韩彦琪 ,宋紫腾 ,姚鹏飞 ,张祥麒,许 浚 ,王 磊,赵专友 ,张铁军 *,刘昌孝 *
1.天津药物研究院 天津市中药质量标志物重点实验室,天津 300462
2.天津药物研究院 中药现代制剂与质量控制技术国家地方联合工程实验室,天津 300462
3.天津药物研究院 药物成药性评价与系统转化全国重点实验室,天津 300462
4.天津中医药大学,天津 301617
5.天津达仁堂京万红药业有限公司,天津 300112
6.津药达仁堂集团股份有限公司,天津 300193
类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种慢性、系统性、炎症性自身免疫性疾病,属于中医“痹病(证)”范畴。主要表现为对称性、慢性、进行性多关节炎。RA 的基本病理特征是滑膜炎症,由于关节滑膜细胞增生,形成血管翳,进而侵犯关节软骨、软骨下骨、韧带和肌键等,造成关节软骨、骨关节囊破坏,最终导致关节畸形和功能丧失,严重时甚至可致残疾,对患者的生活造成不利影响。现代医学表明,RA 患者伴有炎症、血瘀、软骨损伤等症状[1]。
痹祺胶囊由马钱子、地龙、党参、茯苓、白术、川芎、丹参、三七、牛膝、甘草10 味药材组成,具有益气养血、祛风除湿、活血止痛的功效。临床研究表明,痹祺胶囊对RA 具有显著的治疗效果[2-5],但对其作用机制的研究还不全面。为探究痹祺胶囊的关键作用靶点并明晰其药效物质基础,本研究在前期化学物质组、血中移行成分[6]及网络药理学研究的基础上并结合相关文献,选取了10 味药材中各结构类型的主要代表性成分共19 个化合物为研究对象,同时以与抑制滑膜炎症相关的受体[环氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)、核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)、趋化因子受体4(C-C chemokine receptor type 4,CCR4)],与活血相关的受体[凝血酶、磷酸二酯酶( cGMP-inhibited 3′,5′-cyclic phosphodiesterase,PDE3A)、肾上腺素受体 α1(alpha-1A adrenergic receptor,ADRA1A)],与抑制血管翳生成相关的受体[血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor 2,
VEGFR2/KDR)],以及与抑制基质降解相关的受体基质金属蛋白酶-3(matrix metalloproteinase-3,MMP-3)9 个关键靶点为研究载体,通过运用胞内钙离子荧光检测和酶抑制剂检测技术评价痹祺胶囊中19 个主要单体成分对9 个关键靶点的抑制活性。
QUANTI-Blue™检测试剂(批号QBS-4222)、丙磺舒(批号2157171)购自美国InvivoGen 公司;细胞活力荧光检测试剂盒(批号0000424721)购自美国Promega 公司;G418(批号2121442)购自美国Gibco 公司;星形孢菌素(批号S142105)购自Selleckchem 公司;Fluo-4 Direct 试剂盒(批号2325989)、HBSS(批号2193007)、HEPES(批号2192573)购自美国Invitrogen 公司;人凝血酶(批号 F1900752 )、BIOPHEN CS-11(38) ( 批号F2000197)购自HYPHEN BioMed 公司;KDR(批号07CBS-0540)购自Carna 公司;Peptide FAM-P22 GL(批号P180116-MJ112393)购自Biochem 公司;牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA,批号WXBD820V4)、阿加曲班(批号141396-28-3)、肾上腺素(批号 