黃芩苷在心肌纖維化中的作用

門素珍 劉巍

【摘要】植物衍生的化合物在我國已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，它們被認(rèn)為對(duì)人體是安全的。黃芩苷是從唇形科植物黃芩的根莖中提取分離出來的一種黃酮類化合物，具有顯著的生物活性。許多含有黃芩苷的中藥配方被廣泛應(yīng)用于疾病的治療，在臨床醫(yī)學(xué)占有重要地位。心肌纖維化是大多數(shù)心臟疾病發(fā)展到終末期形成心臟重構(gòu)的組織病理學(xué)特征，它可以破壞心臟結(jié)構(gòu)、損害心臟功能，增加惡性心律失常和心源性猝死等不良心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅人類健康。心肌纖維化由多方面的因素形成，包括炎癥、凋亡、p38絲裂原活化蛋白激酶、基質(zhì)金屬蛋白酶及轉(zhuǎn)化生長因子-β等。該文通過闡述黃芩苷與以上促纖維化因素的相互影響，說明黃芩苷對(duì)心肌纖維化的生物學(xué)作用。

【關(guān)鍵詞】黃芩苷；轉(zhuǎn)化生長因子-β；心肌纖維化

【Abstract】In China， plant-derived compounds， which are considered safe for the human body， have been widely used in the medical field Baicalin， a kind of flavonoids extracted from the rhizomes of Scutellaria baicalensis， possesses significant biological activity Multiple traditional Chinese medicine formulations containing baicalin are widely used in the treatment of various diseases， and have a high position in clinical medicine Myocardial fibrosis is the histopathological feature of cardiac remodeling formed in the end-stage of most heart diseases， and it can destroy the cardiac structure， damage the heart function， increase the risk of adverse cardiovascular events such as malignant arrhythmias and sudden cardiac death， thereby severely threatening human health Myocardial fibrosis occurs due to a variety of factors including inflammation， apoptosis， p38 mitogen-activated protein kinase， matrix metalloproteinases and transforming growth factor-β In this paper， the biological effects of baicalin on myocardial fibrosis are expounded through elucidating the interaction between baicalin and these pro-fibrosis factors

【Key words】Baicalin； Transforming growth factor-β； Myocardial fibrosis

炎癥是機(jī)體對(duì)刺激產(chǎn)生的防御性反應(yīng)，心臟的過度炎癥反應(yīng)對(duì)機(jī)體是有害的。積極控制炎癥對(duì)消除損傷因素和保護(hù)臟器功能至關(guān)重要[1]。 黃芩苷是從傳統(tǒng)中藥黃芩中提取的黃酮苷，具有多種藥理活性。很多研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷除具有抗細(xì)菌病毒活性外，還有抗氧化、抗癌及免疫調(diào)節(jié)作用[2]。

一、黃芩苷的抗炎作用

多種因素（AMI、壓力超負(fù)荷、病毒感染等）作用于心臟，使其受到損傷，可引起炎癥反應(yīng)，產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子及多種炎癥介質(zhì)，如內(nèi)毒素、TNF-α、一氧化氮等[3] 。雖然適當(dāng)?shù)难装Y反應(yīng)可以促進(jìn)心臟組織的修復(fù)和血管生成，但過度反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致大量的瘢痕組織和纖維化的形成，引起心室重構(gòu)，最終影響心臟功能[4]。內(nèi)毒素可以激活心血管內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞釋放大量細(xì)胞因子，導(dǎo)致心肌細(xì)胞能量代謝紊亂，心肌脂質(zhì)過氧化，氧自由基增加，引起心血管內(nèi)皮細(xì)胞和心肌功能及結(jié)構(gòu)的損害。TNF-α通過改變細(xì)胞內(nèi)鈣離子平衡，降低心肌收縮力和誘導(dǎo)大量一氧化氮產(chǎn)生而損害心臟功能[5]。 很多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示黃芩苷通過拮抗這些炎癥介質(zhì)，發(fā)揮抗炎作用。一項(xiàng)體外實(shí)驗(yàn)證明，培養(yǎng)的心肌細(xì)胞，經(jīng)黃芩苷預(yù)處理后，內(nèi)毒素的產(chǎn)生明顯減少。也有研究表明，將黃芩苷用于AMI大鼠模型，血清中TNF-α和IL-6水平顯著降低[6]。Chu等[7]在結(jié)腸炎的研究中發(fā)現(xiàn)，給予黃芩苷治療后，TNF-α和IL-1β蛋白在結(jié)腸組織中的表達(dá)大幅降低。

