中藥及化藥抗心肌缺血作用機制研究進展

史大臻，陳小玲，司函瑞，付書正，余慧，李樂，杜秀娟，李豐，劉金平，李平亞★

（1.吉林大學藥學院，吉林 長春；2.吉林圣亞醫(yī)藥科技有限公司，吉林 敦化）

0 引言

心肌缺血（Myocardial Ischemia）是由心臟血液灌注量減少，導致心臟供氧量降低，心肌能量代謝紊亂，無法支持心臟正常運作的一種病理狀態(tài)[1]。心肌會由于直接或間接供血不足而導致其功能損傷，表現(xiàn)輕者出現(xiàn)冠心病，血壓下降的現(xiàn)象，嚴重者將出現(xiàn)心肌梗死甚至導致患者死亡。同時受損的心肌組織會被纖維瘢痕組織取代，使心臟無法正常收縮而導致慢性心衰[2]。近年來，我國缺血性心臟病及其并發(fā)癥發(fā)病率呈上升趨勢，嚴重危害國人健康的同時又消耗了巨大的社會醫(yī)療資源[3]。本文對抗心肌缺血藥物作用機制、關鍵活性因子及其信號通路進行了總結(jié)，為抗心肌缺血藥物的研發(fā)及其作用機制的闡明提供了理論依據(jù)。

1 降低心肌細胞凋亡率

細胞凋亡（Apoptosis）是一種由相關凋亡基因介導的細胞程序性死亡的過程，用來清除衰老及功能下降的細胞， 是一個受多基因嚴格控制的過程，對于多細胞生物的發(fā)育和穩(wěn)態(tài)調(diào)控發(fā)揮著至關重要的作用。當心肌缺血缺氧時，心肌細胞凋亡速度加快，心肌細胞凋亡的程度與心肌缺血缺氧時間的長短有關[4]。通過控制心肌細胞的凋亡率是保護受損心肌的重要策略之一。

1.1 影響凋亡蛋白表達

Bcl-2 家族蛋白在細胞凋亡的過程中起著重要的作用。Bcl-2家族的兩種促凋亡蛋白Bax 和Bak 可使線粒體外膜通透化，令維持細胞生存的核酸與蛋白質(zhì)被降解，誘導細胞凋亡發(fā)生[5]。Xiao-Ping Wang，等[6]研究表明，對注射異丙腎上腺素（IOS）的急性心肌缺血小鼠模型，中藥丹參-紅花配伍使用（DHHP）可促進Bcl-2（B 細胞淋巴瘤-2）表達，降低心肌細胞Bax，NF-κBP65蛋白水平。有研究表明[7]，對大鼠離體MI 心臟模型，4-PBA（4-苯基丁酸）可促進Bcl-2 的表達，抑制c-Jun（氨基末端激酶）磷酸化，抑制Bax，Caspase-12 及CHOP 的表達。起到抑制心肌凋亡蛋白生成，恢復心臟功能。

1.2 PI3K/Akt 通路的激活

磷脂酰肌醇三激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信號通路主導內(nèi)源性負反饋調(diào)節(jié)因子，其調(diào)節(jié)作用與細胞凋亡密切相關。研究表明，PI3K/Akt 信號通路的激活可下調(diào)凋亡蛋白表達，保護心臟功能[8-9]。瓜蔞皮水提液（TPAE）可激活PI3K/Akt 信號通路，激活p-Akt 的表達，顯著提高心肌細胞活性，緩解由心肌缺血導致的心肌細胞凋亡[10]。

2 調(diào)節(jié)心肌細胞產(chǎn)能及消耗

當心臟供血不足時，心肌細胞從血液中獲取氧氣量減少，心肌細胞對葡萄糖利用率下降，糖酵解增強ATP 合成減少，心肌細胞代謝紊亂，心肌細胞受損。因此改善心肌能量代謝可以起到緩解心肌缺血的作用[11]。