WXBD1853V)、WB4101(批号117H46492)、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP,批号 987-65-5)、二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO,批号474382)、EDTA(批号60-00-4)购自美国Sigma 公司;FLIPR®Calcium 4 assay kit(批号3233461)、IMAP FP IPP Explorer Kit(批号MD167386)、羧基荧光素标记的环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP,批号2873747)购自Molecular Devices 公司;PDE3A(批号110802HEGE)购自BPS 公司;Dipyridamole(批号15979)购自美国MCE 公司;人TARC/CCL17(批号M2106001)购自Genscrip 公司;C-021(批号2A/249015)购自Tocris 公司;OptiPlate TM-384黑色微孔板(批号 8240-18341)购自美国PerkinElmer 公司;COX-2 抑制剂检测试剂盒(批号041421210419)购自上海碧云天生物技术有限公司;NOS 抑制剂检测试剂盒(批号7G26K02080)购自BioVision 公司;MMP-3 抑制剂检测试剂盒(批号GR3381906-1)购自英国Abcam 公司;19 个单体化合物信息见表1。
表1 19 个单体化合物信息Table 1 Information of 19 monomer compounds
HEK-Dual™ TNF-α 细胞、稳定表达CCR4 受体的HEK293 细胞购自上海药明康德新药开发有限公司;稳定表达ADRA1A 受体的CHO-K1 细胞购自上海睿智化学研究有限公司。
FlexStation 3 型多功能酶标仪(美国Molecular Devices 公司);TC20 型细胞计数仪(美国Bio-Rad公司);CKX41SF 型倒置显微镜(日本Olympus 公司);Echo550 型超声波纳升液体处理系统(美国Labcyte 公司);EZ Reader II 型激酶检测仪/微流控系统(美国Perkin Elmer 公司);AllegraTM25R 型离心机(美国Beckman 公司);3111 型CO2培养箱(美国Thermo 公司)。
2.1.1 COX-2 抑制活性实验 取适量待测样品,用DMSO 将化合物配制成0.2、2 mmol/L 检测浓度的溶液(终浓度为10、100 μmol/L)。以塞来昔布为阳性对照,以100 μmol/L 的起始浓度(终浓度5 μmol/L),在DMSO 中5 倍连续梯度稀释8 个点。按照试剂盒说明书进行操作,计算每个样品的抑制率。
抑制率=(RFU100%酶活性对照-RFU样品)/(RFU100%酶活性对照-RFU空白对照)
2.1.2 NOS 抑制活性实验 取适量待测样品,用缓冲液将化合物配制成40、400 μmol/L(终浓度为10、100 μmol/L ),以二苯基氯化碘盐(diphenyleneiodonium chloride,DPI)为阳性对照,以200 μmol/L 的起始浓度(终浓度50 μmol/L),用缓冲液5 倍连续梯度稀释8 个点。按照试剂盒说明书进行操作,计算抑制率。
