Pharmacol Res 综述 | 徐涛/周焕团队聚焦天然产物治疗药物性肝损伤的研究进展、作用机制、减毒方法

撰文︱孙元凯

责编︱王思珍，方以一

编辑︱方以一

由于肝脏是外来物质生物转化（代谢）进入消化道的部位，因此非常容易受到许多药物和草药的伤害，从而引起药物性肝损伤（drug-induced liver injury，DILI）[1]。DILI可导致肝功能衰竭甚至死亡，是一种常见的药物不良反应[2-4]。据不完全统计，13.00%的DILI患者发生慢性DILI，44.40%的DILI患者发生肝细胞性DILI，.08%的DILI患者发生肝衰竭，甚至死亡率达到0.39%。由于损伤的类型和发病机制多源性、复杂性，目前仍缺乏治疗的特异性药物。有趣的是，中药（traditional Chinese medicine，TCM）通常采用多种机制治疗DILI，如减少或增加肝脏代谢和胆汁排泄，减少氧化应激诱导的细胞损伤，抵抗凋亡，减少炎症因子的释放[6-9]。然而，应该提到的是，TCM在治疗疾病时可能会带来不可逆转的副作用。因此，深入理解TCM治疗DILI的过程，并减少TCM治疗DILI同时所带来的毒性将具有重要的意义。

2022年7月，安徽医科大学药学院徐涛教授团队与蚌埠医学院周焕教授团队合作在国际学术期刊Pharmacological Research（IF = 10.334）在线发表了题为“Progress in the treatment of drug-induced liver injury with natural products”的长篇综述。该文章重点关注治疗DILI的天然产物单体及其治疗DILI的信号通路，并展望未来通过水凝胶递送系统减轻TCM的副作用。首先，作者总结了治疗DILI的归属于酚类，萜类，黄酮类，苷类的天然产物单体。其次，总结了TCM治疗DILI主要的五种通路。最后，作者讨论了未来通过水凝胶与外泌体结合的靶向递送新策略实现TCM靶向肝脏，以期降低毒副作用。安徽医科大学药学院2019级本科生孙元凯为文章第一作者，徐涛教授与周焕教授共为文章通讯作者。

一、药物性肝损伤

从发现海绵细胞的自组织现象开始，类器官研究从概念到应用经历了数十年的发展。逐渐成熟的培养体系和先进的分析技术加强了类器官在生物医学中的应用。尽管类器官研究中存在的问题有待解决，但它们对未来生物医学研究的潜在价值是不可否认的。在未来的类器官研究中，组织工程技术与类器官的联合培养和多种类器官共培养的

DILI是由各种处方药和非处方药引起的，如小化学分子、生物制剂、保健品、膳食补充剂等[10-13]。例如，过量服用对乙酰氨基酚（Acetaminophen, APAP）是一种广泛使用的止痛和解热药物，是DILI最常见的原因之一。这种药在世界上广泛使用，尤其是在西方世界。APAP诱导DILI的主要机制是APAP的过度使用导致葡萄糖醛酸化和磺化的饱和。实验表明APAP被细胞色素P450 2E1（cytochrome P450 2E1，CYP2E1）和CYP1A2代谢，形成一种活性代谢物N-乙酰基-P-苯醌亚胺（N-acetyl-p-benzoquinone imine，NAPQI）。NAPQI在肝脏中进一步与谷胱甘肽（glutathione，GSH）快速结合，排泄到胆汁时不会损伤肝细胞。然而，过量的APAP会导致葡萄糖醛酸化和硫酸化信号通路饱和从而产生过量的NAPQI，耗尽细胞内和线粒体GSH。然后与细胞内的生物大分子，尤其是蛋白质发生反应，形成共价键，导致线粒体损伤和细胞坏死死亡[14-19] （图1）。目前，DILI的治疗方法是一旦确诊，就尽快停用问题药物[20]。但需要指出的是，许多DILI患者在停药后通过激活先天免疫系统，形成细胞因子驱动的获得性免疫反应，肝损伤持续存在[21]。事实证明，TCM在这方面优于其他药物。例如，熊去氧胆酸可以加速肝损伤的恢复，防止部分患者发展为胆管综合征[22]。

图1 APAP诱导肝损伤的分子机制

（图源：Sun YK et al, Pharmacol Res, 2022）

二、治疗DILI
的天然产物单体

从发现海绵细胞的自组织现象开始，类器官研究从概念到应用经历了数十年的发展。逐渐成熟的培养体系和先进的分析技术加强了类器官在生物医学中的应用。尽管类器官研究中存在的问题有待解决，但它们对未来生物医学研究的潜在价值是不可否认的。在未来的类器官研究中，组织工程技术与类器官的联合培养和多种类器官共培养的

