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编号:10391841
迷迭香酸对大鼠系膜基质及炎性细胞因子的影响
http://www.100md.com 《中华中西医杂志》 2003年第21期
     【文献标识码】 A【文章编号】 1606-8106(2003)21-2977-03

    肾小球系膜细胞和细胞外基质是肾小球重要的结构和功能单位。系膜细胞是肾小球基质合成和降解的重要场所。系膜细胞增殖和基质增生的必然后果是肾小球硬化。

    1 细胞外基质及其变化在肾小球硬化中的作用

    正常肾小球细胞外基质(ECM)从形态上可分为肾小球基底膜(GBM)与系膜基质两部分,均主要由糖蛋白、蛋白多糖、糖胺聚糖和胶原四种大分子组成。Ⅳ型胶原约占肾小球基底膜干重的50%。经典的Ⅳ型胶原由两条α 1 和α 2 一条三条肽链组成,每一肽链分子在其氨基端有一条三级螺旋结构,其羟基端有一球型非螺旋区域,这种结构使Ⅳ型胶原相互交联,构成肾小球ECM基本的网络样框架结构,允许其它系膜成分插入。Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型胶原与纤维连接蛋白在内皮下及肾小球系膜分布类似,但Ⅳ型胶原穿透整个GBM。经典Ⅳ型胶原见于内皮下,而上皮下的Ⅳ型胶原则是由α 3 和α 4 两种新肽链组成。两种胶原形成各自的网络结构,构成了肾小球独特的微环境。
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    纤维连接蛋白由两条多肽链经二硫键连接而成,见于肾小球基膜,血浆及小球系膜。分布于ECM的FN是不溶性的。可通过表面特别的识别位点与ECM的其它成分如胶原,糖胺聚糖粘附,亦可与血浆蛋白如纤维蛋白结合,还可通过细胞膜表面整合蛋白与细胞结合。

    层粘蛋白(laminin)由A 1 、B 1 和B 2 三条多肽链组成,分布于上皮下,内皮下及系膜,在胚胎发育,细胞生长及分化和细胞间相互作用上起主要作用。其表面有与细胞结合的特别识别位点———整合蛋白和非整合蛋白受体,可通过nidogen桥与胶原结合,还含与糖胺聚糖结合的识别位点。有人推测层粘蛋白与Ⅳ型胶原合成是独自进行的,再各自形成网络结构,然后相互作用。

    细胞外基质的增加是慢性进行性肾小球病变的特征,肾小球细胞外基质积聚是肾小球疾病发展至肾小球硬化的主要病理基础。现已证实,多种细胞因子通过对系膜细胞的作用参与调节肾小球ECM的分泌,导致肾小球结构和功能的异常,促进肾小球硬化。肾小球硬化是各种原因所致的肾小球损伤一组织病变的共同结局,包括肾小球结构萎陷和细胞外基质的堆积。
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    肾单位中可能存在着ECM合成与降解的平衡调节机理,其中任何一个环节的细微改变多可能会导致局部ECM的堆积。肾小球ECM的堆积并非仅有基质合成的增加,而且细胞外基质降解与合成的平衡也决定着肾小球的硬化。基质堆积是肾小球硬化发病机制的中心环节,并显示在这一过程中一系列介质的潜在作用。然而,这仅反映了整体情况的一个侧面。ECM成分堆积可由合成增加引起;另一方面在硬化过程中,基质降解减少;蛋白溶解酶合成量减少或这些酶的活性被抑制或未被激活;或者堆积的基质蛋白性质发生改变,如糖尿病中产生葡萄糖糖基化,使它们相对地拮抗蛋白酶降解作用 [1]

    2 在增殖性肾小球肾炎中具有重要作用的细胞因子

    目前研究结果已初步揭示许多细胞因子在促进肾小球系膜细胞增殖中具有重要作用。生理条件下,肾小球系膜细胞的活动受到精细的调节,细胞增殖的速率很慢。但在病理条件下,情况则完全不同。各种病理因素导致肾组织损伤时,炎性细胞如中性粒细胞、淋巴细胞、单核-巨噬细胞向肾内损伤的组织趋化、聚集、并分泌释放急性致炎因子,如IL-1、IL-8、TNFα、TGFβ和PDGF等,这些急性致炎因子又可能促使更多的细胞因子、生长因子和其它活性物质进一步释放。能够促进系膜细胞增殖的细胞因子还有IL-1、IL-6、IL-8等。
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    近来研究表明,转录因子NF-κB的过度活化。将NF-κB反义寡核苷酸通过左肾动脉导入抗Thy1.1模型鼠中,可明显减轻肾小球系膜的病理改变,并且能降低肾脏致病性炎症因子IL-6、PDGF、TNF-α及MPC-1等细胞因子的表达。我们的研究证实迷迭香酸可以通过抑制NF-κB,进而对异常活化的系膜细胞的增殖和表达炎性因子产生直接的抑制作用 [1]

