基于TGF-β1/Smads 信号通路的中药防治支气管哮喘研究进展*

张智博，赵克明

1 辽宁中医药大学，辽宁 沈阳 110847； 2 辽宁中医药大学附属医院，辽宁 沈阳 110032

支气管哮喘（简称哮喘）是以咳嗽、喘息、胸闷和气急为主要临床表现的呼吸道疾病，这些症状常在夜间和（或）凌晨发作或加重，并且这一系列症状多反复发作。这是气道的一种慢性炎症性疾病，涉及多个细胞，如嗜酸性粒细胞（eosinophil，EOS）、肥大细胞、上皮细胞等［1］。哮喘最具特征性的病理学改变包括以EOS 增高为主的气道炎症、气道重塑［2-3］。在支气管哮喘发病过程中，转化生长 因 子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）/Smads 信号通路发挥重要作用，中药可通过调控TGF-β1/Smads 信号通路干预哮喘发作，现将TGF-β1/Smads信号通路与支气管哮喘发病机制以及中药干预作用进行综述。

1 TGF-β1/Smads信号传导通路

1.1 TGF-β 家族由多种气道壁结构和炎性细胞产生的一类具有免疫调节和纤维化作用的多效性细胞因子被命名为TGF-β家族。存在于心脏、肝脏、肾脏等多个器官中的TGF-β，在细胞增殖、分化、凋亡、细胞外基质沉积、上皮间质转化、炎症反应调节等多个方面发挥重要作用［4-9］。人体内包括TGF-β、激活素等在内的TGF-β家族成员的表达涉及33 个以上基因，TGF-β是一种相对分子量为25 KDa 的二聚体蛋白，是功能最多样化的细胞因子［10］。TGF-β分为3 种亚型：TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，其中最活跃的是TGF-β1。在TGF-β1作用下，存在于呼吸系统和血管中的平滑肌细胞增殖并发生表型转化，气道成纤维细胞发生分裂增殖，并转化为成肌纤维细胞，纤维黏蛋白的增加和胶原合成均与TGF-β1作用有关。成熟的TGF-β通过Ⅰ型和Ⅱ型膜受体发挥生物学效应，已知在人体内有7种Ⅰ型受体（TβRⅠ），5种Ⅱ型受体（TβRⅡ），此外，还存在着连接可溶性配体的辅助受体，并且调节与Ⅰ型受体、Ⅱ型受体相互作用的Ⅲ型受体（TβRⅢ）［11］。

1.2 Smad 蛋白家族Smads 蛋白家族是存在于不同动物和人体内的一类蛋白。在细胞内TGF-β信号传导过程中，Smads 蛋白是主要参与者，是传导通路中不可或缺的基因家族，被称为Smad 信号蛋白［12］。目前研究发现的唯一TGF-β1受体胞内激酶底物就是Smads 蛋白［13］。Smads 家族共有9 种，可分为三大类。第一类极易被磷酸化，可直接与活化的TβRⅠ发生作用，被定义为受体激活型Smad（R-Smad），包含Smad1、2、3、5、8、9；第二类为不能被磷酸化且不能与膜受体结合的Smad4，人们称它为通用型Smad（Co-Smad），它可使Smad 复合物保持充分的活性完成转录过程［14］。第三类是可以阻止R-Smad 被磷酸化的Smad6、Smad7，因其结构与R-Smad 相似，会与R-Smad 争夺I 型膜受体并与之结合，因此被称为抑制型Smad（I-Smad）。在TGF-β1/Smads 信号传导过程中，Smad2 和Smad3能促进信号传导，起正性调节作用，而Smad7 会抑制信号传导，起负性作用［15］。

