基于細胞焦亡探討化瘀解毒法防治子宮內(nèi)膜異位癥*

方婷,任存霞,楊嘉琳,張強

內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué),內(nèi)蒙古 呼和浩特 010059

細胞焦亡(pyroptosis)是細胞死亡的一種方式,而細胞死亡是機體特殊的一種生理或病理過程,對維持組織形態(tài)和功能運轉(zhuǎn)發(fā)揮著重要的作用[1]。細胞死亡的方式主要有程序性細胞死亡和細胞壞死兩種[2],細胞焦亡不同于以往傳統(tǒng)的細胞死亡,也與細胞凋亡不同,它是近年發(fā)現(xiàn)的一種由半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cysteinyl aspartate-specific proteinase,Caspase)介導(dǎo)的產(chǎn)生激烈炎癥反應(yīng)的新型炎性細胞程序性死亡方式,現(xiàn)今已作為一種普遍的固有免疫效應(yīng)機制而被學(xué)者廣泛深入的研究[3]。近年來,越來越多的研究證實,細胞焦亡參與了子宮內(nèi)膜異位癥(endometriosis,EMS)的病理過程,可否將傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)與細胞焦點相結(jié)合將會是未來新的研究方向。本文就細胞焦亡機制、細胞焦亡在子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)病過程的作用、中醫(yī)對細胞焦亡與EMS的認(rèn)識以及基于細胞焦亡中醫(yī)藥防治EMS的機制等進行闡釋。

1 細胞焦亡之途徑

細胞焦亡的整個過程是由炎性Caspase介導(dǎo)完成的,當(dāng)機體細胞受到異物刺激后,首先細胞內(nèi)支架蛋白、接頭蛋白、效應(yīng)蛋白所組成的炎癥小體被觸發(fā),而后激活Caspase對消皮素(gasdermin,GSDM)家族蛋白進行切割,并與內(nèi)膜脂質(zhì)相結(jié)合形成膜孔,引起胞膜內(nèi)外滲透壓改變失衡致使細胞腫脹、細胞膜破裂,大量細胞內(nèi)容物和炎性因子被釋放,最終使細胞核濃縮,DNA斷裂發(fā)生炎性死亡。細胞焦亡的發(fā)生根據(jù)依賴介導(dǎo)物質(zhì)不同而分為經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑[4-5],除此之外還有Caspase-3/GSDME、 Caspase-8/GSDMD/GSDMC和顆粒酶介導(dǎo)的焦亡途徑。

1.1 經(jīng)典途徑經(jīng)典細胞焦亡途徑是由各種炎性小體激活Caspase-1介導(dǎo)的通路[6]。當(dāng)機體受到細菌、病毒等胞外和其他胞內(nèi)危險信號如三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)的刺激后,胞質(zhì)模式識別受體(pattern recognition receptors,PRRs)包括核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域樣受體、黑色素瘤缺失因子2(absent in melanoma 2,AIM2)和pyrin蛋白等,作為胞內(nèi)分子感受器,首先接收危險信號后,通過接頭蛋白ASC(apoptosis-associated speck-like protein contain a CARD)與半胱氨酸蛋白酶-1的前體(pro-caspase-1)結(jié)合形成炎性小體,進而促進pro-caspase-1分化為有活性的Caspase-1,可以加入GSDMD的切割,消除GSDMD的C末端對N末端的抑制作用,使具有介導(dǎo)質(zhì)膜成孔功能的N末端被釋放出來[7],發(fā)揮此功能的主要是具有細胞毒性的P30片段[8],此片段可誘導(dǎo)細胞膜穿孔形成直徑約10～16 nm的孔洞,使細胞內(nèi)外滲透壓失去平衡,大量水分子進入細胞內(nèi),細胞腫脹、細胞膜破裂,大量炎癥因子釋放到細胞外,而使細胞焦亡發(fā)生。同時Caspase-1切割白細胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-18的前體,促使其形成具有活性IL-1β、IL-18,并分泌到細胞外,募集更多炎癥細胞,進而擴大炎癥反應(yīng)[9]。整個過程中,可以說炎性小體是火源,Caspase-1是導(dǎo)火索,GSDMD是火藥,三者缺一不可。

