细胞焦亡与相关疾病的中医药干预研究进展*

李彦龙，李斌儒，任彦彦，常利军，田旭东，俞小艳，李生财，孙 平，刘顺庆，康万荣

1 甘肃省中医院，甘肃 兰州 730050；2 中国人民解放军联勤保障部队第九四〇医院；3 庆阳市中医院；4 甘肃省疾病预防控制中心；5 甘肃中医药大学

细胞焦亡是继细胞坏死、凋亡等后新发现的一种新型细胞程序性死亡方式，不同于细胞凋亡，其自杀囊括着细胞膜孔形成、水分内流、胞体肿胀、胞膜裂解，促炎因子白细胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)、白细胞介素18（interleukin-18，IL-18）释放，募集、扩大炎性反应等一系列环节［1］。自COOKSON B T等［2-3］发现、命名迄今，学术界对其信号通路、分子机制及其与相关疾病的关系等开展了大量研究工作，已有研究表明焦亡广泛参与感染性、免疫性、代谢性、神经炎性、心脑血管性、肿瘤［4-9］等多类疾病的发病、进展与愈后，其中不乏中医药探索研究。现就细胞焦亡在一些疾病中的作用机制及中医药干预研究进行综述：

1 细胞焦亡简述

细胞焦亡的最新定义为：一种由炎性半胱天冬氨酸蛋白酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）如Caspase-1/4/5/11 活化介导的调节性细胞死亡，Gasdermin 蛋白家族成员形成质膜孔是其关键过程［10］，属细胞主动性死亡方式，也是裂解性死亡与炎症死亡方式，其发生以细胞破裂解体，炎性介质等内容物释放，引发炎症级联反应为主要特征［11-12］。学术界普遍认为细胞焦亡的途径有两种，即由Caspase-1 激活介导的经典途径与Caspase-4/5/11 激活介导的非经典途径。经典途径：病原微生物等侵袭机体细胞后，胞内模式识别受体核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白（nucleotide-binding oligomerization domain，leucine rich repeat and pyrin domain containing proteins，NLRP）家族中的NLRP3炎症小体等与配体结合，斑点样蛋白（apoptosis-associated speck-like protein，ASC）衔接NOD 样受体（nod-like receptors，NLRs）与Caspase-1 前体（pro-Caspase-1）组成炎性小体，促使Caspase-1活化，活化的Caspase-1一方面切割GSDMD 蛋白，促使GSDMD-N 膜孔形成，细胞破裂死亡，焦亡发生［13］；另一方面剪切IL-1β与IL-18前体，促进IL-1β与IL-18 的成熟和释放，吸引更多炎症因子，炎性反应进一步扩大化［14］。非经典途径与经典途径焦亡发生的总体反应步骤大致相同，不同之处是Caspase-4/5/11 直接由革兰阴性菌脂多糖刺激活化。

2 相关疾病的中医药干预

2.1 消化系统疾病唐标等［15］研究发现降脂理肝汤（郁金、海藻、决明子、荷叶、丹参、泽泻）对非酒精性脂肪肝（non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD）的作用机制与其干预细胞焦亡的非经典途径相关：可下调大鼠肝脏组织中GSDMD、GSDMD-N、Caspase-11 及炎性因子IL-1β、IL-18 等的表达；郝媛媛等［16］研究显示津力达颗粒可下调焦亡信号通路蛋白及基因（NLRP3，Caspase-1，P20，IL-1β）的量而抑制焦亡，发挥对NAFLD 大鼠的治疗作用。陈末等［17］研究认为灭幽汤（黄芩、蒲公英、三七、青皮、白及、乌贼骨、陈皮）对HP 相关性胃炎（脾胃湿热证）的作用机制与本汤药可调控细胞自噬与焦亡密切相关：相较于复合病因造模组，灭幽汤组胃炎鼠胃组织中细胞自噬调节蛋白雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）含量降低，从而促使细胞自噬，且NLRP3 与Caspase-1 蛋白水平也降低，进而抑制细胞焦亡。黎思欣［18］发现溃结灵能够干预Caspase-1 介导的细胞焦亡通路：抑制Caspase-1 活化→阻碍GSDMD剪切→减轻IL-1β、IL-18 生产与释放→减少焦亡；曾于恒等［19］发现白芍七物颗粒（白芍、黄芩、黄连、黄柏、当归、木香、大腹皮）能下调UC 大鼠结肠组织中焦亡相关因子与蛋白（NLRP3、Caspase-1、ASC、IL-1β、IL-18）mRNA 表达量及IL-1β、IL-18 水平；陈良荣等［20］运用健脾清热活血方（白芍、救必应、水蛭、三七、冰片、白术、马齿苋、炙甘草）治疗UC，显示患者NLRP6、Caspase-1及IL-18的基因表达及阳性细胞分布面积水平均下降。上述这些基因及因子广泛介导及参与细胞焦亡的发生发展。