研究表明，天然产物的单体可能对DILI的治疗有好处，尤其是属于酚类、黄酮类、萜类和苷类的成分（表1）。团队成员总结了归属于这些类别的20余种治疗成分，例如，丹酚酸C（Salvianolic acid C，SAC）、黄芩苷、人参皂苷Rg1、牛蒡子苷等。其中，SAC由一个单位的咖啡酸和两个单位的丹参酚组成。大量证据表明，DILI可导致多种炎症因子产生[23]。同时，氧化应激通过产生过多的活性氧（reactive oxygen species，ROS）引起肝组织损伤，抑制肝脏抗氧化防御酶的表达，包括过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性[24]。但SAC可提高这些酶的表达水平。此外，有证据表明SAC处理的小鼠在DILI模型中表现出诱导型一氧化氮合酶、环氧合酶-2和CYP2E1表达显著降低，值得注意的是SAC不抑制正常小鼠中CYP2E1的表达水平[24]。这表明SAC有望成为一种低毒高效，仅治疗DILI患者而不影响正常人肝功能的药物。当然，这只是一种猜测，还需要进一步的研究来支持。另一方面，有研究表明丹酚酸B通过调控miRNA-152和DNA甲基转移酶1（DNA methyltransferase 1，DNMT1），抑制肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSCs）中PTCH1基因的高甲基化，从而抑制上皮-间充质转化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT），最终减轻肝纤维化[25]。这是因为EMT参与了造血干细胞的激活，从而导致肝纤维化。目前，TCM对肝脏的保护作用体现在表观遗传机制、抗炎症、抗氧化、抗凋亡、调控菌群等多个方面。

表1 天然产物单体对DILI的治疗作用

（表源：Sun YK et al, Pharmacol Res, 2022）

三、TCM对DILI的调控信号通路

从发现海绵细胞的自组织现象开始，类器官研究从概念到应用经历了数十年的发展。逐渐成熟的培养体系和先进的分析技术加强了类器官在生物医学中的应用。尽管类器官研究中存在的问题有待解决，但它们对未来生物医学研究的潜在价值是不可否认的。在未来的类器官研究中，组织工程技术与类器官的联合培养和多种类器官共培养的

近年来大量研究表明天然产物单体通过相关信号通路表现出治疗DILI的潜在活性。许多研究报道了一些治疗DILI的信号通路（图2）。例如，TCM通过调控信号通路MAPK、Nrf2/HO-1等信号通路来保护肝脏免受损伤。例如，MAPKs是一个由细胞因子、神经递质、激素、细胞应激和细胞粘附触发的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶家族[26]。许多细胞外信号通过磷酸化转化为细胞内反应。研究表明，MAPK家族在促炎细胞因子和ROS的产生以及促进细胞凋亡中起着至关重要的作用[27]。有趣的是，药物可以通过这一信号通路促进ROS、炎症细胞因子和细胞凋亡，导致DILI。但需要指出的是，桦木素可通过该信号通路抑制BAX和Caspase-3、Caspase-9的活化，从而抑制细胞凋亡，起到保护肝脏的作用[28]。总之，MAPK信号通路高度参与了TCM的调控过程。但目前MAPK家族治疗DILI的研究多集中在P38 MAPK信号通路上，上述TCM基本通过该通路发挥作用。MAPK信号通路与DILI的关系已经取得了一些进展，但还有许多复杂的MAPK信号通路需要充分揭示。这些中药在治疗DILI时是否会影响MAPK家族其他信号通路，有待进一步研究。

图2 TCM有效成分治疗DILI的信号通路研究

（图源：Sun YK et al, Pharmacol Res, 2022）

四、水凝胶智能递送系统

从发现海绵细胞的自组织现象开始，类器官研究从概念到应用经历了数十年的发展。逐渐成熟的培养体系和先进的分析技术加强了类器官在生物医学中的应用。尽管类器官研究中存在的问题有待解决，但它们对未来生物医学研究的潜在价值是不可否认的。在未来的类器官研究中，组织工程技术与类器官的联合培养和多种类器官共培养的