1.2 非經(jīng)典途徑在應(yīng)激條件下,Caspase-4,5,11的前體可以通過card N端結(jié)構(gòu)域直接與革蘭陰性菌的脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)結(jié)合并被激活為Caspase-4,5,11,進而表現(xiàn)出蛋白酶活性,然后可以直接切割 GSDMD成為GSDMD-N,GSDMD-N在細胞膜上形成質(zhì)膜孔從而誘導(dǎo)細胞焦亡[10]。此外,不同于依賴Caspase-1的細胞焦亡經(jīng)典途徑,Caspase-4,5,11不可以直接對IL-1β和IL-18的前體進行切割,只能在某些細胞中通過NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)激活Caspase-1,進而切割I(lǐng)L-1β和IL-18的前體,促使其形成具有活性的IL-1β和IL-18,并分泌到細胞外,引起細胞炎癥性死亡[11],同時可通過刺激縫隙連接蛋白-1(Pannexin-1)通道開放,釋放ATP后致K+釋放也可以觸發(fā)NLRP3激活Caspase-1,最終導(dǎo)致IL-18和IL-1β成熟和釋放[12-13]。

1.3 其他途徑GSDME是GSDM蛋白家族中的一員,GSDME高表達的細胞經(jīng)過Caspase-3激活介導(dǎo)的GSDME活化可以誘導(dǎo)細胞焦亡發(fā)生[14]。研究發(fā)現(xiàn),在化療藥物的作用下,癌細胞中被激活的Caspase-3可誘導(dǎo)GSDME蛋白的裂解,形成具有活性的GSDME-N末端,隨后促進細胞發(fā)生焦亡[15-16]。有研究發(fā)現(xiàn),Caspase-8可以誘導(dǎo)GSDMD[17]和GSDMC[18]的切割以引發(fā)細胞焦亡,Caspase-6,7可以剪除GSDMB的C末端,進而釋放N末端,在細胞膜發(fā)揮穿孔作用,最終引起細胞焦亡[19]。

此外,還有一種由顆粒酶介導(dǎo)的細胞焦亡途徑。顆粒酶主要是由細胞毒性T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)和自然殺傷(natural killer,NK)細胞所釋放的一種蛋白酶,一般情況下正常人體內(nèi)有5種顆粒酶,分別為顆粒酶A、B、H、K、M。Zhang等[20]發(fā)現(xiàn),顆粒酶B可以通過剪切GSDME使之成為GSDME-N于細胞膜打孔,最終使細胞腫脹破裂,發(fā)生細胞焦亡。

2 細胞焦亡與EMS的發(fā)生密切相關(guān)

EMS是指有活性的子宮內(nèi)膜細胞種植在子宮腔內(nèi)膜以外的部位,簡稱內(nèi)異癥[21],其發(fā)病機制復(fù)雜,與惡性腫瘤有相似之處,包括附著和浸潤。由Sampson等[22]提出的經(jīng)血逆流種植學(xué)說被認(rèn)為是本病發(fā)生的重要因素,逆流入盆腔經(jīng)血中的一些子宮內(nèi)膜細胞和間質(zhì)細胞可以觸發(fā)機體免疫系統(tǒng)而發(fā)生免疫炎癥反應(yīng),但是當(dāng)免疫細胞不能及時徹底地清除異位子宮內(nèi)膜細胞時,機體免疫系統(tǒng)長期處于激活狀態(tài)。因此,慢性炎癥反應(yīng)一直伴隨EMS的整個病程。研究證實,EMS患者的體內(nèi)炎性因子 IL-1β、IL-16水平明顯高于正常人,這些炎性因子可以通過刺激機體某些炎癥細胞進而釋放炎性小體,激活caspase-1而發(fā)生經(jīng)典細胞焦亡途徑,此途徑參與了EMS的發(fā)病過程[23]。Zhang等[24]研究發(fā)現(xiàn),在EMS慢性炎癥過程中,也可以通過激活caspase-3,之后在依賴caspase-3/GSDME介導(dǎo)的途徑下發(fā)生細胞焦亡。三重基序蛋白24 (tripartite motif containing 24,TRIM24)是炎癥反應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)劑[25-28]。有研究證實,TRIM24基因的缺失能促進NLRP3的泛素化,進而激活caspase-1介導(dǎo)的經(jīng)典細胞焦亡途徑,分泌IL-1β和 IL-18[23]。杭遠遠等[29]通過實驗研究發(fā)現(xiàn),大鼠子宮內(nèi)膜異位癥模型組的子宮內(nèi)膜組織中TRIM24明顯低于正常組,而NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的細胞焦亡相關(guān)蛋白的表達明顯升高,IL-1β、IL-18 的濃度顯著升高。通過上述研究結(jié)果表明,細胞焦亡在子宮內(nèi)膜異位癥中的發(fā)病過程中起到了促進炎癥反應(yīng)發(fā)生的作用。

