柚皮素治療冠心病機(jī)制預(yù)測(cè)及藥理學(xué)研究進(jìn)展

王兆博，王俊志

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

冠心病(Coronary heart disease，CHD)是近幾十年來(lái)全世界死亡和殘疾的主要原因之一，據(jù)《中國(guó)心血管病報(bào)告2018》[1]報(bào)道,我國(guó)心血管病患者達(dá)2.9億，其中冠心病人數(shù)1 100萬(wàn)，心血管疾病的病死率居于首位，占總死亡人數(shù)4成以上，且其患病率及病死率持續(xù)上升的趨勢(shì)[2]。

目前通過(guò)合成、提取中草藥組分進(jìn)行預(yù)防和治療心血管疾病藥物的天然產(chǎn)品潛力巨大。中草藥含有多種化學(xué)物質(zhì)，如生物堿、糖苷、多酚和萜類(lèi)化合物等，其藥理作用涵蓋擴(kuò)張血管、抗炎、抗心律失常、鎮(zhèn)痛、抗菌、抗哮喘、抗癌和抗阿爾茨海默病等[3]。醫(yī)圣張仲景《金匱要略》中擬“瓜蔞薤白半夏湯”，用于治療胸痹、心痛等證，因其療效顯著，至今仍為臨床治療冠心病主方之一。薤白是此方的主要組成藥物，其始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》:“薤, 味辛溫, 主治金創(chuàng), 創(chuàng)敗, 輕身, 不饑, 耐老, 生平澤”。薤白味辛、苦, 性溫，具有通陽(yáng)散結(jié)、行氣導(dǎo)滯的功能，而柚皮素(naringenin)則是薤白中的重要組分。通過(guò)查閱文獻(xiàn)，筆者對(duì)柚皮素治療冠心病的藥用機(jī)制進(jìn)行了深入分析、探討。

1 柚皮素的作用靶點(diǎn)、通路及分子間作用預(yù)測(cè)

通過(guò)檢索TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)，筆者篩選得到11種薤白含有的化合物(OB>30%，OB>0.18為篩選條件)，其中柚皮素Degree值(靶基因數(shù)量)排名最高(Degree=96)。VEGFA、SRC、PTGS2、NOS3、BCL2L1、PIK3CA、KDR等柚皮素的靶基因多是PI3K-Akt、VEGF、HIF-1等冠心病相關(guān)通路上的核心靶位。本研究選擇KDR、VEGFA進(jìn)行了柚皮素-靶點(diǎn)分子間作用探究，結(jié)果顯示,2種蛋白與柚皮素的結(jié)合勢(shì)能均小于0，說(shuō)明其具有較強(qiáng)的相互作用趨勢(shì)(blinding energy分別為-0.38、-1.51 kJ/mol)，如圖1。基于以上研究結(jié)果，筆者對(duì)柚皮素治療冠心病的具體藥理學(xué)機(jī)制進(jìn)行了分析。

2 柚皮素和柚皮素的結(jié)構(gòu)、代謝和生物利用度

黃酮類(lèi)化合物是植物中普遍合成的酚類(lèi)代謝產(chǎn)物，有廣泛的生物活性，包括抗氧化、抗腫瘤和抗菌作用[4]。 黃酮類(lèi)化合物的主要結(jié)構(gòu)中，在4′C中引入三個(gè)羥基則為柚皮素[5]。柚皮素(naringenin)是一種無(wú)色無(wú)味的黃酮類(lèi)化合物，其分子式為C15H12O5，亦被稱(chēng)為5,7-Dihydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)chroman-4-one IUPAC。在自然界中，柚皮素有兩種形式：糖苷化和糖基化[6]。見(jiàn)圖2。