与口服或静脉注射相比，水凝胶药物经皮吸收外用具有起效快、毒性低等优点[29]。且与其他材料相比，水凝胶具有模仿自然皮肤微环境的独特特性[30]。此外，由于水凝胶的包封，药物的稳定性增强，药物不易降解[31]。这些表明，水凝胶是更有效的局部用药载体。有趣的是，微针技术是一种新兴技术，通过微针穿透角质层(皮肤屏障)进行透皮给药。水凝胶微针（Hydrogel micro-needles，Hydrogel–MNs）扩张形成瞬时微尺度释放通道，药物释放时不留聚合物残留，同时最大限度减少皮肤损伤[31]。另一方面，细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs），如外泌体、微囊和凋亡小体，是来源于大多数类型细胞的纳米大小的膜囊。EVs作为药物递送载体的巨大优势在于其先天有限的免疫原性和细胞毒性[32]。同时，不同条件下的不同细胞决定了EVs的异质性，不同细胞来源的EVs最终可能属于原始组织[33]。这表明，从肝脏提取的EVs可以作为TCM的载体靶向肝脏，减少中药对身体其他部位的损害。这是一种降低中药毒性的新方法，但其有效性有待进一步研究。将水凝胶基纳米复合材料与肝脏提取的EVs双包裹TCM构建一个新型输送系统是具有广泛的研究意义的（图3）。

图3 水凝胶基TCM治疗DILI的前景

（图源：Sun YK et al, Pharmacol Res, 2022）

五、总结与展望

从发现海绵细胞的自组织现象开始，类器官研究从概念到应用经历了数十年的发展。逐渐成熟的培养体系和先进的分析技术加强了类器官在生物医学中的应用。尽管类器官研究中存在的问题有待解决，但它们对未来生物医学研究的潜在价值是不可否认的。在未来的类器官研究中，组织工程技术与类器官的联合培养和多种类器官共培养的

综上所述，中药物（TCM）治疗药物性肝损伤（DILI）具有广阔的前景，这方面的研究也受到众多研究者的追捧。引起DILI的处方药和非处方药不计其数，DILI是全球人类肝病的主要病因。随着对该病的深入研究，其发病机制逐渐明确。TCM治疗DILI已被证明是有效的。例如，激活Nrf2信号通路以及调节GSH的合成、偶联和排泄是人参皂苷Rg1治疗APAP诱导的急性肝损伤的机制。然而，降低中药治疗DILI的毒性仍然是目前和未来需要克服的问题。越来越多的证据表明，水凝胶基纳米复合材料可能是一种良好的中药载体。因此，该团队综述了具有潜在抗DILI作用的TCM，重点阐述了这些药物抗DILI作用的信号通路，以及未来以水凝胶材料为基础的中药治疗DILI的可能性和前景。本文为进一步探索中医药治疗DILI提供了新的思路，如果研究者在这一领域进行更深入的研究，将会在这一领域取得长足的进步。

从发现海绵细胞的自组织现象开始，类器官研究从概念到应用经历了数十年的发展。逐渐成熟的培养体系和先进的分析技术加强了类器官在生物医学中的应用。尽管类器官研究中存在的问题有待解决，但它们对未来生物医学研究的潜在价值是不可否认的。在未来的类器官研究中，组织工程技术与类器官的联合培养和多种类器官共培养的

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.phrs.2022.106361

第一作者：孙元凯（左）；通讯作者：周焕（中），徐涛（右）

（照片提供自：安徽医科大学药学院徐涛团队/蚌埠医学院周焕团队）

作者简介（上下滑动阅读） 

徐涛， 男，博士，副教授，安徽医科大学硕士生导师。研究方向为肝脏炎症、肝纤维化的分子机制研究、酒精性肝病发病机制等。发表SCI论文100余篇，其中第一作者和通讯作者60余篇。兼任Frontiers in Pharmacology客座主编，Frontiers in Cell and Developmental Biology客座编辑，浙江省自然科学基金评审专家，波兰国家科学中心(NCN) 基金函评专家。

周焕，男，博士，副教授，安徽医科大学和蚌埠医学院硕士生导师，蚌医一附院临床试验研究中心主任。致力于肝脏炎症和肿瘤临床转化研究，主持和参与国家级和省厅级课题多项，以第一和通讯作者发表SCI收录论文20余篇。

孙元凯，男，安徽医科大学2019级本科在读，成绩优异，多次斩获国家励志奖学金、启航奖学金、校三好学生、优秀团员等奖励和荣誉。曾主持挑战杯项目：基于VEGFR2靶点的抗类风湿性关节炎的药物研究及其生产、销售，以第一作者发表SCI论文2篇(IF10.334，IF5.998)。

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本文完