青蒿素治療肺動脈高壓的病理生理機制

文 宏（綜述），伍偉鋒（審校）

（廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，南寧 530021）

肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）是一組由肺血管收縮與重構及炎癥細胞浸潤等因素引起肺動脈壓力和肺血管阻力進行性升高為特點的病理生理綜合征;預后險惡，如不經(jīng)治療，確診后中位生存時間為2．8年。青蒿素為一種高效低毒的抗瘧藥物，文獻報道青蒿素及其衍生物均有抗細胞增殖、抗纖維化、抗腫瘤等作用。因此，利用青蒿素及其衍生物的上述特性抑制肺動脈的重構，已成為PAH治療領域的新熱點?，F(xiàn)就青蒿素對PAH的治療予以綜述。

1 青蒿素的藥理學特性

青蒿素是我國藥學工作者于1971年從中藥黃花蒿Atemisia annua L中提取分離出的一種具有過氧橋的倍半萜內(nèi)酯類化合物［1］，分子式為C15H22O5，也是迄今我國唯一被國際承認的創(chuàng)新藥物。此后，在青蒿素的基礎上又開發(fā)出了多種衍生物，如DHA（dihydroartemisinin）、青蒿琥酯（artesunate）、蒿甲醚（artemether）、蒿乙醚（arteether）等，均具有抗瘧活性，具有高效、速效，低毒等特性。藥動學研究證實，青蒿素類藥物在體內(nèi)吸收快，分布廣，排泄快。毒理學證實其不良反應輕微。近年來，國內(nèi)外醫(yī)藥工作者發(fā)現(xiàn)，青蒿素及其衍生物除了抗瘧作用以外，還有

多方面的藥理活性和臨床作用，如免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗纖維化、抗孕以及抗心律失常等。目前臨床研究已開始將其應用于PAH的治療領域。

2 青蒿素治療PAH的作用機制

2．1 青蒿素的舒張血管作用 PAH最直接的血流動力學改變?yōu)榉蝿用}壓的升高，降低肺動脈壓無疑是治療首要靶標。國內(nèi)李鴻珠等［2］首先發(fā)現(xiàn)青蒿素具有舒張血管作用，研究結果認為青蒿素的舒張血管機制可能是通過抑制電壓依賴性鈣通道及受體操縱性鈣通道而發(fā)揮作用的;在無Ca2+的重碳酸鹽緩沖液中，青蒿素也能夠抑制去甲腎上腺素所致的血管收縮，說明青蒿素對鈣庫操縱性鈣通道也有抑制作用。因此青蒿素的舒血管作用并非為內(nèi)皮依賴性，內(nèi)皮釋放的舒張因子不是決定因素，其舒張機制可能主要與血管平滑肌細胞相關。推測青蒿素可能具有類鈣通道阻滯劑或α受體阻滯劑樣作用，可能是通過分別抑制鈣及去甲腎上腺素與其受體蛋白的結合，通過增加細胞內(nèi)鳥苷酸環(huán)化酶水平 ，使依賴細胞內(nèi)鳥苷酸環(huán)化酶的蛋白激酶對某些功能性蛋白或酶磷酸化，從而舒張血管平滑肌。將其運用于PAH患者可望直接降低其過高的肺動脈壓，改善其癥狀。

2．2 青蒿素的抗炎作用 Zaiman等［3］發(fā)現(xiàn)缺氧、自身免疫性抗體、病原微生物等多種因素可以導致促炎性因子表達升高，激活炎性細胞和下游的信號轉(zhuǎn)導通路啟動增殖過程和炎性病變，引起肺小血管炎及肺間質(zhì)纖維化，導致肺血管床閉塞和重建，說明炎癥可能參與了PAH的進展。研究發(fā)現(xiàn)［4］，一方面，青蒿素、青蒿琥酯、DHA對多種致炎因子包括脂多糖、肽聚糖、刺激性非甲基化胞嘧啶鳥嘌呤二核苷酸的寡脫氧核苷酸、熱滅活的大腸埃希菌或金黃色葡萄球菌誘導的巨噬細胞釋放促炎細胞因子腫瘤壞死因子α、白細胞介素6有明顯的抑制作用，從而減輕炎性反應。另一方面，青蒿素和青蒿琥酯能抑制可誘導型一氧化氮合酶的mRNA上調(diào)和蛋白表達，從而抑制重要的炎性介質(zhì)一氧化氮的產(chǎn)生。青蒿素及其衍生物通過阻止促炎細胞因子及各種炎性介質(zhì)的釋放過程，可能在一定程度上緩解PAH的發(fā)生及發(fā)展。

