紅景天苷對膿毒癥誘導(dǎo)的心功能障礙影響的研究進(jìn)展

張海丹　李培武　馬莉

[摘要] 紅景天苷是紅景天的有效成分之一，具有多種藥理活性。膿毒癥誘導(dǎo)的心功能障礙（SIMD）是造成膿毒癥預(yù)后不良的重要原因，目前認(rèn)為SIMD的發(fā)生機制主要與心肌抑制性因子的直接作用、心肌能量代謝障礙、鈣離子轉(zhuǎn)運障礙、心肌細(xì)胞凋亡、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）異常、腎上腺素信號抑制等因素有關(guān)。本文將結(jié)合國內(nèi)外近期相關(guān)實驗研究，試圖從病理生理角度探討紅景天苷對SIMD的保護(hù)作用機制，為后續(xù)的深入研究和臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞] 紅景天苷;膿毒癥;心功能障礙;病理生理

[中圖分類號] R631 ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 1673-7210（2019）05（b）-0044-04

[Abstract] Salidroside is one of the active constituents of Rhodiola and has a variety of pharmacological activities. Sepsis-induced myocardial dysfunction （SIMD） is an important cause of poor prognosis in sepsis. It is believed that the mechanism of SIMD is mainly related to the direct action of myocardial inhibitory factor， myocardial energy metabolism disorder， calcium ion transport disorder， myocardial apoptosis， renin-angiotensin-aldosterone system （RAAS） abnormalities， adrenergic signal inhibition and other factors. This article will combine the recent experimental research at home and abroad to try to explore the protective mechanism of salidroside on SIMD from the perspective of pathophysiology， and provide theoretical basis for further in-depth research and clinical application.

[Key words] Salidroside; Sepsis; Myocardial dysfunction; Pathophysiology

膿毒癥誘導(dǎo)的心功能障礙（SIMD）是造成膿毒癥預(yù)后不良的重要原因之一[1-4]，40%的膿毒癥患者伴有心功能不全，其病死率高達(dá)70%～90%[5-6]。因此改善心功能狀態(tài)將對膿毒癥的預(yù)后具有重要意義。目前，研究認(rèn)為SIMD的發(fā)生機制主要有心肌抑制性因子（myocardial depressant factors，MDF）的直接作用、心肌能量代謝障礙、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）異常、鈣離子轉(zhuǎn)運障礙、心肌細(xì)胞凋亡、腎上腺素信號抑制等[7-8]。隨著2014年《中國重癥膿毒癥/膿毒癥休克指南》的提出，中醫(yī)藥治療膿毒癥這一理念得到大多學(xué)者肯定。早在公元1200年，紅景天被藏醫(yī)《四部醫(yī)典》記錄為“性平、味澀、善潤肺、能補腎、理氣養(yǎng)血”。紅景天苷（salidroside，Sal）是從中藥紅景天中提取的一種苯乙醇類化合物，是紅景天最有效的活性成分之一，具有保護(hù)心腦血管系統(tǒng)、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、防輻射、抗衰老、抗疲勞和抗腫瘤等多種藥理活性。本文將結(jié)合國內(nèi)外近期關(guān)于Sal在膿毒癥治療方面的相關(guān)研究，擬進(jìn)一步從病理生理角度闡明Sal的藥理作用機制，為SIMD的后續(xù)深入研究奠定基礎(chǔ)。

1 SIMD發(fā)生機制及紅景天苷的影響

1.1 對心肌抑制性因子的作用

膿毒癥的發(fā)病過程中存在由MDF引起的“心肌頓抑”現(xiàn)象。早期研究發(fā)現(xiàn)的MDF包括腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素（IL）-1、IL-6、補體C5a和脂多糖（LPS）。隨著研究的深入，觀察到Toll樣受體（TLRs）、高遷移率族蛋白1（high mobility group box-1 protein，HMGB1）及補體系統(tǒng)激活在炎性因子的表達(dá)中扮演了重要角色[9-10]，膿毒癥時機體的單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)被激活，引起全身“炎性瀑布”反應(yīng)和宿主自身免疫性損傷，累及心血管系統(tǒng)時引起SIMD。

