中藥調節內質網應激的研究進展

呂月 楊發奮

【關鍵詞】 內質網；內質網應激；中藥；凋亡

中圖分類號：R392.12?? 文獻標志碼：A?? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2023.02.015

內質網（endoplasmic reticulum，ER）是一種高度動態的細胞器，生理條件下內質網主要負責大多數蛋白的合成、折疊、組裝、修飾以及脂質合成和Ca2+儲存，當病理條件下新合成的蛋白質聚積并超過了內質網的最大處理能力，即可觸發多種信號反應，即內質網應激（endoplasmic reticulum stress，ERS）［1］。中藥可通過調控真核細胞內質網應激從而延緩疾病的發生與發展，因此，將內質網應激的定義與機制、中藥對內質網應激的影響進行歸納，并從機體各系統疾病中總結中藥對內質網應激的調控作用的研究進展，有可能為中草藥應用于臨床提供可靠的論據及線索，為臨床治療提供新的靶點與思路。

1 內質網應激及相關通路

1.1 內質網應激的定義

內質網應激廣泛存在于真核細胞的活動中，它決定了細胞的功能、命運以及存活。當體內的生理平衡被打亂時，如Ca2+超載、感染、缺血、缺氧等，都會引起錯誤蛋白的折疊或異常蛋白的積聚，破壞內質網的穩態，內質網的這種穩態失調的現象即內質網應激，內質網應激的協同適應反應稱為未折疊蛋白反應（unfolded protein response，UPR）［2］，UPR通過上調內質網的蛋白質折疊機制和內質網相關蛋白的降解途徑，抑制一般蛋白的合成，從而誘導內質網恢復穩態。若長期刺激導致錯誤蛋白清除能力下降時，ER便會啟動凋亡信號，引起自身凋亡［3］。

1.2 內質網應激相關通路

ERS激活后主要通過以下3種途徑發揮作用：未折疊蛋白反應、內質網超負荷反應以及固醇調節級聯反應。其中以UPR研究最為廣泛，蛋白激酶R樣內質網激酶（protein kinase R-like ER kinase，PERK）、肌醇蛋白-1（IRE-1）、激活轉錄因子 6（ATF-6）三種ER跨膜蛋白可作為ERS的傳感器而發揮作用。在生理情況下，PERK、IRE-1以及ATF-6均與分子伴侶葡萄糖調節蛋白78（glucose-regulated proteins，GRP78）緊密結合于內質網膜上，當內質網中未折疊蛋白或者錯誤折疊蛋白增加時，由于GRP78與異常蛋白的結合力更高而與之結合，導致三種信號蛋白均可與 GRP78 解離，從而啟動UPR，導致內質網應激的產生［4］。

1.3 過度應激后的細胞凋亡

當一定程度的內質網應激反應無法緩解細胞損害時將會啟動凋亡，主要有以下三種通路：（1）PERK/ATF-6/IRE1-CHOP通路。當未折疊蛋白質過多時將會啟動UPR來緩解內質網應激，UPR的三種信號蛋白均可發揮作用，當過度的、長期的內質網應激無法緩解時將誘導前凋亡基因CHOP的表達，CHOP可以通過在轉錄水平上下調抗凋亡蛋白Bcl-2和上調前凋亡蛋白（BIM和PUMA）來誘導細胞凋亡。（2）IRE1-TRAF2-caspase12/caspase4通路。ERS時，內質網內的 Ca2+釋放及IRE1-TRAF2通路的激活均可誘導caspase12/caspase4活化，引起細胞凋亡。（3）IRE1-TRAF2-ASK1-JNK通路。活化的IRE1α招募腫瘤壞死因子α（TNFα）受體相關因子2（TRAF2）和細胞凋亡信號調節激酶1（ASK1），然后激活誘導細胞凋亡的c-Jun N末端激酶（JNK），抑制抗凋亡基因Bcl-2表達，促進凋亡基因的磷酸化，誘導細胞凋亡［5］。

2 中藥調控內質網應激

ERS參與多種病理狀態，包括缺血、糖尿病、神經退行性疾病、感染和化學誘導的組織損傷，輕度的刺激下可通過ERS緩解疾病，但當異常的蛋白聚積到一定程度，超過了內質網的最大工作限度，則會誘發細胞凋亡。很多中藥都可以通過內質網應激相關通路降低細胞凋亡，對疾病的轉歸及預后有著重大的作用。

