中医药通过调控NF-κB信号通路治疗特发性肺纤维化的研究进展

Research Progress of Traditional Chinese Medicine in the Treatment of Idiopathic Pulmonary Fibrosis by Regulating NF-κB Signaling Pathway

摘要: 特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)是一种原因不明确的慢性、进行性、纤维化性和致命性的呼吸系统疾病。由于其发病原因复杂、致死率高，严重影响患者的身心健康。目前IPF的治疗手段十分有限，临床效果不佳，对于生存率和生活质量未能得到明显改善，且易出现不良反应，因此针对IPF尚无理想的治疗方案。NF-κB是细胞内信号转导的主要通路，现代研究发现，NF-κB被视为IPF的主要调节通路，对于开发新的IPF策略具有重要意义。近年来，中药凭借着多成分、多靶点、多通路、不良反应小等优势在抗IPF中得到广泛认可。现已有大量研究表明，中药单体和中药复方可通过干预NF-κB信号通路调控炎症反应、氧化应激、细胞周期、自噬、凋亡以及血管生成等方面，抑制肺泡上皮细胞的转化、凋亡以及成纤维细胞的增殖、血管新生，促进成纤维细胞自噬、凋亡，从而抑制IPF进展，达到抗IPF的治疗效果。故本文从NF-κB信号通路调控IPF的作用机制及中药基于该通路治疗IPF的研究进行综述，以期为今后中药抗IPF的发展及新药研发提供参考。

Abstract: Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a chronic, progressive, fibrotic and fatal respiratory disease of unknown cause. Due to its complex pathogenesis and high mortality rate, it seriously affects the physical and mental health of patients. At present, the treatment of IPF is very limited, the clinical effect is not good, the survival rate and quality of life can not be significantly improved, and is prone to adverse reactions, so there is no ideal treatment for IPF. NF-κB is the main pathway of intracellular signal transduction. Modern studies have found that NF-κB is regarded as the main regulatory pathway of IPF, which is of great significance for the development of new strategies for IPF. In recent years, traditional Chinese medicine (TCM) has been widely recognized in the treatment of IPF due to its advantages of multi-component, multi-target, multi-pathway and small adverse reactions. A large number of studies have shown that traditional Chinese medicine monomers and compounds can regulate inflammatory response, oxidative stress, cell cycle, autophagy, apoptosis and angiogenesis by interfering with NF-κB signaling pathway, inhibit the transformation and apoptosis of alveolar epithelial cells, proliferation and angiogenesis of fibroblasts, and promote autophagy and apoptosis of fibroblasts. Thus, it can inhibit the progression of IPF and achieve the therapeutic effect of anti-IPF. Therefore, this article reviews the mechanism of NF-κB signaling pathway in the regulation of IPF and the research of traditional Chinese medicine based on this pathway in the treatment of IPF, in order to provide reference for the development of Chinese medicine against IPF and the research and development of new drugs in the future.

1. 引言

特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)是指一种原因不明、局限于肺，进行性致纤维化的间质性肺炎，以成人为主，其组织病理学和放射学表现为普通型间质性肺炎(usual interstitial pneumonia UIP) [1] 。其临床以咳嗽、气短、胸闷、喘息、进行性加重的呼吸困难、双肺部可闻及velcro音、杵状指可能明显等为主要表现 [2] [3] 。随着新型冠状病毒的爆发，新型冠状病毒肺炎(COVID-19)会造成严重的肺损伤，而处于恢复期的患者肺部病灶吸收后会留有不同程度的纤维化改变 [4] 。此外，IPF的发病率在世界范围内正在增加，欧洲和北美的保守发病率为每年每10万人3~9例。东亚和南美洲的发病率较低,各国的发病率随时间推移而增加 [5] 。因此探索IPF的发病机制以及新型抗纤维化药物的研发成了呼吸领域亟需解决的问题。