2.1 上調(diào)葡萄糖有氧氧化

琥珀酸脫氫酶（SDH）存在于線粒體內(nèi)，是參與三羧酸循環(huán)的重要酶之一，在三羧酸循環(huán)、呼吸鏈電子傳遞過程中具有重要作用，其活性可作為評價三羧酸循環(huán)運行程度的指標，也是評價線粒體功能狀態(tài)的標志酶[12]。Fei Wang，等[13]發(fā)現(xiàn)，基于阿魏酸合成的新化合物hmy-paa 可升高大鼠心肌細胞線粒體中SDH 活性，有效升高ATP 水平，減少氧自由基產(chǎn)生，減弱心肌缺血再灌注（MIRI）損傷。翁惠園[14]證實生脈膠囊聯(lián)合曲美他嗪可刺激心肌細胞葡萄糖氧化，使ATP 生成增加，增強心臟泵血能力，起到心肌保護作用。ATP5C1、ATP5F1 、ATP5G1、ATP5G2、ATP5G3、ATP5H 為ATP 合成酶的相關基因，中藥化瘀祛痰方[15]可促進ATP5C1、ATP5F1、ATP5G1、ATP5G2、ATP5G3、ATP5H 基因表達，改善ATP 合成；同時可促進SDH 相關基因表達，減少ROS 生成，改善心肌能量代謝。

2.2 增強糖酵解

AMP 依賴的蛋白激酶（AMPK）通路的激活，可增強心肌缺血時糖酵解途徑ATP 的產(chǎn)生，從而起到改善心肌缺血的作用[16]。有研究表明[17-18]養(yǎng)心氏片、生脈注射液可激活慢性缺血性心臟病小鼠AMPK 信號通路增強心肌收縮力，改善心肌缺血狀態(tài)。李旭，等[19]研究表明，淫羊藿可通過誘導過氧化物酶體增殖活化受體γ 輔助活化因子1α（PGC-1α）的表達，促進過氧化物酶體增殖物激活受體α（PPARα）的表達方式調(diào)節(jié)AMPK 部分通路，保護心肌細胞。

2.3 減少心肌能量消耗

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）[20]是細胞營養(yǎng)和生長的中心調(diào)控因子，在哺乳動物細胞中，mTOR 可通過減少心肌細胞能量消耗，激活細胞自噬來保存能量。Li Chun[21]研究表明，對急性心肌梗死（AMI）小鼠模型，劍葉龍血樹的樹脂龍血提取物（DBE）可激活PI3K-AKT-mTOR 信號通路，調(diào)節(jié)下游靶點VEGF， COX2的表達，從而緩解小鼠心肌缺血狀態(tài)。

3 緩解Ca2+超載

細胞正常形態(tài)和功能的保持，很大程度上依賴于細胞內(nèi)鈣離子平衡。在缺血缺氧條件下，會導致心肌細胞中鈣離子快速聚集，形成“Ca2+超載”。鈣離子超載會促使心肌細胞功能下降，加重缺血缺氧狀態(tài)[22]。右美托咪定可經(jīng)FKBP12.6/RyR2 信號通路，抑制L-type 及電壓門控鈣離子通道，阻止鈣離子內(nèi)流進入心肌細胞，起到保護心肌細胞的作用[23]。

4 減輕炎癥反應對心肌的損傷

在心肌缺血、缺氧損傷過程中會引起心肌炎癥反應。在心肌缺血過程中，中性粒細胞（PMNs）大量浸潤，釋放大量細胞炎性因子導致心肌細胞損傷的同時，由于中性粒細胞的聚集，阻塞了心血管系統(tǒng)微循環(huán)，即使供血回復后也無復流導致心肌梗死的發(fā)生，也有研究表明，炎性因子會促進心室重構(gòu)，加重心力衰竭[24-26]。

