38]。TGF-β通過能激活下游的Smad、MAPK信號通路，促進肝星狀細胞活化[39]。

黃進等[40]研究發現，黃芪多糖類化合物能通過調節TGF-β1/Smads信號發生途徑來干預四氯化碳所致的大鼠肝纖維化發展進程，使Smad7的表達增高，TGF-β1、Smad3和Smad4的表達降低，實現保護正常肝組織的基底膜樣細胞間質，修復受損肝纖維化組織的目的。李艷等[41]研究證實，黃芪總黃酮可能通過抑制TGF-β1/Smad信號通路介導的炎癥反應，增加肝細胞內α-SMA、TGF-β1、Smad3、Smad4等的表達來抑制四氯化碳誘導所致的大鼠肝纖維化。任爽等[42]發現，毛蕊異黃酮能夠抑制TGF-β1/Smads信號轉導途徑，減少TGF-β1、p-Smad2 的表達，增加Smad7表達來達到抑制肝星狀細胞活化途徑的作用。鄧坦[43]通過實驗發現，毛蕊異黃酮可能通過下調肝細胞內雌激素受體β的量，抑制TGF-β1誘導的肝星狀細胞增殖、活化和遷移。Yongping M等[44]研究證實，黃芪甲苷通過抑制TGF-β通路來降低肝組織中羥脯氨酸含量，減少α-SMA、TGF-β1和MCP-1的表達，提高Smad7蛋白的表達，從而抑制肌成纖維細胞的活化和積聚途徑，改善膽總管結扎術誘導的大鼠肝纖維化程度，從而減少肝祖細胞向BECs的轉化。Wang Y等[45]研究發現，黃芪總苷通過調節MAPK p38信號傳導以及抑制一氧化氮和細胞因子釋放來抑制炎癥反應和抗纖維化的作用。

2 總結

肝臟受到外界因素的刺激后，刺激因子從多位點激活機體復雜的細胞和信號通訊反應，導致細胞外基質分泌沉積和纖維瘢痕形成，使肝臟內的細胞和組織結構發生異常的病理變化，從而發生肝臟的纖維化改變。黃芪活性成分通過抗氧化應激、抑制TGF-β信號通路、抑制膠原合成及肝星狀細胞活化的方式來改善并減緩肝纖維化進程，其對于肝纖維化的治療呈現出多方位和多層面的特點。近年來，對黃芪活性成分抗肝纖維化的相關研究僅停留在動物實驗階段，且樣本量較小，缺乏大樣本對比。今后應從臨床上研究黃芪活性成分抗肝纖維化的作用及機制。