中药调控Notch通路治疗哮喘作用机制研究进展

梁 嫄，于海洋，司秀影，郭 峥，潘光霞，刘璐佳，王有鹏

(1.黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江中医药大学附属第二医院，黑龙江 哈尔滨 150001)

支气管哮喘简称哮喘，是一种由多种细胞和细胞组分参与的复杂异质性和炎症性疾病。全球哮喘防治创议最新数据表明，哮喘在世界范围内发病率越来越高[1]，目前全球哮喘患者可达3亿，预计2025年全球罹患哮喘人数将增至4亿。哮喘以气道慢性炎症为主要特征，并且与气道高反应性相关，通常出现广泛而多变的可逆性呼气气流受限，导致症状反复发作[2]。近些年，探索哮喘的精准靶向治疗已成为临床研究的热点及难点[3]。因此，亟需阐明哮喘的发病机制，积极寻求新的有效治疗策略[4]。Notch信号通路是一类进化上高度保守的细胞信号系统，可影响细胞正常形态发生的多个过程。研究表明，Notch信号通路可通过调控肺组织的发生、发育，影响T淋巴细胞的调节，参与气道重塑过程等诱发或加重哮喘，在哮喘的发病过程发挥重要作用[5]。近年来，利用中药调控Notch通路靶点缓解气道炎症、抑制气道重塑等已成为新兴的研究热点。现通过检索相关文献，就中药调节Notch信号通路治疗哮喘的作用机制综述如下。

1 Notch信号通路

1.1 Notch信号通路组成 Notch信号通路是1917年Morgan在突变的果蝇中发现的[6]，其广泛存在于所有后生动物中，是一条影响细胞命运的保守而重要的信号转导通路[7],可调节正常胚胎发育和成年期组织内稳态。Notch信号通路主要由受体、配体、DNA结合蛋白(CSL)、其他效应物及一些调节分子等组成。Notch受体分为Notch1-4，其中包括一个短的细胞外结构域、一个跨膜通道和一个小的细胞内结构域。其中胞外为表皮生长因子，主要功能是和配体结合并启动Notch；跨膜通道可以生成胞内区ICN和一个短的跨膜片段；胞内为主要结构区，负责将Notch信号转到细胞核内，还可参与Notch受体的降解。Notch包含五个配体[8]，它们均为含保守分子结构的跨膜蛋白，其N端为Notch受体结合和活化所必需的DSL基序。

1.2 Notch信号通路激活途径及主要作用 Notch信号通路的激活需要经过三步酶切，经典激活通路是与CSL蛋白结合发挥作用。Notch蛋白由细胞内段释放入胞质，转导至细胞核与转录效应因子CSL结合，形成胞内区NICD/CSL转录激活复合体，从而激活在胚胎发育和成年期调控细胞分化、模式和形态发生的靶基因，如碱性螺旋-环-螺旋类转录因子等发挥生物学作用。

1980年，该基因首次被克隆。研究发现，Notch信号的产生和传递是通过相邻细胞的Notch配体与受体相互结合，从而扩大并固化细胞间的分子差异最终决定细胞命运，影响器官的形成及形态发育。Notch信号是相邻细胞间通讯进而调控细胞发育的重要通路，几乎涉及所有细胞的增殖和分化活动[9]，在调节细胞分化、增殖、凋亡及一系列生理病理过程均发挥关键作用[10]。具体而言，Notch信号在中枢神经系统、内分泌系统和肺的发育和功能中发挥重要作用，且与癌症[11]、心血管疾病及免疫功能紊乱相关。Notch信号通路活化诱导肿瘤形成的研究已较为深入，近年来，关于其对肝脏[12]、血管及肺脏影响的研究正逐步开展。Notch通路对哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺动脉高压和肺癌等均有不可忽视的意义[13]，可能为相关难治性疾病的治疗提供新策略。

2 Notch信号通路与哮喘的关系

在哮喘的发生发展及药物治疗中，机体信号通路起着重要的作用。其一，机体信号通路的表达变化可能导致哮喘的发病；其二，药物可通过调节信号通路发挥治疗作用[14]。越来越多的证据表明，非适当的Notch信号表达与哮喘的病理状态相关[15]，如Notch信号通路可影响肺的发育及稳态、影响免疫细胞的分化和功能、调节气道重塑等。

2.1 Notch信号通路调控肺的发育及稳态 Notch信号通路在肺的发育和稳态中起着重要的作用，肺的发育是不同细胞谱系组成的细胞成分之间相互作用的结果，如动脉血管平滑肌细胞、基底细胞、Clara细胞、纤毛细胞、杯状细胞和神经内分泌细胞。Notch受体及配体早在萌芽时期即开始参与肺的发育并调节远端和近端细胞命运的平衡[16]；通过调节肺泡上皮细胞的分化和毛细血管的形成协调肺泡的发育[17]；参与调控血管内皮细胞和平滑肌细胞的分化和凋亡，维持血管稳态、参与肺动脉血管重构[18]。以上均表明Notch通路调控肺的发育，而肺组织的结构改变又是哮喘发病的重要特征[19]，故Notch信号通路与哮喘存在必然联系。但就Notch通路如何在组织层面影响哮喘的发病，仍需更为直接的研究证据。

