三七皂苷类成分防治肝纤维化的研究进展

陈思思，王 俊，郑杭生

（1.湖州市第三人民医院，浙江 湖州 313000； 2.浙江中医药大学药学院，浙江 杭州 310000）

肝纤维化（hepatic fibrosis，HF） 是肝脏在多种因素刺激下产生的慢性进行性肝脏损伤，如长期过量饮酒、病毒感染或长期服用肝毒性药物等［1］。主要表现为肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSC） 的激活，导致过多的细胞外基质（extracellular matrix，ECM），如胶原蛋白、非胶原性糖蛋白、蛋白聚糖等在肝脏中沉积，从而促使HF 的发生与发展［2-3］。由于HF 具有可逆性，故及时有效的治疗可防止肝硬化和肝癌的发生［4］。

三七皂苷类成分是五加科人参属植物三七的主要活性成分，可统称为三七总皂苷（panax notoginseng saponins，PNS），其包含多种单体皂苷成分，如人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1、三七皂苷R1和人参皂苷Re 等。现代药理学研究表明其在治疗心血管疾病、抗炎、抗纤维化、抗肿瘤、改善物质代谢等方面具有显著功效［5-7］。近年来，随着对三七皂苷类成分的深入研究，其在抗HF 作用方面取得了一些新进展，故有必要对HF 的发生机制进行系统阐述，并根据目前的研究结果对三七皂苷类成分治疗HF 的分子机制进行综述，为三七皂苷类成分治疗HF 的研究提供理论依据。

1 肝纤维化发生的机制

HF 是肝脏在遭受多种因素长期、反复的刺激下引发慢性肝损伤后，在其修复的过程中产生的一种代偿性反应，是慢性肝损伤发展为肝硬化或肝癌的重要中间环节［8］。中医学者们根据HF 患者的临床表现，将其归为“淤血” “胁痛” “积聚” “黄疸” 等病症范畴，认为其病机关键是肝血瘀阻所致的肝郁脾虚，常以“活血化瘀、软坚散结” 为治疗原则［9］。西医认为HF 的发病机制主要是ECM 在细胞间质过度沉积所致。

HF 的发生机制主要涉及氧化应激、炎症反应、增殖、凋亡和多种细胞因子的作用等。HF 是在肝细胞损伤后进行自我修复、产生炎症免疫反应和ECM 过量沉积的过程中所形成的，其中，ECM 过多沉积与降解相对不足是其形成的直接原因［10-11］。当肝脏遭受长期刺激后机体会产生氧化应激反应，导致自由基的大量生成，引起脂质过氧化，从而造成肝细胞损伤； 肝细胞的损伤会引发枯否细胞活化，从而释放出血小板衍生生长因子 （platelet derived growth factor，PDGF）、转化生长因子-β （transforming growth factor-β，TGF-β）、白细胞介素-1β （interleukin-1β，IL-1β）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF） 等炎症细胞因子［12-13］。上述炎症细胞因子和受损的肝细胞可直接活化HSC 成为肌成纤维细胞（myofibroblasts，MFs），后者通过高表达α 平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA），产生大量I 型胶原、Ⅲ型胶原、透明质酸、纤维连接蛋白等ECM 成分沉积于肝脏内，这是导致HF 形成的关键环节［14］。正常情况下ECM 的降解或沉积受到基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs） 和金属蛋白酶抑制剂 （tissue inhibitor of matrix metalloproteinases，TIMPs）的共同调节，TIMPs 通过与MMPs 结合使其失去蛋白水解活性，从而抑制MMPs 的活化，阻止ECM 降解［15］。在肝脏遭受炎症细胞因子的刺激过程中，TIMPs 的持续增多是导致MMPs 活性降低甚至失活的重要原因，“MMPs-TIMPs” 的平衡一旦被打破，就会造成ECM 大量沉积，推动HF 的进展。HSC 的活化机制非常复杂，目前报道的信号通路主要包括TGF-β1/Smad 信号通路、PI3K-Akt 信号通路、ERK1/2-MAPK 信号通路、NF-κB 信号通路和Wnt/βcatenin 信号通路等［16-20］，这些信号通路共同介导HSC 的活化增殖。最终ECM 沉积过多，肝脏形成纤维化（图1）。HF 的不断加重可导致肝硬化，甚至恶变形成肝癌。目前HF 的治疗主要依靠药物，西药通过抑制肝脏细胞的炎症反应，保护肝细胞，抑制HSC 活化增殖和ECM 的合成； 中药则通过清除自由基，去除HF 形成的诱因，抑制HSC 的活化和增殖，阻断ECM 的生成和促进ECM 的降解。