2.1 在心血管疾病中的作用

內質網應激在心血管疾病的發生發展過程中起著重要作用，心血管疾病如冠心病、高血壓、心力衰竭、心肌缺血等慢性心臟疾病時刻威脅著人體的生命健康，其發病年齡日益年輕化，每年因心血管疾病而死亡的人不計其數。心肌缺氧、氧化應激、Ca2+紊亂，既是誘發心血管疾病的高危因素，又是內質網應激的相關誘因。在內質網應激與疾病的相關研究中，WANG等［6］通過三氧化二砷（arsenic trioxide，ATO）誘導心毒性小鼠模型后給予丹酚酸A治療，結果表明丹酚酸A預處理可減輕心功能障礙和Ca2+超載，抑制內質網應激相關蛋白的表達，減少心肌細胞凋亡，而丹酚酸A則是從唇形科植物丹參中提取而來。芪多糖是芪參顆粒的主要有效成分，在左前降支（LAD）結扎致心臟缺血模型和氧糖剝奪再灌注（OGD/R）致H9C2細胞損傷模型中，用芪多糖處理后的心肌細胞和H9C2細胞均得到了有效的改善，證明芪多糖可通過IRE-1-CRYAB通路對內質網應激誘導的心肌細胞凋亡起保護作用［7］。有學者在高脂飲食建立的肥胖-高血壓模型中，發現活血潛陽湯可顯著降低大鼠心臟組織中GRP78的表達水平，證實活血潛陽湯通過調節GRP78水平而調控內質網應激進而降低左室肥厚以及心肌細胞凋亡程度［8］。上述幾類中藥在心血管系統中通過抑制內質網應激發生發展而發揮保護機體的作用，對心血管疾病的治療有著重要的意義。

2.2 在呼吸系統疾病中的作用

內質網應激還在呼吸系統疾病中發揮作用，哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺炎等呼吸系統疾病也不斷影響著人類的生活質量以及心理健康，近年來很多研究表明中草藥也可通過調控內質網應激來延緩呼吸系統疾病的發生與發展。蘇黃作為臨床上常用的止咳中藥，對咳嗽變異性哮喘起著至關重要的作用，QIN等［9］發現在卵清蛋白誘導的咳嗽變異性哮喘大鼠中，用蘇黃處理后的大鼠肺損傷及功能障礙明顯改善，且蘇黃能夠抑制Ca2+聚積，從而抑制內質網應激誘導的炎癥反應。豐白散是一種由黃芪、人參、百合等組成的中藥［10］，可通過上調COPD大鼠肺組織中SIRT1的表達來抑制TIMP-1/MMP-9、CHOP、caspase12、caspase-3等ERS相關蛋白的表達和凋亡［11-12］，為COPD的靶向治療提供了新的思路。甘草查爾酮A （Licochalcone A，LicA）作為一種新型的雌激素類黃酮，能有效調控內質網應激，QIU等［13］在A549和H460兩種不同肺癌細胞系中發現，LicA可通過阻斷在G2/M期細胞周期進展以及增加內質網應激相關蛋白如p-eIF2α和ATF4的表達誘導腫瘤細胞凋亡，從而抑制肺癌細胞的生長，該項研究證實，LicA可能是治療人類肺癌的潛在候選藥物。另有學者在鹽酸博萊霉素建立的大鼠肺纖維化的動物模型中發現，補腎益肺消癥方干預后的病變肺組織中 α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）、肺泡表面活性蛋白 C（SP-C 蛋白）表達較正常組明顯下降，說明補腎益肺消癥方可通過降低SP-C 蛋白在肺泡Ⅱ型上皮細胞的聚積，從而減輕肺泡細胞內質網應激反應，延緩特發性肺纖維化的進展［14］。上述中藥對內質網應激的調控結果表明，中藥能緩解呼吸系統疾病的癥狀以及抑制疾病的進展，不僅是從抗炎、抗菌、抗癌角度，而且還通過抑制內質網應激來治療疾病。

2.3 在消化系統疾病中的作用

消化系統疾病中的相關研究表明，不同器官存在著不同程度的內質網應激，而中藥則能夠通過改變氧化應激的程度來抑制疾病，尤其是發揮促進腫瘤細胞凋亡作用。中藥姜黃素是從姜黃干根莖粉末中提取的主要活性成分，近期有學者發現［15］，酒精誘導的慢性酒精性肝損傷小鼠經姜黃素處理后能夠促進肝臟線粒體功能的恢復，下調內質網應激相關蛋白GRP78、PERK和IRE1α的表達，從而減輕氧化應激，阻斷ERS啟動的細胞凋亡通路［15］。棕櫚酸（PA）是最常見的循環飽和脂肪酸，在PA誘導的HepG2細胞模型中，原花青素B2可降低 ERS 途徑相關蛋白 GRP78 和 CHOP 的相對表達，從而延緩內質網應激所致的肝細胞凋亡［16］。茯苓素是從傳統民族藥草茯苓中分離得到的單寧酸，其在體內及體外均具有顯著的抗食管癌作用，茯苓素可通過改變G0/G1細胞周期調控標志物誘導G0/G1期阻滯，激活線粒體和內質網相關的凋亡信號通路，誘導食管癌細胞凋亡［17］。在慢性2型糖尿病中，內質網穩態被胰島素分泌需求的增加所干擾，產生內質網應激，導致β細胞凋亡和β細胞數量減少［18］，木犀草素是一種最常見的黃酮類化合物，具有抗誘變、清除活性氧、抗腫瘤等作用［19-20］，WU等［21］通過內質網應激急性誘導因子（THAP）和生理誘導因子（高糖）誘導內質網應激模型，發現木犀草素可能通過抑制內質網應激相關HNF4α通路來保護胰腺β細胞對內質網應激的響應。中藥在消化系統疾病的治療中應用廣泛，且與內質網應激反應緊密相關。