2.2 Notch信号通路调节免疫细胞的分化及功能 哮喘的特征是嗜酸性粒细胞、肥大细胞和CD4+T淋巴细胞的浸润，以及气道组织重塑(包括上皮细胞损伤、杯状细胞化生、上皮纤维化、平滑肌增生和上皮血管性增加)。研究表明，Notch通路参与CD4的调节并分化T淋巴细胞进入Th1、Th2、Th17及调节性T细胞(Treg)，对嗜酸性粒细胞和T辅助细胞(Th细胞)等导致哮喘气道炎症的关键细胞的分化和激活均发挥了重要作用。Notch通路可以调节Th1/Th2失衡[20]。研究发现阻断Notch通路可以通过抑制Th2极化，促进Th1分化改善小鼠的过敏[21]，也可调控Treg/Th17细胞，参与自身免疫系统疾病的发病。研究发现[22]，利用ϒ-DAPT干预致敏小鼠后，成功阻断Notch信号途径，小鼠Th17细胞比例、Treg细胞水平升高提示阻滞Notch信号可抑制Th17、促进Treg细胞；此外，已有研究证实，沉默Notch可以降低哮喘小鼠活性肺T细胞中IL-4和IFN-ϒ的表达[23]。

2.3 Notch信号通路调节气道重塑 哮喘的气道重塑包括上皮上血管容量的增加和微血管泄漏,研究证实，DLL4-Notch信号对血管形成起关键作用。在OVA诱导的慢性哮喘小鼠模型中，DLL4表达的调节性T细胞的过继转移增加肺内皮细胞的凋亡、抑制气道的新血管发育、改善气道高反应性，这表明Treg在哮喘中的抗重塑血管作用以DLL4-Notch信号为基础[24]，Notch信号可以调节哮喘新血管的产生和气道重塑。

3 中药调控Notch信号通路防治哮喘研究进展

中医认为，哮喘属“哮病”“喘证”“咳嗽”等范畴[25]，其病因分为致病因素和诱发因素。先天遗传，禀赋亏损，肺、脾、肾三脏不足，痰饮内伏为致病因素，即哮之宿根[26]；感受外邪、接触异物、饮食不慎、情志失调或劳倦过度等为诱发因素。中医自古即有祛痰止哮方剂，如射干麻黄汤、小青龙汤等，随着Notch通路研究的逐步深入，诸多学者从中药单体、复方、中成药等对Notch通路在哮喘发病机制中的作用展开探讨，以期进一步明确中药的治疗靶点。

3.1 中药单体 姜黄素是从姜黄根中提取的一种天然化合物，自吠陀时代起就被用作抗炎剂，具有良好的抗炎及抗癌特性[27]。现代医学研究发现，多种疾病的发病与炎症反应的参与及自由基形成有关，故国内外学者认为姜黄素抗氧化活性和抗炎作用值得广泛关注[28]。Chauhan等发现，经鼻给予姜黄素可抑制支气管肺泡灌洗液IgE、EPO、IL-4和IL-5水平，阻止炎症细胞向气道聚集，防止气道结构改变和重塑。武音帆等[29]通过腹腔注射姜黄素可以在短时间内缓解哮喘小鼠的呼吸道症状并抑制炎症反应。崇蕾等[30]给予哮喘模型小鼠姜黄素，发现小鼠肺组织中Notch2受体蛋白及mRNA均减少，证明姜黄素可通过部分抑制Notch2信号改善急性气道炎症。崇蕾等[31]通过OVA致敏建立急性气道炎症小鼠模型，姜黄素治疗后，观察Notch1-4受体及其下游转录因子GATA3在肺组织中的表达水平。结果表明，Notch1-GATA3信号通路参与哮喘小鼠急性气道炎症过程，姜黄素可能通过Notch1-GATA3信号通路发挥对哮喘小鼠急性气道炎症的抑制作用。

川贝母为治疗肺系疾病的传统药物，性味甘苦微寒，功擅润肺止咳、散结消肿。哮喘出现燥痰、热痰、咯痰不爽等症状时应用川贝母可发挥甘润开散之性。研究表明，川贝母可有效抑制ERK/MAPK信号通路的激活，从而抑制哮喘模型小鼠的炎症反应[32]。王燕等[33]针对川贝母对哮喘小鼠Notch2表达影响的研究发现，哮喘小鼠肺组织Notch2蛋白表达的平均光密度值较高，给予川贝母处理后平均光密度值显著降低，说明川贝母可能通过下调Notch2蛋白表达降低哮喘小鼠气道阻力、减轻肺部炎症。