4.1 NF-κB 信號通路

NF-κB 是一類核轉(zhuǎn)錄因子，與炎癥反應相關基因的調(diào)節(jié)有關，在心血管疾病的發(fā)病中起重要作用。NF-κB 信號通路的激活，會導致炎性因子TNF-α 生成釋放增加[27]。對左冠狀動脈結(jié)扎大鼠模型，替米沙坦[28]能抑制NF-κB、TNF-α 蛋白表達，降低PMNs 浸潤作用，減輕心肌細胞水腫，提高心肌細胞活性。對與同樣的大鼠模型，芪參益氣滴丸[29]可下調(diào)TNF-α、白介素-6（IL-6）表達水平，減輕心肌炎癥反應。

4.2 JAK2/STAT3 信號通路

JAK2/STAT3 通路也是炎癥反應的重要信號通路之一，通過激活該通路可使TNF-α、IL-6 表達水平降低，減輕炎細胞浸潤[30]。Jiangjin Li 等[31]研究表明，西洛他唑通過激活JAK2/STAT3 通路，降低了小鼠心肌中IL-1β、TNF-α、IL-6 水平，緩解缺血再灌注后心肌細胞炎癥反應。

5 緩解氧化應激狀態(tài)

在缺血再灌注過程中，線粒體功能下降，心肌代謝功能下降，氧自由基（ROS）生成釋放增加，心肌細胞發(fā)生氧化應激反應，心肌細胞中毒性物質(zhì)生成增加，對細胞產(chǎn)應毒性作用，導致心肌細胞壞死[32]。

5.1 抑制氧自由基生成

c-Jun 氨基末端激酶（JNK）信號通路是介導心肌氧化應激的通路之一，該通路的過度激活導致氧自由基生成增加，損傷心肌細胞。王蓉華[33]研究表明，曲美他嗪可抑制治左冠狀動脈結(jié)扎模型大鼠JNK 信號通路過度激活，減輕大鼠心肌細胞氧化應激狀態(tài)，保護心肌組織。

5.2 增強氧自由基的清除

作為人體內(nèi)源性抗氧化應答機制信號通路之一，Nrf2-ARE通路在緩解氧化應激過程中發(fā)揮著重要作用。一方面，ROS 增多可刺激kelch 樣環(huán)氧氯丙烷相關蛋白1（Keap1）-核因子E2 相關因子2（Nrf2）的復合體解離，增加游離的Nrf2，Nrf2 由細胞質(zhì)進入細胞核，上調(diào)下游抗氧化蛋白和二相解毒酶基因的表達，降低氧化應激。另一方面，ROS 生成增加同時會刺激Nrf2 的mRNA轉(zhuǎn)錄，上調(diào)Nrf2 蛋白合成。Nrf2-ARE 通路調(diào)節(jié)細胞抗氧化應激主要通過激活抗氧化反應元件（ARE）[34,35]。黃新宇[36]研究表明，白藜蘆醇通過激活Nrf2-ARE 信號通路，提高了氧自由基清除劑，超氧化歧化酶（SOD）的表達。

6 增強心肌收縮力，改善血流動力學

血流動力學是研究血液在心血管系統(tǒng)中流動的力學，主要研究血流量、血流阻力、血壓以及它們之間的相互關系。在臨床上，某些癥狀的發(fā)生常遲于病理生理變化，這時僅憑借癥狀用藥不能第一時間改善患者生理病理狀態(tài)，而血流動力學可以直觀地反應患者的生理病理狀態(tài)，為臨床用藥提供指導。其各項指標：動脈舒張壓（DBP）、動脈收縮壓（SBP）、心率（HR）、平均動脈壓（MAP）等可反應心臟收縮情況，作為判斷心肌缺血的標志[37]。研究表明[38]低劑量福辛普利與厄貝沙坦聯(lián)合使用迅速有效地降低了大鼠MIRI 模型心肌梗死面積，在保持HR 不變的前提下，下調(diào)了DBP、SBP、MAP，增強大鼠心肌收縮力，改善大鼠血流動力學。