2．3 青蒿素的免疫調(diào)節(jié)作用 臨床發(fā)現(xiàn)許多結締組織病常合并PAH，這些疾病大多表現(xiàn)為自身免疫或自身免疫缺陷，其共同點為T細胞缺陷，包括T細胞絕對不足或/T細胞比例下降，或者/T細胞比例下降。因此T細胞缺陷可導致自身免疫性疾病PAH的發(fā)生［5］。此外，30%～40%的特發(fā)性PAH（idiopathic pulmonary arterial hypertension，IPAH）患者抗核抗體陽性，10%～15% 的患者抗心磷脂抗體陽性，11%合并雷諾現(xiàn)象，這些均提示IAPH似存在相對或絕對免疫缺陷，免疫調(diào)節(jié)異常的發(fā)生導致致病性的T細胞、B細胞活化，從而導致PAH形成［6］。說明免疫因素在PAH的發(fā)病機制中起重要作用。體外實驗發(fā)現(xiàn)潑尼松龍能抑制IPAH患者平滑肌細胞由G1期至S期的進程，發(fā)揮其免疫抑制作用。臨床發(fā)現(xiàn)糖皮質(zhì)激素聯(lián)合免疫抑制劑可以有效減緩PAH的進展，并已有少量病例報道，但是糖皮質(zhì)激素及免疫抑制劑的長期應用不可避免地會出現(xiàn)嚴重的不良反應。早在1991年，葉燕霞等［7］發(fā)現(xiàn)DHA對Con A誘導的小鼠T細胞增殖有明顯的抑制作用，DHA能有效抑制Con A誘導的T細胞增殖，并呈時間——劑量依賴性;DHA阻滯細胞于 G0/G1期，阻止細胞進入S期和 G2/M期;DHA能夠下調(diào)、Treg細胞CD69的表達。DHA可直接抑制B淋巴細胞增殖，減少B淋巴細胞分泌自身抗體，減輕體液免疫反應，減少免疫復合物的形成，提示對體液免疫有抑制作用。因此，青蒿素類藥物可以作為一種新型的免疫調(diào)節(jié)劑抑制PAH的免疫反應而用于臨床，同時又無皮質(zhì)激素樣的不良反應。

2．4 抑制肺血管內(nèi)皮細胞、血管平滑肌細胞的增殖作用 PAH特征性組織學改變［8］為肺血管內(nèi)皮細胞、血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）及成纖維細胞的遷移與增殖。在PAH的血管重構中起主導地位，因而如何抑制肺血管內(nèi)皮細胞及VSMC的過度增殖、逆轉(zhuǎn)肺動脈重構一直是PAH治療的主要靶點。Chen等［9］報道，DHA和青蒿素均可抑制人臍靜脈內(nèi)皮細胞的增殖、遷移和管狀形成。吳國東等［10］利用 3-（4，5-二甲基噻唑-2）-2，5-二苯基四氮唑溴鹽法測定經(jīng)青蒿素處理經(jīng)過的孵育人臍靜脈內(nèi)皮細胞增殖率時發(fā)現(xiàn)，4～128μmol/L的青蒿琥酯作用于人臍靜脈內(nèi)皮細胞24 h或48 h后，細胞逐漸固縮、上浮，漂浮的細胞數(shù)和藥物濃度呈正比，并隨著時間的延長而增加。即隨著青蒿琥酯濃度的增加和作用時間的延長，人臍靜脈內(nèi)皮細胞的增殖率逐漸降低。上述青蒿素及其衍生物對內(nèi)皮細胞的抗增殖作用都與其促凋亡相關。周志明等［11］首次證實了青蒿素在（10～160）mg/L范圍對體外培養(yǎng)VSMC的增殖有抑制作用，具有劑量依賴性。并認為，青蒿素對VSMC的抑制作用可能與其干擾細胞的增殖周期有關。實驗表明，青蒿素能使細胞發(fā)生細胞周期阻滯，使血管平滑肌細胞阻滯于G0/G1期，減少進入S期的細胞比例，并干擾細胞周期由S期至G2/M期的發(fā)展。本實驗同時發(fā)現(xiàn)青蒿素各實驗組血管平滑肌細胞3H-TdR摻入率較對照組明顯降低，表明青蒿素可以抑制VSMC DNA的復制，從而抑制細胞增殖。青蒿素及其衍生物對血管內(nèi)皮細胞瘤和VSMC的抑制作用可能在其治療PAH的過程中發(fā)揮了極其重要的抑制血管重構作用。

2．5 抑制基質(zhì)金屬蛋白酶活性 細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix，ECM）起到細胞結構支架作用?；|(zhì)金屬蛋白酶（matrixmetalloproteinase，MMP）是一類依賴金屬離子鋅（Zn2+）并以ECM組分作為水解底物的蛋白水解酶，在機體ECM逆轉(zhuǎn)與重構以及疾病的病理損害中起著極其重要的作用。在PAH血管重構過程中，首先被激活、增殖并合成基質(zhì)的是外膜成纖維細胞;通過內(nèi)皮素1等因子刺激MMP2、MMP9上調(diào)并介導外膜成纖維細胞遷移進入血管中膜甚至內(nèi)膜，且可直接或間接通過對血管平滑肌功能的調(diào)節(jié)參與PAH時肺血管重構。有學者研究發(fā)現(xiàn)抑制MMP可以明顯降低PAH患者的肺動脈壓力。Buommino等［12］研究發(fā)現(xiàn)，青蒿素可以抑制人類黑色素細胞的遷徙并降低MMP2和avb3整聯(lián)蛋白的表達，而這兩種蛋白都是控制細胞遷徙的重要因素。其他相關研究表明，青蒿素能調(diào)節(jié) MMP9（明膠酶 B），MMP11和BMP1的水平，提示MMP基因家族可能是青蒿素在人類腫瘤細胞中發(fā)揮作用的目標基因之一［13］。因此，抑制MMP活性，從而抑制肺血管重構是青蒿素治療PAH的重要基礎之一。