2.1.3 NF-κB 拮抗实验 将10 μL 终浓度为10、100 μmol/L 的待测样品加入到96 孔板,参考化合物肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)最高质量浓度为1000 ng/mL,3 倍梯度,共9 个质量浓度,阴性对照孔(NC)和阳性对照孔(PC)每孔加入10 μL 培养基(DMSO 终体积分数为0.5%)。然后按照5×104个/孔将80 μL HEK-Dual™ TNF-α细胞接种于已加好待测样品的96 孔板中,37 ℃、5% CO2培养箱共孵育2 h 后,PC 组每孔加入10 μL培养基,其余组每孔加入10 μL 200 ng/mL 的TNFα(终质量浓度20 ng/mL),离心后在37 ℃、5% CO2培养箱共孵育24 h。每孔取20 μL 细胞上清,加入含有180 μL QUANTI-Blue™试剂的实验板中,37 ℃孵育1 h 后,用多功能酶标仪SpectraMax M2e 检测650 nm 的吸光度(A)值。按照Celltiter-Glo 说明书方法操作,化学发光信号(RLU)用多功能酶标仪synergy2 检测。
化合物抑制活性=(A化合物-ANC)/(APC-ANC)
细胞活性=RLU化合物/RLUPC
2.1.4 CCR4 拮抗实验 稳定表达CCR4 受体的HEK293 细胞(DMEM+10%胎牛血清、300 μg/mL G418、2 μg/mL BS),以1×106个/mL 接种于多聚赖氨酸包被的384 孔板,5% CO2、37 ℃培养箱孵育过夜。
(1)80%有效浓度(80% effective concentration,EC80)检测:去除细胞板中培养液,每孔加入20 μL检测缓冲液(20 mmol/L HEPES、1×HBSS、0.5%BSA),再加入20 μL Fluo-4 检测试剂,37 ℃孵育50 min,室温静置10 min。将激动剂人TARC/CCL17用检测缓冲液3 倍稀释成10 个浓度并转移到EC80检测化合物板中,每孔30 μL(起始浓度为1μmol/L)。启动仪器,从化合物板中转移10 μL 激动剂到细胞板中,读数,计算EC80。
(2)化合物拮抗活性检测:将19 个化合物用DMSO 稀释为2 mmol/L 溶液(终浓度为10、100 mmol/L),将阳性拮抗剂C-021 进行3 倍稀释成10个浓度(起始终浓度50 mmol/L),用Echo 分别转移900 nL 到CCR4 化合物板中,每孔加入30 mL 检测缓冲液。去除细胞板中培养液,每孔加入20 mL检测缓冲液,然后再加入20 mL Fluo-4 检测试剂。用FLIPR 转移10 mL 化合物至细胞板中,37 ℃孵育50 min,室温静置10 min。配制CCR4 的EC80并加入到EC80板中,每孔30 mL。从EC80板中转移10 mL 化合物到细胞板中,读数,计算各化合物抑制率。
抑制率=100-(RLU-LC)/(DMSO-LC)
RLU 为相对A值,1 至Maximum allowed 的读值;DMSO为DMSO 组荧光信号平均值;LC 为拮抗剂最高浓度点荧光信号平均值
将FAM 标记的底物多肽和ATP 加入1 倍激酶缓冲液[(50 mmol/L HEPES、pH 7.5、0.001 5%聚氧乙烯月桂醚-35(Brij-35)],形成2.5 倍底物溶液。用DMSO 配制19 个待测化合物储液,用激酶缓冲液稀释成5 倍检测浓度(终浓度为10、100 μmol/L)。阳性抑制剂星形孢菌素最高检测浓度为1 μmol/L,3 倍稀释,10 个浓度点。取5 μL 的5 倍浓度阳性对照及待测样品到384 孔反应板,空白对照组加5 μL DMSO。加入10 μL 2.5 倍激酶溶液,阴性对照孔加入等体积1 倍激酶缓冲液,室温下孵育10 min。加入10 μL 2.5 倍底物溶液,28 ℃孵育60 min 后加入35 μL 终止液终止反应。激酶检测仪读取转化率数据,计算抑制率。
取适量待测样品,用DMSO 将化合物配制成一定浓度的母液,用乙醇稀释到1、10 mmol/L 检测浓度的溶液(终浓度为10、100 μmol/L)。以NNGH 为阳性对照,以1300 μmol/L 的起始浓度(终浓度13 μmol/L),在DMSO 中10 倍连续梯度稀释8 个点。按照试剂盒说明书操作。
