基于细胞信号通路探讨姜黄素抗眼部新生血管的研究进展

郭 雨，徐新荣，胡映雪，樊靖蝶，章广云

（1.南京中医药大学第一临床医学院，江苏 南京 210000；2.南京中医药大学第一附属医院眼科，江苏 南京 210000）

眼部新生血管是许多眼科疾病共同的病理基础，抑制眼部异常新生血管形成对于多种眼科疾病的治疗具有重要意义。姜黄药用历史悠久，已有大量研究证实其具有抗新生血管的作用。本文梳理了近年来姜黄素抗眼部新生血管的作用及机制，以期为姜黄素在眼部新生血管性疾病中的应用及相关研究提供思路和依据。

1 姜黄素概述

姜黄性温，味辛、苦，归肝、脾经，具有活血行气、通经止痛的功效。姜黄素是自姜黄类植物中提取的一种多酚化合物，具有抗炎、抗氧化、抗纤维化等多种生物学活性。越来越多的研究证实，作为一种具有多效性的化合物，姜黄素能够通过调控多种信号通路直接或间接发挥细胞保护的作用。此外，有研究发现姜黄素还具有抑制肿瘤血管生成的作用。基于姜黄素的上述药理作用，探讨其抗眼部新生血管的作用及机制，或可为防治相关疾病提供新的思路。

2 姜黄素在眼部新生血管中对信号通路的调控机制

2.1 姜黄素与核因子-κB（NF-κB）信号通路

NF-κB 是细胞质中广泛存在的一种核转录因子。病理条件下，由于炎性因子的刺激而激活的NF-κB迅速向细胞核内转移，通过与目的基因的DNA 位点相结合，调控其表达。大量体外研究证实，姜黄素能在多种细胞中阻止NF-κB 的活化，抑制多种炎症相关因子。Okamoto 等[1]研究发现，NF-κB 和激活蛋白-1（Activator protein-1，AP-1）的上调可激活血管内皮生长因子（VEGF），从而促进病理性新生血管的生成。已有研究表明，在脉络膜新生血管（CNV）形成的早期阶段，促血管新生因子和炎性因子﹝包括VEGF、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、细胞间黏附分子-1（ICAM-1）、白细胞介素-6（IL-6）等﹞的上调能够激活NF-κB[2]，而抑制NF-κB 可明显抑制实验性CNV 的生成。以上提示NF-κB 信号通路在眼部新生血管的形成中具有重要意义。肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是一种广泛存在于免疫细胞中的炎性因子，参与调节机体的免疫、代谢及炎症反应等过程。研究发现，TNF-α 不仅能够刺激视网膜色素上皮（RPE）细胞分泌更多的细胞外基质（ECM），还可以促进血管内皮细胞的异常增殖，从而导致RNV的形成[3]。同时，TNF-α 还可通过激活NF-κB 信号通路，刺激RPE 细胞分泌大量的ICAM-1，增强白细胞的黏附能力并进一步破坏血视网膜屏障（BRB），进而诱导RPE 细胞凋亡。在糖尿病性黄斑水肿病变的研究中，TNF-α 对新生血管的促进作用得到进一步证实。TNF-α 可通过促进视网膜血管内皮细胞中VEGF 因子的表达，从而诱导RNV 的形成[4]。张薇玮等[5]研究发现，在激光诱导的CNV 小鼠模型中姜黄素能够显著下调RPE- 脉络膜复合体中TNF-α、MCP-1 和ICAM-1 的蛋白表达水平并抑制NF-κB 的活化。Okamoto 等[1]发现NF-κB 和AP-1 的激活可以通过过度产生自分泌VEGF 促进年龄诱导的血管生成，而姜黄素可通过抑制NF-κB 和AP-1 蛋白阻止内皮细胞中VEGF mRNA 的上调以及随后的DNA 合成增加。研究人员还通过激活caMK Ⅱ/NF-κB 信号通路的体内外实验[6]证明了姜黄素在糖尿病大鼠的视网膜脉络膜血管系统中具有抗VEGF、抑制新生血管形成的作用。以上研究表明，姜黄素可通过调节NF-κB 信号通路抑制炎症反应、保护RPE 细胞，从而抑制眼部新生血管的形成。