1.1.1 抑制早期致炎細(xì)胞因子 ?SIMD時，LPS可刺激機體在TLR-4介導(dǎo)下激活多種信號轉(zhuǎn)運通道：通過髓系分化因子88（MyD88）依賴性信號通路并激活c-Jun N端激酶（Jun N-terminal kinase，JNK）、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2）、p38絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和轉(zhuǎn)錄因子核因子（NF）-κB信號通路，從而誘導(dǎo)產(chǎn)生TNF-α、IL-1、IL-6等早期致炎細(xì)胞因子，通過破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，促進(jìn)氧自由基的產(chǎn)生，激活心肌細(xì)胞降解的酶類而損傷心肌細(xì)胞[11]。

有研究通過腹腔注射LPS建立膿毒癥大鼠模型，發(fā)現(xiàn)無論是肺臟組織中髓過氧化物酶（MPO）的蛋白表達(dá)水平，還是血清中TNF-α、IL-6和IL-1β等炎性因子活性以及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH）等氧化應(yīng)激指標(biāo)水平，Sal干預(yù)組均較對照組有所降低[12];Lan等[13]研究發(fā)現(xiàn)，Sal可顯著降低盲腸穿孔結(jié)扎（CLP）法建立的膿毒癥小鼠模型血清NF-κB p65蛋白表達(dá);Tang等[14]觀察到，Sal可作用于TLR/NF-κB途徑下游的炎性反應(yīng)，其機制可能是通過逆轉(zhuǎn)由氧自由基誘導(dǎo)的JNK和p38 MAPK的磷酸化實現(xiàn)的。綜上所述，Sal可能是通過抑制SIMD“炎性瀑布”中的TLR/NF-κB信號通路傳導(dǎo)過程中的環(huán)節(jié)之一而發(fā)揮心臟保護(hù)作用，但具體機制仍待進(jìn)一步探究。

1.1.2 抑制晚期炎性反應(yīng) ?HMGB1是細(xì)胞核內(nèi)一種高度保守DNA結(jié)合蛋白，膿毒癥時，其賴氨酸殘基發(fā)生乙酰化，HMGB1由胞核內(nèi)釋放到細(xì)胞外空間，通過刺激巨噬細(xì)胞，促使TNF-α、IL-1、IL-6等炎癥介質(zhì)大量釋放引起全身炎癥反應(yīng)綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）;HMGB1還可以破壞腸道屏障作用，誘導(dǎo)并進(jìn)一步加重SIRS，引起多器官功能障礙（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）。HMGB1的出現(xiàn)晚于TNF、IL-1，使得在抗炎治療過程中有了更多的緩沖時間。因此，抑制HMGB1活性可極大程度控制膿毒癥的炎癥級聯(lián)反應(yīng)。

Janus蛋白酪氨酸激酶2/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子3（JAK2-STAT3）信號通路近年來被證實參與炎性反應(yīng)中HMGB1的釋放環(huán)節(jié)。Qi等[15]通過CLP法建立膿毒癥大鼠模型發(fā)現(xiàn)，Sal通過腺苷酸活化蛋白激酶-去乙酰化酶（AMPK-SIRT1）途徑抑制HMGB1乙?；?，進(jìn)而抑制HMGB1釋放，且這種抑制作用可能是通過JAK2-STAT3信號通路實現(xiàn)的。NAD-依賴性去乙?；福∟AD-dependent deacetylase sirtuin-1）是人類基因組中由SIRT1基因編碼的蛋白。SIRT1的功能是去除蛋白質(zhì)上的乙?；鶊F(tuán)，即去乙酰化。Lan等[13]觀察到Sal被發(fā)現(xiàn)可以上調(diào)SIRT1蛋白的表達(dá)，抑制膿毒癥的炎性反應(yīng)，推測其機制可能是通過抑制HMGB1的核內(nèi)釋放而實現(xiàn)其對膿毒癥大鼠的肺保護(hù)作用。