2.4.1 凝血酶抑制活性实验 以阿加曲班为阳性对照,以2 mmol/L的起始浓度(终浓度200 μmol/L),在DMSO 中5 倍连续梯度稀释8 个点,转移6 μL到96 孔反应板中;待测样品转移6 μL 到反应板中,化合物终浓度为10、100 μmol/L,空白对照孔及100%酶活性对照孔每孔加入6 μL DMSO。配制含0.05 mol/L Tris buffer、0.3 mol/L NaCl、pH 7.8 的缓冲液,100%酶活性对照孔、阳性对照组及样品组各加入42 μL,空白对照组加入48 μL。用缓冲液将凝血酶(FIIa)稀释为工作浓度3 NIH/mL(终浓度0.3 NIH/mL),100%酶活性对照孔、阳性对照组及样品组各加入6 μL,37 ℃孵育5 min。用缓冲液将底物稀释为工作质量浓度2.5 mg/mL(终质量浓度0.25 mg/mL),向每组各加入6 μL,37 ℃孵育5 min,在405 nm 检测A值,计算抑制率。
2.4.2 PDE3A 抑制活性实验 5 倍反应缓冲液(10 mmol/L Tris-HCl、pH 7.2、10 mmol/L MgCl2、0.05%NaN3、0.01%聚山梨酯-20、1 mmol/L DTT);反应终止液(5 倍IMAP progressive binding A 溶液、5 倍IMAP progressive binding B 溶液、IMAP progressive binding bead)。阳性抑制剂曲喹辛最大给药浓度为0.1 μmol/L,3 倍梯度稀释,共10 个给药浓度,待测化合物给药浓度为10、100 μmol/L。
将化合物用DMSO 在Echo384 孔板上稀释到所需要的浓度,用Echo550 仪器从Echo384 孔板中转移200 nL 样品到384 反应板中,阴性对照(加酶组)和阳性对照(不加酶组)均转移200 nL 的100%DMSO。将PDE3A 加入1 倍反应缓冲液,形成终质量浓度为0.075 µg/mL 的2 倍酶溶液。将FAM 标记的cGMP 加入1 倍反应缓冲液,形成2 倍底物溶液。向384 孔反应板孔中加入10 μL 的2 倍酶溶液,对于无酶活对照孔,用10 μL 的1 倍反应缓冲液替代酶溶液,1000 r/min 离心1 min,室温下孵育15 min,每孔中加入10 μL 的2 倍底物溶液,1000 r/min离心1 min,室温反应30 min,每孔中加入60 μL 的反应终止液终止反应,室温下摇床600 r/min 振荡避光孵育 60 min。用酶标仪读数,参数设置Ex480/Em535(s),Em535(p),计算抑制率。
2.4.3 ADRA1A 受体拮抗活性实验 以肾上腺素和WB4101 为阳性激动化合物和阳性拮抗化合物,最高检测浓度为4 μmol/L,4 倍稀释,10 个浓度点。19 个化合物用DMSO 配制,最终检测浓度为10、100 μmol/L,DMSO 体积分数均未超过0.2%。稳定表达ADRA1A 受体的CHO-K1 细胞以1.5×104个/孔接种到384 微孔板,过夜培养后加入20 μL 染料,再加入10 μL 配制好的样品溶液后在培养箱中孵育1 h,再于室温平衡15 min。检测时,将细胞板、阳性激动剂板放入FLIPR 内指定位置,由仪器自动加入12.5 μL 的5×EC80浓度的阳性激动剂,运行抑制剂检测程序,仪器总体检测时间为120 s,在第21 秒时自动将12.5 μL 阳性激动剂加入到细胞板内。以1~20 s 的平均荧光强度值作为基线,21~120 s 的最大荧光强度值减去基线值即为相对荧光强度值(ΔRFU)。
激活率=(ΔRFU化合物-ΔRFU背景)/(ΔRFUEC100激动剂-ΔRFU背景)
抑制率=1-(ΔRFU化合物-ΔRFU背景)/(ΔRFUEC80激动剂-ΔRFU背景)