溶菌酶是先天免疫系統(tǒng)的主要成分，有助于抑制細(xì)菌和病毒的感染，增強(qiáng)嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的吞噬活性，促進(jìn)多形核白細(xì)胞的分泌，并強(qiáng)化一些抗菌藥物的作用。黃芩苷是一種生物活性黃酮，可以與酶結(jié)合，增強(qiáng)其作用活性。有研究顯示，金黃色葡萄球菌感染的小鼠模型給予黃芩苷后，金黃色葡萄球菌數(shù)量隨著黃芩苷濃度的增加而減少，同時(shí)，溶菌酶對(duì)金黃色葡萄球菌抑菌活性隨黃芩苷濃度的增加而增強(qiáng)，說明黃芩苷與溶菌酶的結(jié)合增強(qiáng)了溶菌酶的抗菌活性。黃芩苷不僅是通過阻斷病毒感染過程，而且通過恢復(fù)紊亂的免疫系統(tǒng)發(fā)揮其抗病毒作用。 此外，它可通過抑制病毒附著和細(xì)胞內(nèi)復(fù)制來阻斷病毒感染。最近研究報(bào)道，黃芩苷能夠調(diào)節(jié)Toll樣受體、NOD樣受體和其他免疫受體，能夠作為IFN-γ產(chǎn)生的有效誘導(dǎo)劑，直接誘導(dǎo)人CD4+、CD8+ T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞中IFN-γ的產(chǎn)生，激活JAK/STAT-1信號(hào)通路。

二、黃芩苷在心肌細(xì)胞凋亡中的作用

心室重構(gòu)是由于壓力升高，供血不足和藥物等引起的心臟損傷，導(dǎo)致心室解剖學(xué)和組織學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，影響心臟功能。研究證實(shí)細(xì)胞凋亡與心肌纖維化及心室重構(gòu)密切相關(guān)，其形成機(jī)制復(fù)雜[8]。許多研究報(bào)道，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ERS）在心臟中的活化與心肌細(xì)胞凋亡、肥大和纖維化密切相關(guān)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器，大部分分泌蛋白和膜蛋白在其中被合成，翻譯后修飾并折疊成正確構(gòu)象。ERS是蛋白質(zhì)量與折疊能力不平衡的結(jié)果。中等程度ERS的減輕，可以通過上調(diào)分子伴侶蛋白GRP78和GRP94的表達(dá)，抑制蛋白質(zhì)合成，促進(jìn)蛋白質(zhì)降解來完成。然而，持續(xù)或嚴(yán)重的ERS則可觸發(fā)凋亡信號(hào)傳遞，誘導(dǎo)促凋亡因子如C/EBP同源蛋白（CHOP）和Caspase-3的表達(dá)和活化，引起細(xì)胞凋亡[9]。有研究將黃芩苷用于腎性高血壓鼠模型后，病理結(jié)果顯示，黃芩苷可逆轉(zhuǎn)腎性高血壓大鼠心肌纖維無序排列，減少變性或壞死心肌細(xì)胞，減輕間質(zhì)性纖維化。此外，黃芩苷可以下調(diào)MMP-9、MMP-2、結(jié)締組織生長因子和TGF-β1的表達(dá)，以及抑制GRP78、GRP94、CHOP和Caspase-3的表達(dá)，提示黃芩苷可以減輕ERS，減少心肌細(xì)胞凋亡，抑制心室重構(gòu)。

三、黃芩苷對(duì)血管的作用

有研究利用雞胚絨毛尿囊膜（CAM）模型探討了黃芩苷在血管生成中的生物活性。CAM模型中，黃芩苷在血管的生成具有劑量依賴的雙重作用，而不僅僅是抑制作用。通過對(duì)處理的CAM進(jìn)行細(xì)胞增殖和程序性細(xì)胞死亡測(cè)定，以及使用定量PCR陣列，檢測(cè)高劑量和低劑量黃芩苷的不同作用。低劑量黃芩苷通過上調(diào)多種血管生成基因表達(dá)而促進(jìn)發(fā)育中血管細(xì)胞的增殖，而高劑量黃芩苷則誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，對(duì)血管發(fā)生具有抑制作用。高劑量組基因表達(dá)譜復(fù)雜，ANGPTL4、CST3、FN1等血管生成相關(guān)基因上調(diào)，但FGF2和血管內(nèi)皮生長因子-C（VEGF-C）等因素下調(diào)，導(dǎo)致凋亡增加，抑制血管生成。低劑量組調(diào)節(jié)血管生成因子如血管緊張素（ANG）、血管生成素1（ANGPT1）、ANGPTL4基因和生長因子如TGF-β2、VEGF-C，以及一些其他血管生成相關(guān)因子如FN1、脂多糖誘導(dǎo)的TNF（LITAF）、MMP-9，導(dǎo)致血管細(xì)胞增殖，促進(jìn)血管生成[10]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)高劑量黃芩苷顯示MMP-2、MMP-9、血管緊張素Ⅱ和血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)顯著降低。研究顯示，黃芩苷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和增殖可能不是血管特異性的，而高劑量黃芩苷治療的CAM中增加的細(xì)胞死亡和對(duì)血管發(fā)生的抑制作用可能受到除了這些血管生成相關(guān)因素之外的其他機(jī)制的調(diào)節(jié)。Qi等[11]還發(fā)現(xiàn)，黃芩苷對(duì)培養(yǎng)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞MMP-2活性、細(xì)胞增殖和凋亡的影響呈劑量依賴性下降。一些關(guān)于抗癌活性的研究表明，黃芩苷通過Wnt/β-連環(huán)蛋白、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、PI3K/Akt途徑或NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)抑制腫瘤細(xì)胞的血管生成。黃芩苷通過激活孤兒受體-雌激素受體相關(guān)受體α（ERRα）途徑誘導(dǎo)VEGF表達(dá)[12]。