圖1 分子間作用3D模型

圖2 柚皮素分子結(jié)構(gòu)示意圖

3 柚皮素治療冠心病的藥理學(xué)研究

3.1 對(duì)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的藥理作用

高膽固醇血癥是心血管疾病(CVD)和動(dòng)脈粥樣硬化最常見(jiàn)的危險(xiǎn)因素[7]。作為一種慢性炎性疾病，動(dòng)脈粥樣硬化的重要特征之一是血管壁中脂蛋白的沉積，這些脂質(zhì)被修飾的脂蛋白多糖結(jié)合和捕獲[8]，然后膽固醇和低密度脂蛋白(LDL)積累到動(dòng)脈壁的巨噬細(xì)胞中[9]，導(dǎo)致管腔狹窄，擾亂血管的基本結(jié)構(gòu)或血栓形成，可能最終導(dǎo)致動(dòng)脈部分或完全閉塞，各種體外和體內(nèi)模型的研究都證明了柚皮素對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展具有抑制作用[10]。有學(xué)者對(duì)野生型小鼠進(jìn)行了研究，兩組小鼠分別進(jìn)行高脂/高膽固醇喂養(yǎng)，載脂蛋白E敲除(APOE)小鼠則喂食半合成飼料。與APOE-小鼠相比，喂食高脂/高膽固醇飲食的小鼠的神經(jīng)蛋白會(huì)影響動(dòng)脈粥樣硬化脂蛋白分布，并減少斑塊進(jìn)展，而且除了改善內(nèi)皮功能外，此種蛋白還可降低血漿中低密度脂蛋白的濃度[11]。有學(xué)者采用頸動(dòng)脈球囊損傷大鼠模型，評(píng)價(jià)了柚皮素對(duì)血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)誘導(dǎo)的血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)的抗氧化干預(yù)作用。研究證實(shí)柚皮素可通過(guò)激活LAS/Rf/ERK途徑降低VSMC增殖，也說(shuō)明ERK激活是神經(jīng)蛋白誘導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)抑制的重要介質(zhì)。調(diào)節(jié)活性氧(ROS)的主要酶包括NADPH氧化酶和超氧化物歧化酶(SOD)，而柚皮素能夠降低NADPH氧化酶活性，增加SOD表達(dá)，從而降低AngII激活的ROS產(chǎn)生水平。 此外，柚皮素可以通過(guò)調(diào)節(jié)MAPK/NF-κB信號(hào)通路和氧化應(yīng)激，抑制VSMC的體外增殖和遷移，從而抑制新生內(nèi)膜的增生[12-13]。

血管內(nèi)皮是治療冠心病的重要靶器官，而內(nèi)皮的病理狀態(tài)通常稱(chēng)為“內(nèi)皮功能障礙”，與動(dòng)脈粥樣硬化的開(kāi)始和發(fā)展關(guān)系密切。一項(xiàng)研究通過(guò)果糖喂養(yǎng)誘導(dǎo)形成內(nèi)皮功能障礙模型，并運(yùn)用柚皮素聯(lián)合神經(jīng)蛋白[100 mg/(kg·d)]對(duì)動(dòng)物進(jìn)行4周的干預(yù)。結(jié)果顯示柚皮素可顯著提高硝酸鹽/亞硝酸鹽(氮氧化物)水平，上調(diào)磷酸化eNOS(p-eNOS)和內(nèi)皮一氧化氮合酶(eNOS)的表達(dá)，而高果糖飲食則會(huì)降低這些水平[14]。見(jiàn)表1。