3.1.1 COX-2 实验结果 通过多浓度梯度给药,得到阳性抑制剂塞来昔布对COX-2 的抑制率曲线(图1),计算得到IC50值为10.73 nmol/L。19 个化合物对COX-2 抑制活性实验结果见图2。由结果可知,与阴性对照组比较,丹参素、迷迭香酸、丹酚酸B在10、100 μmol/L 对该酶抑制率达80%以上,均有显著抑制活性(P<0.001);藁本内酯在10、100 μmol/L 对该酶也有较显著抑制作用(P<0.05、0.001),且都有一定浓度相关性。人参皂苷Rb1、阿魏酸在100 μmol/L 浓度对该酶抑制率均在70%以上,丹参酮IIA、党参炔苷在100 μmol/L 浓度对该酶抑制率均在50%以上,均有显著抑制活性(P<0.001);士的宁、茯苓酸、牛膝皂苷D 在10、100 μmol/L 对该酶抑制率在30%,且都具有显著性差异(P<0.01、0.001)。
图1 阳性化合物活性曲线 (n = 2)Fig.1 Activity curves of positive compounds (n = 2)
图2 19 个化合物对COX-2 抑制活性 (n = 2)Fig.2 Inhibitory activity of 19 compounds against COX-2 (n = 2)
3.1.2 NOS 实验结果 通过多浓度梯度给药,得到阳性抑制剂DPI 对NOS 的抑制率曲线(图1),其IC50为22.68 nmol/L。19 个化合物对NOS 抑制活性结果见图3。由结果可知,与阴性对照组比较,迷迭香酸、丹酚酸B 在10、100 μmol/L 对NOS 均有显著抑制活性(P<0.001),且100 μmol/L 浓度下抑制率达100%以上,抑制活性最强;人参皂苷Rb1、藁本内酯、马钱子碱、士的宁、党参炔苷在10、100 μmol/L 均有显著抑制活性(P<0.05、0.01、0.001);丹参素、蜕皮甾酮、甘草苷、茯苓酸、三七皂苷R1、白术内酯III 在100 μmol/L 浓度对该酶有显著抑制作用(P<0.01、0.001)。
图3 19 个化合物对NOS 抑制活性 (n = 2)Fig.3 Inhibitory activity of 19 compounds against NOS (n = 2)
3.1.3 NF-κB 实验结果 通过多浓度梯度给药,得到阳性激动剂TNF-α 对NF-κB 的激动结果及细胞存活率(图1),计算得到EC50为1.33 ng/mL,50%的细胞发生细胞毒性反应的浓度(median cytotoxic concentration,CC50)>1000 ng/mL。19 个化合物对NF-κB 抑制活性及对细胞存活率影响见图4、5。由结果可知,与阴性对照组比较,藁本内酯、茯苓酸、马钱子碱在100 μmol/L 对TNF-α 诱导的NF-κB 均有显著抑制活性,但结合细胞存活率结果,以上3个化合物在该浓度下的细胞存活率分别为67.5%、65.4%、87.0%,均显示出显著毒性(P<0.05、0.001),因此推测藁本内酯、茯苓酸、马钱子碱对NF-κB 抑制活性为假阳性结果;丹参素、阿魏酸低、高浓度及丹酚酸B、迷迭香酸、丹参酮IIA、甘草次酸高浓度和藁本内酯低浓度对NF-κB 均有显著抑制活性(P<0.05、0.01、0.001),且无细胞毒性。
图4 19 个化合物对NF-κB 抑制活性 (n = 2)Fig.4 Inhibitory activity of 19 compounds against NF-κB (n = 2)
图5 19 个化合物细胞存活率结果 (n = 2)Fig.5 Cell survival rate results of 19 compounds (n = 2)
3.1.4 CCR4 实验结果 通过多浓度梯度给药,得到阳性拮抗剂C-021 对CCR4 的拮抗结果(图1),计算得到IC50为1.80 μmol/mL。19个化合物对CCR4拮抗活性见图6。由结果可知,与阴性对照组比较,藁本内酯在低、高浓度对CCR4 均有显著拮抗活性(P<0.001),且呈浓度相关性;甘草次酸在高浓度对CCR4 有显著拮抗活性(P<0.001),其他化合物无显著拮抗作用。