图1 肝纤维化形成机制

2 三七皂苷类成分防治肝纤维化的细胞和分子作用机制

2.1 对氧化应激反应的影响 氧化应激反应是指机体受到外界因素刺激后造成“氧化-抗氧化” 平衡系统被破坏，相应的组织发生损伤，使得器官代谢活动发生异常的一种应激状态。氧化应激是肝纤维化、酒精中毒性肝病、感染性肝炎和糖尿病肝病等多种肝脏疾病的共同发病机制，在此过程中所生成的过量氧自由基是氧化应激损伤发生的主要原由［21］。肝脏的氧化应激指标主要包括还原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）、谷胱甘肽过氧化物酶 （glutathione peroxidase，GSH-Px）、超氧化物歧化酶 （ superoxide dismutase，SOD） 和丙二醛（malondialdehyde，MDA） 等。其中，GSH 广泛存在于哺乳动物组织中，其作为一种重要的抗氧化剂，能够清除多种活性氧物质，有效减轻氧化应激反应对组织器官的损伤； SOD 是机体内存在的一种主要的抗氧化金属酶，可催化超氧阴离子自由基歧化生成氧和过氧化氢，减少氧自由基对肝细胞的伤害，对维持“氧化-抗氧化” 平衡起着至关重要的作用； MDA 作为脂质过氧化反应的最终产物之一，是机体细胞氧化损伤的一个重要检测指标，可通过直接激活枯否细胞和HSC，造成肝细胞的损伤甚至死亡［22］。董婧婧等［23］在开展三七（主要活性成分为三七总皂苷） 对慢性肝损伤保护作用的实验研究中，以皮下注射四氯化碳（CCl4） 诱导建立大鼠慢性HF 模型，通过测定肝组织MDA 水平，评价三七对模型大鼠体内脂质过氧化程度的影响，同时检测肝组织中SOD、GSH、GSHPx 水平来衡量三七对模型大鼠的抗氧化能力，结果表明，三七通过提高模型大鼠肝组织中GSH 水平和SOD、GSH-Px活性，降低MDA 水平，以增强机体的抗氧化能力，实现对HF 的防治作用。硫氧还蛋白-1 （thioredoxin-1，Trx-1） 是一种小分子蛋白，具有多种生物学功能，其广泛存在于原核生物和真核生物体内。研究表明，Trx-1 与GSH 一样具有还原性，可以通过调节机体氧化还原平衡来减轻肝脏的炎症反应，减少氧化应激损伤，抵抗HF［24］。郑沣［25］对三七皂苷抵抗纳曲酮所致HF 的分子机制进行了研究，结果发现，在纳曲酮的长期作用下，小鼠肝脏中Trx-1 的表达显著下降，而三七皂苷能诱导Trx-1 的高表达，且三七皂苷与纳曲酮的联合用药能明显缓解纳曲酮引起的Trx-1 低表达，这一研究结果证实了三七皂苷很可能是通过诱导Trx-1 的高表达发挥抗HF 作用。此外，该研究也揭示了Trx-1 缓解HF的生物学作用是多方面的，包括抗氧化应激、调节炎症反应、调节转录因子活性、调节细胞周期和抑制细胞凋亡等多种作用，Trx-1 可以作为HF 预防和治疗的一个重要靶点。

