中醫藥治療慢性阻塞性肺疾病的分子機制研究進展*

房 琨，陳玉龍，李建生

(1.河南中醫學院基礎醫學院 2012級碩士研究生，河南 鄭州 450008； 2.河南中醫學院，河南 鄭州 450000)

·綜 述·

中醫藥治療慢性阻塞性肺疾病的分子機制研究進展*

房 琨1，陳玉龍2，李建生2

(1.河南中醫學院基礎醫學院 2012級碩士研究生，河南 鄭州 450008； 2.河南中醫學院，河南 鄭州 450000)

慢性阻塞性肺疾病是一種氣流不完全受限的常見慢性呼吸系統疾病。中醫藥治療該病的分子機制是近年來研究的熱點，主要涉及炎癥反應、氧化損傷、蛋白酶/抗蛋白酶失調、免疫障礙等多個方面。中醫藥對慢性阻塞性肺疾病分子機制研究也取得了一定的成就，現綜述如下。

慢性阻塞性肺疾病；中醫藥；分子機制；研究進展；綜述

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)，簡稱慢阻肺，是一種具有氣流受限特征的慢性氣道阻塞性疾病[1]，與香煙煙霧、空氣污染等有害氣體或有毒顆粒引發的肺部異常炎癥反應有關[2-4]。醫學普遍認為COPD發病機制主要涉及炎癥反應、氧化損傷、蛋白酶/抗蛋白酶失調、免疫障礙等多個方面[5-8]。近年來，中醫藥治療COPD取得了較好的療效[9-10]。隨著對COPD的研究的不斷深入，對于其作用機制研究也延伸到細胞、分子的水平。現就中醫藥對COPD治療作用的分子機制研究綜述如下。

1 阻抑炎癥反應

COPD是以氣道、肺實質和肺血管的慢性炎癥為特征的疾病。炎癥反應是COPD發生、發展的主要病理機制， 氣流阻塞是COPD的主要特征。不同程度的長期慢性炎癥刺激導致氣道纖維結締組織增生，平滑肌增生， 膠原含量增加，最后形成氣道重塑，出現氣流阻塞。COPD氣道炎癥的形成是長期復雜的過程，目前尚缺乏足夠的研究來充分闡釋其形成本質，但炎癥主要累及了全部氣道、肺泡壁、肺部血管和肺實質，涉及的細胞主要有中性粒細胞、上皮細胞、巨噬細胞、淋巴細胞等，激活的炎癥細胞釋放多種炎癥介質和細胞因子，包括IL-8、IL-6、TNF-α、MMP-9、IL-1、GM-CSF等[11-12]。截止到目前，有50種之多細胞因子與COPD有關[13]。多種炎癥細胞、細胞因子和炎癥介質相互作用，導致氣道壁的受損和COPD的發生。白細胞介素(interleukin，IL)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)在COPD的氣道炎癥中起著舉足輕重的作用。IL是具有多種生物活性的小分子多肽，廣泛參與細胞之間信息交流，與炎癥關系密切。李建生等[14]觀察發現調補肺腎(補肺健脾、補肺益腎、益氣滋腎)3法可顯著降低COPD穩定期大鼠血清和肺組織IL-1β、IL-6 、IL-8 、IL-10 、TNF-α、sTNFR2含量，降低BALF中IL-8、IL-10、TNF- α水平，且作用優于氨茶堿組，說明調補肺腎3法可顯著降低COPD穩定期大鼠全身和肺臟局部的炎癥反應。TNF-α是最主要的前炎性細胞因子之一，由激活的巨噬細胞產生，通過增加前炎因子(如TNF-α)的表達，核轉錄因子кB (nuclear factor kappa B， NF-кB)和其他相關轉錄因子，從而引發炎癥反應[15]。研究發現，具有益氣活血化痰、活血化痰、益氣活血、益氣化痰及活血功效的中藥可以抑制COPD大鼠肺泡灌洗液中性粒細胞聚集和巨噬細胞的增多、活化，減少細胞因子TNF-α和IL-8的分泌，達到緩解炎癥反應的療效[16]。張朝寧[17]基于對益腎通肺湯作用于大鼠COPD模型的研究，發現益腎通肺湯能降低大鼠血清IL-8、TNF-α水平，從而減輕COPD的發作。NF-кB普遍存在于細胞漿中，作用廣泛，通過被多種刺激物如細胞因子、脂多糖(LPS)等激活后可轉移至細胞核中，發揮轉錄調控作用，參與多種基因表達的調控。郭建輝等[18]實驗表明：COPD模型組大鼠 NF-кB在肺組織中呈高表達水平，同時其抑制蛋白IкB明顯降低，健脾益肺口服液可顯著降低NF-кB陽性表達率， 升高IкB表達，療效顯著。HDAC2、GR及NF-кB信號通路均參與了香煙煙霧提取物(CSE)誘導的COPD炎癥反應。李璐璐[19]選取不同濃度4種中藥成分淫羊藿苷、黃芪甲苷、黃芩苷和生地梓醇對2.5%CSE刺激的人肺泡n型上皮細胞株A549細胞進行干預 ，發現4種中藥組分均可抑制CSE誘導的體外炎癥反應。COPD病理過程中，肺泡巨噬細胞起到了重要作用，它可以分泌多種細胞因子(例如IL-8、TNF-α等)和蛋白酶，對炎性細胞趨化、活化、氣道重塑等均起到了關鍵作用[20-22]。吳耀松等[23]研究發現：LPS對單核巨噬細胞THP-1分泌細胞因子影響最大，具有治療COPD作用的補肺益腎含藥血清對LPS引起的細胞因子分泌變化有一定調節作用。