图6 19 个化合物对CCR4 抑制活性 (n = 2)Fig.6 Inhibitory activity of 19 compounds against CCR4 (n = 2)
通过多浓度梯度给药,得到阳性抑制剂星形孢菌素对VEGFR2/KDR 的抑制率曲线(图1),其IC50为8.40 nmol/L。19 个化合物对VEGFR2/KDR抑制活性结果见图7。由结果可知,与阴性对照组比较,茯苓酸、牛膝皂苷D 在低、高浓度对该靶点有较强抑制作用(P<0.01、0.001),抑制率最高分别为77.77%、60.51%;丹参素在高浓度抑制率为62.26%,有较好抑制作用(P<0.001);丹酚酸B、人参皂苷Rg1、马钱子碱在低、高浓度有较弱抑制作用(P<0.05、0.01、0.001);甘草次酸、三七皂苷R1、藁本内酯、迷迭香酸、甘草苷、阿魏酸在高浓度下对该酶均有较弱抑制作用(P<0.05、0.01、0.001)。
图7 19 个化合物对VEGFR2/KDR 抑制活性 (n = 2)Fig.7 Inhibitory activity of 19 compounds against VEGFR2/KDR (n = 2)
通过多浓度梯度给药,得到阳性抑制剂NNGH对MMP-3 的抑制效应曲线,见图1,其IC50值为18.14 mmol/L。19 个化合物对MMP-3 抑制活性实验结果见图8。结果表明,与阴性对照组比较,丹参素、藁本内酯、丹酚酸B、迷迭香酸在低、高浓度对MMP-3 表现出显著抑制作用(P<0.01、0.001),其中藁本内酯抑制率分别为70.84%、73.79%,丹参素高浓度抑制率为73.56%,均显示较强抑制活性。党参炔苷在高浓度亦有较弱抑制活性(P<0.05),其他化合物无显著抑制作用。
图8 19 个化合物对MMP-3 抑制活性 (n = 2)Fig.8 Inhibitory activity of 19 compounds against MMP-3 (n = 2)
3.4.1 凝血酶实验结果 通过多浓度梯度给药,得到阳性抑制剂阿加曲班对凝血酶的抑制率曲线(图1),其IC50为602.30 nmol/L。19 个化合物对凝血酶抑制活性结果见图9。由结果可知,与阴性对照组比较,丹酚酸B、迷迭香酸、阿魏酸、丹参酮IIA、丹参素在低、高浓度对凝血酶均有显著的抑制活性(P<0.01、0.001),且除丹参酮IIA外,其他4 个化合物都呈现浓度相关性。
图9 19 个化合物对凝血酶抑制活性 (n = 2)Fig.9 Inhibitory activity of 19 compounds against thrombin (n = 2)
3.4.2 PDE3A 实验结果 通过多浓度梯度给药,得到阳性抑制剂曲喹辛对PDE3A 的抑制率曲线(图1),其IC50为0.09 nmol/L。19 个化合物对PDE3A抑制活性结果见图10。由结果可知,与阴性对照组比较,丹酚酸B、迷迭香酸在低、高浓度下对该酶均有显著抑制作用,并呈浓度相关性(P<0.001),且在高浓度下抑制率达100%以上,抑制活性强;丹参素、藁本内酯及甘草苷在高浓度时对PDE3A 抑制活性也较显著(P<0.001),其他化合物无显著抑制作用。
图10 19 个化合物对PDE3A 抑制活性 (n = 2)Fig.10 Inhibitory activity of 19 compounds against PDE3A (n = 2)
3.4.3 ADRA1A 实验结果 通过多浓度梯度给药,得到阳性拮抗剂WB4101 对ADRA1A 的拮抗曲线(图1),其IC50为18.09 nmol/L。19 个化合物对ADRA1A 拮抗活性结果见图11。由结果可知,与阴性对照组比较,马钱子碱在低、高浓度对ADRA1A拮抗率分别为96.78%、74.54%,拮抗作用强(P<0.001)且呈现浓度相关性;甘草次酸及藁本内酯高浓度和人参皂苷Rb1低浓度对ADRA1A 拮抗率分别为97.32%、64.09%、65.56%,也有较显著拮抗活性(P<0.001)。其他化合物无显著拮抗作用。
