銀杏葉提取物對慢性阻塞性肺疾病相關信號通路影響研究進展

張鵬飛，郭棟偉，廖麗君

(柳州市中醫醫院/柳州市壯醫醫院 呼吸與危重癥醫學科，廣西 柳州 545001)

COPD的發生、發展機制復雜多樣，與多種信號通路相關，但目前仍未完全明確。因此，尋找多信號通路、多種機制對COPD的治療顯得尤為重要。GBE是從中藥銀杏的干燥葉中提取而來的含有多種有效成分的混合物，能針對COPD發病機制的多靶點發揮綜合治療作用[4]。研究表明，GBE對PI3K/Akt/mTOR、MMPS/TIMPS、MAPK、TGF-β1、NF-κB、VEGF等信號通路有重要的調控作用，而上述信號通路均在COPD的發病和病情進展中發揮重要作用，故本文就GBE作用于COPD細胞相關炎性因子信號轉導通路及可能的細胞內信號級聯進行綜述。

1 GBE調控PI3K/Akt/mTOR信號通路治療COPD機制探討

磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR)是細胞內一條重要的信號轉導通路，對細胞的生長、增殖、侵襲、自噬、凋亡、免疫等生物學過程均具有十分重要的調控作用[5]，該通路主要由PI3K、Akt以及mTOR共3個作用分子組成。PI3K/Akt/mTOR通路是參與自噬調控的主要通路，在自噬發生的上游起抑制或誘導作用[6]，當細胞受到刺激后，PI3K激酶被激活，使AKT磷酸化，進一步激活下游的mTOR等信號分子，發揮相應的生物學效應，其核心蛋白mTOR的活化是決定自噬體形成和成熟的關鍵蛋白[7]，而通過抑制mTOR的功能，能促使PI3K/Akt/mTOR通路失活，進而誘導自噬的發生[8]。自噬與COPD的氣道重塑及肺實質改變等發病機制關系密切[9-10]。氣道重塑是COPD主要的病理改變之一，其與氣道各層細胞的病理改變密切相關，而氣道各層細胞的病理改變均與細胞自噬密不可分，肺氣腫是COPD肺實質病理改變的一種表現形式，蛋白酶-抗蛋白酶失衡通過調控自噬進而參與肺氣腫的發生、發展[11]。研究表明，銀杏內酯B對PI3K/Akt/mTOR通路具有重要的調解作用，銀杏銀杏內酯B能有效抑制PI3K/Akt信號通路的活化[12-13]。由此可以推斷，GBE可能通過調控PI3K/Akt/mTOR信號傳導通路，進而發揮對COPD的治療作用。

2 GBE調控MMPs/TIMPs信號通路治療COPD機制探討

COPD的早期病理改變主要以炎癥細胞浸潤為主，而后期則主要是以細胞外基質(ECM)沉積在氣道管壁，進而引起細支氣管壁增厚、氣道重建為主要表現[14]?；|金屬蛋白酶(MMPs)的結構與蛋白水解酶相類似，是調節ECM合成與降解的最主要的酶類之一，幾乎能降解所有ECM成分[15]，金屬蛋白酶抑制劑(TIMPs)是抑制MMPs活性的家族，TIMPs 能抑制MMPs參與的基質降解，進而在細胞外基質的重塑中發揮重要作用[16]。其中又以MMP-9及其特異性抑制劑TIMP-1作為調節EMC降解與合成的主要酶類，兩者之間的平衡與否和COPD疾病進展中的氣道炎癥損傷、修復重塑以及血管重建關系密切[17]。前期的實驗研究發現，GBE可通過抑制COPD大鼠肺組織中MMP-9的表達，進而發揮預防和減少COPD大鼠發生肺組織重塑與纖維化的作用[18]。楊紅梅等[19]研究GBE對COPD大鼠肺組織中MMP-9、TIMP-1含量及兩者比值的影響，結果發現GBE能降低COPD大鼠肺組織中MMP-9和TIMP-1的含量，并能通過調節MMP-9與TIMP-1的比例平衡，發揮防治COPD 大鼠肺纖維化的作用。

3 GBE調控TGF-β1/Smads信號通路治療COPD機制探討

轉化生長因子-β(TGF-β)是一種多功能蛋白，主要由氣道上皮細胞分泌而來，當氣道發生炎性反應時，氣道管壁和肺組織中的炎癥細胞會被大量激活，促使巨噬細胞合成并分泌大量的TGF-β1，導致TGF-β1水平上升，進而使炎性反應進一步加重[20]。另外，TGF-β1在患者氣道重塑過程中，還有著刺激成纖維細胞增生、增強膠原分泌的作用，進而引起ECM的大量沉積[21]。Smads蛋白是TGF-β受體作用的直接底物，是將配體與受體作用的信號由胞漿傳導至細胞核的中介分子[22]。當機體受到炎癥或煙霧顆粒的刺激時，會引起炎性細胞合成并釋放TGF-β，進而激活TGF-β/Smads通路，同時促進TNF-α、IL-8 等炎性介質的釋放[23]。TGF-β1/Smad信號通路激活是氣道重塑發生與發展的重要機制，抑制TGF-β1的產生或(和)活性，阻斷TGF-β1/Smads通路的信號傳導，能夠有效地延緩COPD 的氣道重塑進程[24]。劉忠[25]研究GBE對COPD大鼠支氣管肺泡灌洗液(BALF)中內皮素-1(ET-1)、TGF-β1的影響，結果表明ET-1、TGF-β1均與COPD的氣道炎癥及氣道重塑密切相關，GBE能明顯降低COPD大鼠BALF中ET-1與TGF-β1的濃度，進而抑制COPD大鼠氣道炎癥、氣道重塑以及肺血管重塑。