2.4 對腎臟疾病內質網應激的影響

腎臟作為排毒器官，其功能嚴重影響著體內毒素的清除與排出。長期的糖尿病腎病、慢性腎臟病等慢性疾病均影響著人類的生存質量及預后，因此中藥對腎臟疾病的防治尤為重要。YANG等［22］選取SAP所引起的急性腎損傷（acute kidney injury， AKI）的SD大鼠，用柴芩承氣湯干預后發現，柴芩承氣湯可抑制腎臟內質網應激相關指標BIP、xbp1、CHOP和caspase-9、Cle-caspase-3，減輕腎臟病理生理改變和凋亡。高糖高脂飼料及鏈脲佐菌素誘導的糖尿病腎病大鼠經番茄紅素、祛痰通絡湯等中草藥處理后，GRP78、CHOP等內質網應激相關蛋白有所下調，從而顯著降低腎細胞凋亡指數［23-24］。丹皮酚是從牡丹皮中分離得到的一種天然黃酮類化合物，具有抗氧化、抗凋亡、抗衰老和抗炎等生物活性，在醋酸鉛誘導的腎臟損傷模型中，丹皮酚可通過抑制PERK、IRE1、c-jun N末端激酶（JNK）和p38絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）的活化，抑制氧化應激反應，從而抑制腎臟內質網應激，對腎臟細胞起到保護作用［25］。SHANG等［26］在播散性白色念珠菌感染所致的急性腎損傷模型中，使用血必凈注射液（由紅花、芍藥、川芎、當歸、丹參等五種中草藥提取而來）干預后發現，血必凈可通過上調GRP78的表達阻止白色念珠菌在腎臟的定殖，增強腎臟上皮細胞的活性；鐵皮石斛多糖可通過降低高糖誘導的 GＲP78 和 CHOP 蛋白表達，從而對血管內皮起到保護作用［27］。

2.5 其他

中藥通過調控內質網應激也能影響其他疾病，如婦科疾病，CHEN等［28］用不同濃度的柚皮苷處理宮頸惡性細胞后發現，內質網應激相關蛋白BIP、CHOP表達顯著增加，且PERK-eIF2α通路被激活，從而誘導宮頸惡性細胞凋亡；中國龍血是龍血樹的紅色樹脂，具有止血、止痛、化瘀、改善血流灌注等作用［29］，在腦缺血/再灌注損傷中，PAN等［30］發現龍血通絡膠囊（LTC）可通過減輕PERK/eIF2α和IRE1/TRAF2通路介導的內質網應激抑制PC12細胞凋亡，減輕OGD/R誘導的內質網應激，這為腦缺血/再灌注損傷提供了新的治療思路；在高脂血癥的研究中發現，香蒲花粉可通過抑制PERK-eIF2α-ATF4-CHOP途徑抑制細胞凋亡［31］；天麻素可通過抑制海馬體中的ER應激和NLRP3炎癥小體的激活來緩解認知功能［32］。

3 小結與展望

目前臨床上所應用的西藥尤其是抗癌藥物、靶向藥物或多或少都不可避免地存在著許多副作用，人類對這些藥物的耐藥性也不斷增強，藥物的有效性也不斷降低，臨床上逐漸出現藥物不敏感或副作用導致無法繼續服藥，因此尋找補充或替代藥物已成為焦點，而中藥作為一種天然的衍生物及其產物，具有上千年的文化底蘊，在臨床應用中起到不可或缺的作用。隨著對內質網應激相關通路的認識不斷完善，越來越多的研究者將目光投入到中藥對內質網應激的藥理作用中，這為中藥對疾病的治療提供了更可靠的理論依據。中藥可通過調控內質網應激來延緩相關疾病的進展，這些中藥以黃酮類、多酚類、皂苷類居多，它們可以通過調控多種信號通路、下調ERS相關蛋白、減輕Ca2+等多種方式減少細胞凋亡，從而發揮治療作用。就腎臟疾病而言，我課題組選用鐵皮石斛在慢性腎臟疾病中的治療作用進行研究，探討其是否通過抑制內質網應激來發揮治療作用，其成果對治療慢性腎炎乃至免疫性疾病總體來說是一個新的展望。

參 考 文 獻

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（收稿日期：2022-08-07 修回日期：2022-08-26）

（編輯：梁明佩）