基于PI3K/Akt/NF-κB信号通路探讨土家药百棒七防治类风湿关节炎的潜在靶点

牛建均，刘春艳，晏朝操，耿 瑞，张永红，曾凡勇，赵国莲，田宏平，柴艺汇

1.德江县德江民族中医院(贵州 铜仁 565200) 2.贵州中医药大学(贵州 贵阳 550025)

类风湿关节炎(RA)是一种炎症过程中引起的关节肿胀及疼痛的系统性疾病[1]。我国流行病学调查显示[2]，RA的患病率为0.32%～0.36%，并持续逐年上升。RA主要的病理特征是关节滑膜炎症、血管翳的生成、关节软骨及骨关节破坏，严重可引起关节畸形和器官损伤[3]。目前RA的病因尚不明确，主要认为是由遗传、免疫和潮湿环境等因素引起的免疫系统失调有关。研究发现[4]，PI3K/Akt信号通路、核因子(NF)-κB通路、炎性因子等参与了RA多个环节的病理过程，与RA病理改变的维系和发展密切关联[4]。此外，RA的病情容易反复发作，减药宜慢，疗程须足，故治疗RA常用的西药大部分以抑制炎症反应来缓解RA的症状，但存在副作用较大，不适合长期使用[5]。因此，如何有效地防治和缓解RA是一个公认的难题，开发新药和寻找疗效确切，副作用小的药物具有重要意义。近几年，中医药治疗疾病以长期疗效著称，根据辨证选药，扶正固本，彻底改变RA病程。土家医药属于传统中医药的分支，因其独特的生态环境，气候潮湿，在治验疾病过程中积累了大量防治RA的临床经历和土家药。其中土家药百棒七为祛风湿药，具有悠久的民间用药历史且临床效果显著，但其作用机制尚不明确。因此，本文拟围绕PI3K/Akt/NF-κB信号通路、RA、百棒七的相关性展开探讨，探明土家药百棒七在防治RA方面的潜在靶点。

1 RA治疗新靶点-信号转导通路的调节

1.1 PI3K/Akt信号转导通路与RA RA的主要发生机制与各种炎症反应、免疫细胞以及多种细胞因子的交互作用相关[6-7]。其中PI3K/Akt信号通路是由调节亚基p85和催化亚基p110构成二聚体，是Akt转位于胞膜并被活化所必需的，可通过影响下游效应分子的激活状态，在抑制细胞凋亡和促进细胞增殖中起关键作用，与RA/成纤维样滑膜细胞凋亡(RA/FLS)活化以及血管生成、基质降解等关系紧密[8]。PI3K可被Ras蛋白、蛋白酪氨酸激酶受体、G蛋白偶联受体激活。其激活的方式可通过Ras和p110直接结合，以及其二聚体构象变化这两种方式实现[9]。PI3K的下游效应主要体现在对PI-P3的调控作用，当PI3K被激活后，PI-P3产生信使结合，并活化下游效应分子，生成PI-P3与Akt的特定结构域进行连接，在Akt转移到胞膜中，Akt的构象产生变化，诱发PDK和构象已变化的Akt互相靠近，导致Akt部分活化从质膜转移到细胞质和细胞核，调控糖原合酶激酶、抗凋亡因子等的合成，Akt通过磷酸化抑制或增强靶蛋白的活性，将激活下游调控通路[10-11]。另外，Akt磷酸化活化IkB激酶(IKKα)，导致NF-κB的抑制剂IkB的降解，从而使转录因子NF-κB从细胞质中释放并进行核转位，启动其靶基因表达从而促进细胞的存活[12]。研究发现，RA模型大鼠可通过干预PI3K/Akt信号通路起到抗细胞凋亡的作用，主要机制是PI3K激活的Akt可以通过磷酸化作用激活或抑制其下游一系列底物从而调节细胞的增殖、凋亡等表型，并调节多种分子的表达来参与RA的病理过程[13-15]。因此，PI3K/Akt途径是一种细胞内信号转导途径，响应细胞外信号，促进代谢、增殖、生长，其信号通路抑制剂或上调其负性调节蛋白的表达可逆转RA滑膜细胞的增殖，控制滑膜炎症的发展，保护关节软骨和骨组织，减缓RA病程进展[16]。

