淫羊藿苷對心血管疾病保護作用研究進展

袁晶 陳智昌 焦福智 李平 孟園 劉欣

心血管疾病是當(dāng)今世界人口最主要的死亡原因之一[1]。在美國，導(dǎo)致死亡的心血管疾病依次是冠心病(43.8%)、中風(fēng)(16.8%)、高血壓(9.4%)、心衰(9.0%)、動脈疾病(3.1%)和其他心血管疾病(17.9%)[1]。在中國，心血管病現(xiàn)患人數(shù)約2.9億，其中腦卒中1300萬，冠心病1100萬，肺原性心臟病500萬，心力衰竭450萬，高血壓2.45億。心血管病的死亡率在中國同樣占首位，高于腫瘤等其他疾病，占疾病死亡構(gòu)成的40%以上[2]。心血管疾病發(fā)病率高、死亡率高、患者經(jīng)濟負擔(dān)重，防治心血管疾病刻不容緩。

淫羊藿為小檗科植物淫羊藿、箭葉淫羊藿、柔毛淫羊藿或朝鮮淫羊藿的干燥葉，具有補腎陽、強筋骨、祛風(fēng)濕的作用。淫羊藿苷(icariin，ICA)為淫羊藿的主要藥用成分，具有抗炎、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫、調(diào)節(jié)生殖功能、改善骨代謝、保護神經(jīng)、保護心血管等作用[3]。近年來，ICA成為國內(nèi)外研究的熱點，諸多基礎(chǔ)研究證實了ICA對心血管系統(tǒng)的保護作用?，F(xiàn)結(jié)合國內(nèi)外文獻進行綜述。

1 對心肌的保護作用

1.1 改善心室重構(gòu)

心肌肥厚是包括高血壓在內(nèi)的多種心血管疾病的一個病理過程，主要表現(xiàn)為心肌細胞肥大、非心肌細胞增生、間質(zhì)纖維化。長期高血壓可導(dǎo)致以心肌肥厚為重要特征的心室重構(gòu)(ventricular remodeling，VR)。心臟的自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌系統(tǒng)，以及它們介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之間的相互作用在VR的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。腎素—血管緊張素—醛固酮系統(tǒng)、氧化應(yīng)激、異丙腎上腺素、轉(zhuǎn)化生長因子都是導(dǎo)致VR發(fā)生的相關(guān)因素。VR是多種心血管疾病從代償發(fā)展為失代償?shù)幕A(chǔ)，研究如何防治心室重構(gòu)對心血管疾病具有重要的意義。王穎婉等通過研究發(fā)現(xiàn)ICA具有減輕自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneously hypertensive rats，SHR)心肌細胞肥大及纖維化、改善心室重構(gòu)的作用，其機制可能與上調(diào)過氧化物酶體增殖劑激活受體α(peroxisome proliferators-activated receptor α，PPARα)、過氧化物酶體增殖劑激活受體γ(peroxisome proliferators-activated receptor γ，PPARγ)有關(guān)[4]。基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloprotein-9，MMP-9)是一種蛋白水解酶，既往研究表明其高表達與多種心血管病的心血管重構(gòu)有關(guān)。他們的團隊還發(fā)現(xiàn)ICA抗心室重構(gòu)作用可能與降低MMP-9有關(guān)[5]。ICA還能抑制H9c2心肌細胞活性氧(reactive oxygen species，ROS)依賴的c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)及p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase，p38MAPK)通路的激活，從而減輕由血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，AngⅡ)引起的細胞肥大與凋亡[6]。