图11 19 个化合物对ADRA1A 抑制活性 (n = 2)Fig.11 Inhibitory activity of 19 compounds against ADRA1A (n = 2)
RA 以持续性滑膜炎和血管生成为特征,导致滑膜增生及骨骼和软骨的渐进性破坏[7]。成纤维样滑膜细胞是除T 细胞和B 细胞外,RA 发生、发展的一个重要关键因素,在RA 炎症反应和关节损伤方面起着非常重要的作用[8-10]。B 细胞活化产生的炎症反应诱导剂淋巴毒素β(lymphotoxin β,LTβ),滑膜巨噬细胞释放的TNF-α、白细胞介素-1(interleukin-1,IL-1)、IL-6 等细胞因子以及树突细胞分泌转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)促使Th17细胞分化的IL-17 共同刺激成纤维样滑膜细胞过度增殖不断产生大量炎性细胞因子,如IL-6、IL-1β、TNF-α 等,同时这些炎症因子可以诱导或加速成纤维样滑膜细胞转化和迁移;产生的大量血管生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)通过与其受体VEGFR2/KDR 结合,可促进血管形成,而不可控的新生血管形成可以导致炎细胞浸润、滑膜组织增生,形成血管翳-软骨结合和血管翳-骨结合,最终导致软骨和骨破坏[11];产生的MMP-3,可加重关节疼痛、肿胀、骨侵蚀和软骨破坏等症状[12]。活化的成纤维样滑膜细胞在炎症因子如TNF-α、IL-6 和IL-17 的激发下,成纤维样滑膜细胞表达NF-κB 受体活化因子配体(receptor activator of NF-κB ligand,RANKL)增多,同时大量的巨噬细胞集落刺激因子与前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)刺激成骨细胞中RANKL 表达升高,其与破骨细胞前体细胞表面的NF-κB 受体活化因子(receptor activator of NFκB,RANK)特异结合,通过激活下游NF-κB,促进与破骨分化相关基因抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase,TRAP)、组织蛋白酶K(cathepsin K,CTSK)、降钙素受体(calcitonin receptor,CTR)、MMP-1和MMP-3等表达,促使破骨细胞发生融合,细胞骨架重塑,促进骨吸收和骨质溶解,最终引起关节骨质侵蚀破坏[13-16]。本研究结果表明,痹祺胶囊中丹参素、迷迭香酸、丹酚酸B、藁本内酯、人参皂苷Rb1、阿魏酸等主要成分能显著抑制COX-2 活性,进而降低PGE2表达,抑制炎性及致痛反应;茯苓酸、牛膝皂苷D、丹参素、丹酚酸B、人参皂苷 Rg1、马钱子碱等成分能显著抑制VEGFR2/KDR 活性,从而减少新生血管形成;丹参素、藁本内酯、丹酚酸B、迷迭香酸能显著抑制MMP3活性,减少基质降解,减缓软骨破坏(图12)。
NF-κB 作为核转录因子介导细胞存活、增殖、凋亡及免疫应答等多种生物过程,与RA 发病密切相关[17]。T 细胞、B 细胞表面上的抗体与对应受体结合,刺激三磷酸肌醇(inositol triphosphate,IP3)和二酰基甘油(diacylglycerol,DAG)的形成,导致细胞内Ca2+浓度迅速升高[18-19],激活下游活化T 细胞核因子(nuclear factor of activated T cells,NFAT)级联信号反应的正调控[20]及NF-κB 信号通路,最终调节Th1、Th2、Th17 细胞分化并产生γ-干扰素(interferon-γ,IFN-γ)、IL-2、IL-12、IL-17 等细胞因子,同时使得活化后的B 细胞产生免疫球蛋白,进而在机体自身免疫反应及炎症反应中共同发挥调节作用[21-23]。