2 調節氧化/抗氧化損傷

氣道是同時暴露于氧化物和抗氧化物環境中唯一的器官。氧化物和抗氧化物在通常情況下保持相對平衡的狀態，當氣道暴露于霧霾、粉塵顆粒、細菌等多種有害物質污染的環境中時，氧化物和抗氧化物之間的平衡即被打破，產生過量的氧化劑，從而引起組織損傷。氣道中的氧化劑主要有活性氧(ROS)和活性氮(RNS)，肺內抗氧化劑包括血漿中抗氧化劑和抗氧化酶(SOD， CAT等)。研究表明：氧化應激所激發超氧離子及細胞因子對于COPD的急性發作起著十分重要的作用[24-25]。NADPH氧化酶是產生氧自由基的關鍵酶。有研究表明：IL-6、IL-8、TNF-α等細胞因子可能通過激活NADPH 氧化酶釋放超氧陰離子， 從而導致肺組織損傷，促進肺功能的持續下降和肺氣腫的發生、發展[26]。張梓楠等[27]的臨床研究發現：COPD患者與正常人氧自由基指標相比，COPD患者SOD、GSH-PX指標明顯低于健康人，而LPO含量高于正常人(P<0.05)。另有臨床研究表明：AECOPD患者血漿TAC降低、MDA水平明顯升高、GSH-PX活力減低，且TAC與MDA含量負相關、與GSH-PX活力呈正相關，這表明AECOPD患者機體處于氧化/抗氧化失衡狀態[28]。

吸煙被認為是COPD的最主要致病因素，香煙煙霧中含有高濃度的自由基物質和其他氧化物，在香煙煙霧中的氧化劑能促使肺泡巨噬細胞產生ROS，導致氧化應激。氧化損傷可激活NF-кB，激活蛋白-1(AP-1)[29]。李建生等[30]基于對調補肺腎3法作用于香煙暴露聯合反復細菌感染法制備COPD大鼠模型的研究，發現3個中藥組均可有效改善模型組大鼠肺功能(VT、PEF、EF50)、肺組織SOD3及p-PPAR y的表達，改善COPD大鼠氧化應激狀態，且作用優于氨茶堿組。另有研究[31]發現：白藜蘆醇可明顯降低香煙煙霧提取物(CSE)刺激的人肺泡上皮細胞(A549)中ROS含量，顯示出白藜蘆醇直接清除活性氧的能力。