1.2 抗心肌細胞凋亡

細胞凋亡是一個程序性細胞死亡的過程，由不同的信號級聯(lián)激活，并由復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)所調(diào)控。目前所知的細胞凋亡途徑主要包括：外源性細胞凋亡(死亡受體途徑)、內(nèi)源性細胞凋亡(線粒體途徑)及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡通路，其中以線粒體途徑最為經(jīng)典。無論是外源性還是內(nèi)源性細胞凋亡途徑，最終都導(dǎo)致效應(yīng)器，即含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3 (cysteinyl aspartate specific proteinase-3，caspase-3)的激活，從而誘導(dǎo)凋亡。凋亡可導(dǎo)致心肌細胞數(shù)量減少，參與多種心血管疾病的病理過程。因此，減少和抑制心肌細胞的凋亡在心血管疾病的治療中十分重要。26周齡的SHR心肌細胞表現(xiàn)為肥大、延長，排列紊亂，凋亡明顯，心臟組織p53、active caspase-3的蛋白含量明顯升高。而ICA可抑制SHR心肌細胞凋亡，改善心臟重塑，下調(diào)上述指標，表明其抗心肌細胞凋亡機制可能與抑制 caspase3的激活有關(guān)[7]。此外，相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)ICA抑制心肌細胞凋亡、改善心臟重塑可能與抑制線粒體凋亡途徑有關(guān)[8]。HENG ZHOU[9]等發(fā)現(xiàn)了ICA對脂多糖誘導(dǎo)的心肌細胞炎癥反應(yīng)和凋亡的緩解作用，這種作用可通過抑制ROS依賴的JNK/核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)途徑來介導(dǎo)。

1.3 促胚胎干細胞向心肌細胞分化

胚胎干細胞(embryonic stem cells，ESCs)是干細胞的一種，具有分化并發(fā)育形成包括心肌細胞在內(nèi)的所有類型組織細胞的能力。ESCs在一些誘導(dǎo)因子的刺激下可分化成為心肌細胞，這些分子包括BMP、WNT信號通路、NOTCH信號通路、CHF1/Hey2等。此外，內(nèi)源性激素、神經(jīng)遞質(zhì)、擬胚體的大小也可能影響干細胞的分化[10]。在一定程度上，可以將ESCs定向分化成特異組織細胞或器官，替代已失去功能的細胞，從而為心肌梗死等諸多疑難病癥的治療帶來了新的希望。ICA在體外誘導(dǎo)小鼠ESCs向心肌細胞分化，但其作用機制尚未完全闡明。Zhou L[11]等發(fā)現(xiàn)，磷脂酰肌醇3激酶增強劑(phosphatidylinositol 3-kinase enhancer，PIKE)參與了ICA誘導(dǎo)的心肌細胞分化，ROS的產(chǎn)生和NF-κB核移位與PIKE的激活有關(guān)。結(jié)合蛋白2(junctophilin 2，JP2)是一種與心臟發(fā)生相關(guān)的關(guān)鍵蛋白，Liang X[12]等研究發(fā)現(xiàn)，ICA促進小鼠ESCs定向分化為心肌細胞，ICA部分通過調(diào)節(jié)JP2促進心肌分化，改善心肌細胞的Ca2+調(diào)節(jié)功能。

1.4 抗心肌缺血再灌注損傷

心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI)，發(fā)生在冠狀動脈供血部分或完全停止和隨后的再灌注的過程中，心肌經(jīng)歷缺血后恢復(fù)血流灌注時缺血心肌損傷加重，從而引起各種臨床事件中的心血管損傷，如心肌缺血、心律失常、循環(huán)停止等。目前認為其發(fā)病機制包括氧自由基生成過多、細胞內(nèi)鈣超載、生理PH值快速恢復(fù)、線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)開放、炎性反應(yīng)、細胞凋亡等[13]。缺血性心臟病等都與MIRI有關(guān)。郭慶軍[14]建立SD大鼠MIRI模型，發(fā)現(xiàn)ICA能夠降低血清IL-1β以及心肌組織中TNF-α的水平，降低MPO活性和NF-κB表達水平，改善病理變化，表明ICA對MIRI大鼠心肌的保護作用可能是通過減輕炎癥反應(yīng)實現(xiàn)的。有研究[15-16]發(fā)現(xiàn)ICA通過激活磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/Akt通路和調(diào)節(jié)凋亡，減輕了大鼠MIRI，顯著降低了心肌梗死面積。

1.5 抗心衰

心臟重塑在臨床上被定義為因細胞損傷或負荷條件改變而引起的左室容積、形狀和功能的改變。根據(jù)定義，臨床心臟重塑是心力衰竭預(yù)后的獨立決定因素。采用結(jié)扎大鼠冠狀動脈的方法建立大鼠心臟重塑模型，發(fā)現(xiàn)ICA通過CD147/MMP-9途徑抑制心肌細胞凋亡，影響心梗后的心室重構(gòu)[17]。糖尿病心肌細胞的心肌收縮功能障礙是心力衰竭的重要促發(fā)因素，有研究[18]發(fā)現(xiàn)ICA可能通過Apelin/Sirt3途徑阻止線粒體功能障礙而減弱了糖尿病心肌病的發(fā)育。