3.2 中药复方 加味六安煎原方出自《景岳全书》，方由陈皮、半夏、茯苓、甘草、杏仁、白芥子组成，主治风寒咳嗽及非风初感、痰滞气逆证。加味六安煎为六安煎基础上加炒葶苈子、瓜蒌、海浮石、炒莱菔子、胆南星组成，一为培土生金，健脾实肺；一为运脾祛湿化痰，杜绝生痰之源，此为脾肺两脏合治，则痰消咳止。徐方蔚等[34]比较孟鲁司特钠与加味六安煎对咳嗽变异性哮喘豚鼠Notch受体及配体蛋白的影响，结果表明，加味六安煎治疗后豚鼠气道高反应性、肺组织病理炎症评分均下降，并且可通过上调Deltal蛋白的表达，抑制Notch配体Jagged1、Notch1以及具有核定位的NICD蛋白片段的表达改善豚鼠气道功能，缓解哮喘症状。

阳和平喘颗粒由清代《椿田医话》中阳和饮演化而来，原方主治肾阳虚弱、肾精不足、痰涎壅滞，在《东医宝鉴》和《诸病源候论》中分别取其纳气归元、温阳化饮的功效，治疗肾虚气逆及肾虚水泛哮喘。阳和平喘颗粒由熟地黄、巴戟天、当归、五味子、炒葶苈子、桔梗、旋覆花、麻黄、白芥子组成，依据“温运肾督以煦其上，化瘀和营以启肺闭”为遣方基础，攻补兼施、温肾调营、化痰利肺。王坤等[35]采用阳和平喘颗粒治疗哮喘SD大鼠，通过RT-PCR技术检测肺组织Notch通路配体Jagged1及相关基因重组信号序列结合蛋白-J、GATA结合蛋白3 mRNA的表达。结果显示阳和平喘颗粒可能通过降低Notch1配体Jagged1及Th2相关基因表达，抑制Th2细胞及趋化因子，上调Th1细胞因子表达，改善Th1/Th2失衡状态，抑制炎症反应从而减少哮喘发作。

平喘颗粒为温阳益气化痰平喘法的代表方剂，临床常针对治疗哮喘慢性持续期。方由淫羊藿、炙麻黄、黄芪、太子参、广地龙、蜜枇杷叶、五味子、款冬花、知母、罂粟壳等组成，可温阳益气、化痰平喘，能够有效控制哮喘临床症状，改善患者肺功能。研究表明，平喘颗粒可以降低哮喘小鼠生长因子VEGF、EGF、BFGF的蛋白表达，降低DLL4/Notch通路上因子DLL4及Notch蛋白基因表达，从而减轻慢性哮喘大鼠血管及气道重塑。

3.3 中成药 咳喘宁口服液源自经典方剂五虎汤，五虎汤首载于《仁斋直指方》，主治风热壅肺、身热、咳喘痰多者，主要由麻黄、杏仁、甘草、炒细茶、石膏配伍而成。咳喘宁在此基础上加大青叶、黄芪、桃仁，旨在增强祛痰平喘之功。有研究采用咳喘宁口服液治疗OVA诱发哮喘小鼠，哮喘模型小鼠肺组织及血清Notch1蛋白及IL-6表达显著升高，而咳喘宁口服液可通过降低Notch1蛋白及IL-6的表达从而发挥治疗效果。

综上，中药单体、复方及中成药均可通过Notch信号通路改善气道炎症及气道重塑，从而缓解哮喘症状。

4 小 结

哮喘作为临床难治性疾病，从其发病机制探寻长期稳定的治疗方法为当前目标。近年来，随着对疾病精准靶向治疗的深入研究，越来越多的学者探究信号转导通路在哮喘防治中的作用。信号通路的异常表达既是哮喘发病的基础，又可通过反向调节通路表达起到精准治疗的作用。Notch作为最基本的信号系统，可调节胚胎发育和成年期组织的稳态环境，故在哮喘的治疗方面有较大潜力，可为恢复肺部的免疫耐受性和体内平衡提供新思路[36]。中药在防治哮喘方面具有独特的优势并积累了丰富的经验。中药主要通过影响Notch 1、Notch 2的蛋白表达抑制炎症，也可通过干预下游转录因子及部分配体发挥治疗作用，但其具体机制尚未阐明，如Jagged蛋白如何促进Th2细胞分化等。哮喘发病机制复杂，与炎症因子的失常导致多条信号通路转导异常相关，中药复方多样且作用机制各异，故寻求多通路、多靶点调控哮喘发病的中药制剂仍是当前努力的方向。