人參抗心律失常作用機制的研究進展

曹瑀瑩，李劭恒,2，袁 碩,3，張慶鎬*，劉麗萍*

1.大連大學(xué) 慢性病研究中心大連市重點實驗室，遼寧 大連 116622

2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬人民醫(yī)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110

3.延邊大學(xué)，吉林 延吉 133022

據(jù)《中國心血管病報告2018》推算，我國心血管疾病患病人數(shù)為2.9億，死亡率高于腫瘤及其他疾病，居于首位[1]。心律失常是臨床常見的心血管疾病之一，是心肌細胞激活異?；騻鲗?dǎo)異常所引起的心臟搏動頻率或節(jié)律異常，分為快速型和緩慢型。目前，我國心律失常患者人數(shù)超過1000萬。據(jù)中國心源性猝死流行病學(xué)調(diào)查資料估計，我國每年心源性猝死事件數(shù)達54.4萬，其中80%以上由惡性心律失常引起。

人參為五加科植物人參Panax ginsengC.A.Mey.的干燥根和根莖，主要產(chǎn)自中國東北部、韓國、朝鮮、日本、美國、俄羅斯東部等地區(qū)。根據(jù)產(chǎn)地的不同大致分為中國人參、朝鮮人參和西洋參。根據(jù)不同的加工方法可分為紅參、生曬參、糖參等。人參具有很高的藥用價值，主要成分包括人參皂苷、多糖、蛋白質(zhì)、有機酸、揮發(fā)油等，發(fā)揮生理活性最重要的成分是人參皂苷。人參具體成分組成見表1[2-3]。

表1 人參有效成分組成Table 1 Composition of active components of P.ginseng

根據(jù)人參有效成分結(jié)構(gòu)的不同，其抑制心律失常的藥理作用機制也不盡相同。研究表明人參皂苷抑制心律失常活性強度排序為原人參三醇型＞齊墩果酸型＞原人參二醇型[2]。本文主要對人參、人參皂苷及含人參的中成藥抗心律失常作用機制的研究進展進行綜述，為人參臨床用藥及其化學(xué)成分研究提供參考。

1 多離子通道阻滯作用

1.1 抑制鈣離子通道

L-型鈣通道是構(gòu)成心室肌細胞動作電位平臺期的基礎(chǔ)，決定平臺期的長短和動作電位時程。當(dāng)L-型鈣通道增加，會使心肌細胞動作電位持續(xù)時間延長，引起早期后除極，進而導(dǎo)致心律失常[4]。L-型鈣通道是鈣離子內(nèi)流的主要途徑，鈣內(nèi)流影響心肌細胞的興奮和收縮，與心律失常的發(fā)生密切相關(guān)。正常情況下，鈣離子的流入和流出是相等的。當(dāng)流入量增加或流出量減少時，導(dǎo)致鈣超載。鈣超載會引起肌漿網(wǎng)內(nèi)鈣離子的增加，當(dāng)超負荷后會自發(fā)釋放鈣離子，引起延遲后除極，最終導(dǎo)致心律失常[5-6]。鈣離子超載還會引起房室結(jié)和心肌纖維化，從而導(dǎo)致傳導(dǎo)異常。