1.2 NF-κB信号转导通路与RA NF-κB信号通路在炎症发生发展中起重要作用，其参与细胞内的多种信号传递，当它被激活时，会引起多种炎症因子的释放，在细胞的生长、增殖、凋亡、炎性反应的调节中具有决定性的影响[17]。NF-κB信号通路的激活主要有两个途径介导：经典途径和非经典途径。经典途径为，在正常情况下NF-κB(P65/P50)和NF-κB抑制蛋白IkB相聚，位于细胞的胞浆中是以无活性复合物形式存在[18]。当细胞受到损害，IKK激酶被激活，抑制因子IkB降解，从而与NF-κB(P65/P50)分离，NF-κB转录因子被活化，NF-κB二聚体得到释放，继而进入细胞核中，结合靶基因启动子区的κB，促进靶基因转录，使炎症介质基因过度表达，其主要参与调节先天性免疫反应、炎性反应，特点为反应迅速[19]。非经典途径为，IKK-α激酶被激活，将P100磷酸化为具有转录活性的P52，释放NF-κB二聚体，然后进入细胞核，进而激活非经典NF-κB途径，主要参与淋巴器官的发生和体液免疫，反应较慢，但能保持NF-κB长时间的活性[20]。NF-κB通路的激活参与了慢性炎症性疾病的发病机制，如哮喘、RA和炎症性肠病，因此，许多药物通过抑制NF-κB活化或重组蛋白可用于治疗相关慢性炎症疾病[21]。研究表明[22]中药可抑制IκBα磷酸化和NF-κB核转位，达到抗炎作用，其机制可能与抑制NF-κB信号通路激活及促炎因子生成有关。临床研究显示[23]RA及骨关节炎患者的滑膜细胞NF-κB表达增加，且诱导白细胞介素6(IL-6)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)等细胞因子分泌增多。故NF-κB在多种炎症和免疫基因的表达中起着关键的作用，调控NF-κB的活性，找出NF-κB激活途径的抑制剂，且不影响其生理活性，将是今后治疗研究中的重要方向。

综上所述，PI3K/Akt/NF-κB信号通路作为炎性信号通路中的重要的汇集处，其关键信号因子的磷酸化过程发挥着抗炎、促进RA/FLS凋亡、减轻骨质破坏等作用。因此，调控PI3K/Akt/NF-κB信号通路以控制炎症是治疗RA的重要靶点。

2 土家医学对RA病因的认识

RA属于现代医学名称，早在《黄帝内经·素问》就有记载：“风寒湿三气杂至，合而为痹也”，居住环境寒冷潮湿的人群更容易出现关节肿胀疼痛症状，部分人群可发展为RA。根据其关节肿胀、疼痛、麻木、僵硬、畸变等症状与发病机制，在土家医学中将其归属于“肿节风”范畴[24]。

其病因为久居地阴寒潮湿，或劳作后饮寒，或过度受凉，症状可见病处肿胀、冷痛，关节屈伸不利，痹阻关节。土家医与RA相关理论主要有三元学说、毒气学说。

2.1三元学说土家医认为人体分为上、中、下三元，人体内在物质包括气、血、精三种，在此基础上创立了土家医独特的理论“三元学说”，人体的生命活动依赖三元脏器的正常功能发挥及气、血、精的环流代谢。三元学说是土家医药的基础框架，人体患病主要是人体的三元元气不足或受损，湿阻经络，交结于关节，以致关节肿胀，为“滞则不通，气血精滞、诸痛所致”气血功能的失常则导致精的不足，以致人体元阳受损，元气耗散，阳不统阴，气血精滞，诸痛所致，出现筋骨损伤、关节变形，故而患病[25]。

2.2毒气理论其中毒气学说是土家医学中最主要的病因之一，自然界的毒气与人体内的气机处于一个动态平衡的状态，又分先天和后天，先天即人体自身所挟载的毒气，即现代医学中的人体自身免疫力。后天指自然环境中水、湿、寒、火、热、风等毒气。土家医认为，风是毒气入侵人体之首，挟带其他毒气进入人体内部，随经络气血，风毒随寒毒而入谓之风寒，随湿毒而入谓之风湿。而寒、湿毒两气易相召，随风毒流窜于关节，使全身气血运行不畅，诸毒引动致病，过食醇酒厚味，湿热毒邪易相裹，侵袭关节，痛不可触[26]。与现代医学中RA的遗传、寒冷潮湿的环境因素等发病因素高度切合[26]。土家医强调，治疗任何疾病，首先要注重培元、纳元、保元、强元，然后才是赶水赶湿、活血化瘀、消肿止痛。因此，土家医根据疾病的辩证结果，常采用赶风赶湿、消肿止痛类中药辨证施药。