1.3 TGF-β1/Smads 信号传导通路TGF-β1通过Smads 蛋白家族传导信号实现其生物学作用的通路被称为TGF-β1/Smads 信号传导通路。细胞内TGF-β以无活性形式存在。活化后的TGF-β先结合自身磷酸化后的TβRⅡ二聚体，随后被TβRⅡ激酶磷酸化的TβRⅠ二聚体吸引Smad2、3 与之形成异四聚体，受体激活型Smad 磷酸化后与Smad4 结合成异三聚体进入细胞核，随即开始转录［16-17］。只有蛋白活化形式的Smad3 即磷酸化的Smad3（pSmad3）才能将TGF-β1刺激信号从细胞质传入细胞核，发挥生物学效应［18］，引起许多部位的纤维化，例如肾脏、肝脏和皮肤等［19-21］。而细胞质内的Smad3，未被磷酸化时不具备生物学活性。Smad2和Smad3是Ⅰ型受体的唯一底物［22］。

2 哮喘与TGF-β1/Smads信号通路

2.1 TGF-β1/Smads信号通路与气道炎症TGF-β1对气道炎症具有双重调节作用。在上呼吸道过敏性疾病中，TGF-β1主要来源于EOS［23］，在哮喘患者肺组织和气道中，TGF-β1表达升高，提示EOS增高，而在气道炎症中最主要的炎症细胞是EOS，因此TGF-β1可促进气道炎症的发生、发展。另外，TGF-β1可刺激中性粒细胞释放［24］，加重气道炎症。另一方面，TGF-β1既能抑制T 细胞增殖分化，抑制T 细胞向Th2 细胞分化，抑制GATA-3 功能，又可促进Th1/Th2 细胞向Treg 细胞分化［25］。在哮喘发作过程中，气道受损部位的内源性间充质干细胞可修复受损的气道上皮，它在TGF-β1促进下释放增多，可释放更多TGF-β1［26］，彼此促进，构成正性循环，从而减轻气道炎症。TGF-β1抑制肺部炎症可能与其刺激肥大细胞释放IL-6 有关，TGF-β1和IL-10的共同表达使调节性T 细胞抑制了气道高反应性，表明TGF-β1可能会抑制免疫反应、诱导免疫耐受性，从而对哮喘的发生起抑制作用［27］。有研究［28］建立小鼠慢性气道炎症模型，发现实验组小鼠各类炎症细胞及TGF 表达均高于对照组小鼠，提示气道炎症与TGF-β1水平升高有关；刘永生等［29］检测哮喘患者血清TGF-β1水平，发现TGF-β1表达水平越高，气道炎症越重，病情越严重，提示气道炎症与TGF-β1有关。FONG等［30］发现气道炎症反应与TGF-β1刺激气道平滑肌细胞释放IL-8，诱导环氧化酶2及前列腺素E2产生有关，提示TGF-β1在哮喘发病中起重要作用。

2.2 TGF-β1/Smads信号传导通路与气道重塑气道重塑离不开上皮-间充质转化（epithelialmesenchymal transition，EMT）的作用。在众多调控EMT的因素中，最关键的因素是TGF-β1。TGF-β1的致纤维化作用能够促进成纤维细胞生长，造成多个器官的纤维化，如心脏、肾脏、肝脏等。上皮细胞在TGF-β1作用下发生EMT，转化成间质细胞，引起肌纤维母细胞活化和细胞外基质堆积，在哮喘早期气道发生重塑，哮喘加重［25］。除EMT 的调控外，反复发作的气道炎症也是气道发生重塑的重要原因。EOS 增多，TGF-β1表达随之增多，因此促进EMT 进程，加速气道重塑。潘霞等［31］研究表明加入TGF-β1抑制剂可抑制EMT 过程，提示在EMT过程中，TGF-β1起至关重要作用。LIU等［32］研究结果表明，TGF-β1在哮喘患者气道上皮细胞表达增多，通过TGF-β1/Smad2 途径诱导成纤维细胞发生分化，使气道上皮发生纤维化，气道发生重塑。何高见［33］在哮喘大鼠支气管病灶组织中发现，TGF-β1和Smad2 蛋白呈高表达状态，提示气道重塑可能与TGF-β1和Smad2 蛋白有关。蒋凌志等［34］对比97例支气管哮喘患者与58 例健康体检者血清TGFβ1水平，证实TGF-β1与哮喘患者气道重塑有关。安霞等［35］通过对比91 例规范治疗后的哮喘患者与27 例健康体检者血清TGF-β1水平后发现，哮喘患者血清TGF-β1含量与FEV1%pred 呈负相关，表明TGF-β1可以作为观察气道重塑的重要指标。张满燕等［36］研究发现，哮喘豚鼠TGF-β1表达及支气管壁平滑肌与支气管壁厚度均高于正常对照组，提示气道重塑与TGF-β1表达增高有密切关系。王忠敏等［37］发现小鼠肺组织中TGF-β1过度表达可能是造成小鼠气道重塑的原因之一。然而气道发生重塑是一个复杂的病理生理过程，它需要多介质、多因子共同参与，其具体作用机制有待于进一步研讨。