2.2 对炎症免疫反应和肝细胞凋亡的影响 HF 是在肝脏炎症和肝细胞坏死的基础上，纤维结缔组织异常增生的病理过程。肝脏炎症作为HF 的驱动因素［26］，在病程早期，炎症反应的长期、反复刺激会加剧肝组织损伤，造成肝细胞坏死，从而推动纤维化的进展。大量研究证实［27-28］，HF机体内的一些炎症细胞因子表达异常，其中，肝脏核因子-κB （nuclear factor-κB，NF-κB）、TGF-β 蛋白表达、肝组织中肿瘤坏死因子-α （tumor necrosis factor-α，TNF-α） 和TGF-βmRNA 表达及血清中白细胞介素-1 （interleukin-1，IL-1）、IL-22、IL-6 水平升高，而血清IL-10 水平降低。NFκB 是炎症反应最为重要的转录因子，可激活HSC，促使其分泌IL-6、IL-1、TGF-β、TNF-α 等细胞因子。TGF-β 能诱导肝细胞凋亡，促进HSC 增生，诱导ECM 形成，同时抑制ECM 降解，故TGF-β 水平可反映机体中肝组织炎症坏死及纤维化的程度。TNF-α 可以增强HSC 的趋化性，激活HSC，同时，它能刺激肝脏的炎症反应，进一步发挥促纤维化作用。IL-1、IL-22 和IL-6 可刺激HSC 增殖和促进胶原合成，同时通过抑制MMPs 产生、减少胶原降解，促进HF 生成。而IL-10 作为主要的负反馈免疫调节因子，主要通过下调TGF-β 和TNF-α 等炎症因子的表达以抑制HSC 激活，同时也能调节ECM 的合成与降解，从而抑制HF 的发生［19，29-30］。研究显示，三七总皂苷作用于CCl4诱导的HF 大鼠后能够通过调控其细胞因子网络平衡，发挥抗HF 作用［31］，主要表现为抑制NF-κB、TGF-β、TNF-α、IL-1、IL-6 水平，升高IL-10 水平。

细胞凋亡的调控机制非常复杂，细胞是否发生凋亡与“促凋亡基因-凋亡基因” 之间的平衡直接相关。细胞凋亡受多种基因调控，Bcl-2 和Bax基因发挥着重要作用，其中，Bax基因能促进细胞凋亡，而Bcl-2 基因则能抑制细胞的凋亡。研究发现，HF 模型大鼠肝组织中Bax和Bcl-2 的表达较正常组均升高，表明机体在通过代偿机制来升高抗凋亡蛋白的表达以对抗肝细胞凋亡［32］。在此基础上，给予三七总皂苷干预10 周后，与模型组比较，三七总皂苷中、高剂量组（100、200 mg/kg）Bcl-2 表达升高，Bax表达则降低，说明三七总皂苷可以通过升高Bcl-2 表达，同时降低Bax表达，以抑制肝细胞的凋亡，发挥抗HF 作用。

2.3 对肝脏线粒体功能的影响 线粒体作为能量转换细胞器，能够提供能量、促进新陈代谢，对维持细胞的正常生理功能发挥关键作用。肝脏线粒体氧化磷酸化功能改变被认为与HF 的发生发展息息相关［33］。线粒体DNA 三磷酸腺苷（adenine triphosphate，ATP） 酶6 亚基和8 亚基基因的突变会直接导致ATP 酶合成减少，造成线粒体中ATP 水平下降从而影响肝细胞的正常生理功能，致使肝细胞坏死，诱导HF 发生［34］。李剑瑜等［35］对人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1干预下，HF 大鼠肝脏线粒体DNA ATP 酶6 亚基和ATP酶8 亚基的基因突变情况和线粒体中ATP 水平变化进行了研究，发现人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1能减少肝脏线粒体DNA ATP 酶6 亚基和ATP 酶8 亚基的基因突变，抑制线粒体ATP 水平下降，恢复肝细胞的正常生理功能，延缓HF的发生发展。此外，李剑瑜等［36］还发现，HF 大鼠中肝脏线粒体质子跨膜转运能力降低，同时伴随着线粒体膜流动性减弱，导致氧化磷酸化功能异常，ATP 无法合成，造成肝细胞内能量代谢障碍，加速HF 的形成。人参皂苷Rg1能够保护大鼠肝脏线粒体的质子跨膜转运能力，使肝脏线粒体微黏度降低，增加线粒体膜流动性，恢复线粒体的氧化磷酸化功能，维持肝细胞的正常生理功能，防止HF 的产生。

在HF 形成的早中期阶段，大量肝细胞遭受破坏会促使巨噬细胞和肝细胞产生过量的NO，而NO 能够抑制肝细胞线粒体的呼吸链和蛋白合成以加重肝细胞损伤，促使疾病进展，其水平与HF 程度呈正相关性［37］。研究表明，三七总皂苷能降低HF 小鼠血清中的NO 水平，保护肝细胞，减轻HF 程度［38］。