3 調節蛋白酶/抗蛋白酶失衡

在肺部炎癥反應中，蛋白酶是引起肺間質破壞的最重要因素之一。中性粒細胞彈性蛋白酶(NE)、基質金屬蛋白酶(MMPs) 、組織蛋白酶等是參與COPD發病過程的主要蛋白酶[32]。正常情況下，體內存在各種抗蛋白酶包括α1抗胰蛋白酶(α1-AT)、組織金屬蛋白酶抑制物(TIMPs)等以消除蛋白酶的蛋白溶解作用[33]。在COPD發病過程中的蛋白酶-抗蛋白酶失衡主要表現在蛋白酶量增多和抗蛋白酶明顯不足，導致氣道重塑及肺組織受損。MMP-1、 MMP-9和MMP-12在肺組織炎癥和肺氣腫的形成中發揮著重要作用[34，35]。長期吸入有害氣體、粉塵顆粒或吸煙等能夠誘發周圍氣道和肺實質的炎癥反應，釋放蛋白酶，抗蛋白酶的產生相對不足，蛋白酶/抗蛋白酶失衡，引發肺組織炎癥及肺氣腫的形成。李建生等[36]基于對調補肺腎三法作用于香煙熏吸聯合細菌感染法制造COPD穩定期大鼠模型的研究，發現用藥組可明顯改善COPD肺組織損害，并降低肺組織MMP-9、 MMP-2、TIMP-1和Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原等表達，在32周仍顯著改變且較氨茶堿組顯著(P<0.05或P<0.01)。同時在體內試驗中，陳玉龍等[37]基于調補肺腎3法作用于香煙煙霧和脂多糖刺激A549細胞，發現與正常組相比，3個用藥組分泌MMP-9增加(P<0.01，P<0.05)，同時分泌TIMP-1減少(P<0.01)，表明3個調補肺腎方藥對CSE和LPS刺激下分泌細胞因子和轉錄因子都有一定調控作用。

4 改善免疫反應

近年來，COPD與免疫功能的關系越來越受到國內外學者的關注。機體免疫應答是在T淋巴細胞、B淋巴細胞等多種免疫細胞的共同參與下進行的，而在COPD的發生過程中主要表現為細胞免疫功能(即T淋巴細胞功能)的改變低下[38]。T細胞亞群是機體免疫系統中重要組成部分之一，包括輔助T細胞(Th)，主要為CD3、CD4及抑制性T細胞(Ts)，主要為CD8，兩者在互相對抗中保持平衡。如果Th/Ts的平衡被打破，機體免疫功能就會紊亂，產生免疫損傷。CD4+/CD8+比值降低是免疫功能受損下降的重要標志。研究[39]表明：具有益肺、健脾、補腎等功效的中藥可以顯著改善COPD穩定期患者細胞免疫功能。姜素麗等[40]基于對觀察調補肺腎3法作用COPD大鼠T淋巴細胞亞群及CD4+、CD25+的研究發現：3個中藥組可以調節COPD大鼠T淋巴細胞水平，增強免疫力，顯著升高外周血和肺泡灌洗液中CD3+、CD4+、CD8+、CD4+、CD25+水平，且3個中藥組外周血和肺泡灌洗液中CD3+、CD4+水平顯著高于氨茶堿組(P<0.05，P<0.01)。郭建輝[22]研究發現：健脾益肺口服液能部分升高細胞免疫功能指標，增強機體免疫功能。

5 小 結

COPD是一種可防、可治的臨床常見病、多發病。中醫藥在改善COPD患者臨床癥狀、提高生存質量等方面具有明顯特點和優勢，中醫治療COPD的作用機制廣泛，主要涉及抑制炎癥反應、提高免疫力、阻抑氧化損傷、改善蛋白酶與抗蛋白酶失衡、改善細胞外基質損傷等[41-42]，但是目前中醫藥對COPD的分子機制研究還存在著若干問題，如檢測指標單一，缺乏從分析信號通路間相互關系及分子間相互作用的角度研究中醫藥治療COPD機制；因此，加深對COPD多條通路分子網絡研究，對于進一步深入研究中醫藥治療COPD分子網絡作用機制將具有重要的現實意義。

[1]Gold Executive Committee.Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease.Global strategy for diagnosis， management,and prevention of COPD [EB/OL]2005： http：//www.goldcopd.org.

[2]Wu W,Patel KB,Booth JL,et al.Cigarette smoke extract suppresses the rig-i-initiated innate immune response to influenza virus in the human lung[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol,2011，300(6):821-830.