NF-κB是调节炎症和免疫反应的主要核转录因子之一，也是存在于许多细胞类型中并与细胞内生物学功能和炎症反应密切相关的信号通路 [6] [7] 。此外，NF-κB与许多基因启动子区域中的固定核苷酸序列结合以启动基因转录，这在炎症反应，免疫系统的调节和细胞生长中起着至关重要的作用 [8] [9] 。五种转录因子组成NF-κB家族：NF-κB1 (p50)，NF-κB2 (p52)，Rel A (p65)，Rel B和c-Rel [10] 。NF-κB蛋白作为二聚体与κB位点结合并影响靶基因的转录 [11] 。NF-κB的磷酸化负责激活NF-κB信号通路 [12] 。这些蛋白通过与多种基因的启动子和增强子序列位点特异性结合，调节基因的转录和表达，参与免疫、炎症、应激等反应，同时也参与调控细胞分化、增殖、凋亡等过程。

2. NF-κB信号通路与特发性肺纤维化

炎症现在被认为是导致纤维化的因素之一 [13] [14] [15] ，在肺纤维化期间，NF-κB被激活，其促进大量炎症因子如TNF-α，IL-1β，IL-8和TGF-β1的释放 [16] ，刺激成纤维细胞的增殖和胶原纤维的沉积，从而促进器官纤维化的发展 [17] 。一些研究 [18] [19] 阐明了NF-κB信号通路在调节急性肺损伤诱导的肺纤维化中的关键作用。NF-κB在肺纤维化进展过程中促纤维化细胞因子的分泌中也起关键作用 [20] 。除炎症外，细胞衰老是导致纤维化的重要因素，可通过多种机制促进IPF的发展，如衰老相关分泌表型(SASP)、端粒功能障碍等 [21] [22] 。根据研究结果，NF-κB信号通路是SASP的关键调节因子 [23] 。研究表明，可以通过防止激活NF-κB信号通路来控制或中和SASP [24] 。

3. 中医认识特发性肺纤维化

IPF在中医学应当归属于“肺痿”范畴 [25] [26] [27] 。张仲景在《金匮要略》中提出了“热在上焦者，因咳为肺痿”的病理基础，并指出了肺痿的病因：“或从汗出，或从呕吐，或从消渴，小便利数，或从便难，又被快药下利，重亡津液，故得之。”提出“大逆上气，咽喉不利，上气下气者”之虚热肺痿，用麦门冬汤主治；“肺中冷，必眩，多涎唾”之虚寒肺痿，用甘草干姜汤温之 [28] 。《临证指南医案》则明确提出：“肺痿一症，概属津枯液燥。”《太平圣惠方》则以肺气不足为关键：“肺气不足，不能宣通诸藏，因成肺痿也。”说明肺燥津伤、肺气虚冷为重要病机，孙思邈则提出“肺痿虽有寒热之分，从无实热之例”以及“肺痿无论寒热，皆属虚损之证”，说明肺痿虽有寒热之分，但实质是虚损 [29] 。由此可知，IPF的病因病机主要是肺燥津伤、肺气虚冷，然本虚标实，以肺为主，涉及脾胃肾等脏腑 [30] ，IPF病机的本虚主要表现为肺气阴两虚，常伴脾肾不足，标实主要体现在痰浊、血瘀、络阻相互夹杂。

4. 中医药调控NF-κB信号通路防治特发性肺纤维化

近年来，随着中药抗纤维化的深入研究，与肺纤维化的常用药物如尼达尼布、吡非尼酮相比，中药存在着许多优势，比如毒副效应小、提高生活质量，延长生存时间、不良反应少等，因此中药在肺纤维化的治疗中发挥重要作用。目前已有大量研究证实，中药单体及中药复方可以通过调控NF-κB信号通路改善炎症反应、氧化应激、EMT、凋亡、自噬、衰老、细胞周期、血管生成等方面，达到抗IPF的作用。

4.1. 中药单体

侯学文等 [31] 通过数据挖掘分析中药治疗IPF的临床文献，发现临床治疗IPF多以补气扶正、活血化痰类中药为主，使用频次前五的中药为黄芪、丹参、川芎、当归、党参；并基于网络药理学分析发现排名前三的通路主要涉及AGE-RAGE、松弛素、NF-κB信号通路等。为了协助今后中药治疗IPF的研究发展，现将近几年国内外中药单体通过NF-κB治疗IPF的研究成果进行归纳。