3 細胞焦亡為中醫(yī)學(xué)探討EMS發(fā)病機制提供新思路

EMS多見于中醫(yī)古籍關(guān)于“痛經(jīng)”“癥瘕”“月經(jīng)不調(diào)”和“不孕”等論述中。《金匱要略方論》曰：“經(jīng)水不利,少腹?jié)M痛”“婦人年五十所……曾經(jīng)半產(chǎn),瘀血在少腹不去……”《評校柳選四家醫(yī)案》謂：“痛經(jīng)數(shù)年,不得孕育,經(jīng)水三日前必腹痛,腹中有塊凝滯……詢之閨閣之時無是病,既嫁之后有是疾。”異位后的子宮內(nèi)膜在體內(nèi)相關(guān)激素的調(diào)控下發(fā)生規(guī)律性脫落、出血,但是由于血液無法排出體外,滯留于病灶而成為“離經(jīng)之血”。唐容川《血證論》云：“既是離經(jīng)之血,雖清血、鮮血,亦是瘀血。”“瘀”是EMS發(fā)病的主要病機,瘀阻胞宮,血脈不通,不通則痛,發(fā)為痛經(jīng);瘀久成積,發(fā)為瘕;舊血不祛,新血不能歸經(jīng),則月經(jīng)失調(diào);久之則阻礙精卵結(jié)合,難以受孕,為不孕。在一項Meta分析中發(fā)現(xiàn),活血化瘀法可顯著提高EMS的臨床治愈率、妊娠率,同時也可降低復(fù)發(fā)率,緩解痛經(jīng)程度[30]。“毒”為毒邪,這一概念在中醫(yī)學(xué)內(nèi)涵頗廣,是指對機體產(chǎn)生危害的所有致病因素。姜良鐸等[31]提出了毒有內(nèi)外之分,內(nèi)毒是在機體臟腑受損,陰陽失調(diào),氣血不暢的條件下產(chǎn)生的病理產(chǎn)物,這與EMS長期處于慢性炎癥狀態(tài)相符。連方等[32]根據(jù)多年臨床經(jīng)驗,結(jié)合國內(nèi)外的研究,從毒論治,提出了血瘀蘊毒傷絡(luò)是引起EMS氣血陰陽失調(diào)的根本,二者關(guān)系密切,瘀之久可轉(zhuǎn)化為毒,毒蘊日久,新血不生則血瘀不消。因此,臨床治療EMS多以活血化瘀解毒為大法。

早期的經(jīng)血逆流種植學(xué)說被認(rèn)為是EMS的主要發(fā)病機制,隨著科學(xué)研究及醫(yī)療能力的提升,越來越多的研究發(fā)現(xiàn),腹腔及盆腔微環(huán)境的改變才是此病發(fā)病的關(guān)鍵所在。維持微環(huán)境的穩(wěn)定離不開機體由各個系統(tǒng)分泌的細胞因子,人體是一個完整的整體,一旦某個微小環(huán)境異常,則易整體發(fā)生病理改變。“微環(huán)境的穩(wěn)定”可以認(rèn)為是中醫(yī)的陰陽平衡,陰陽平衡則機體各項機能正常運轉(zhuǎn),此為“陰平陽秘,精神乃治”。細胞焦亡具有雙重效應(yīng),從某種意義上來說,細胞焦亡本身可能處在一種動態(tài)的平衡之中,可使機體保持陰陽平衡[33]。近年來,有研究者提出細胞焦亡是氣虛、痰濁、血瘀理論在細胞層面上的微觀體現(xiàn),焦亡不足在微觀方面可能表現(xiàn)為陽氣虧虛,痰濁瘀血堆積;焦亡過度則炎性細胞浸潤、炎性因子增多而致炎癥狀態(tài)反復(fù)出現(xiàn)。由此可見,通過調(diào)節(jié)炎癥因炎性小體而抑制細胞焦亡達到減輕炎癥反應(yīng);誘導(dǎo)異位子宮內(nèi)膜細胞焦亡可以縮小病灶而起到防治EMS的作用。

