黃芪多糖對心力衰竭的保護機制研究進展

郭英杰，王皓，李利霞，張守彥

(1.鄭州大學第二附屬醫(yī)院 心血管內科，河南 鄭州 450000；2.鄭州大學附屬洛陽中心醫(yī)院 心血管內科，河南 洛陽 471000)

心力衰竭(heart failure，HF)是各種原因所致心血管疾病的終末階段。近年來對HF的發(fā)病原因、病理生理學等機制研究有了較為全面且突破性的進展，藥物治療方案已經從傳統(tǒng)的擴血管藥物、強心劑以及利尿劑等逐步過渡至神經內分泌的治療模式，但在中醫(yī)藥領域的發(fā)展仍較為緩慢。因此，從分子生物甚至基因層面研究中醫(yī)藥治療HF的作用機制是非常必要的。

黃芪屬于豆科植物科，長期以來被用作許多中藥處方的重要成分。黃芪多糖(Astragalus polysaccharide，APS)是黃芪的重要成分之一，藥理作用非常廣泛，如具有較強的抗腫瘤作用，能有效緩解炎癥性動脈內皮細胞損傷、抗動脈粥樣硬化和胰島素抵抗[1]。研究表明，APS也可以抑制心室重構，調節(jié)神經內分泌系統(tǒng)，抗炎抗氧化等，從而延緩HF的進展。目前針對APS對HF的研究還只是在動物實驗中，臨床上還沒有單獨關于其對HF的研究。

1 APS減輕心肌細胞凋亡和損傷

心肌細胞凋亡是各種原因導致的HF的關鍵環(huán)節(jié)，近年來其在心肌重塑中的作用也越來越受到重視。APS能夠顯著減輕細胞凋亡中的各個環(huán)節(jié)，例如氧化應激、細胞自噬、促凋亡蛋白表達等。Cao等[2]對使用多柔比星(阿霉素)化療藥物誘導的心肌損傷大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，APS可以通過促進AKT磷酸化和抑制p38MAPK磷酸化，減輕阿霉素誘導的氧化應激和細胞凋亡。Cao等[3]進一步研究，使用阿霉素誘導的新生大鼠心肌細胞損傷模型和小鼠HF模型探索APS的功能，結果顯示，阿霉素治療導致C57BL/6J小鼠HF和心肌細胞凋亡增加，細胞自噬通量受到干擾。APS可以通過調節(jié)AMPK/mTOR途徑修復自噬，減弱阿霉素誘導的心臟損傷。Sun等[4]使用高糖誘導H9C2細胞凋亡的模型中，發(fā)現(xiàn)黃芪多糖可通過抑制外源性和內源性的促凋亡蛋白的表達，調節(jié)線粒體中Bcl-2與Bax的比值，從而減輕高糖誘導的細胞凋亡。

2 APS逆轉心肌肥厚作用

心肌肥厚可直接影響心臟舒縮功能，是導致HF發(fā)生的重要機制，是心血管疾病發(fā)病率和死亡率的獨立危險因素[5]。APS可降低心肌細胞蛋白的合成，減緩組織炎癥因子的釋放，從而逆轉心肌肥厚。趙素玲等[6]以原代培養(yǎng)乳鼠心肌細胞為模型，應用異丙腎上腺素(isoprenaline，Iso)10 μmol·L-1誘導心肌細胞肥大，發(fā)現(xiàn)心肌細胞蛋白質增加56.7%，體積增大88.4%。APS處理后，肥大的心肌細胞蛋白質降低，體積減小，ANP mRNA表達顯著降低，與對照組比較，差異有統(tǒng)計學意義，且與劑量呈正相關性，表明APS能夠有效抑制Iso誘導的心肌細胞肥大。另有研究發(fā)現(xiàn)Iso誘導心肌肥大的模型中，APS可調節(jié)TNF-/PGC-1α信號，提高ATP/ADP、ATP/AMP的比值，減少心肌組織游離脂肪酸，抑制心臟蛋白合成增加[7]。李勝陶等[8]在已有研究證實了APS對Iso誘導的心肌肥大有保護作用的基礎上，進一步探討APS是否是通過阻斷TLR4/NF-K這一通路實現(xiàn)的，結果顯示APS能抑制TLR4、p65的表達和IκBα的降解，表明APS可能是通過抑制TLR4/NF-KB通路的激活減緩組織中炎癥因子的分泌，從而保護心臟。