人參總皂苷可以顯著抑制QRS波時程增寬和T波幅度的加大，降低室性心律失常的發(fā)生率，并且可以濃度相關(guān)性降低L-型鈣電流[7-8]。研究表明，人參皂苷Re、Rg1、Rb1、Rg2均是L-型鈣離子通道電流的阻滯劑。其中，人參皂苷Rg2可通過抑制鈣/ 鈣調(diào)素依賴的蛋白激酶II-δ（calcium/calmodulin dependent protein kinase II-δ，CaMKII-δ）磷酸化從而抑制L-型鈣通道鈣離子內(nèi)流，達到抑制CaCl2引起心律失常的作用[9-12]。Guan等[13]發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rd是受體操縱性鈣通道（receptor-operated calcium channel，ROCC）和鈣庫操縱性鈣通道（store-operated calcium channel，SOCC）抑制鈣離子內(nèi)流。Lu等[14]研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rd以濃度和電壓相關(guān)性方式抑制大鼠心室肌細胞中L-型鈣離子通道電流，即通過抑制心室肌中電壓依賴性鈣離子通道（voltage-dependent calcium channels，VDCC）阻止過量鈣離子內(nèi)流。Cav1.2是心肌中L-型鈣離子通道的主要亞型（L-型鈣通道α1C亞型），與鈣離子穩(wěn)態(tài)密切相關(guān)[5]。人參皂苷Re通過抑制烏頭堿引起的Cav1.2mRNA表達增加，降低細胞內(nèi)鈣離子濃度，減輕烏頭堿引起的心肌毒性作用，達到抗心律失常作用[15]。研究表明，對大鼠心室肌細胞給予不同濃度人參皂苷Re、Rg1后，L-型鈣通道電流幅度隨藥物濃度增加逐漸減小，當(dāng)聯(lián)合使用人參皂苷Re（20 μmol/L）和人參皂苷Rg1（80 μmol/L）后L-型鈣通道的抑制作用強于單獨使用人參皂苷Re、Rg1[10]。因此推測，人參抗心律失常作用可能是多種有效成分聯(lián)合起效。

參附注射液通過抑制心肌細胞L-型鈣通道電流來推遲房性早搏的發(fā)生，對心律失常有明顯的抑制作用[16-17]。參松養(yǎng)心膠囊則可通過延長動作電位和降低心肌細胞鈣離子內(nèi)流，從而有效預(yù)防缺血性心律失常的發(fā)生[18]。在兔心動過緩模型中，參松養(yǎng)心膠囊長期治療可通過逆轉(zhuǎn)多種基因，提高心率，恢復(fù)心肌收縮和鈣離子穩(wěn)態(tài)等，其中環(huán)化核苷酸調(diào)控陽離子通道蛋白亞型4（cyclic nucleotide gated potassium channel 4，HCN4）和T-box轉(zhuǎn)錄因子（Tbox transcription factor，TBX20）是最有可能成為參松養(yǎng)心膠囊臨床用藥的潛在治療靶點[19]。

1.2 抑制鉀離子通道

在心肌細胞中，阻滯鉀離子通道對抑制心律失常具有極其重要作用。心肌細胞膜上鉀離子通道亞型較多，作用不盡相同。內(nèi)向整流鉀通道（IK1）能維持心肌細胞靜息膜電位。鉀離子在超極化狀態(tài)下具有內(nèi)流的趨勢，可使膜恢復(fù)靜息期電位，鉀離子在去極化狀態(tài)下具有外流的趨勢，可恢復(fù)膜原有的極化狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Re可抑制IK1達到抗心律失常作用，其機制可能是在靜息期促使膜電位向超極化變化，使膜興奮性降低，降低刺激反應(yīng)性[20]；瞬時外向鉀通道（Ito）具有快速激活和失活的特征，也是心室壁動作電位復(fù)極不均一性的主要電流。人參皂苷Re、Rb1具有抑制Ito的作用，因此推斷其可以減少跨室壁復(fù)極不均一性，減少尖端扭轉(zhuǎn)性室性心動過速等心律失常的發(fā)生[11,20]。Kv4.3是編碼Ito的α亞單位，是構(gòu)成Ito的分子基礎(chǔ)。Kv4.3表達異常會引起Ito的改變，促進心律失常的發(fā)生。人參皂苷Rg1可抑制烏頭堿引起的Kv4.3mRNA表達的降低，促進Kv4.3表達水平正常化[15]。心肌細胞含有兩種延遲整流鉀離子通道，分別是hERG鉀離子通道（IKr）和KCNQ鉀離子通道（IKs），它們對心臟動作電位的復(fù)極和縮短動作電位持續(xù)時間具有重要意義。IKr或IKs的遺傳性或病理性功能障礙會導(dǎo)致長期QT綜合征等疾病，并增加心律失常和猝死的風(fēng)險[21-22]。人參皂苷Rg3可通過Ser631殘基相互作用來抑制IKr通道失活，并通過KCNQ1和KCNE1亞基的共同作用，以及KCNQ1亞基K318和V319殘基的相互作用來激活I(lǐng)ks通道電流，最終起到抗心律失常作用[23-24]。