4 基于細胞焦亡淺析活血化瘀解毒類中藥防治EMS的作用機制

活血化瘀解毒是中醫(yī)防治EMS的主要治療原則,可能的作用機制為：(1)通過縮小異位病灶范圍,緩減盆腔粘連情況;(2)抑制炎癥因子的釋放,減少炎性細胞的浸潤而改善炎癥反應(yīng);(3)活血化瘀解毒中藥可能促進Caspase-3表達,進而誘導(dǎo)異位內(nèi)膜細胞焦亡達到縮小異位病灶的作用[34]。這也說明活血化瘀解毒可以調(diào)控細胞焦亡。目前,也發(fā)現(xiàn)有很多中藥可以通過益氣活血、化痰解毒等方法而干預(yù)細胞焦亡[35]。

4.1 抑制正常子宮內(nèi)膜細胞焦亡減輕炎癥反應(yīng)桂枝茯苓丸是治療EMS的常用藥物[36],具有活血化瘀消癥的功效。《金匱要略·婦人妊娠病脈并治》曰：“所以血不止者,其癥不去故也,當(dāng)下其癥,桂枝茯苓丸主之。” 蔡小蓀教授在桂枝茯苓丸的基礎(chǔ)上酌情加入些許化結(jié)消癥之藥化裁為蔡氏內(nèi)異方,用于治療EMS,結(jié)果發(fā)現(xiàn),本方可以增加TRIM24的表達,顯著抑制由NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的細胞焦亡相關(guān)蛋白(NLRP3、Pro-Caspase-1、Caspase-1、Pro-IL-1β、IL-1β及GSDMD)的表達,減少炎性因子IL-1β和IL-18的釋放[29],進而治療EMS。梁文杰[37]通過實驗發(fā)現(xiàn),運用化瘀解毒中藥(由黃芪、醋鱉甲、僵蠶、烏梢蛇、地龍、赤芍、丹參、黃芩、金銀花、蒲公英、大黃組成)可以下調(diào)NLRP3表達從而抑制炎性因子分泌、并抑制Caspase-1介導(dǎo)的細胞焦亡。由此可見,這也是化瘀解毒藥通過減輕炎癥反應(yīng)治療EMS的機制。虎杖具有活血解毒的功效,發(fā)揮此作用的主要成分為白藜蘆醇,它可通過肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本-1抑制NLRP3炎癥小體的激活[38]。虎杖苷同樣是源于草本植物虎杖,具有抗感染效應(yīng)[39]。Zou等[40]發(fā)現(xiàn),虎杖苷可下調(diào)細胞中NLRP3、ASC和caspase-1的表達水平。潘群玉等[41]通過實驗研究發(fā)現(xiàn),活血通絡(luò)解毒湯聯(lián)合孕三烯酮可顯著降低血瘀蘊毒型子宮內(nèi)膜異位癥患者血清炎性因子水平,減輕炎癥反應(yīng)。相關(guān)研究[42]發(fā)現(xiàn),中藥玫瑰花中含丁香油酚、香茅醇、橙花醇等成分,紅藤含β-谷甾醇、大黃素、大黃素甲醚等成分,金銀花含異綠原酸、綠原酸等成分,以上成分均有抗菌和抗感染作用,可減輕機體炎癥反應(yīng)。發(fā)揮抑炎作用是否通過干預(yù)細胞焦亡引起,這是針對活血化瘀解毒法治療EMS值得研究的方向。丹參具有活血化瘀的功效,是治療EMS的藥物之一,丹參酮ⅡA和丹酚酸B是主要成分,有研究發(fā)現(xiàn),這兩種成分都可以通過下調(diào)NLRP3、Caspase-1、IL-1β的表達,進而抑制細胞焦亡[43-44],且與丹參酮ⅡA濃度呈正比。