3 APS抑制心肌纖維化

心肌纖維化是大多數心肌病的標志，特征是細胞外基質過度積累，導致正常心肌組織結構破壞和器官功能進行性障礙，是各種心臟損傷后發(fā)生心室重構和HF的驅動因素。已有研究發(fā)現(xiàn)各種miRNAs的異常表達在心肌纖維化和心力衰竭中起著重要作用，MiR-27最早發(fā)現(xiàn)參與細胞的增殖、分化及凋亡。APS可通過減少細胞因子的產生，抑制心肌細胞的增殖、分化及凋亡[9]。Ren等[10]建立脂多糖誘導H9C2細胞炎癥損傷的模型，在0～200 μg·L-1不同濃度的APS處理后，應用cck-8試劑計算細胞存活率，結果表明APS通過提高細胞活性，減少細胞凋亡及細胞因子的產生，保護脂多糖對H9C2細胞造成的炎癥損傷，這一保護作用可能是通過下調MiR-27的表達及抑制NF-kB、JNK通路實現(xiàn)的。

4 APS對神經-內分泌系統(tǒng)的影響

在HF初期，各種內源性神經內分泌因子和細胞因子激活，主要包括血管緊張素、心房利鈉肽(atrial natriuretic peptide，ANP)、B型利鈉肽(B-type natriuretic peptide，BNP)，其他包括內皮素(endothelin，ET)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)及白細胞介素-6(interleukin，IL-6)。隨著這些因素的長期、慢性激活促進心肌重構，加重心肌損傷和心功能惡化；后者又進一步激活神經內分泌細胞因子，形成惡性循環(huán)。

4.1 APS抑制腎素-血管緊張素-醛固酮(renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS)系統(tǒng)心肌局部存在RAS，RAS的活性終產物-血管緊張素Ⅱ，通過收縮血管，興奮交感神經，促醛固酮和血管升壓素釋放，促心肌肥厚、纖維化、增殖，增強氧化應激等病理生理效應，參與HF、心臟重構等心肌病變的形成[11]。李琴等[12]應用血管緊張素Ⅱ誘導H9C2細胞肥大模型，隨機分為空白對照組和血管緊張素組(10-6mol·L-1)，血管緊張素加入APS(10-6mol·L-1)高濃度組，血管緊張素加入APS(10-7mol·L-1)中濃度組和血管緊張素加入APS(10-8mol·L-1)低濃度組進行觀察，結果發(fā)現(xiàn)，與空白對照組相比，血管緊張素Ⅱ誘導H9C2心肌細胞肥大，APS能抑制H9C2心肌細胞表面積增大，使細胞總蛋白及心肌細胞肥大相關基因mRNA的表達水平明顯下降，心肌細胞存活率明顯上升，表明APS能有效抑制血管緊張素Ⅱ誘導的心肌細胞肥大。研究表明，除了經典的血管緊張素轉化酶(angiotensin converting enzyme，ACE)途徑，心臟局部的血管緊張素Ⅱ還存在著非ACE途徑來源，其中最重要的來源是糜蛋白酶途徑[13]。Chen等[14]研究發(fā)現(xiàn)APS可以下調胃促胰酶的活性及基因表達，從而抑制心肌血管緊張素的生成，但對ACE的活性及基因表達和血漿中血管緊張素Ⅱ無明顯作用。因此，APS不僅顯著降低血管緊張素Ⅱ的表達，而且可通過旁路途徑抑制血管緊張素Ⅱ的產生。