四、黃芩苷對(duì)MAPK及MMP的作用

p38 MAPK是重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)酶，參與多種細(xì)胞內(nèi)信息傳遞過程[13]。作為絲裂原激活的蛋白激酶家族的一員，p38 MAPK能夠被其亞單位的磷酸化而激活，這種激活在動(dòng)脈炎癥和細(xì)胞分化增殖中發(fā)揮重要作用。p38 MAPK激活的增強(qiáng)能夠通過促進(jìn)MMP-9 mRNA轉(zhuǎn)錄水平而上調(diào)MMP-9的水平，這會(huì)導(dǎo)致一系列的生物效應(yīng)[14]。心肌缺血和缺氧導(dǎo)致p38 MAPK的活化，核易位引起TNF-α基因轉(zhuǎn)錄和翻譯，生成增加，進(jìn)而激活p38 MAPK，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，擴(kuò)大炎癥級(jí)聯(lián)，導(dǎo)致心肌肥大、纖維化及功能受損。在心肌細(xì)胞中，IL-1β可誘導(dǎo)p38 MAPK活化并增加其活性，從而誘導(dǎo)心臟內(nèi)皮細(xì)胞死亡并增強(qiáng)中性粒細(xì)胞活性，導(dǎo)致TNF-α增加及中性粒細(xì)胞在心肌組織中的浸潤，從而導(dǎo)致心肌組織損傷[15]。 Yan等[16]研究顯示，黃芩苷可以通過抑制p38 MAPK/MMP-9途徑來減輕由慢性缺氧引起的肺動(dòng)脈高壓和右室重構(gòu)。MMP-9參與細(xì)胞外基質(zhì)代謝，纖維化和慢性炎癥，MMP-9促進(jìn)血管中平滑肌細(xì)胞的增殖及其遷移到血管壁。研究表明，黃芩苷能夠下調(diào)p38 MAPK和MMP-9的表達(dá)，抑制p38 MAPK的活化。研究發(fā)現(xiàn)，阻斷p38 MAPK信號(hào)通路可明顯抑制MMP-9在動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中的表達(dá)。通過黃芩苷治療，可抑制p38 MAPK水平升高，減輕缺氧誘導(dǎo)的MMP-9增加，顯著改善小動(dòng)脈重構(gòu)。

五、黃芩苷對(duì)TGF-β的作用

TGF-β屬于具有多種生理功能的肽家族的細(xì)胞因子。它能夠調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞存活反應(yīng)，促進(jìn)單核細(xì)胞募集，抑制巨噬細(xì)胞促炎基因表達(dá)，抑制內(nèi)皮細(xì)胞的黏附分子合成，促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化和細(xì)胞外基質(zhì)合成，并介導(dǎo)血管生成[17]。研究顯示，TGF-β1與其受體結(jié)合，觸發(fā)Smad2和Smad3的磷酸化，Smad2和Smad3與Smad4結(jié)合形成Smad復(fù)合物，隨后，復(fù)合物轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致纖維化形成。因此，抑制TGF-β1的產(chǎn)生或阻斷TGF-β1信號(hào)通路是預(yù)防纖維化發(fā)生的重要策略[18]。研究證實(shí)，黃芩苷通過減少TGF-β1、TNF-α和IL-6促纖維化細(xì)胞因子以及增加抗纖維化細(xì)胞因子IL-10，發(fā)揮其在大鼠肝臟中的抗纖維化作用。另有研究顯示，黃芩苷通過減少間質(zhì)膠原蛋白積累，降低纖連蛋白和膠原蛋白I的mRNA表達(dá)水平，抑制TGF-β1產(chǎn)生及其下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，減少間質(zhì)膠原蛋白沉積面積，改善臟器纖維化，發(fā)揮保護(hù)作用[19]。

六、 小結(jié)

綜上所述，多種細(xì)胞因子、炎性介質(zhì)及不同信號(hào)通路等因素參與心肌纖維化的形成[20]。目前，對(duì)于心肌纖維化的治療，僅是從形成心肌纖維化的單一機(jī)制著手，不能取得理想效果。然而，傳統(tǒng)中藥黃芩苷則通過不同途徑作用于心肌纖維化，起到心臟保護(hù)作用。本文介紹了黃芩苷的部分生物學(xué)作用，更多的作用有待進(jìn)一步探索。

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（收稿日期：2017-07-06）

（本文編輯：楊江瑜）