2.3 TGF-β1/Smads信号传导通路与哮喘发作在非哮喘患者体内，TGF-β1呈现低表达状态。目前研究表明，TGF-β1在哮喘患者体内呈高表达，而且在重症患者体内表达高于轻症患者。张如幸等［38］对比TGF-β1及Th1/Th2 细胞因子在哮喘患者和正常人体内水平，发现Th1/Th2 及TGF-β1水平失衡与哮喘的发生密切相关，可能是哮喘发生的重要机制之一。王浩等［39］检测健康人群及哮喘患者痰液中TGF-β1含量，发现健康组TGF-β1表达低于哮喘组，且TGF-β1表达程度越高，哮喘越严重。秦英季等［40］发现，哮喘患者血清TGF-β1水平高于对照组，且哮喘越严重，血清TGF-β1表达程度越高，其可能与慢性支气管炎患者气道炎症、损伤导致黏膜纤维化、重建有关，并且一定程度上增加了TGF-β1分泌，而且始终维持在较高水平，进而发挥促纤维化作用。

3 中药TGF-β1/Smads信号传导通路的调节作用

哮喘的发作与TGF-β1通过Smads介导的信号传导通路关系密切，目前研究表明抑制体内TGF-β1高表达可控制哮喘发作，中药通过调控TGF-β1/Smads信号传导通路对哮喘的发作具有干预作用。

3.1 单味中药与TGF-β1/Smads信号传导通路戴欢等［41］发现黄芪可调控TGF-β1/Smad3信号传导通路，从而抑制气道重塑；周红敏等［42］通过黄芪颗粒联合常规药物治疗哮喘患儿发现，黄芪能减少血清TGF-β1生成，抑制TGF-β1对EOS 的激活能力，调节体内失衡的细胞因子，从而达到抗炎目的；蒋毅等［43］发现气道上皮细胞受炎症因子侵袭，雷公藤治疗后TGF-β1降低，说明雷公藤能够保护气道上皮，延缓气道重塑。陈玉娟［44］发现哮喘大鼠经中药地龙治疗后，大鼠下腔静脉血及肺泡灌洗液中EOS 数量减少，气道壁TGF-β1表达降低，从而抑制气道重塑，控制哮喘发作。

3.2 中药提取物与TGF-β1/Smads 信号传导通路郭志宏等［45］研究发现，雷公藤多苷延缓气道重塑的机制可能与其抑制Ⅲ型胶原和TGF-β1mRNA的过度表达有关；张慧［46］发现黄芩苷可能通过下调TGF-β1蛋白表达抑制气道炎症，改善气道纤维化，延缓气道重塑，达到控制哮喘发作的目的；吴明亮等［47］发现红景天苷可抑制TGF-β1活化，降低哮喘小鼠气道炎症、延缓气道重塑；付爱双等［48］研究发现银杏叶提取物可能通过抑制TGF-β1表达抑制哮喘大鼠气道重塑；王文建等［49］研究发现气道壁中TGF-β1在川芎嗪治疗后表达降低，川芎嗪可减少胶原合成，抑制网状基底膜层和平滑肌层增厚；史雅旭等［50］发现川芎嗪能减少哮喘小鼠血清IgE、IL-5 水平，抑制TGF-β1表达，减轻EOS、肥大细胞和T 淋巴细胞浸润，抑制哮喘的炎症反应，控制哮喘发作。