另外,CC 亚族趋化因子配体22(CC chemokine ligand 22,CCL22)通过靶向作用受体CCR4 激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K),进一步调节NF-κB 信号通路,最终作用于DNA 转录因子释放趋化因子CXCL1、CXCL2、CCL7 等,在细胞迁移、凋亡及细胞存活等方面发挥作用[24]。研究表明,RA 患者关节液中NO水平升高,NO 是一种重要的致炎因子,由NOS 催化L-精氨酸生成,在滑膜炎症部位介导许多不同的细胞功能,包括细胞因子产生、信号转导、线粒体功能和细胞凋亡[25](图13)。本研究结果表明,痹祺胶囊中丹参素、阿魏酸、丹酚酸B、迷迭香酸、丹参酮IIA、甘草次酸、藁本内酯对NF-κB 有显著拮抗作用;藁本内酯、甘草次酸对CCR4 有显著拮抗作用;迷迭香酸、丹酚酸B、人参皂苷Rb1、藁本内酯、马钱子碱、士的宁、党参炔苷等成分对NOS 有显著抑制活性。
RA 属于中医“痹证”范畴,归属于血瘀证。研究表明,血瘀证是RA 的基本病机之一[26]。凝血酶通过与其受体F2R 作用,激活磷酯酶Cβ(phospholipase Cβ,PLCβ),并特异性水解磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate,PIP2)为IP3和DAG 2 个第二信使,从而激活Ca2+信号通路,随着胞质内Ca2+浓度升高,蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)被激活,通过磷酸化调节下游信号传递,最终引起血小板聚集[27]。另一方面,ADRA1A 被激动后,同样可通过PLCβ 激活Ca2+信号通路,肌球蛋白轻链激酶(myosin light chain kinase,MLCK)可由钙调蛋白2(calmodulin 2,CALM2)激活,进而对肌球蛋白轻链(myosin light chain,MLC)进行磷酸化,使肌动球蛋白得以激活肌球蛋白ATP 酶,最终引起血管平滑肌的收缩[28]。此外,CALM2 可通过激动腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)产生cAMP,进一步活化蛋白激酶A(protein kinase A,PKA),最终调节MLC,松弛血管平滑肌[29](图14)。本研究发现,丹酚酸B、迷迭香酸、阿魏酸、丹参酮IIA、丹参素能显著抑制凝血酶活性;马钱子碱、甘草次酸、丹参素、藁本内酯、人参皂苷Rb1能显著拮抗ADRA1A;丹酚酸B、迷迭香酸、丹参素、藁本内酯、甘草苷能显著抑制cAMP 降解酶PDE3A 活性,提高cAMP 含量。由此推测,痹祺胶囊通过干预凝血酶、PDE3A 及ADRA1A,进而抑制血小板聚集、促进血管平滑肌舒张,发挥活血作用。
图14 痹祺胶囊活血作用机制Fig.14 Mechanism of Biqi Capsule in promoting blood circulation
综上,COX-2、NOS、NF-κB、CCR4、VEGFR2、MMP3、凝血酶、PDE3A、ADRA1A 可能为痹祺胶囊治疗RA 的部分作用靶点。其主要成分通过抑制COX-2、NOS、VEGFR2/KDR、MMP3 活性,拮抗NF-κB、CCR4,抑制滑膜炎性反应、滑膜异常增生、血管翳形成及关节软骨破坏;通过抑制凝血酶及PDE3A 活性,拮抗ADRA1A,抑制血小板聚集、促进血管平滑肌舒张,发挥活血作用。由于实验方法有限,本研究仅对RA 相关的几个靶点进行实验研究,后续还应聚焦更多关键靶点进行更全面深入的探索。另外,本研究采用的是体外酶活性测定方法,缺少了机体对成分的吸收、代谢等的影响,并且本研究是对单个化合物独立效果的分析,未开展组分配伍的活性研究,故后续实验还需针对以上几点开展体内验证及配伍研究。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突