2.4 对HSC 活化与凋亡的影响 HSC 作为体内重要的间充质细胞，正常情况下，其在肝脏中处于静止状态。当肝脏受损后，产生的大量炎症细胞因子可直接激活HSC 为MFs，后者可产生大量Ⅰ/Ⅲ胶原、透明质酸等ECM 成分沉积于肝脏内，最终导致HF 的形成［39］。由此可见，HSC 的活化是导致ECM 过度沉积和HF 持续进展的主要驱动力［40-41］，因此通过抑制HSC 的活化或诱导其凋亡可有效逆转HF 的发生发展［42］。研究发现，TGF-β1/Smad 通路和Wnt/β-catenin 通路的异常激活与HF、肝癌密切相关［43-44］。贺微微等［20］研究了人参皂苷Rg1对高脂饮食诱导的非酒精性脂肪性肝病小鼠HF 的作用，研究发现经人参皂苷Rg1处理后的小鼠肝组织纤维化程度明显降低，并能有效抑制I/Ⅲ胶原的表达。此外，该研究还发现模型组小鼠TGF-β1/Smad 通路和Wnt/β-catenin 通路呈过度激活状态，而人参皂苷Rg1能够有效抑制这2 个通路的活化，说明人参皂苷Rg1可能是通过抑制TGF-β1/Smad 通路和Wnt/β-catenin 通路发挥其抗HF 的作用。Jiang 等［45］发现，三七总皂苷通过调节Jak2/Stat3 信号通路以抑制HSC 的活化，能改善大鼠肝脏总胆红素、总胆汁酸、ALT 和AST 水平，发挥抗HF 作用。另有研究表明，三七总皂苷可以通过诱导活化的HSC 凋亡逆转HF，且随着三七总皂苷剂量增加，细胞凋亡的比例随之增高［46］。

2.5 对ECM 沉积与降解的影响 ECM 的过渡沉积是HF形成的最终环节，ECM 作为调节肝脏自身分化、增殖及代谢的一类大分子物质，主要由胶原蛋白、蛋白多糖、弹性蛋白和透明质酸盐等多种成分组成，其中，胶原蛋白是ECM 的主要成分［47］。ECM 主要受TIMPs 和MMPs 的共同调节，其中，MMPs 主要来源于静止的HSC 及MFs 等，而TIMPs 是肝脏中MMPs 的主要生理抑制剂［48］。TIMPs 作为MMPs 活化的抑制剂，可通过与其结合来阻断MMPs 的蛋白水解活性，进而阻止ECM 的分解。在疾病的进展过程中会出现MMPs 的分泌减少和活性的下降，与此同时伴随着TIMPs 水平的增加［15］，进而导致ECM 难以溶解，加重HF。董向前等［49］将不同剂量人参皂苷Rg1干预CCl4所致HF 大鼠，通过光镜和电镜观察实验大鼠肝组织的病理变化，结果显示人参皂苷Rg1作为三七总皂苷中抗HF 的主要单体成分，可减轻HF 大鼠肝细胞脂肪空泡变性程度、减少HSC周围和Disse 间隙的胶原纤维沉积，同时有助于胶原的吸收。此外，该研究还发现，人参皂苷Rg1和三七总皂苷很可能是通过降低肝组织中TIMP-1 mRNA 表达发挥抗HF 作用［50］。姜辉等［51］通过观察三七总皂苷对HF 大鼠肝组织MMP-13 和TIMP-1 表达的影响发现，三七总皂苷干预10 周后，能抑制肝组织TIMP-1 表达，同时升高MMP-13 蛋白与mRNA 表达，促进胶原的降解。

3 结语与展望

HF 作为大多数慢性肝病过程中的重要病理过程，如不能及时得到有效治疗，将最终进展为肝硬化甚至是肝癌。寻找能够有效控制HF，防止慢性肝病进展为肝硬化或肝癌，提高慢性肝病患者的生活质量与生存率的药物或治疗手段，是近年来医药学家们研究的主要目标。

近些年来，中医药学辨证治疗HF 具有良好的应用前景，中医药学者们正在不断探索能够有效治疗HF 的中药制剂。研究发现三七皂苷类成分（包括三七总皂苷及其主要单体成分） 展现出了优良的抗HF 作用，体外细胞实验和体内动物研究结果显示，其作用机制主要包括增强机体的抗氧化能力以减少氧化应激损伤、下调炎症细胞因子同时上调负反馈免疫调节因子、抑制肝细胞凋亡、保护肝脏线粒体以维持肝细胞的正常生理功能、抑制HSC 活化并诱导活化的HSC 凋亡、减少ECM 沉积并促进其降解等。由此可见，三七皂苷类成分治疗HF 具有多成分、多靶点的特点。

抗HF 的研究道路可谓机遇与挑战并存，多点分子靶向药物以及中西医结合治疗可能是未来研究的热点。