表1 CVD動(dòng)物及細(xì)胞研究信息概覽表

3.2 柚皮素對(duì)心肌梗死的保護(hù)作用

心肌梗死(MI)是冠心病中常見(jiàn)和致命的病理表現(xiàn)，可導(dǎo)致心肌細(xì)胞功能喪失、瘢痕組織形成以及心室功能和結(jié)構(gòu)的改變[15]。最近的一項(xiàng)研究報(bào)告認(rèn)為,缺血/再灌注(I/R)損傷可損害心血管功能，亦能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和MI。柚皮素治療通過(guò)刺激線粒體分泌和激活A(yù)MPK-SIRT3信號(hào)通路改善線粒體功能，為I/R損傷提供有效保護(hù)。另一項(xiàng)研究則對(duì)異戊二烯醇誘導(dǎo)的Wistar心梗大鼠中進(jìn)行了柚皮素預(yù)處理。血清、心臟和心臟磷脂中的總膽固醇和游離膽固醇、游離脂肪酸、膽固醇酯和甘油三酯水平顯著降低。其機(jī)制可能是柚皮素抑制了HMG-CoA還原酶的活性，從而產(chǎn)生了降膽固醇作用。這些發(fā)現(xiàn)證實(shí)了柚皮素能保護(hù)心肌免受脂質(zhì)積累所帶來(lái)的損傷[16]。Meng L M等[17]報(bào)道了柚皮素治療(2.5 μmol/L以上)能夠通過(guò)激活KATP通道恢復(fù)I/R大鼠心臟左室(LV)功能。此外，柚皮素處理后的冠狀動(dòng)脈分泌物乳酸脫氫酶(LDH)減少，心肌抗氧化能力顯著提升。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和氧化應(yīng)激在心肌損傷和心肌細(xì)胞死亡中起到了關(guān)鍵作用[18]。有研究使用心肌細(xì)胞模擬H9c2心肌細(xì)胞缺氧/復(fù)氧(H/R)試驗(yàn)的I/R損傷，發(fā)現(xiàn)柚皮素可在體外和體內(nèi)激活心肌cGMP-PKGIα信號(hào)，降低氧化應(yīng)激和ER應(yīng)激水平，并抑制I/R條件下心肌的凋亡。大量證據(jù)表明，柚皮素通過(guò)作用于ATF6、PERK和IRE1α，對(duì)ER應(yīng)激信號(hào)通路進(jìn)行了抑制，從而發(fā)揮對(duì)I/R損傷心臟的保護(hù)作用[19]。一項(xiàng)研究中說(shuō)明因其能夠激活NRf2信號(hào)通路，使H9c2心肌細(xì)胞進(jìn)行神經(jīng)蛋白預(yù)處理而免受缺氧/再氧化(A/R)損傷。數(shù)據(jù)表明，神經(jīng)可以通過(guò)增加PKC、AKT和ERK1/2的磷酸化，激活Nrf2信號(hào)，從而減少急性心肌梗死對(duì)心肌的損傷[20]。

3.3 柚皮素對(duì)心肌細(xì)胞的保護(hù)作用

心臟功能下降，這與線粒體衰竭在細(xì)胞死亡中廣泛相關(guān)，隨著年齡的增長(zhǎng)，衰老的心臟容易凋亡。 結(jié)果表明,使用柚皮素可提高老年大鼠心臟對(duì)I/R損傷的心臟活性。根據(jù)在1歲大鼠中的發(fā)現(xiàn)，柚皮素通過(guò)激活線粒體鈣-鉀通道(MitoBK)來(lái)保護(hù)心臟，并可在衰老的H9c2心肌細(xì)胞中給予保護(hù)作用[21]。心臟老化常由ROS引起，如超氧化物自由基和過(guò)氧化氫等。Pozzo評(píng)價(jià)了柚皮素在過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞衰老過(guò)程中的療效和藥理機(jī)制。柚皮素通過(guò)調(diào)節(jié)ROS水平、雌激素相關(guān)途徑和線粒體K通道對(duì)心肌細(xì)胞衰老損傷具有潛在的保護(hù)作用[22]。膽固醇的排出能力是人類(lèi)HDL功能的主要指標(biāo)，它將膽固醇從巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)移到HDL顆粒。幾項(xiàng)流行病學(xué)研究已經(jīng)證明，膽固醇排出能力是冠心病事件的一個(gè)指標(biāo)[23]。柚皮素具有顯著的增加膽固醇排出量和改善脂蛋白分布的能力，其可以激活由于抑制ER應(yīng)激-ATF6活性而產(chǎn)生的AKT通路，從而降低巨噬細(xì)胞中的膽固醇外流[24]。冠心病的心肌纖維化作為瘢痕重構(gòu)組織引起了越來(lái)越多的關(guān)注，因?yàn)樗c心力衰竭、高血壓、心律失常和心臟驟停導(dǎo)致的死亡有關(guān)[25]。此外，一項(xiàng)體外研究表明柚皮素抑制了轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1介導(dǎo)的心臟成纖維細(xì)胞的增殖，從而抑制了纖維組織的增生[26]。