4.2. 皂苷类

皂苷类是中草药中最常见的活性成分，具有抗炎和抗纤维化作用。刘晶晶等 [32] 在体内及体外研究中发现，人参皂苷Rb1可以通过抑制肺泡巨噬细胞中NLRP3炎性小体和上游NF-κB信号通路的激活，进而延缓BLM诱导的小鼠急性肺损伤和肺纤维化。张小利等 [33] 研究发现，甘草酸单糖在单壁碳纳米管诱导的肺部炎症和纤维化小鼠模型中通过Western blot法、ELISA试剂盒等检测技术，出现了NF-κB磷酸化的表达量降低，NF-κB中的p65的表达量降低，进而可知甘草酸单糖可通过前期抑制PI3K/AKT和NF-κB信号通路，来缓解SWCNT诱导的小鼠肺纤维化。

4.3. 黄酮类

橙皮苷是从陈皮中提取的一种黄酮类化合物，具有抗炎、抗氧化的作用，Zhou Z等 [34] 在博来霉素(BLM)诱导肺纤维化大鼠模型中通过血清ALP和LDH水平，BALF分类细胞计数和肺功能等测试，发现橙皮苷能通过抑制TGF-β1/Smad3/AMPK和IκBα/NF-κB途径来减轻BLM诱导的IPF，从而改善氧化炎症标志物(Nrf2和HO-1)和促炎标志物(TNF-α，IL-1β和IL-6)的调节，以减少肺纤维化过程中的胶原蛋白沉积。灯盏花乙素是从灯盏花中提取的黄酮类物质，彭玲等 [35] 在体内和体外BLM诱导的纤维化模型中，发现灯盏花乙素既能通过下调NF-κB/NLRP通路，下调BLM诱导的p-p65的表达可降低BLM诱导的NLRP3、caspase-1、GSDMDNterm、ASC、IL-1β和IL-18的表达，而且能够剂量依赖性地抑制肺纤维化小鼠模型血清中IL-1β和IL-18的含量，对BLM诱导的纤维化炎症有抑制作用。也能显著降低BLM诱导的纤维化模型小鼠肺组织和细胞中各种促进上皮–间质转化相关分子的表达，并能够维持上皮细胞标志物的表达。槲皮素广泛存在于高良姜、款冬花、桑寄生、三七等中药材中，门翔等 [36] 在BLM致小鼠肺纤维化模型中采用肺功能检测、RT-qPCR法、Western blot等检测技术，出现了FVC、FEV 0.1降低，肿瘤坏死因子α (TNF-α)、白介素(IL)-6、IL-8及肺组织中羟脯氨酸(HYP)含量增加，Tgfb1、Nfkb mRNA表达上调，TGF-β1、p-P38 MAPK、NF-κB蛋白表达上调，纤维细胞、炎症细胞浸润减少，说明槲皮素通过抑制TGF-β1/P38MAPK/NF-κB信号通路来抑制BLM所致的肺纤维化。

4.4. 单萜类

蓝萼甲素(GLA)是从冬凌草中提取的一种生物科兰二萜类化合物。Yang F等 [37] 研究发现，GLA显著降低了用BLM诱导的小鼠肺中的胶原蛋白沉积和羟脯氨酸含量，可以通过拮抗白细胞浸润和促炎细胞因子的产生来有效改善肺纤维化。大黄素是从大黄中提取的单萜类物质，具有抗菌、止咳作用。Tian S L等 [38] 发现，大黄素抑制了p-IκBα和NF-κB信号的积累，同时刺激受损肺部的Nrf2抗氧化信号传导过程，如降低IL-1β，IL-6和TNF-α的过量产生以及过多的胶原蛋白沉积，抑制细胞核中p-IκBα和p65的易位。雷公藤甲素是雷公藤的主要活性成分之一，是从雷公藤中提取的一种环氧二萜内酯化合物，具有抗氧化等作用。陈宏等 [39] 研究发现，在BLM诱导肺纤维化大鼠模型中通过qPCR和(或) Western blot法等检测，雷公藤甲素能够降低细胞内IκBα磷酸化水平、抑制NF-κB p65的磷酸化和其核转移，进而下调Twist 1的表达有关，逆转肺泡II型上皮细胞EMT、缓解肺纤维化。