4.2 APS減少內皮素(endothelial，ET)分泌ET是由循環(huán)系統(tǒng)內皮細胞釋放的強效血管收縮肽。HF時，一方面血流動力學障礙造成內皮細胞損傷，表現(xiàn)為內皮細胞活性降低或釋放NO減少，內皮縮血管肽生成增多；另一方面交感神經和RAAS系統(tǒng)激活刺激ET分泌增多。增多的ET還可導致細胞肥大增生，參與心臟重塑過程，從而形成惡性循環(huán)，加速HF的進展[15]。APS可通過信號通路，促凋亡蛋白表達等，減少血管內皮細胞的凋亡。Xie等[16]應用Na2S2O4誘導心臟微血管內皮細胞缺氧/復氧損傷(hypoxia/reoxygenation，HR)模型，分為對照組、HR組、HR加入APS 25 mg·L-1組、HR加入APS 50 mg·L-1組、HR加入APS 100 mg·L-1組，結果顯示APS通過調節(jié)PI3K/AKT信號通路，抑制血管內皮細胞的凋亡，也可通過提高BCL-2的表達，降低BAX的表達及抑制caspase3的活性。

4.3 APS抑制利鈉肽表達HF時，心室室壁張力增高，ANP和BNP分泌明顯增加，增高的程度與HF的嚴重程度呈正相關，可作為評定HF預后的指標。APS可有效抑制ANP和BNP的表達，并呈劑量依賴性。Dai等[17]以0.05、0.10、0.20 mg·L-1濃度的APS分別處理Iso誘導的心肌細胞模型，與正常心肌細胞相比，Iso處理48 h后心肌細胞ANP和BNP的表達明顯增加，結果顯示APS可通過Ca2+介導的鈣調磷酸酶/NFATc3及CaMKⅡ通路，抑制ANP和BNP基因的表達。

5 APS抗炎的作用

TNF-α、IL-6可通過下調肌漿網Ca2+-ATP酶，延緩舒張心肌細胞鈣離子的重吸收，導致心臟舒張功能不全[18]。黃芪多糖能夠有效改善心肌缺血再灌注損傷時的炎癥反應，抑制炎癥因子的表達，具有抑制心肌缺血再灌注損傷的作用。Luan等[19]在觀察APS對Iso誘導新生小鼠心室肌細胞肥大的影響時發(fā)現(xiàn)APS能夠降低TNF-α、IL-6水平，證實APS能夠降低小鼠體內炎癥反應。趙啟明等[20]在APS對未成年大鼠心肌缺血再灌注損傷作用研究中，發(fā)現(xiàn)APS可抑制TNF-α蛋白的表達，改善缺血再灌注損傷誘導的炎癥反應，發(fā)揮抗心肌缺血再灌注損傷作用。

6 APS抗氧化的作用

血管內皮細胞是血管內壁的扁平細胞，具有分泌功能和機械屏障作用。內皮細胞的損傷促進血管生成動脈粥樣硬化、血栓形成、高血壓和HF的發(fā)生?；钚匝?reactive oxygen species，ROS)參與內皮細胞的凋亡，內源性活性氧主要來源于H2O2[21]。APS可通過多個環(huán)節(jié)參與抗氧化作用，比如ROS水平、一氧化氮合酶及銅鋅超氧化物歧化酶蛋白表達等。Han等[22]在研究H2O2導致的人臍靜脈內皮細胞損傷中，發(fā)現(xiàn)APS能降低細胞內ROS水平，增加內皮一氧化氮合酶和銅鋅超氧化物歧化酶的蛋白表達，提高NO的活性和細胞抗氧化能力，對H2O2造成的人臍靜脈內皮細胞損傷起到保護作用。

7 展望

與單用西藥治療HF相比，在常規(guī)強心、利尿及擴血管治療基礎上加用黃芪注射液治療HF能提高有效率。APS是中藥黃芪重要的生物活性成分之一，來源豐富，毒副作用少，安全可靠，因此，對HF的治療具有良好的應用前景。但由于多糖結構的復雜性和研究手段的局限性，需要解決多糖化學結構測定不準確、提取分離難度大、質量控制困難等諸多問題。盡管APS對HF機制方面的研究相對成熟，但臨床研究尚不足，仍存在諸多問題，如治療HF需要給予多大劑量的APS才能在血液中達到最佳的有效濃度及其安全性，還需要大樣本、多中心的臨床試驗研究進一步證實。