1.3 抑制鈉離子通道

電壓門控型鈉通道（INa）是心肌細胞膜上主要離子通道，在心室肌細胞興奮和傳導(dǎo)過程中起著不可或缺的作用。阻斷INa時，可以降低動作電位幅度（action potential amplitude，APA）和最大速度（Vmax），提高動作電位（action potential，AP）的閾值，并通過延遲折返沖動傳導(dǎo)或阻斷折返循環(huán)而產(chǎn)生抗心律失常作用。當(dāng)細胞內(nèi)鈉離子超載也可引起鈉-鈣離子交換，從而加重鈣離子超載及缺血再灌注損傷。因此，抑制鈉離子流入和鈉離子超載在一定程度上對抑制心律失常及心肌保護具有積極作用[25]。研究表明，人參皂苷Rb1和參附注射液均能抑制INa，降低APA和Vmax，起到抗心律失常作用[26-27]。除此之外，人參皂苷Re也具有抑制INa的作用[20]。SCN5A編碼的Nav1.5是心肌細胞中主要的電壓門控鈉離子通道，其決定了心臟的興奮性和傳導(dǎo)性。SCN5A基因突變引起鈉通道功能異常，與各種類型心律失常密切相關(guān)[28-30]。人參皂苷Rg1、Rb1均可明顯抑制烏頭堿引起的SCN5A基因表達的增加，從而抑制心律失常的發(fā)生[15]。

綜上所述，對多離子通道阻滯作用研究較多的是人參皂苷，其主要通過抑制鈣離子、鉀離子和鈉離子通道抑制心律失常的發(fā)生和發(fā)展，見圖1。

圖1 人參皂苷通過抑制離子通道抗心律失常Fig.1 Anti-arrhythmia effect of ginsenosides by inhibiting ion channels

2 抑制炎癥反應(yīng)

在心肌細胞中，炎性因子釋放引起的炎癥反應(yīng)會造成心肌細胞損傷，當(dāng)產(chǎn)生心肌缺血再灌注（ischemia-reperfusion，I/R）損傷后，往往會導(dǎo)致心律失常的發(fā)生。核因子-κB（nuclear factor κB，NFκB）是細胞內(nèi)重要的核轉(zhuǎn)錄因子，當(dāng)NF-κB過度激活時，會引起心臟組織發(fā)生炎癥反應(yīng)，引起心肌細胞損傷[31-32]。韓志龍等[33]發(fā)現(xiàn)I/R后心律失常大鼠心室肌NF-κB、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、P選擇素和E選擇素均明顯增加，其中TNF-α和IL-1β具有促炎作用，P選擇素和E選擇素具有黏附作用，這4種炎性因子均受NF-κB調(diào)控。人參皂苷Rg1處理后可通過抑制NF-κB、TNF-α、IL-1β、P選擇素和E選擇素的炎癥反應(yīng)以及肌酸激酶（creatine kinase，CK）、肌酸激酶同工酶MB（creatine kinase isoenzymes MB，CK-MB）、乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）等心肌酶學(xué)指標的增加改善大鼠I/R后心律失常（圖2）。臨床研究中，參麥注射液在64例急性陣發(fā)性室性心律失?；颊咧?，聯(lián)合胺碘酮治療，效果增強，且血清中IL-6、TNF-α及超敏C-反應(yīng)蛋白（high-sensitivity C-reactive protein，hs-CRP）降低[34]。參附注射液用于120例緩慢型心律失常患者中，發(fā)現(xiàn)可以顯著降低IL-6、TNF-α及hs-CRP的水平，大劑量時療效更顯著，從而保護心肌免受損傷[35]。