2.2 风湿性疾病范萍等［21］发现滋阴清热方（山萸肉、生地黄、茯苓、泽泻、牡丹皮、青蒿、甘草）作用下的狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）小鼠肾组织IL-1β蛋白及mRNA 表达下调；该课题组的另外两项相关研究［22-23］表明该中药组方能够减轻焦亡释放因子IL-1β水平，因此细胞焦亡极可能参与SLE 的发生及病情进展，而滋阴清热中药可干预SLES 鼠肾组织细胞焦亡及减轻后续炎性反应而改善肾组织炎症。石尉宏等［24］以NALP3 炎性体信号通路相关蛋白及因子（NALP3、ASC、Caspase-1 及IL-1β）为检测指标探究清热除痹方（穿破石、寻骨风、知母、青风藤、苍术）对痛风性关节炎（gouty arthritis，GA）的作用机理，推断其通过抑制NALP3 装配体相关组分形成（ASC、Caspase-1），抑制NALP3 炎性体信号通路激活，减少焦亡，减轻关节炎性反应；张晓熙等［25］应用加味三妙丸治疗GA，得出与石尉宏团队相似的结论；另外有研究［26］发现火针对GA 大鼠滑膜组织中NALP3、IL-1β水平有负向调节作用。

2.3 神经系统疾病李晓宁等［27］发现夹脊电针刺激（双侧T9、T11 节段夹脊穴）可减缓急性脊髓损伤大鼠损伤脊髓组织细胞焦亡进程，抑制NLRP3信号识别体活化，阻碍接头蛋白ASC与Caspase-1前体结合。姜婧［28］研究表明夹脊电针（百会、印堂、人中）干预对老年痴呆（Alzheimer's disease，AD）鼠海马区NLRP3、ASC、Caspase-1 的生成及IL-1β释放起抑制作用；何玲玲［29］发现加味不忘散（人参、白术、远志、茯神、石菖蒲、黄连、茯苓、当归）对AD 鼠海马区NLRP3、Caspase-1 及IL-1β表达具有下调作用；另有研究发现［30］甘草提取物——雌激素甘草素，其单一作用下可逆向调节AD 模型细胞内Caspase-1 前体蛋白p-Caspase-1 与IL-1β含量，因此Caspase-1 介导的细胞焦亡极可能参与AD的病理过程，而电针及中药能够通过调控AD脑细胞焦亡达到治疗效果。

2.4 代谢性疾病张晓娜［31］对托里消毒散作用于糖尿病（diabetes mellitus，DM）创面的研究发现，其组成药物白芷提取物可反向调控小鼠巨噬细胞内pro-Caspase-1、pro-IL-1β、ROS 含量及IL-1β释放，故白芷或许可通过调控焦亡相关蛋白及因子而干预焦亡进程，减轻炎性反应，促进创面修复。李海鸥等［32］认为参芍口服液通过调控NLRP3炎性体相关蛋白（NLRP3、Caspase-1与IL-1β）表达而减轻糖尿病肾病（diabetes kidney disease，DAD）鼠肾组织纤维化程度，保护肾组织，而这些蛋白恰是细胞焦亡的参与蛋白；朱四民等［33］研究表明葛根提取物对DAD 鼠肾组织有保护作用，其机制与调控NLRP3 炎性体密切相关，而其调控的蛋白及因子更为全面，还包括对ASC 与IL-18 的调控；吴薇等［34］发现高糖诱导足细胞上皮-间充质转/分化的机制可能为活化NLRP3 炎性体引发足细胞炎症反应，而雷公藤甲素可逆转这一过程（降低NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-1β与IL-18 含量），进一步佐证了焦亡参与DAD 的病理进程。贾新菊等［35］等通过检测DM小鼠血管组织中NLRP3蛋白的含量及血清中IL-1β水平，得出对NLRP3/IL-1β轴的抑制作用是黄芪甲苷改善DM 并发症血管炎性病变的可能原因，而炎性反应既伴随细胞焦亡发生，又逆向作用于焦亡。