3 土家药百棒七改善RA相关研究

土家族主要集中在湘、黔、鄂、渝四省毗邻的武陵山区，气候潮湿，易受到风寒湿邪的侵袭，导致类风湿关节炎的发病率较高，另一方面，因其独特的生态环境，为各类中草药的生长提供了有利的条件。其中，百棒七为土家族常用民族药物，为芸香科植物飞龙掌血(Toddaliaasiatica(L.) Lam.)的根或根皮，分布于云、贵、川等地，生于山间沟谷丛林中，通常以根、茎或叶入药。最早记载于《植物名实图考》，别名见血飞、三百棒，是一味收载于土家族等民族药物志中的常用民族药，具有祛风止痛、消肿解毒的功效，其根皮和茎皮能够治疗跌打损伤，外伤出血，风湿类疾病等。因此，土家民间流传着“土王百棒酒，任你打出手；百打不躲匠，常服三百棒”的说法[27]。《土王真药本草》将其归属土家药七十二七中，用于治疗七十二风，《土家族药物志》中明确记载其活血舒筋，消肿止痛，可用于治疗“风寒湿痹”[28]。

目前各省地方标准对百棒七均有记载，依据各地方标准中，百棒七的用药部位主要为根皮，根，茎和叶，各用药部位的功效包含止痛、止血、消肿等，常用于治疗跌打损伤，腰腿疼痛等。国内以“百棒七”为原药材生产的制剂主要有：关通舒口服液、复方伸筋胶囊、痛可舒酊、神农药酒、龙掌口含液等，用于治疗疼痛，肌肉劳损等应用。研究发现[29-31]百棒七的化学成分主要包括香豆素、橙皮苷白屈菜红碱、萜类等。香豆素类成分主要包括：茴芹香豆素、5-甲氧基-8羟基补骨脂素、茴芹内酯、去甲布拉易林等在内的简单香豆素、呋喃香豆素、吡喃香豆素、双香豆素。研究表明[32]百棒七具有镇痛、消炎、抑菌、提高免疫力、保护心血管系统等药理作用。其生物总碱具有抗炎和镇痛的作用，能够改善小鼠耳足肿胀，能够减少小鼠扭体反应的次数，达到消炎镇痛的效果；其醇提物通过调节血清及滑膜组织中抗炎和促炎因子的表达，有效缓解类风湿关节炎大鼠的炎症反应[33]。此外，百棒七能够降低血清与滑膜组织中炎性因子的表达，对LPS诱导的成纤维滑膜细胞中炎症因子有抑制作用[34]。临床研究，百棒七酒浸外擦等方法治疗60例腰腿综合征患者，总有效率98.4%；用百棒七酒剂内服治疗120例腰痛患者，临床治疗效果明显。综上所述，百棒七可通过减少炎症细胞分泌，抑制滑膜细胞增生，减轻类风湿关节炎中免疫介导的炎症反应，从而发挥治疗RA作用[35]。

4 结语

百棒七为土家民族药，用药历史悠久，具有很高的药用价值，但目前局限于民族地区使用，其化学成分以及生物学活性尚未进一步的研究与开发。研究表明，其在防治类风湿关节炎方面具有改善关节血液循环，减少软骨基质破坏，降低关节炎指数的显著作用，但其作用机制尚不明确。此外，细胞内信号通路之间存在复杂的相互作用，当药物的干预后能够影响其通路调节细胞增殖与凋亡之间的平衡[36]。在RA发病时，PI3K/Akt、NF-κB信号转导通路的各种信号蛋白激酶参与炎症细胞激活、滑膜细胞的增殖、凋亡受阻的过程。故信号通路的调节剂能够调节RA相关炎性因子的产生及FLS生物学功能，有明显改善RA病情的作用，随着研究的不断深入，将可能寻找出与RA发病最为密切的信号通路蛋白激酶，为今后在RA的治疗中开辟一条崭新道路[36]。综上可知，PI3K/Akt/NF-κB信号通路、RA及百棒七三者间存在紧密的相关性，故依据三者相关性推测百棒七可能是通过调控PI3K/Akt/NF-κB信号通路的表达水平来防治RA，PI3K/Akt/NF-κB信号通路可能是百棒七治疗RA潜在靶点。基于此，课题组后续将开展进一步的实验研究，借助基因、蛋白及代谢组学等方式，揭示百棒七干预RA的分子机制，诠释土家医“赶风赶湿”的治则在防治RA中的科学内涵，为民族医药治疗风湿性关节炎提供新思路。