圖2 人參皂苷Rg1通過抑制炎癥反應(yīng)改善I/R后心律失常的作用機制Fig.2 Mechanism of ginsenoside Rg1 improving arrhythmia after I/R through anti-inflammatory pathway

3 抑制心肌纖維化和心肌重構(gòu)

縫隙連接是心肌細胞的主要連接方式，是維持心肌細胞正常電偶聯(lián)的基礎(chǔ)，其主要表達蛋白是連接蛋白（connexin，Cx）43和Cx40。Cx43在心室肌和心房肌細胞中均有分布，Cx40則主要分布在心房肌細胞中[36]。心肌纖維化、心肌肥大往往會引起心臟縫隙連接重構(gòu)的發(fā)生，進而發(fā)生心律失常、房顫、I/R損傷、心衰等心血管疾病。研究表明，轉(zhuǎn)化生長因子β1（recombinant transforming growth factor β1，TGF-β1）可刺激肌成纖維細胞的形成，也可引起膠原蛋白的產(chǎn)生。心肌成纖維細胞可以產(chǎn)生與成纖維細胞不同的細胞外基質(zhì)，并改變基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）及其抑制劑（tissue inhibitor of matrix metalloproteinases，TIMPs）的平衡，促進纖維化[37-38]。心肌梗死中肌成纖維細胞釋放的化學(xué)介質(zhì)會加速心律失常的發(fā)生發(fā)展。其中，TNF-α可以通過TGF-β信號通路等途徑參與小鼠心房纖維化的發(fā)病過程，并改變了Cx40的表達，這些改變與心律失常的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。較高水平的IL-6、單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein 1，MCP-1）和腦鈉肽（brain natriuretic peptide，BNP）與房顫的發(fā)生也密切相關(guān)[39-42]。

在心肌梗死后房顫的研究中，以人參為主藥的復(fù)脈顆粒明顯降低房顫的發(fā)生和持續(xù)時間，有效降低左房纖維化面積，顯著減少I型膠原蛋白沉積，增加Cx43和Cx40的表達，降低血清中IL-6、MCP-1、TNF-α和BNP的水平，降低肌成纖維細胞特異性標記物α-平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）、TGF-β1和MMP9的水平，增加TIMP-1水平，抑制心肌成纖維細胞向肌成纖維細胞的分化[43]。Ma等[44]發(fā)現(xiàn)參松養(yǎng)心膠囊可以降低左心房纖維化程度，下調(diào)TGF-β1、MMP-9、I型和III型膠原的表達，抑制心肌成纖維細胞向肌成纖維細胞的分化，達到降低大鼠心肌梗死后房顫的易感性。西洋參水煎液和生脈注射液分別治療腦缺血大鼠及心肌梗死大鼠時，均能著增加心室肌Cx43蛋白的表達，改善心肌重構(gòu)，降低心律失常的發(fā)生[45-46]。研究表明，人參皂苷Rb1通過增加Cx43蛋白的表達改善阿霉素所致的心力衰竭，人參皂苷Re通過增加Cx40和Cx43蛋白的表達抑制血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心房縫隙連接重塑[47-48]，進而推斷人參皂苷Rb1、Re均可通過抑制心肌重構(gòu)來達到抗心律失常的作用（圖3）。

圖3 人參皂苷及人參中成藥通過抑制心肌纖維化和重構(gòu)抗心律失常的作用機制Fig.3 Antiarrhythmic mechanism of ginsenosides and ginseng proprietary Chinese medicine by inhibiting myocardial fibrosis and remodeling

4 調(diào)節(jié)自主神經(jīng)

自主神經(jīng)系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)心肌細胞電生理的方式直接或間接引起心律失常。正常情況下，心臟的自主神經(jīng)調(diào)節(jié)會使迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)活動呈相對平衡的狀態(tài)，當(dāng)自主神經(jīng)活動出現(xiàn)異常情況時，便會產(chǎn)生異常的電生理效應(yīng)引起心律失常。研究發(fā)現(xiàn)，迷走神經(jīng)刺激和乙酰膽堿的注入可導(dǎo)致心臟電生理發(fā)生巨大改變，包括對心房有效不應(yīng)期（atroal effective refractory period，AERP）的影響、房室傳導(dǎo)以及房顫的誘發(fā)[49]。