2.5 呼吸系统疾病李海霞［36］研究发现在常规治疗基础上用自拟调肺饮（生黄芪、生白术、党参、桔梗、厚朴、枳壳、紫菀、川芎、丹参、生甘草）后，慢性阻塞性肺疾病患者外周静脉血中NLRP3 mRNA、NLRP3及IL-1β表达呈下降趋势，且可改善患者肺部症状，缓解病情，其机制与抑制NLRP3 炎性体激活，阻断焦亡进程，减少炎性因子IL-1β等的释放，从而减轻肺部炎症反应水平相关。张涵等［37-38］发现芩百清肺浓缩丸对肺炎支原体（MP）感染小鼠肺组织中NLRP3 炎性体组成蛋白（NLRP3、ASC、Caspase-1）mRNA 的表达起下调作用，同时抑制IL-1β、IL-18 分泌；杨璐［39］研究证实清燥救肺汤可反向调节MP 感染小鼠肺组织中Caspase-1、NLRP3及血清中IL-1β表达，因此中医药干预肺部细胞的焦亡或许可作为治疗MP 感染型肺炎的新靶向。张发君［40］研究“肺气虚外感”大鼠的肺部炎症病理过程发现参苏饮作用下大鼠肺组织中参与Caspase-1 介导的细胞焦亡的一些蛋白与因子（NLRP3 与Caspase-1 mRNA、IL-1β、IL-18）的量均受到抑制性表达，推测参苏饮参与抑制Caspase-1介导的细胞焦亡进程而发挥其益气解表的作用。

2.6 心脑血管疾病郑亚萍等［41］发现白芍总苷能抑制心肌缺血再灌注大鼠心肌细胞内NLRP3 炎性体激活，减少Caspase-1 介导的细胞焦亡，进而缩小心肌细胞内炎性因子细胞（IL-1β、巨噬细胞）等引发炎症级联反应而实现保护心肌细胞的作用。严士海等［42］认为参葵通脉颗粒（炙黄芪、淫羊藿、灵芝、葵花、桂枝、黄蜀、丹参等）减轻心衰鼠心肌细胞重塑的机制与其抑制（下调Toll样受体4、核转录因子κB）Caspase-1、IL-1β前体分泌，阻碍活化Caspase-1、IL-1β而干预心肌细胞的焦亡相关。陈宁等［43］验证了动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）家兔肝组织中存在焦亡现象：Caspase-1、GSDMD、NLRP3 蛋白表达及IL-1β、IL-18 水平增高，而化痰祛瘀方作用后（党参、绞股蓝、黄芪、茯苓、郁金、法半夏、丹参、川芎、石菖蒲）可得出相反的结论，对NLRP3/Caspase-1 焦亡通路的调控为其可能作用机制。鞠建庆［44］从分子、细胞、动物水平逐步探究清心解瘀方调控巨噬细胞焦亡在稳定AS 易损斑块中的作用机制，得出其抑制NLRP3 炎性体活化，调控巨噬细胞焦亡，减轻炎症级联，起抗炎、稳定AS 易损斑块作用的结论。闵冬雨［45］探究脑缺血再灌注损伤的机理，发现Caspase-1 介导的脑细胞焦亡会加速质膜孔洞形成，致脑细胞快速肿胀坏死，释放更多炎性递质，加剧脑损伤程度，脑心清对脑细胞焦亡的发生发展具有缓解作用；另有研究表明［46-47］针刺干预亦可对Caspase-1 介导的脑细胞焦亡产生拮抗作用，发挥减轻缺血脑组织炎症化程度及保护受损神经元的疗效。

3 小结与展望

中医药能够调控细胞焦亡来发挥对一些疾病的治疗作用。综其效应机制，主要与阻碍NLRP3炎性体组建、抑制Caspase 家族活化，减少炎性因子释放，改善机体炎性反应密切相关。对焦亡经典通路调控的研究居多，而非经典通路研究相对较少；以上市中成药、经验自拟方作用为主，单一药物单独作用次之，针刺等非药物后之；以疾病动物模型研究居多，体内研究较少；细胞层面研究居多，分子层面研究较少。现阶段，中医药干预对疾病细胞焦亡的研究还不够深化、全面，结论多在论证干预细胞焦亡对疾病的痊愈有益。但有研究［48-50］发现，一些化疗药物能通过诱导巨噬细胞焦亡，增强自然杀伤细胞的细胞毒性或激活NLRP3诱导癌细胞焦亡而抑制癌细胞的转移扩散，说明细胞焦亡对疾病的作用可能是双向的，恰当的干预诱导可能是治疗一些疑难疾病的新靶点。中医药的优势作用日益在治疗难治性疾病及应对突发疫病中得以彰显，故此，进一步深入、细化挖掘中医药调控机体细胞焦亡在具体疾病中的作用机制，对于开发新靶效药物、完善优化疾病诊疗方案大有裨益。