2．6 青蒿素抑制細胞因子的表達作用 各種細胞因子，如血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、血小板源性生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子β、成纖維細胞生長因子及胰島素樣生長因子等在PAH發(fā)生機制研究中占重要地位，這些因子分別有促進血管內(nèi)皮細胞增殖，促進ECM合成，刺激平滑肌細胞有絲分裂，促進彈性蛋白和膠原蛋白合成等作用，從不同側面促進血管構型發(fā)生重建［14］。抑制這些細胞因子的表達將來這些有可能成為新的藥物治療靶點。Lee等［15］證實，DHA可下調(diào)白血病K562細胞表達VEGF165、VEGF121，且呈劑量、濃度依賴性。Efferth等［16］通過微陣列研究的方法，發(fā)現(xiàn)VEGF-A與VEGF-B對青蒿琥酯抑制實驗組的半抑制濃度變化存在明顯相關。青蒿素及其衍生物抑制上述細胞因子的表達進一步加強其抗血管重構的作用。

2．7 青蒿素的抗纖維化作用 ECM纖維化是PAH肺動脈重構的重要組分之一，其本質(zhì)是以成纖維細胞為主的細胞成分過度增殖和以膠原為主的ECM過度沉積，其中膠原等ECM主要是由成纖維細胞合成和分泌。研究發(fā)現(xiàn)［17］青蒿素對實驗性硅沉著病有明顯治療作用，膠原硅沉著病的發(fā)生是由于成纖維細胞增生，膠原成增多導致肺內(nèi)膠原沉積所致，提示青蒿素具有抗纖維化作用。青蒿素抗纖維化作用與其抑制成纖維細胞增殖、降低膠原合成、抗組胺促膠原分解有關。曹治東等［18］將不同濃度的青蒿素作用于體外培養(yǎng)的瘢痕成纖維細胞，在不同時相點觀察青蒿素對瘢痕成纖維細胞生物學特性的影響，發(fā)現(xiàn)青蒿素在30～120 mg/L濃度對成纖維細胞增殖的抑制可呈劑量和時間依賴性，并明顯降低細胞外膠原量，因而將其應用于PAH的治療有助于逆轉(zhuǎn)肺動脈的重構。

2．8 青蒿素的促凋亡作用 隨著對青蒿素類藥物藥理作用研究的不斷深入，證實青蒿素及其衍生物能誘導多種細胞凋亡。細胞凋亡是基因控制的細胞死亡過程 ，PAH過程中，血管內(nèi)皮細胞及VSMC的凋亡不足是PAH肺血管重構的病理機制之一。研究表明在血管內(nèi)皮剝脫后，VSMC凋亡在血管初始加厚過程中起關鍵作用。我國學者［11］首先發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過10%RPMI 1640培養(yǎng)液預培養(yǎng)的VSMC懸液，分別加入不同濃度的青蒿素（10，20，40，80，160 mg/L），經(jīng)HE染色對照組中無凋亡細胞，青蒿素組可見較多凋亡細胞，細胞核固縮深染，核碎裂并呈數(shù)個深藍色顆粒。流式細胞儀檢測結果顯示，對照組凋亡率為0．10%，青蒿素組（40 mg/L）凋亡率為12．93%，青蒿素 （160 mg/L）組凋亡率為38．72% ，表明青蒿素能夠劑量依賴性地促進 VSMC凋亡。青蒿素誘導VSMC凋亡的機制可能是多環(huán)節(jié)、多途徑的，如下調(diào)Bcl-2表達、上調(diào)Bax表達，激活caspase通路，延遲細胞周期，依賴p53途徑及自由基形成和DNA鏈碎裂等［19］。青蒿素的這種促VSMC凋亡的特性可能是其逆轉(zhuǎn)PAH血管重構最重要的分子生物學基礎。

3 結語

青蒿素對PAH的治療效應是多方面，多角度的。一方面，青蒿素可以通過其擴血管作用，直接緩解PAH的血流動力學異常;另一方面，通過抑制免疫炎性反應，改變PAH的病理生理進程。此外，還可以通過抑制血管內(nèi)皮細胞、VSMC增殖，抑制各種細胞因子的表達及MMPs活性，抗間質(zhì)纖維化;促進VSMC凋亡等多種途徑逆轉(zhuǎn)肺動脈重構。由于其具有高效、價廉、低毒等特點，可能成為PAH治療領域一種安全、有效且經(jīng)濟實惠的藥物。

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