3.4 柚皮素和柚皮素對(duì)糖尿病心臟的保護(hù)作用

冠心病(CHD)與糖尿病之間有密切的聯(lián)系。心臟病是導(dǎo)致糖尿病患者死亡率的最常見(jiàn)原因[27]。因此，選擇適當(dāng)?shù)闹委煾哐羌捌洳l(fā)癥的策略，同時(shí)管理CHD危險(xiǎn)因素對(duì)于降低糖尿病和CHD的進(jìn)展非常重要。過(guò)氧化物酶增殖劑激活受體(PPAR)作為核受體在治療炎癥、高血壓、血脂異常和糖尿病等障礙中發(fā)揮重要作用。增加PPAR的主要黃酮之一，可改善糖尿病及其并發(fā)癥，如糖尿病心肌病。

為了證明柚皮素在糖尿病心臟凋亡中的作用，研究人員使用高糖刺激下的H9c2細(xì)胞凋亡作為體外模型并使用柚皮素進(jìn)行了干預(yù)，研究發(fā)現(xiàn)柚皮素通過(guò)調(diào)節(jié)p38信號(hào)通路的活性，減輕線粒體功能障礙，可抑制高糖條件下H9c2細(xì)胞心肌細(xì)胞凋亡。此外，柚皮素可抑制絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和氧化應(yīng)激途徑的激活[28]，有效減少高糖導(dǎo)致的H9c2心肌細(xì)胞損傷。因此柚皮素通過(guò)抗凋亡、抗氧化、抗線粒體、抗纖維化和抗炎作用，為高血糖所致的損傷提供了保護(hù)[29]。內(nèi)皮功能障礙患者常見(jiàn)多種危險(xiǎn)因素和病理過(guò)程，包括胰島素抵抗、動(dòng)脈粥樣硬化、血脂異常、高血糖和冠狀動(dòng)脈疾病[30]。柚皮素通過(guò)減少內(nèi)皮細(xì)胞ROS的積累和增加NO的產(chǎn)生來(lái)改善內(nèi)皮功能。此外，柚皮素抑制蛋白激酶CβII(PKCβII)激活和NF-κB的磷酸化，促進(jìn)Akt的磷酸化，從而保護(hù)心肌。

針對(duì)心肌肥厚的研究表明，糖尿病可促使心肌纖維化和肥大，并嚴(yán)重?fù)p害了心血管結(jié)構(gòu)和功能[31]。柚皮素在糖尿病心肌肥厚模型中通過(guò)提高EETs-PPARs的含量和調(diào)節(jié)CYP2J3蛋白的表達(dá)，可能對(duì)糖尿病心肌病產(chǎn)生有益的作用。亦可通過(guò)激活Nrf2和PI3K/Akt或JNK信號(hào)通路，在高糖誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)損傷中增加HO-1的表達(dá)[32]。心肌纖維化是導(dǎo)致糖尿病心臟衰竭的主要結(jié)構(gòu)變化之一[33]。運(yùn)用1型糖尿病大鼠的心臟進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)表明，柚皮苷通過(guò)減輕氧化應(yīng)激延緩心肌纖維化的發(fā)展，其抗氧化能力可以調(diào)節(jié)蛋白激酶C(PK C)-β和p38的表達(dá)，通過(guò)降低心肌ROS濃度來(lái)降低心肌組織中NADPH氧化酶的活性。與模型組比較，柚皮素治療組的纖維化面積顯著減少約67%[34]。鑒于這些試驗(yàn)的結(jié)果，可以認(rèn)為柚皮素具有治療冠心病合并糖尿病患者的有效潛在價(jià)值。

4 結(jié)論及未來(lái)展望

柚皮素對(duì)于心血管疾病的保護(hù)作用得到了較為廣泛的研究，此類(lèi)化合物具有良好的抗氧化和抗炎活性。筆者發(fā)現(xiàn),很多證據(jù)表明柚皮素等中藥化合物在許多心血管并發(fā)癥方面亦具有潛在作用。上述研究顯示了中草藥治療心臟病的光明前景，同時(shí)仍需要通過(guò)臨床試驗(yàn)來(lái)充分評(píng)估柚皮苷的作用，而且目前還缺少關(guān)于柚皮素納米級(jí)分子改善藥代動(dòng)力學(xué)特性的研究，有關(guān)這些中草藥化學(xué)物質(zhì)的研究仍有較大空間。