[3]中華中醫藥學會內科分會肺系病專業委員會.慢性阻塞性肺疾病中醫證候診斷標準[J].中醫雜志,2012，53(2)：177-178.

[4]Li W， Zhou J， Chen L， et al.Lysyl oxidase， a critical intra-and extra-cellular target in the lung for cigarette smoke pathogenesis[J].Int J Environ Res Public Health,2011，8(1)：161-184.

[5]鐘南山，姚婉貞，孫德俊.慢性阻塞性肺疾病熱點問題[M].北京：人民衛生出版社，2009.

[6]Chung KF,Adcock IM.Multifaceted mechanisms in COPD：inflammation，immunity，and tissue repair and destruction[J].Eur Respir J,2008,31(6)：1334-1356.

[7]Peter JB.Mediators of Chronic Obstructive Pulmonary Disease[J].Pharmacol Rev,2004,56(4)： 515-548.

[8]Steven D， Shapiro，Nir M，et al.Neutrophil elastase contribute to cigarette smoke-induced emphysema in mice[J].Am J Pathol,2003,163(6)：2329-2335.

[9]Jiansheng Li，Suyun Li，Xueqing Yu，et al.Bu-Fei Yi-Shen granule combined with acupoint sticking therapy in patients with stable chronic obstructive pulmonary disease： a randomized， double-blind， double-dummy， active-controlled， 4-center study[J].J Ethnopharmacol,2012，141(2)：584-591.

[10]李建生，李素云，余學慶.慢性阻塞性肺疾病中醫診療指南[J].中醫雜志，2012，53(1)：80-84.

[11]Barnes PJ.The cytokine network in asthma and chronic obstructive pulmonary disease[J].J Clin Invest,2008, 118(11):3546-3556.

[12]Barnes PJ.Immunology of asthma and chronic obstructive pulmonary disease[J].Nat Rev Immunol,2008，8(3)：183-192.

[13]Barnes PJ.The cytokine network in asthma and chronic obstructive pulmonary disease[J].J Clin Invest,2008，118(11)：3546-3556.

[14]Jian-sheng Li，Ya Li，Su-yun Li.Long-term effects of Tiaobu Feishen therapies on systemic and local inflammation responses in rats with stable chronic obstructive pulmonary disease[J].Journal of Chinese integrative Medicine,2012，10(9)：1039-1048.

[15]Barnes PJ.Transcription factors in airway diseases[J].Lab Invest，2006，86(9)：867-872.

[16]單麗囡.益氣、活血、化痰法及其不同組合治療方案對COPD大鼠干預作用研究[D].廣州：廣州中醫藥大學，2012.

[17]張朝寧，吳立文，孫杰，等.益腎通肺湯對COPD大鼠血清IL-8、TNF-α的影響[J].甘肅中醫學院學報，2006，23(1)：23-25.

[18]郭建輝.健脾益肺口服液對慢阻肺“肺脾氣虛證”大鼠免疫功能及氣道炎癥的影響[D].南京：南京中醫藥大學，2012.

[19]李璐璐.若干中藥組分對香煙煙霧暴露所致慢性阻塞性肺疾病炎癥反應的作用及機制研究[D].上海：復旦大學，2012.

[20]Barnes PJ.Alveolar macrophages as orchestrators of COPD[J].COPD， 2004，1(1)：59-70.

[21]Byers DE，Holtzman MJ.Alternatively activated macrophages and airway disease[J].Chest，2011，140(3)：768-774.

[22]Sethi S，Murphy TF.Bacterial infection in chronic obstructive pulmonary disease in 2000：a state-of-the-art review[J].Clin Microbiol Rev，2001，14(2)：336-63.

[23]吳耀松，陳玉龍，李建生，等.補肺益腎方對脂多糖刺激細胞分泌細胞因子的影響[J].世界科學技術-中醫藥現代化，2013，15(1)：67-72.

[24]The role of free radical oxidation and endothelial dysfunction in the onset and progression of chronic obstructive pulmonary disease[J].Ter Arkh，2011,83(3) ：74-77.