3.3 中药复方与TGF-β1/Smads信号传导通路陈秋仪等［51］发现加减乌梅汤能调控哮喘大鼠TGFβ1/Smads 信号传导通路，减轻气道重塑程度。任培中等［52］运用升陷乌梅汤联合激素干预哮喘，发现升陷乌梅汤可抑制哮喘大鼠TGF-β1蛋白表达，减少Smad2/3、p-Smad2/3 含量，增加Smad6 表达，抑制TGF-β1/Smads 信号传导通路的异常激活，延缓气道重塑的发生发展，保护肺功能；杨帆等［53］运用小青龙汤干预支气管哮喘大鼠，发现小青龙汤能调控TGF-β1/Smad3 信号通路延缓气道重塑，发挥防治哮喘作用；解玉等［54］发现小青龙汤能减少哮喘小鼠肺组织中IL-13和TGF-β1表达，改善气道重塑程度；赵克明等［55］运用加味小柴胡汤配合西药治疗哮喘43例，总有效率达91.3%，单纯运用西药的对照组有效率为80.0%，说明加味小柴胡汤对于支气管哮喘有一定防治作用。有研究［56］表明小柴胡汤能有效抑制TGF-β1/Smads 信号传导通路；马佐英等［57］研究发现宣肺健脾方可下调支气管肺组织中TGF-β1和TβRⅠ表达，影响哮喘大鼠TGF-β1/Smads 信号通路调控，控制气道炎症，抑制气道重塑；李瑞星等［58］发现加味茵陈蒿汤对哮喘大鼠有治疗作用，可能与调节肺组织TGF-β1/Smad3表达有关。

3.4 中医外治法与TGF-β1/Smads 信号传导通路杨环玮等［59］运用喘平方和三子养亲汤对哮喘患者进行穴位贴敷治疗后，患者血清TGF-β1水平低于治疗前，说明穴位贴敷可通过降低TGF-β1水平控制哮喘发作；赵欣欣［60］通过天灸疗法联合布地奈德吸入治疗哮喘，发现其可将TGF-β1表达量调控至接近正常，以控制哮喘发作；韩军萍［61］发现针刺可降低哮喘大鼠肺组织和血清TGF-β1水平，控制支气管哮喘发作；赖火特［62］发现穴位埋线可降低哮喘豚鼠模型支气管肺组织中TGF-β1蛋白表达，抑制哮喘豚鼠以EOS 浸润为主的气道炎症，保护气道壁，抑制哮喘发作。

4 讨论

TGF-β1/Smads 信号传导通路与支气管哮喘的发生密切相关，尤其在哮喘患者支气管和肺组织气道炎症、气道重塑过程中发挥作用，因此调控该信号传导通路成为控制哮喘发病的关键。糖皮质激素被用作临床控制支气管哮喘发作的首选药物之一，其可用最快速度改善哮喘喘息状态，但需要长期维持。目前，很多研究表明中药方如加减乌梅汤、加味小柴胡汤等能够调控TGF-β1/Smads 信号传导通路，抑制TGF-β1表达，改善气道炎症与气道重塑，具有良好临床疗效。然而，关于TGF-β1/Smads信号传导通路与哮喘发病的具体机制仍未阐明，需要深入研究；关于调控该信号通路治疗哮喘的中药仍需进一步发掘。