2 抗高血壓腎損傷

高血壓導(dǎo)致的腎臟損害主要表現(xiàn)為蛋白尿、腎小球硬化、腎臟間質(zhì)纖維化以及炎癥細胞浸潤。高血壓性腎損害繼發(fā)于動脈高壓導(dǎo)致的血管病變，其發(fā)病機制錯綜復(fù)雜，腎小球血流動力學(xué)的改變是其主要發(fā)病機制，其次還與腎素血管緊張素系統(tǒng)、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、代謝、遺傳等因素有關(guān)[19-20]。研究證實ICA可以保護SHR的高血壓腎損傷。朱玲[21]等通過實驗研究發(fā)現(xiàn)ICA能夠改善SHR腎臟病理性損傷，該作用可能是通過抑制NF-κB信號途徑產(chǎn)生的。此外，高血壓引起的腎損害還與腎小管上皮細胞的凋亡有關(guān)，研究表明ICA能夠下調(diào)Bax、Active caspase-3、Bok水平，上調(diào)Bcl-2的表達發(fā)揮抗腎小管上皮細胞凋亡的作用[22]。

3 對血管的保護作用

3.1 保護血管內(nèi)皮細胞

血管內(nèi)皮由單層內(nèi)皮細胞組成，在血液和鄰近組織之間形成一個巨大的界面，能夠維持血管擴張和收縮之間的平衡，維持血栓形成和止血以及其他炎癥反應(yīng)，從而調(diào)節(jié)循環(huán)系統(tǒng)的正常功能。然而，各種有害刺激如氧化應(yīng)激和炎癥，可以改變正常的內(nèi)皮功能，并導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙(endothelial dysfunction，ED)的發(fā)生[23]。ED是隨后發(fā)生的心血管事件或死亡事件的早期預(yù)測因子[24-25]，許多心血管疾病表現(xiàn)出內(nèi)皮功能受損。因此，改善ED是治療心血管疾病的一個重要方面，ICA對內(nèi)皮細胞的保護作用體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1.1 抑制內(nèi)皮細胞損傷和凋亡 Hu Y[26]的研究團隊發(fā)現(xiàn)ICA通過降低內(nèi)皮分泌細胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1)、血管細胞粘附分子-1(ascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)及E-選擇素(E-selectin)等炎癥因子水平，調(diào)節(jié)caspase-3和Bcl-2的表達[27]，對氧化低密度脂蛋白(oxidized LDL，ox-LDL)誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)損傷模型發(fā)揮保護作用。在由脂多糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮損傷模型中，ICA的內(nèi)皮保護作用也得到了證實[28]。ICA還能夠減輕高糖誘導(dǎo)的HUVECs凋亡、氧化應(yīng)激和炎癥，從而對高糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙發(fā)揮一定的保護作用[29]。此外，ICA通過抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激保護血管內(nèi)皮細胞免受氧化應(yīng)激，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)GRP78、ATF4和eIF2α蛋白表達，進而減輕氧化應(yīng)激損傷可能是其分子機制[30]。

3.1.2 抑制其他細胞向內(nèi)皮細胞的遷移和黏附 趨化因子CX3CL1主要表達于血管內(nèi)皮細胞，可與其受體CX3CR1結(jié)合，經(jīng)Gi蛋白偶聯(lián)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，使淋巴細胞、單核細胞等向內(nèi)皮細胞招募、黏附并向中膜遷移，從而導(dǎo)致血管狹窄及血管重塑。有研究證實ICA可抑制CX3CL1誘導(dǎo)的單核細胞(THP-1)向HUVECs的遷移和黏附，該作用可能與抑制CX3CL1/CX3CR1/NF-κB/TNF-α信號通路有關(guān)[31]。