[25]Lamia B， Cuvelier A， Benichou J， et al.A multi-centre randomized controlled trial of domiciliary non-invasive ventilation vs long-term oxygen therapy in survivors of acute hypercapnic respiratory failure due to COPD.Non-invasive ventilation in obstructive lung disease (Nivold) study[J].Rev Mal Respir，2012，29(9)：1141-1148.

[26]王春雷，蔡日丹，康健，等.慢性阻塞性肺病患者細胞因子與氧自由基的相關性[J].中國老年學雜志，2010，30(3)：310-312.

[27]張梓楠，馮瑩，楊瀟，等.氧自由基在COPD患者中的變化及臨床意義[J].臨床肺科雜志，2013，18(7)：1225-1226.

[28]朱迎偉.COPD患者DNA氧化損傷和抗氧化劑保護作用的研究[D].蘭州：蘭州大學，2009.

[29]Macnee W，Donaldson K.Exacerbations of COPD：environmental mechanisms[J].Chest，2000，117(5 Suppl 2)：303-317.

[30]田燕歌，李亞，李建生，等.調補肺腎三法對慢性阻塞性肺疾病大鼠肺組織氧化應激的影響和遠后效應[J].中華中醫藥雜志，2014，29(2)：621-624.

[31]Kode A，Rajendrasozhan S， Caito S， et al.Resveratrol induces glutathione synthesis by activation of Nrf 2 and protects against cigarette smoke-mediated oxidative stress in human lung epithelial cells[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2008，294(3) ：L478-88.

[32]Sharafkhaneh A， Hanania NA， Kim V.Pathogenesis of emphysema： from the bench to the bedside[J].Proc Am Thorac Soc， 2008,5(4)：475-477.

[33]Mocchegiani E，Giacconi R，Costarelli L.Metalloproteases/anti-metalloproteases imbalance in chronic obstructive pulmonary disease：genetic factors and treatment implications[J].Curr Opin Pulm Med，2011，17(Suppl 1)：11-19.

[34]Erlewyn-Lajeunesse MD， Hunt LP， Pohunek P,et al.Bronchoalveolar lavage MMP-9 and TIMP-1 in preschool wheezers and their relationship to persistent wheeze[J].Pediatr Res， 2008,64(2)：194-199.

[35]Saitoh W，Sakamoto T，Hegab AE，et al.MMP14 gene polymorphisms in chronic obstructive pulmonary disease[J].lnt J Mol Med，2006，17(4)：621-626.

[36]李亞，王元元，李建生，等.調補肺腎法對COPD大鼠肺組織膠原和基質金屬蛋白酶的影響及遠后效應[J].北京中醫藥大學學報，2012，35(9)：615-619.

[37]陳玉龍，吳耀松，李建生，等.調補肺腎三法對香煙煙霧提取物和脂多糖刺激A549細胞分泌細胞因子的影響[J].中華中醫藥雜志，2013，28(7)：1989-1993.

[38]Cosio MG， Majo J， Cosio MG.Inflammation of the airways and lung parenchyma in COPD：role of T cells[J].Chest，2002，121(5)：160-165.

[39]張穎，高鵬飛，方忠宏，等.益肺健脾補腎法為主防治慢性阻塞性肺疾病的療效觀察[J].中國中醫基礎醫學雜志，2004，10(6)：60-62.

[40]姜素麗，李亞，李建生.調補肺腎三法對COPD大鼠T淋巴細胞亞群及CD4+、CD25+的影響及遠后效應[J].中國中西醫結合雜志,2013,33(11)：1538-1544.

[41]姜云香，吳金峰，杜娟.中藥治療慢性阻塞性肺疾病的作用機制研究概況[J].中國中西醫結合雜志,2009,29(8)：716-721.

[42]劉偉，孫增濤.中醫藥對慢性阻塞性肺疾病多靶點治療作用研究概況[J].長春中醫藥大學學報,2009,25(4)：626-627.

(編輯 田晨輝)

1001-6910(2015)03-0077-04

R563

B

10.3969/j.issn.1001-6910.2015.03.36

陳玉龍，教授，河南中醫學院，cyl72621@163.com

國家自然科學基金重點項目(81130062)；

2014-10-31；

2014-12-25