2.2 姜黄素与缺氧诱导因子-1α（Hypoxiainduciblefactor-1，HIF-1α）信号通路

HIF-1 是机体缺氧条件下广泛存在的一种转录因子，参与调节细胞的生长、增殖、代谢及凋亡等过程。HIF-1α 是缺氧的主要反应因子，可激活包括VEGF、ICAM-1 在内的多种血管生成因子，在血管生成中发挥重要作用[7]。在眼部疾病中，有研究者在手术切除的CNV 膜中检测到了HIF-1α 表达，而在药理学或遗传学上HIF-1α 缺失的小鼠中，CNV 随着眼内VEGF 的减少而被显著抑制[8]。以上研究表明，HIF-1 信号传导通路可能通过促进VEGF 生成而影响眼部血管新生的进程，提示抑制HIF-1 信号传导通路可能是治疗眼部新生血管性疾病的方向。近年来越来越多的证据表明，姜黄素不仅能通过破坏HIF-1α蛋白的产生和/ 或稳定性，还可通过在转录水平上下调HIF-1α 而发挥抗增殖、促凋亡及抗肿瘤新生血管的作用。有研究显示，姜黄素可显著抑制激光治疗诱导的HIF-1α 激活，下调体外血管内皮细胞中VEGF的表达，阻断血管生成[9]。在另一项研究中，使用姜黄素治疗后，糖尿病小鼠模型眼底微血管系统的弯曲程度和产生的微动脉瘤数量都减少了[10]。张薇玮等[5]的研究结果进一步证明，姜黄素能通过抑制HIF-1α通路减少激光损伤后眼部血管新生及炎性因子的表达。Akt 的磷酸化也是新生血管形成的关键因素。体外实验表明，下调磷酸化Akt 的表达可抑制人脐静脉内皮细胞（Human umbilical vein endothelialcells，HUVEC）的血管生成[11]。而在高糖处理的RPE 细胞中，姜黄素可抑制其炎症损伤及异常管腔的形成，这一过程是通过降低Akt 磷酸化水平实现的[12]。另有研究发现，溴酚姜黄素可通过HIF-1α/VEGF/Akt 信号通路诱导HUVEC 凋亡，抑制其迁移、侵袭、增殖和管状形成[13]。以上研究进一步证明了姜黄素可能通过调节HIF-1 通路发挥抑制眼部新生血管形成的作用。

2.3 姜黄素与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路

mTOR 是一种调节细胞生长和增殖的重要因子，在机体内参与包括基因转录、翻译等多种生物过程。陈洪菊等[14]的研究证实了VEGF 和HIF-1α 的表达与mTOR 通路的相关性。HIF-1α 表达的增加可导致促红细胞生成素和VEGF 表达上调[15]，而缺氧情况下诱导的HIF-1α 蓄积又依赖于mTOR 通路的HIF-1α 合成[16]。由此可见，HIF-1α 及其下游的VEGF是mTOR 的下游作用靶点，mTOR 可能通过调控其下游蛋白来发挥调控细胞生物过程的作用。VEGF 是诱导血管生成的关键因子，在血管内皮细胞的增殖、迁移及血管重构中发挥主要调控作用。在病理状态下，VEGF 的表达与BRB 的破坏关系密切。由于毛细血管闭塞增加导致视网膜处于缺血状态，促使VEGF 表达上调，最终导致新生血管的形成。而在肿瘤的相关研究中发现，抑制mTOR 信号传导通路会下调HIF-1α 和VEGF 的表达，进而抑制肿瘤血管的新生。另外，在兔眼角膜碱烧伤的模型实验中，研究人员发现4EBP1 和VEGF 蛋白的表达随着姜黄素浓度的增高而显著降低，提示姜黄素可能是mTOR 抑制剂，发挥抑制角膜新生血管形成的作用[17]。因此，姜黄素或可成为眼底新生血管的潜在治疗方法。

2.4 姜黄素在眼部新生血管中对其他信号通路的调节机制

转化生长因子-β1（TGF-β1）信号通路是参与血管生成的经典通路之一，选择性干预TGF-β1的表达或许可成为治疗眼部新生血管的新途径。Yu 等[18]研究表明，姜黄素处理过的眼眶成纤维细胞的条件培养基可抑制TGF-β1增强的EA.hy926 ECs 的成管能力和transwell 迁移能力。NADPH 氧化酶4（NOX4）是氧化应激NADPH-ROS 途径的一个重要环节。在角膜碱烧伤的模型实验中，研究人员发现应用姜黄素后大鼠角膜上皮、基质层及内皮全层的NOX4 表达明显下调[19]，Wnt/β-catenin 通路受到抑制[20]，角膜新生血管生成减少。此外，Hosseini 等[21]发现，姜黄素还可通过调节黏着斑激酶（FAK）/p38 丝裂原活化蛋白激酶（P-38MAPK）信号通路抑制HUVECs 血管生成的潜能。李婧等[22]通过体内实验进一步证明了姜黄素能够抑制实验小鼠视网膜新生血管的形成，其机制可能是通过抑制p38MAPK 蛋白的激活，从而下调VEGF 的表达。以上研究提示，姜黄素可能通过TGF-β1、Wnt/β-catenin、P-38MAPK 信 号 通 路 作用于眼部新生血管。

3 小结

姜黄素作用于眼部新生血管的信号通路是一个复杂的网络。本研究通过对姜黄素抑制眼部新生血管机制的相关信号通路予以梳理，发现其可能通过调控NF-κB、HIF-1α、mTOR、TGF-β1、Wnt/β-catenin、P-38MAPK 等多条信号通路发挥抗炎、抗氧化、抗凋亡等作用，从而抑制眼部新生血管的形成。综上，姜黄素通过多途径、多靶点、多层次发挥抗眼部新生血管的作用。随着对相关信号通路研究的不断深入，姜黄素抗眼部新生血管的机制已取得了一定进展，今后可进一步探索相关通路间的联系，将通路间的相互作用与疾病进展联系起来，这可能是我们需要关注的新重点。另外，姜黄素在体内的生物利用度较低，临床应用受到一定限制，而提高姜黄素衍生物或姜黄素释放体系的稳定性或可将这种天然化合物带到抗眼部新生血管性疾病研究的前沿。