1.2 預(yù)防心肌細(xì)胞纖維化

心臟成纖維細(xì)胞構(gòu)成心臟中總細(xì)胞數(shù)量的60%～70%，Tomita等[16]研究發(fā)現(xiàn)，LPS顯著增加培養(yǎng)的心臟成纖維細(xì)胞中TNF-α和基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-9的表達(dá)，廣譜MMP抑制劑治療可顯著減輕膿毒癥期間的心臟纖維化和心功能不全等組織學(xué)和功能變化，可見心肌細(xì)胞纖維化所致的心臟重構(gòu)是SIMD發(fā)病環(huán)節(jié)之一。

研究表明，Sal可上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）mRNA表達(dá)，同時增強SOD和CAT酶活性，減少血管內(nèi)皮炎性反應(yīng)引起的纖維增生，調(diào)節(jié)MMP-2、MMP-9和組織基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑-1（tissue inhibitor of metalloproteinases-1，TIMP-1）的平衡，從而抑制纖維化的病理過程[17]。隨后，黃獻(xiàn)歡等[18]對其機制深入研究，發(fā)現(xiàn)通過Sal干預(yù)后，大鼠肺組織α平滑肌肌動蛋白（α-SMA）表達(dá)和Ⅰ型膠原mRNA表達(dá)均下降，不難推測其抗纖維化和重構(gòu)的機制與膠原蛋白的調(diào)節(jié)相關(guān)。由此推測，在SIMD發(fā)生發(fā)展過程中，Sal可能通過預(yù)防心肌細(xì)胞纖維化及心臟重構(gòu)，實現(xiàn)改善心功能及預(yù)后。

1.3 減少活性氧的產(chǎn)生

膿毒癥時，活性氧主要通過脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)及DNA的破壞，以及線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器的損傷，導(dǎo)致心肌細(xì)胞收縮功能受限，還可通過炎癥介質(zhì)的級聯(lián)放大，調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡，抑制鈣的轉(zhuǎn)運及自身氧化還原的調(diào)節(jié)等導(dǎo)致心肌損傷。

王文杰等[19]通過觀察Sal對大鼠心肌缺血預(yù)適應(yīng)后VEGF表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)Sal預(yù)處理組缺血預(yù)處理7 d后，缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）和HIF-1α mRNA以及VEGF蛋白和VEGF mRNA表達(dá)明顯增強，CAT和SOD明顯增加，MDA含量顯著下降，得出結(jié)論為Sal預(yù)處理對急性心肌缺血再灌注損傷大鼠有保護(hù)作用，可降低血管內(nèi)皮炎癥和損傷程度，促進(jìn)缺血性心肌血管內(nèi)皮重生，增強清除自由基酶的活性，抑制脂質(zhì)過氧化。在神經(jīng)細(xì)胞損傷保護(hù)試驗研究中，研究者發(fā)現(xiàn)Sal可降低細(xì)胞凋亡數(shù)量及MDA水平，顯著增加SOD的活性以及GSH的水平，據(jù)此可推測：Sal的神經(jīng)保護(hù)作用可能是通過其抗氧化及抗凋亡作用實現(xiàn)的[20]。以上研究表明，Sal具有通過增強血管生成、抗氧化而起到保護(hù)血管內(nèi)皮損傷的作用。

1.4 改善心肌能量代謝障礙

心肌線粒體是心肌能量代謝的主要場所。研究發(fā)現(xiàn)，在注射LPS 6 h后大鼠心肌線粒體出現(xiàn)腫脹、嵴結(jié)構(gòu)消失，肌絲溶解，24 h出現(xiàn)空泡樣變性，可見膿毒癥時，各種原因?qū)е碌男募【€粒體結(jié)構(gòu)和功能損傷均是導(dǎo)致心肌能量代謝障礙的主要原因。已知Pink1-Parkin途徑參與膜電位降低引起的線粒體自噬，劉萌萌等[21]在觀察氯氣對大鼠肺線粒體結(jié)構(gòu)和功能的影響的實驗中觀察到：暴露于氯氣的大鼠肺血管內(nèi)皮細(xì)胞中的線粒體發(fā)生了腫脹、嵴結(jié)構(gòu)消失甚至崩解，Sal治療組大鼠肺組織中Pink1和Parkin的表達(dá)水平均降低。肺組織Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶和血清LDH均降低，因此得出結(jié)論：Sal可通過降低大鼠線粒體結(jié)構(gòu)和功能損傷發(fā)揮有益作用。