通過調(diào)節(jié)自主神經(jīng)抑制心律失常的研究較為成熟的有參仙生脈口服液和參松養(yǎng)心膠囊（圖4）。參仙生脈口服液通過上調(diào)他克莫司結(jié)合蛋白12.6（FK506 binding protein 12.6，F(xiàn)KBP12.6），恢復(fù)其與蘭堿尼受體2（ryanodine receptor 2，RyR2）的結(jié)合，調(diào)節(jié)RyR2通道的穩(wěn)定性，并上調(diào)肌漿網(wǎng)鈣離子ATP酶2a（sarcoendoplasmic reticulum ATPase 2a，SERCA2a）的表達，恢復(fù)肌漿網(wǎng)中鈣離子的儲存，進而增加心率。乙酰膽堿酯酶（acetylcholinesterase，AchE-1）主要位于神經(jīng)肌肉接頭處，水解神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿（acetylcholine，Ach）；煙堿型乙酰膽堿受體（nicotinic acetylcholine receptor，nAChR）可在神經(jīng)肌肉連接的突觸前和突觸后側(cè)形成Ach門控離子通道。參仙生脈口服液通過增加AchE-1的表達，降低CHRNA2基因的表達，抑制心臟副交感神經(jīng)傳遞，進而達到增加心肌收縮力和增高心率的作用[50]。Zhao等[51]發(fā)現(xiàn)長期間歇性房顫后可引起交感神經(jīng)活動增強和迷走神經(jīng)活動減弱。參仙生脈口服液能降低犬長期間歇性心房起搏后的交感神經(jīng)活性和心房交感神經(jīng)的過度支配，增加迷走神經(jīng)的活動；降低酪氨酸羥化酶（TH，標記交感神經(jīng)），低頻（LF，與交感神經(jīng)張力或自主神經(jīng)平衡相關(guān)）以及低頻和高頻功率之比（LF/HF，交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)活動的相互作用指數(shù)），增加高頻（HF，副交感神經(jīng)張力的標志），從而增加犬心房α7nAChR和Ach水平，降低炎癥細胞因子TNF-α、IL-6的表達，達到抑制房顫引起的AERP降低，并減少房顫的發(fā)生次數(shù)和持續(xù)時間。

圖4 參仙生脈口服液和參松養(yǎng)心膠囊通過調(diào)節(jié)自主神經(jīng)抑制心律失常的作用機制Fig.4 Mechanism of Shenxian Shengmai Oral Liquid and Shensong Yangxin Capsules on antiarrhythmia by regulating autonomic nerve

研究表明，中成藥抑制心律失常是人參與其他藥物聯(lián)合作用產(chǎn)生的結(jié)果。如參松養(yǎng)心膠囊共含有12種中藥組分：人參、麥冬、五味子、山茱萸、酸棗仁、桑寄生、丹參、赤芍、土鱉、甘松、黃連及龍骨，有益氣養(yǎng)心、活血通絡(luò)、清心安神的功效。中醫(yī)講“心悸多與驚恐并發(fā)”?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)精神刺激使下丘腦-垂體-腎上腺軸、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)激活，交感神經(jīng)過度興奮，兒茶酚胺、內(nèi)皮素、血管緊張素過度分泌，導(dǎo)致冠狀動脈缺血、竇房結(jié)及傳導(dǎo)系統(tǒng)功能異常、心臟電生理不穩(wěn)定，形成竇性心動過速、心房纖顫、早搏甚至室性心動過速、心室顫動，而睡眠異常及情緒障礙也屬于心理應(yīng)激的部分[52]。參松養(yǎng)心膠囊中人參具有抗心律失常作用，麥冬具有調(diào)節(jié)心肌電生理作用，五味子具有心肌保護作用[53]，麥冬、五味子、酸棗仁均具有鎮(zhèn)靜助眠的作用[54]，這些單味中藥聯(lián)合使用對自主神經(jīng)紊亂性心律失常有較好的療效。