4 GBE調控NF-κB 信號通路治療COPD機制探討

核因子-κB(Nuclear factor，NF-κB)是信號傳導系統中的重要一員，主要通過調節細胞因子、趨化因子、免疫受體等多種靶基因的表達，進而參與宿主的炎癥和免疫反應、凋亡與抗凋亡及細胞增殖分化等生理過程[26]。NF-κB廣泛參與COPD肺內多種因子的調控，并通過誘導多種細胞因子產生，如IL-6、TNF-α、IFN-8等而可能引發“炎癥瀑布”效應[27]。NF-κB的活化是COPD發病的重要炎癥通路之一，其可以調控IL-8、黏附分子、集落刺激因子等參與炎癥反應的各個階段和早期的免疫反應，因此，在對COPD治療中，可從抑制NF-κB的活性入手，成為靶點治療COPD的新手段[28]。王從榮等[29]研究低濃度丙烯酰胺(ACR)長期刺激下，GBE調控小膠質細胞炎性反應的分子機制，發現GBE能通過核受體相關蛋白1/RE-1沉默轉錄因子共抑制物(Nurr1/CoREST)反式抑制NF-κB通路。劉子宸等[30]研究GBE對脂多糖致急性肺損傷(ALI)大鼠肺組織中NF-κB表達的影響，發現GBE能夠有效減輕ALI時肺組織的炎癥反應，其機制可能與GBE能抑制大鼠肺組織中TNF-α、NF-κB的表達有關。因此，GBE可能通過減少NF-κB的表達、抑制NF-κB的活化，發揮抑制COPD患者肺內炎癥反應的作用。

5 GBE調控p38MAPK信號通路治療COPD機制探討

p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 Mitogenactivated protein kinases，p38MAPK)通路作為MAPK家族中的重要成員，可被多種應激刺激激活，從而影響細胞轉錄、蛋白合成、細胞表面受體表達，進而啟動炎性細胞釋放大量細胞因子觸發炎癥反應[31]。研究發現，p38MAPK信號通路與COPD的炎癥反應、氧化應激等發病機制密切相關，p38MAPK通路抑制劑不僅能有效改善COPD患者的肺功能，而且能降低COPD患者血清炎癥介質水平，表明p38MAPK信號通路可能成為COPD治療的新靶點[32]。宋洪娟等[33]研究發現，通過抑制p38MAPK/NF-κB信號通路，能減少氣道黏蛋白分泌，降低大鼠肺泡灌洗液(BALF)中IL-1β、IL-8、TNF-α的含量。陳旭如等[34]研究發現，通過抑制 P38MAPK信號通路的激活，能夠降低由脂多糖誘導的ALI小鼠血清TNF-α與IL-1β的含量，發揮對ALI的保護作用。研究發現GBE能明顯下調p38MAPK蛋白的表達，抑制p38MAPK信號通路的活化[35-36]。前期實驗研究發現[37-38]，GBE能降低COPD大鼠血清與BALF中IL-1、IL-8、CRP、TNF-α的含量，其機制是否與抑制p38MAPK信號通路有關有待進一步研究。

6 結語

銀杏是第四紀冰川運動后遺留下來的最古老孑遺植物，素有“活化石”“植物界的熊貓”等美稱[39]，是我國歷史最為悠久的特產植物之一，其葉、果、種子等部分均具有較高的藥用價值，銀杏葉是銀杏的最主要藥用部分，性味苦、澀，平，歸心、肺二經，具有活血化瘀、斂肺平喘之功效[40]。GBE是從干燥的銀杏葉中提取而來的有效藥用成分，其主要有效成分為黃酮類和銀杏內酯[41]。

COPD是一種由多種炎性因子介導并相互作用而引發，以肺實質、肺血管及氣道慢性炎性反應為特征的常見呼吸系統疾病[42]。以慢性咳嗽、咳痰、喘息、胸悶、呼吸困難等為主要臨床表現，嚴重影響著患者的身體健康和生活質量[43]。目前針對COPD穩定期的現代醫學常規療法主要是吸氧，并配合糖皮質激素靜脈滴注或口服，但COPD患者，尤其是肺功能Ⅲ-Ⅳ級的患者往往依賴于大劑量糖皮質激素，容易引起骨骼肌萎縮、功能失調、營養不良及骨質疏松等并發癥，同時可誘發肺炎，且長期維持治療費用高昂[44]。中醫藥治療COPD在改善患者癥狀、提高生存質量、阻止病情進展、防止復發等方面療效顯著[45]。

COPD發病機制復雜多樣，且與多種信號通路密切相關，因此，給治療帶來了許多困難，而目前臨床上藥物治療主要針對COPD疾病的某種機制，而基礎實驗主要集中在單個熱點信號通路的研究，鮮有針對COPD多個作用機制發揮作用的藥物，而實驗研究也缺乏多角度、多靶點、多信號通路的系統縱向和橫向的對比研究。從本文可以發現PI3K/Akt/mTOR、MMPs/TIMPs、TGF-β1/Smads、NF-κB、p38MAPK信號通路與COPD的發生、發展密切相關。GBE目前已被廣泛應用于心腦血管疾病的治療，近年來有關GBE治療COPD的報道日益增多，從本文可以看出，GBE與上述信號通路密切相關，前期研究表明，GBE對COPD的多種發病機制有治療作用，也提示其可能通過多個信號通路對COPD發揮治療作用。有關GBE同時通過調控多種信號通路干預COPD的基礎實驗與臨床試驗值得進一步探討與研究。