    3 迷迭香酸的化学特性及药理作用

    迷迭香酸是咖啡酸和3,4二羟苯基乳酸形成的酯类。属于咖啡酸的一种衍生物。它的生物合成从L—苯丙氨酸和L—酪氨酸开始。在8种酶的参与下,咖啡酸从苯丙氨酸上获得酚环,二羟苯基乳酸从酪氨酸上获得酚环,再经过一系列化学过程而合成。迷迭香酸存在于多种植物中,如Boraginaceae、Lamiaceae等。目前国外已有报道可以通过Coleus blumei or Salvia officinalis的培养细胞中提取大量的迷迭香酸 [1]
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    迷迭香酸具有一系列的药理作用:

    (1)抗炎:一些研究认为可能与抑制花生四烯酸代谢中5—脂氧酶(5—LO)有关。1987年,Kimura等报道多种天然产物丹宁酸和相关化合物如咖啡酸、咖啡酰苹果酸、迷迭香酸、氯原酸等对LO代谢产物的作用,其中迷迭香酸对5—LO代谢产物5—羟二十碳四烯酸(5—HETE)、白三烯B 4 (LTB 4 )和15—LO产物15—羟二十碳四烯酸均有抑制活性 [3]

    (2)免疫调节作用:炎症与免疫之间关系十分密切,免疫调节作用亦是抗炎作用的一种解释。迷迭香酸的免疫调节作用:补体系统是一个涉及到识别和灭活微生物的防御系统,活化的补体成分可以介导多种炎症反应,例如促进白细胞趋化,活化嗜中性细胞组胺释放,增加血浆渗透性和其它作用。Bult等认为迷迭香酸是仅有的几个体内呈现抑制C 3 转化的化合物之一。迷迭香酸20mg/kg静脉注射时可降低内毒物介导的免疫循环休克的C 3 转化酶活化补体。推测与减少血小板增多,降低血压及减少前列腺和血栓素生成有关[4] 。1985年Rampart等报道了迷迭香酸对补体依赖的前列环素(PGI 2 )合成刺激作用有抑制活性,可以干扰不同途径的C 3 转化酶 [5] 。1998年Englberger等报道迷迭香酸是一个补体C 3 转化酶抑制剂,其1μmol/L浓度下可抑制约70%的溶血现象。但高浓度下对上述酶活性抑制较小;0.316~3.16mg/kg肌肉注射可抑制由CVF(眼镜蛇因子)介导的大鼠足跖肿胀,该药1~100mg/kg口服可以抑制大鼠被动皮肤过敏,在10mg/kg时可修复动物体内细菌导致热杀伤。但是迷迭香酸在0.1~10mg/kg剂量范围内不能抑制由叔丁醇过氧化物介导的大鼠足跖肿胀,指出迷迭香酸对补体依赖性炎症过程是有选择性的 [6] 。1991年Peake等报道了迷迭香酸对包括C 5 转化酶在内的补体通路的抑制作用,发现迷迭香酸对经典通路的作用大于对旁路的作用,并呈剂量依赖关系。浓度2.6mmol/L时达到最大抑制,并在1mmol/L浓度时可明显地抑制EA 436 细胞的溶解,并伴有抑制C 5a 和C 5 转化酶 [7] 。1999年Sahu等报道迷迭香酸通过共价结合活化的C 3b 抑制补体的激活 [6]
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    (3)抗氧化作用:黄诒森等报道了从丹参中得到的3种水溶性成分即丹酚酸A,丹酚酸B和迷迭香酸体外对大鼠脑、肝及肾细胞微粒体的脂质过氧化均有较强的抑制作用,并呈量效关系,作用比维生素E强几百倍到千余倍 [9] 。刘耕陶报道包括迷迭香酸在内的7种丹参的酚类成分对生物膜过氧化损伤有保护作用。迷迭香酸的清除自由基和抗氧化作用被认为是它的主要抗炎作用机制之一 [10] 。陈淑珍等报道迷迭香酸能抑制大鼠中性粒细胞超氧阴离子和过氧化氢以及脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的产生,还能减少溶菌酶及β-葡萄糖醛酸苷酶的释放,结果表明迷迭香酸能抑制中性粒细胞呼吸爆发和脂质过氧化及通过降低细胞内钙离子浓度而抑制溶酶体的释放 [11]