5 結(jié)語與展望

人參作為百草之王，已有上千年的藥用歷史，現(xiàn)代用于防治心律失常藥理作用顯著（表2），毒副作用少，在臨床上應(yīng)用十分廣泛。本文對近10年來國內(nèi)外許多專家學(xué)者對人參抑制心律失常作用進行了大量而深入的研究和探討，總結(jié)后發(fā)現(xiàn)：（1）人參抗心律失常多是聯(lián)合作用。其中，含人參的中成藥抗心律失常研究較多，如參松養(yǎng)心膠囊共含12種中藥成分，具有益氣養(yǎng)心、活血通絡(luò)、清心安神的功效。這些單味中藥聯(lián)合使用對各類心律失常，尤其自主神經(jīng)紊亂性心律失常有較好療效；人參皂苷大部分都是單獨用藥，也有聯(lián)合用藥的研究，如聯(lián)合使用人參皂苷Re、Rg1對L-型鈣通道的抑制作用強于單獨使用人參皂苷Re、Rg1[10]。人參皂苷中三醇型皂苷Re、Rg1、Rg2和二醇型皂苷Rb1、Rd研究較多且深入，藥理作用明確，但研究多采用細胞或動物模型，對人體的研究未見報道。因此，對人參皂苷單體作為藥物開發(fā)治療心律失常值得深入研究；（2）人參抗心律失常的研究機制主要集中在調(diào)節(jié)多離子通道（鈣離子、鉀離子和鈉離子通道），改變其電生理活性方面，鈣離子通道在人參皂苷Re、人參皂苷Rg1抑制心律失常作用機制中研究最多。另外抗炎途徑、抗心肌重構(gòu)以及調(diào)節(jié)自主神經(jīng)方面也有部分研究。從這些機制的研究中總結(jié)發(fā)現(xiàn)不同的通路之間存在內(nèi)在聯(lián)系。如TNF-α、IL-6等炎性因子會引起纖維化、心肌重構(gòu)等指標的改變，纖維化和心肌重構(gòu)也會引起離子通道的改變[55]。（3）同一皂苷具有多靶點作用，含有人參的中成藥同樣具有多靶點和多通路作用。如人參皂苷Re、Rb1通過抑制心室肌細胞電壓依賴性的鈉通道、瞬時外向鉀通道和內(nèi)向整流鉀通道電流[10,15,20]和調(diào)節(jié)Cx43蛋白的表達發(fā)揮抗心律失常的作用[47-48]；參松養(yǎng)心膠囊其機制研究中發(fā)現(xiàn)，其對L-型鈣通道電流、鈉通道電流、慢激活延遲整流鉀電流和內(nèi)向整流鉀電流心室肌離子通道均有不同程度的阻滯效果[18-19]，且在調(diào)節(jié)自主神經(jīng)、心肌纖維化和重構(gòu)中也發(fā)揮作用，其中抗炎途徑也參與到抑制心肌纖維化和調(diào)節(jié)自主神經(jīng)活動中[44,51]。

表2 人參的抗心律失常作用Table 2 Antiarrhythmic effect of P.ginseng

續(xù)表2

綜上所述，人參抗心律失常作用毒副作用小，療效顯著，具有一定的優(yōu)勢。但其中藥成分多，導(dǎo)致作用靶點多，作用機制復(fù)雜且盲點多。人參單體成分靶點相對明確，但臨床用藥少，有待開發(fā)。另外，中西醫(yī)結(jié)合方面存在廣闊的發(fā)展空間，有待進一步發(fā)展。如參麥注射液輔助胺碘酮治療陣發(fā)性室性心律失常[34]。聯(lián)合用藥可以減少西藥的毒副反應(yīng)，提高中藥的治療速度，也為中醫(yī)藥治療心律失常走向國際提出“中國方案”。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突