4.5. 生物碱类

麻黄碱是从麻黄中提取的一种生物碱，能改善小气道阻塞。Tian H等 [40] 研究发现，BLM诱导肺纤维化大鼠模型中通过细胞计数试剂盒-8测定、2',7'-二氯荧光素二乙酸酯(DCF-DA)染色和酶联免疫吸附等检测技术，麻黄碱不仅能抑制BLM治疗刺激的上皮–间充质转化(EMT)过程，如BLM + 麻黄碱组中α-SMA和vimentin水平降低以及细胞角蛋白-8和E-钙粘蛋白水平增加所证明的那样。而且，还能抑制NF-κB并在BLM处理的BEAS-2B细胞中激活Nrf-2信号传导。因此麻黄碱通过阻断NF-κB信号传导和激活Nrf-2信号传导来抑制EMT过程，从而减轻BLM诱发的肺纤维化。青藤碱具有抗炎，免疫，镇咳，抗氧化等作用，Yao F等 [41] 发现，青藤碱通过抑制TGF-β1/Smad3、PI3K/Akt和NF-κB通路抑制HFL-1和A549细胞的迁移和增殖，阻断HFL-1的FMT，逆转A549细胞的EMT，恢复基质金属酶的平衡，降低ECM蛋白的表达。

4.6. 多酚类

紫檀芪有抗癌、抗炎、抗氧化和镇痛剂的作用。紫檀芪可调节TLR4-MyD88-NF-κB信号通路，减轻肺部炎症，抑制胶原沉积，预防和治疗肺纤维化。白藜芦醇，是一种非黄酮类多酚有机化合物，有抗氧化、抗炎、抗癌及心血管保护等作用。Wang L等 [42] 研究发现白藜芦醇通过抑制EMT和TLR4/NF-κB以及TGF-β1/smad3信号通路，达到下调Vimentin、上调E-cadherin的表达，对大鼠BLM诱导的肺纤维化起到保护作用。岩白菜素是一种从多种药用植物中提取的化合物，具有抗炎、抗肿瘤和抗氧化作用，还具有显著的镇咳、祛痰特性。魏祎等 [43] 岩白菜素组小鼠肺组织中α-SMA表达，p65、NLRP3、GSDMD、ASC mRNA表达，p65、NLRP3蛋白表达均降低(P < 0.01)，IκBα蛋白表达升高，通过抑制NF-κB/NLRP3信号通路和调节代谢发挥治疗小鼠IPF的作用。

4.7. 多糖类

黄芪多糖是从黄芪中提取的一种多糖类物质，具有抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、抗辐射、抗应激、抗氧化等作用。实验研究表明，黄芪多糖(APS)能通过抑制TLR4/NF-κB信号通路和抑制细胞凋亡的百分比来降低炎性细胞因子表达水平，减少了肺组织损伤。APS处理可以改善胶原沉积，减少基质中的纤维化面积和羟脯氨酸含量。此外，APS显著抑制上皮–间充质转化(EMT)及NF-κB通路在体外的活化，如E-钙粘蛋白水平增加以及vimentin和α平滑肌肌动蛋白表达降低。发现在低氧诱导的肺动脉高压(PAH)模型小鼠采用Masson染色、ELISA检测、Western印迹法等检测技术，出现了细胞中IL-1β和TNF-α水平、钙蛋白酶1、MMP-9、TGF-β1蛋白表达水平及NF-κB P65磷酸化水平显著降低，证明APS可通过抑制钙蛋白酶1/NF-κB信号通路减轻肺组织炎症反应和纤维化反应。 [44] [45] [46]

4.8. 中药复方

通过总结诸多医家的治疗思路及经验发现，特发性肺纤维化的病因病机虽有不同，但总不离本虚标实之说。现将近几年中药复方通过NF-κB治疗IPF的成果加以总结，为后期的研究提供参考。