3.1.3 抑制內(nèi)皮細胞衰老 細胞的老化在動脈粥樣硬化過程中起到重要作用，內(nèi)皮細胞的老化通過影響內(nèi)皮細胞合成和分泌血管活性物質(zhì)，從而影響內(nèi)皮細胞功能。HUVECs在高糖誘導(dǎo)的環(huán)境下衰老細胞陽性率增高，ICA通過調(diào)節(jié)PI3K/Akt通路，發(fā)揮延緩細胞衰老進程、提高內(nèi)皮細胞功能的作用[32]。

3.2 保護血管平滑肌細胞

血管重構(gòu)(vascular remodeling，VSR)指血管的任何結(jié)構(gòu)變化。VSR最典型的特征包括內(nèi)膜內(nèi)皮細胞腫脹、內(nèi)側(cè)平滑肌細胞增生和外膜細胞外基質(zhì)的沉積。血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)是動脈壁的基本結(jié)構(gòu)和功能成分，通過收縮從而調(diào)節(jié)血管張力，進而調(diào)節(jié)血流和血壓，其功能紊亂可導(dǎo)致血管疾病。在動脈粥樣硬化斑塊形成、高血壓、血管再狹窄的病理過程中，VSMCs的異常增殖發(fā)揮了重要作用。因此，有效調(diào)控VSMCs增殖是治療高血壓、動脈粥樣硬化等心血管系統(tǒng)疾病的前沿課題之一。ICA對VSMCs的作用體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.2.1 抑制平滑肌細胞過度增殖，促進凋亡 有研究發(fā)現(xiàn)在由同型半胱氨酸誘導(dǎo)的主動脈平滑肌細胞增殖模型中，ICA能夠促進VSMCs Caspase-3的表達[33]，誘導(dǎo)過度增殖的平滑肌細胞凋亡。ICA還能拮抗ox-LDL誘導(dǎo)的兔VSMCs增殖，促進其凋亡[34]。此外，胡彥武[35-36]等的研究發(fā)現(xiàn)ICA可以抑制ox-LDL誘導(dǎo)的VSMCs增殖，其機制可能與降低PCNA表達和阻斷p38MAPK、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK1/2)信號通路有關(guān)。

3.2.2 抑制平滑肌細胞鈣化 體內(nèi)的鈣主要以羥基磷灰石的形式存在于骨骼和牙齒中，當(dāng)鈣以磷酸鈣的形式沉積在動脈系統(tǒng)時，會導(dǎo)致動脈鈣化，易致血管狹窄，進而改變血管系統(tǒng)的血流動力學(xué)，引起高血壓、中風(fēng)和心肌肥厚等疾病。程孝中發(fā)現(xiàn)ICA能夠抑制β-甘油磷酸鹽誘導(dǎo)的大鼠胸主動脈平滑肌細胞鈣化[37]，關(guān)于ICA對動脈鈣化的具體作用機制有待進一步的研究。

3.3 調(diào)節(jié)血管舒縮

心臟和血管的舒縮功能異常是眾多心血管疾病的重要表現(xiàn)。以離體大鼠胸主動脈環(huán)和離體心臟為研究對象[38]，研究人員發(fā)現(xiàn)ICA能夠舒張己經(jīng)收縮的胸主動脈環(huán)，且呈劑量依賴性，這種舒張效應(yīng)與內(nèi)皮和一氧化氮(Nitric Oxide，NO)有關(guān)。龔青[39]等發(fā)現(xiàn)ICA能夠改善乙酰膽堿對雌性去卵巢大鼠胸主動脈環(huán)的舒張效應(yīng)，可能是通過上調(diào)胸主動脈內(nèi)皮細胞磷酸化內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(endothelial Nitric Oxide Synthase，eNOS)的水平，繼而改善了內(nèi)皮舒血管功能。這兩項研究均證實了ICA的舒血管效應(yīng)與內(nèi)皮功能有關(guān)，進一步完善了其舒張血管可能的作用機制。

3.4 刺激血管新生

血管修復(fù)和血管新生是治療心血管疾病的有效途徑。近年來，科學(xué)家們一直關(guān)注血管新生在心血管疾病中所扮演的不同角色。李菲[40]等研究發(fā)現(xiàn)，ICA能夠促進受損的斑馬魚體節(jié)間血管及腸下靜脈的發(fā)生，證明了ICA在整體情況下促進血管發(fā)生的作用。此外，ICA能夠通過上調(diào)VEGFA、HIF-1α、MMP-2、MCP-1和IL-8這些與血管形成相關(guān)的基因的表達水平，進而促進血管內(nèi)皮細胞的增生及血管形成[41]。ICA還能夠促進骨髓內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，增強細胞基質(zhì)的粘附，以及促進毛細血管的形成[42]。