1.5 改善鈣離子轉(zhuǎn)運障礙

心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+轉(zhuǎn)運功能異常也是SIMD的基礎(chǔ)之一，LPS通過抑制Na+/Ca2+泵和胞膜上Ca2+-ATP酶的功能，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載[22]，此外，心肌細(xì)胞中Na+內(nèi)流減少，降低了心臟的興奮性，而這種Na+通道密度的減少可能是通過去極化減少引起的動作電位期間打開的Ca2+通道數(shù)量減少或開放時間縮短實現(xiàn)的[23]?？梢娔摱景Y心肌細(xì)胞中細(xì)胞Ca2+穩(wěn)態(tài)的這種破壞可引起SIMD。

Sal能促進(jìn)心肌細(xì)胞肌質(zhì)網(wǎng)鈣庫釋放，增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度。雷尚芳等[24]通過建立體外急性心肌缺血再灌注損傷大鼠心臟模型，發(fā)現(xiàn)Sal在急性缺血缺氧時具有正性肌力作用，可以增強心肌收縮力，改善心輸出量和心功能。鄧節(jié)喜等[25]發(fā)現(xiàn)Sal對復(fù)蘇后大鼠的心臟功能正性作用機制與心肌肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+-ATP酶（SERCA）激活有關(guān)，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)[Ca2+]>10-7 mol/L時，SERCA可消耗ATP逆濃度梯度將Ca2+由胞漿排入肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，因此可以通過提高SERCA的活性來矯正心力衰竭。

1.6 抑制細(xì)胞凋亡

研究證實，細(xì)胞凋亡通路的激活在SIMD中發(fā)揮了重要作用。Caspase-3蛋白是IL-lβ轉(zhuǎn)化酶家族成員之一，正常狀況下以無活性的Procaspase-3形式存在于胞質(zhì)中。當(dāng)細(xì)胞接受凋亡刺激時，Caspase-3被系列反應(yīng)激活，是凋亡進(jìn)入不可逆階段的標(biāo)志，因此活化Caspase-3蛋白表達(dá)的水平常被作為凋亡發(fā)生高低的標(biāo)志。Bcl-2家族參與細(xì)胞凋亡的“線粒體途徑”，其中Bcl-2為抑凋亡基因，Bax為促凋亡基因。李杰等[26]用H2O2刺激心肌細(xì)胞，觀察到Sal組的Bcl-2蛋白表達(dá)顯著增加，Bax、Cyt-C、切割Caspase-3和Caspase-9蛋白表達(dá)顯著降低。劉善淘等[27]發(fā)現(xiàn)，Sal可通過增強絲氨酸/蘇氨酸激酶（PI3K/Akt）通路減少輻射導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。以上研究結(jié)論均說明：Sal可抑制細(xì)胞凋亡，可能是通過使線粒體依賴性途徑失活來實現(xiàn)的。

2 展望

綜上，目前已有大量研究試圖闡明SIMD的發(fā)病機制，可以肯定的是有多種因子相互作用、互為因果，共同參與其發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后，僅通過阻斷單一因子難以達(dá)到改善心功能的目的。隨著2014年提出的“中國重癥膿毒癥/膿毒癥休克指南”使中醫(yī)藥在膿毒癥治療方面的研究存在應(yīng)用前景得以體現(xiàn)。目前關(guān)于Sal的研究大部分集中在組織缺血-再灌注、腫瘤、高原缺氧等方面，SIMD的治療大多著眼于抗MDF作用、改善能量代謝、抑制凋亡、改善鈣離子轉(zhuǎn)運、調(diào)節(jié)RAAS等幾個方面，鮮少有抑制補體系統(tǒng)激活、調(diào)節(jié)RAAS功能和交感神經(jīng)過度刺激方面的研究。因此亟待研究者們進(jìn)行多層次、多靶點的深入探索，以期闡明Sal的作用機制，為中藥有效單體在膿毒癥的治療開辟新思路，并為Sal進(jìn)一步用于膿毒癥的臨床治療奠定研究基礎(chǔ)。

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（收稿日期：2018-11-05 ?本文編輯：張瑜杰）