补肺汤由人参，黄芪，熟地，五味子，紫苑，桑白皮组成。文秀华等 [47] 研究在高迁移率族蛋白B1 (HMGB1)诱导的人非小肺癌细胞(A549)和人肺成纤维细胞(HFL1)中通过ELISA法检测技术，发现补肺汤冻干粉及含药血清对HMGB1诱导的A549和HFL1细胞损伤有保护作用，可能通过下调TLR2/MyD88/NF-κB信号通路达到减轻炎性因子的释放的效果。还可通过调节NF-κB信号转导通路的激活和表达，改善肺纤维化的过程，抑制巨噬细胞浸润和肺组织中NF-κB的活化。从而降低肺组织羟脯氨酸的含量来缓解病理变化和纤维化的沉积 [48] 。

当归补血汤是由黄芪、当归组成，其中黄芪：当归为5:1。刘娜等 [49] 做实验表明，在博莱霉素致肺纤维化大鼠模型中采用Szapiel评分和Ashcroft评分、实时荧光定量聚合酶链式反应(Realtime PCR)和蛋白免疫印迹法(Western blot)等检测技术，发现当归补血汤明显下降评分和Ashcroft评分，显著降低血清MDA含量，明显升高SOD，CAT，GSH-Px活性，明显降低肺组织PKD1，NF-κB，MnSOD mRNA及蛋白表达，当归补血汤可通过调节PKD1/NF-κB/MnSOD线粒体核抗氧化通路，提高机体抗氧化能力，从而减轻肺纤维化程度。

补阳还五汤出自《医林改错》，以黄芪，当归尾，赤芍，地龙，川芎，红花，桃仁为组成成分，Feng Y等 [50] 在博来霉素用于构建肺纤维化大鼠模型中发现补阳还五汤能降低NF-κB、ICAM1、VCAM1、HMGB1和TLR4表达水平，从而改善大鼠肺组织中肺纤维化诱导的炎症。

温肺补气通络方组成由补阳还五汤加五味药组成：黄芪、黄芩、丹参、虎杖、当归、川芎、桃仁、地龙、紫菀、款冬花、半夏、威灵仙、豨莶草；Song S等 [51] 研究发现，温肺补气通络方可以通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB途径来抑制氧化应激和炎症，以减少具有IPF的BLM诱导小鼠模型中的炎症反应。

5. 讨论和展望

特发性肺纤维化是一种常见的呼吸系统疾病，随着年龄的增长而呈进行性发展，后期可致呼吸衰竭甚至死亡，其发病机制尚不明确，可能与炎症反应、氧化应激、细胞外基质沉积、细胞自噬等机制有关。目前IPF的临床治疗效果不佳，仅能延缓IPF进展。随着IPF机制的进一步研究，发现IPE的发生发展受多条信号通路的异常激活所调控。目前已有大量研究证实，中药具有多成分、多靶点、多通路的特点，在IPE上有着改善患者肺功能、提高生活质量、不良反应少等优势，但关于中药干预NF-κB信号通路治疗PF的研究缺乏系统整理分析。因此本文系统性阐述NF-κB信号通路调控IPE的作用机制以及汇总近几年中药通过NF-κB信号通路治疗IPE的研究成果。通过进一步整理分析可知，中药可通过干预NF-κB信号通路调控炎症反应、氧化应激、上皮间质转化、细胞周期、自噬、凋亡以及血管生成等方面，抑制肺泡上皮细胞的转化、凋亡以及成纤维细胞的增殖、血管新生，促进成纤维细胞自噬、凋亡，从而抑制IPE进展，中药调控NF-κB信号通路抗IPE具有巨大的研究前景，但仍存在一些问题：一、中药单体及中药复方对于NF-κB信号通路的调控多为动物实验或者细胞实验，缺乏临床研究，且安全性有待考证；二、中药复方中经方和验方的研究较少，应当加大研究力度，且中药复方成分复杂，对于中药发挥抗IPE的有效成分尚缺乏准确性，因此在今后的研究中应加大对中药有效成分的研究；三、通过整理PF与NF-κB信号通路的发病机制发现，IPE的发生发展是受多条信号通路、多个信号分子调控的，显然不止NF-κB信号通路，因此在后期的研究中，应多层次、多通路联合研究。