內(nèi)皮祖細胞(endothelial progenitor cells，EPCs)是骨髓的衍生細胞，積極參與心血管內(nèi)環(huán)境平衡?；A(chǔ)條件下，外周血EPCs可以修復(fù)正在進行的內(nèi)皮損傷。缺血情況下，機體的EPCs會從骨髓向外周血動員，到達缺血部位，并刺激代償性的血管生成[43]。目前的研究已經(jīng)證實了循環(huán)EPCs水平的降低是心血管疾病的一個危險因素[44]。EPCs能夠促進血管的生成，這為缺血性心臟疾病帶來了新的希望。研究證實，ICA可促進體外培養(yǎng)的EPCs增殖、黏附、遷移和血管生成等功能，機制可能與CXCR4/PI3K/Akt和VEGF/eNOS細胞信號通路有關(guān)[45]。倪杰[46]的研究也發(fā)現(xiàn)了ICA能夠增加人外周血EPCs的數(shù)量，改善EPCs的增殖、黏附、遷移能力，促進血管生成。

4 抗腦血管重構(gòu)

前面已經(jīng)提到，VSMCs的異常增殖是VSR的重要病理改變，是形成動脈粥樣硬化斑塊病變、高血壓的共同病理基礎(chǔ)之一。同樣，腦血管平滑肌細胞增生是高血壓腦血管重塑的重要因素，而后者又是導(dǎo)致中風(fēng)的原因之一[47]。VSMCs的過度增殖和遷移增加了基底動脈的壁腔比，導(dǎo)致血壓升高和終末器官損傷。AngII能夠誘導(dǎo)VSMCs的增殖和血管重塑，在中風(fēng)和高血壓的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。Dong H[48]等的研究發(fā)現(xiàn)，ICA能夠減弱AngⅡ誘導(dǎo)的高血壓大鼠模型中基底動脈收縮的增強，顯著改善基底動脈的重構(gòu)。在人腦血管平滑肌細胞中，ICA對AngⅡ誘導(dǎo)的細胞增殖、遷移和侵襲有明顯的抑制作用。對其作用機制的分析表明，ICA通過抑制含有NADPH氧化酶2(NADPH oxidase 2，Nox2)的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶的激活，降低活性氧的產(chǎn)生，從而減輕腦血管平滑肌細胞的增生和隨后的重塑。該研究可能為淫羊藿苷在中風(fēng)治療中的應(yīng)用提供一種新的思路。

5 展望

目前國內(nèi)外研究人員通過多種動物和細胞的疾病模型，證實了ICA對心血管疾病的保護作用，包括了對心肌的保護作用、對血管的保護作用、抗高血壓腎損傷、抗腦血管重構(gòu)等。其中，ICA能夠減輕心肌細胞的炎癥和纖維化、抗VR、抗心肌細胞凋亡、抗心衰、抗MIRI，還能夠促進ESCs向心肌細胞的分化，從而對損傷的心肌發(fā)揮保護作用。ICA對血管的保護作用包括了保護內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞、調(diào)節(jié)血管收縮、刺激血管新生。從機制上看，ICA的上述作用與抗炎、抗氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)細胞增殖和凋亡、抑制細胞衰老、動員干細胞分化和遷移有關(guān)。

心血管疾病仍是危害人類健康的一大殺手，目前ICA對心血管疾病作用的研究仍以基礎(chǔ)研究為主，還沒有將其應(yīng)用于臨床的報道，其對人體的作用仍是未知的。所以，對于是否可以應(yīng)用ICA這一單體藥物進行心血管疾病的防治值得深究。同時，ICA對心血管疾病保護作用的機制研究尚處于探索階段，需要更深入的研究揭示相關(guān)蛋白及基因?qū)用娴臋C制，以期為早日開發(fā)出以ICA為主要藥效成分的新藥并應(yīng)用于臨床奠定基礎(chǔ)。