7 促進心肌血管新生

血管新生是指由功能下降或壞死的血管中發(fā)芽衍生成新血管的生理過程，包括血管內(nèi)皮細胞的增殖、遷移、芽生，血管的分裂、分支，并形成新的毛細血管網(wǎng)等過程。心肌血管新生有助于受損心肌功能的恢復，對MIRI 造成的心肌功能損傷發(fā)揮著關鍵作用。內(nèi)皮生長因子（VEGF）作為調(diào)節(jié)血管生成的因子，可刺激內(nèi)皮細胞（EC）進行有絲分裂并分泌血管形成所需物質(zhì)，促心肌血管再生[39]。對于大鼠AMI 模型，中藥芪蛭三七湯可降低大鼠心肌梗死面積，研究發(fā)現(xiàn)其抗心肌缺血作用可能與上調(diào)VEFG 表達有關[40]。

8 抑制血小板凝集，血栓形成

血小板的聚集會造成血液粘稠，血液流動阻力增大，使冠狀動脈血流量減少，加重心肌缺血。若血小板過度凝集，則會形成血栓，堵塞心肌毛細血管，使心肌血液循環(huán)受阻，心肌產(chǎn)生的代謝廢物，毒性物質(zhì)，無法及時隨血液循環(huán)排出體外，進一步損傷心肌細胞[41]。Masaki Goto，等[42]研究表明，Xa 受體阻滯劑利伐沙班通過阻滯PARs 信號通路，可抑制小鼠MIRI 模型心肌細胞纖維化，抑制血栓形成，抗心肌凝血。

9 促進NO 生成

NO 是人體內(nèi)主要的擴血管因子之一，上調(diào)體內(nèi)NO 含量可擴張心血管，增加心肌血流量，保護受損心肌。研究發(fā)現(xiàn)對大鼠AMI模型，瓜蔞皮水提液可顯著提高其中NO 含量[10]。有報道稱，大蒜素可調(diào)節(jié)AMI 兔模型的縮血管因子內(nèi)皮素（ET）和NO 平衡關系，改善血管內(nèi)皮功能，恢復缺血心肌血流量，保護受損心肌[43]。

10 小結(jié)與展望

近年來，我國死于心血管疾病的人數(shù)逐漸升高，其中缺血性心血管疾病已日益成為威脅人類健康的嚴重疾病之一，由心肌缺血引起的并發(fā)癥，如：冠心病，心肌梗死，心力衰竭等常會給患者心臟功能帶來不可逆性的嚴重損傷。本文就抗凋亡、調(diào)節(jié)能量代謝、抗鈣超載、抗炎、抗氧化、增強心肌收縮力、促血管新生、抗凝血、擴張冠狀動脈；對當前藥物主要的抗心肌缺血機制進行了總結(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，當前藥物的作用多是在心肌缺血發(fā)生后，此時心肌細胞已經(jīng)受到了一定程度的不可逆性損傷，然而現(xiàn)在對如何預防心肌缺血的機制研究較為缺乏。因此，未來可開展如何預防心肌缺血，預防心肌缺血藥物的機制等研究。

同時，抗心肌缺血不同作用機制，信號通路并不是彼此孤立存在的，不同作用機制之間交叉影響，相互作用。信號通路也會因所作用的靶點不同起到多層次調(diào)節(jié)作用。例如：當激活PI3K/Akt 信號通路時，不僅能改善心肌能量代謝，同時也可以促上調(diào)心肌保護因子VEFG 表達，促進心肌血管再生；心肌細胞凋亡率很大程度上與心肌合成ATP 能力有關，等等。當前對藥物抗心肌缺血的作用機制的闡述都比較單一，少有能夠完整系統(tǒng)地闡明藥物對心肌缺血的多方面影響。因此，未來深入加強藥物抗心肌缺血作用機制的研究，為臨床用藥提供嚴謹?shù)淖糇C是十分必要的。