    (4)抗血小板聚集及抗血栓作用:Gracza等于1985年报道植物西门肺草Eymphytum officinal L中的主要成分迷迭香酸体外可抑制人血小板中MDA的形成,其IC 50 值为3.37nmol/L,提示迷迭香酸有抗血小板聚集活性 [12] 。邹正午等的实验表明迷迭香酸体内可抑制小鼠静脉血栓形成,阻抑胶原诱导的血小板聚集,促进纤维蛋白溶解活性,当剂量为50及100mg/kg时血栓形成的抑制率分别为41.9%和54.8%(P<0.05),当剂量为100及150mg/kg时血小板聚集的抑制率分别为30.4%(P<0.05)和46.4%(P<0.01),血浆优球蛋白溶解时间缩短(P<0.05),纤维蛋白原的含量无明显变化 [13]
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    (5)抗系膜细胞增殖作用:Makino等研究表明迷迭香酸能抑制血小板源性生长因子(PDGF)、肿瘤坏死因子α诱导的系膜细胞增殖(IC 50 值分别为1.4μg/ml,3.8μg/ml)这种效应发生在细胞周期的G 0 /G 1期和G 1 /S期,迷迭香酸亦能抑制PDGF所刺激的系膜细胞中PDGF及c-myc mRNA的表达 [14] 。实验表明含迷迭香酸活性成分的Perilla叶能抑制鼠类系膜细胞的增殖,并抑制自发性IgA肾病模型肾小球炎症的进展 [15]

    4 迷迭香酸抗系膜细胞增殖及抗系膜基质增生的机制

    Makino T观察了迷迭香酸对兔抗鼠胸腺细胞血清诱导的系膜增殖型肾炎大鼠模型的影响,发现给大鼠口服迷迭香酸100mg·kg -1 ·d -1 8天后,系膜细胞增殖及系膜基质增生受到明显抑制。Makino T认为迷迭香酸主要通过它的纤维蛋白溶解活性及抗氧化活性而产生上述作用的 [10]
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    Makino T还观察了迷迭香酸对体外培养的鼠系膜细胞增殖 的影响,结果发现它能抑制PDGF或TNF-β诱导的细胞增殖。它主要作用于G 0 /G 1 及G 1 /S期的细胞。他认为其作用机制主要是迷迭香酸抑制了系膜细胞PDGF及C-myc mRNA的表达 [17]

    5 迷迭香酸对在增殖性肾小球肾炎中具有重要作用的细胞因子的影响

    Makino T等在研究Perilla frutescens对系膜增殖性肾小球肾炎大鼠的抑制作用中,发现它除能抑制巨噬细胞/单核细胞对肾小球的浸润外,还能抑制系膜细胞所产生的循环生长因子。Makino T等还在观察迷迭香酸对体外培养系膜细胞作用时,发现迷迭香酸能抑制PDGF或TNF-α诱导的系膜细胞生长,其作用是通过抑制PDGF及C-myc mRNA的表达。

    6 研究迷迭香酸对肾脏系膜细胞、系膜基质及某些细胞因子影响的临床意义
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    慢性肾功能不全是各种慢性肾病发展至后期不可逆的严重疾病,人群发病率高,据统计约为100~150/100万人,病情复杂,治疗棘手,多数患者最终只能进行血液净化或肾移植以维持生命。近年来随着现代分子生物学技术和手段不断提高,对其发病机制有了更深刻的认识,但治疗上仍缺乏确实有效的药物。因此,对慢性肾功能不全的深入研究,寻找有效方法和药物尽可能延缓患者疾病的进一步发展,具有极大的经济效益和社会效益。

    慢性肾功能不全的发病机制十分复杂。目前公认肾小球硬化和肾间质纤维化是其主要的病理特征。其中肾小球系膜细胞增殖,细胞外基质增生在病变过程中起着关键作用。发病因素有血液动力学改变,细胞因子参与,脂质代谢紊乱,细胞凋亡等。

    我们通过对迷迭香酸的化学特性,药理作用和来源进行了了解、分析及进一步的深入研究,将有可能为慢性肾功能不全患者的治疗提供一种全新有效的方法和途径。

    参考文献
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    13 邹正午,徐理纳,田金英,等.迷迭香酸抗血栓和抗血小板聚集作用.药学学报,1993,28(4):241-245.

    14 Makino T.Inhibitory effects of rosmarinic acid on the proliferation of culture murine mesangial cells.Nephrol Dial Transplant,2000,15(8):1140-1145.

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    16 Makino T.Suppressive effects of rosmarinic acid on mesangioprolifˉerative glomerulonephritis in rats.Nephron,2002Dec,92(4):898-904.

    作者单位:362000福建泉州福建医科大学肾脏病研究室

    366000福建省三明市第二医院

    (编辑曲 全), 百拇医药(林威远)