4.2 誘導(dǎo)異位子宮內(nèi)膜細胞焦亡抑制其遷移內(nèi)異方由土茯苓、土鱉蟲、土貝母、鬼箭羽、大血藤、連翹、香附、黃芪、烏藥等藥物組成,具有活血化瘀、解毒通絡(luò)的功效。實驗研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)異方其可以促進EMS大鼠細胞增殖及凋亡,提高Caspase-3的表達[45],由此可見,本藥可誘導(dǎo)由Caspase-3介導(dǎo)的異位內(nèi)膜細胞焦亡而縮小異位病灶。婦痛寧顆粒由血竭、莪術(shù)、三棱、穿山甲、丹參、鱉甲、皂角刺、海藻、薏苡仁組成,具有活血化瘀消癥的功效。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn),婦痛寧顆粒可以明顯提高EMS大鼠NK細胞活性[46],而在顆粒酶B介導(dǎo)的細胞焦亡途徑中,NK細胞可以激活顆粒酶B進而促進GSDME活化發(fā)生異位內(nèi)膜細胞的腫脹破裂,最終防治EMS。姜黃素是中藥姜黃的主要活性成分,具有行氣破瘀的功效,是治療EMS的藥物之一,可以通過促進GSDME蛋白活性,誘導(dǎo)細胞焦亡進而抑制異位子宮內(nèi)膜細胞的浸潤和遷移[47]。《薛氏醫(yī)案》曰：“人參但入肺經(jīng),助肺氣而通經(jīng)活血,乃氣中之血藥。”雖為氣藥,但氣為血之帥,氣足則血行通暢,血瘀得化,EMS患者病久勢必氣虛,會進一步加重瘀血,人參具有補氣活血化瘀的功效,人參皂苷Rh2是其主要成分之一,實驗研究證實,人參皂苷Rh2可以通過增強caspase-3的表達誘導(dǎo)異位子宮內(nèi)膜細胞焦亡而縮小病灶[48]。

5 小結(jié)

EMS是婦科疾病中的一種常見病、疑難病,具有易復(fù)發(fā)、并發(fā)癥較多的特點,對于婦女的正常生活有著不可小覷的影響。因此,尋找一種有效的治療手段極為重要。近年來,對于EMS的治療,西醫(yī)主要以激素類藥物及手術(shù)治療為主,但不良反應(yīng)大且難以根治,中醫(yī)藥治療EMS療效確切且復(fù)發(fā)率低。

細胞焦亡是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新型的細胞死亡方式,與多種系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展有著密切關(guān)系,如呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、心腦血管系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)等。目前,關(guān)于細胞焦亡的研究多集中于動脈粥樣硬化、腫瘤、酒精性脂肪性肝病和梗阻性腎病等,而圍繞子宮內(nèi)膜異位癥開展的關(guān)于細胞焦亡研究較少,尤其是通過誘導(dǎo)細胞焦亡防治子宮內(nèi)膜異位癥方面,但也有部分研究已經(jīng)證實,細胞焦亡與子宮內(nèi)膜異位癥炎癥反應(yīng)及子宮內(nèi)膜遷移關(guān)系密切,化瘀解毒類中藥如赤芍、丹參、金銀花、血竭、莪術(shù)等則具有抗感染和抑制子宮內(nèi)膜細胞遷移的作用。因此,化瘀解毒類中藥是否通過基于細胞焦亡而發(fā)揮上述作用,最終達到治療子宮內(nèi)膜異位癥的目的,將會成為今后新的研究方向,以便更深層次、更廣維度的基于細胞焦亡角度探討中醫(yī)防治子宮內(nèi)膜異位癥的作用機制,將中醫(yī)學(xué)與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)完美結(jié)合,為臨床防治子宮內(nèi)膜異位癥提供理論依據(jù)。