小檗堿對(duì)異丙腎上腺素誘導(dǎo)心肌損傷保護(hù)作用研究進(jìn)展

孫紅霞，劉春旭，胡 波，紀(jì)影實(shí)，吳 歌，姜恩平

(1.北華大學(xué)藥學(xué)院，吉林 吉林 132013；2.北華大學(xué)附屬醫(yī)院，吉林 吉林 132011；3.吉林大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，吉林 長春 130021；4.吉林省一汽總醫(yī)院，吉林 長春 130011；5.廣東醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，廣東 東莞 523808)

心肌損傷(myocardial injury，MI)在臨床上主要包括物理性損傷、炎癥性損傷和缺血性損傷3種.物理性損傷一般主要指外力撞擊、撕扯等引起的損傷，常合并胸背部外傷，屬于外科治療范疇.炎癥性損傷主要是由心肌炎所引發(fā)，常見的有自身免疫性心肌炎、病毒性心肌炎、細(xì)菌性心肌炎等，需要進(jìn)行抗感染治療.而缺血性損傷常見于冠狀動(dòng)脈供血量不足(如心絞痛或心肌梗死等)或全身缺血性疾病(如貧血、血液病等)所導(dǎo)致的心肌缺血性改變，在改善心肌供血的同時(shí)需要針對(duì)原發(fā)病進(jìn)行綜合治療.異丙腎上腺素(ISO)是一種β-腎上腺素能受體(β-adrenergic receptor，β-AR)激動(dòng)劑，可通過激活心肌細(xì)胞膜上β1受體使心率(HR) 加快，心肌耗氧量增加，心肌出現(xiàn)缺血樣變化，進(jìn)而誘發(fā)心肌損傷.心肌缺血性損傷的發(fā)病機(jī)制與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與的誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬有關(guān)，也與炎癥反應(yīng)相關(guān)，還與氧化應(yīng)激反應(yīng)相關(guān).異丙腎上腺素(ISO)誘導(dǎo)的心肌損傷模型具有造模時(shí)間短、穩(wěn)定可靠、成本低、易于模仿等特點(diǎn)，常用于誘導(dǎo)模擬缺血性心肌損傷、藥物性心肌損傷、心肌梗死等疾病造模[1-3].

小檗堿(berberine，BBR)也稱為黃連素，是從毛茛科藥用植物黃連(Coptischinensis)中提取的一種異喹啉生物堿，常用于治療腹瀉等胃腸道疾病，有研究[4]發(fā)現(xiàn)：BBR具有抗感染、抗糖尿病、抗衰老、抗癌、抗氧化、保護(hù)心臟等多種藥理作用.本研究從BBR對(duì)異丙腎上腺素誘導(dǎo)的不同類型心肌損傷的保護(hù)作用及機(jī)制方面進(jìn)行綜述，可為臨床研究與應(yīng)用提供理論依據(jù).

1 小檗堿對(duì)心肌損傷的保護(hù)作用

1.1 小檗堿對(duì)心肌肥厚(MH)的保護(hù)作用

陳志冬等[5]用5 mg/kg和10 mg/kg的BBR小鼠灌胃4周后，皮下注射ISO 1 mg/kg，7 d后誘導(dǎo)心肌肥厚模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模型組、BBR組心肌細(xì)胞增殖率、凋亡率、RhoA(Ras同源基因家族成員A)、ROCK(Rho激酶，屬于一種小G蛋白R(shí)ho效應(yīng)器)、p-Troponin(磷酸化肌鈣蛋白)、p-MLC(磷酸化肌球蛋白輕鏈)、p-calponin(磷酸化鈣調(diào)節(jié)蛋白)、Bax mRNA及蛋白表達(dá)量均顯著升高，超氧化物歧化酶(SOD)、p-PTEN(一種抑癌基因，磷酸化的磷酸酯酶與張力蛋白同源物)、Bcl-2 mRNA及蛋白表達(dá)量均顯著降低.與模型組比較，BBR治療組肌酸激酶(CK)、心肌細(xì)胞增殖率、凋亡率、RhoA、ROCK、磷酸化肌鈣蛋白、磷酸化肌球蛋白輕鏈、磷酸化鈣調(diào)節(jié)蛋白、Bax mRNA及蛋白表達(dá)量均顯著降低，SOD、p-PTEN、Bcl-2 mRNA及蛋白表達(dá)量均顯著升高.此研究證實(shí)了BBR可抑制ISO誘導(dǎo)的大鼠心肌肥厚，抑制心肌細(xì)胞凋亡，促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖，其作用機(jī)制可能與Rho/ROCK信號(hào)通路失活相關(guān).

1.2 小檗堿對(duì)急性心肌缺血(MI)的保護(hù)作用

ISO是一種非選擇性的β受體激動(dòng)劑，能夠增強(qiáng)心肌收縮力，加快心臟傳導(dǎo)性，加快心率.當(dāng)大劑量給予ISO時(shí)，可增加心肌的耗氧量，引起冠脈血供急劇減少，造成心肌缺血缺氧造成心肌急性損傷，進(jìn)一步引起心肌細(xì)胞壞死、心肌間質(zhì)纖維組織增生、結(jié)締組織積聚，導(dǎo)致心臟順應(yīng)性降低，舒縮功能受抑制，長期可致慢性心力衰竭[6-9].ZHANG等[10]研究顯示：小檗堿對(duì)連續(xù)2 d皮下注射異丙腎上腺素(ISO)85 mg/kg所致的大鼠心肌缺血具有保護(hù)作用，用小檗堿(30、60 mg/kg)治療12 d，最后1次給藥后，發(fā)現(xiàn)ST段抬高有所下降.處死大鼠后，測定其血清肌酸激酶同工酶(CK-MB)、乳酸脫氫酶(LDH)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細(xì)胞介素-6(IL-6)水平；取大鼠心臟，測定心臟質(zhì)量指數(shù)，鏡下檢查組織結(jié)構(gòu)，Western blot(免疫印跡)測定高遷移率族蛋白b1(HMGB1)、toll樣受體(TLR4)、前體蛋白(Bax)、抗凋亡蛋白(Bcl-2)和腫瘤壞死因子(TNF-α)蛋白，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：小檗堿可降低急性心肌缺血引起的ST段抬高，降低血清CK-MB、LDH、TNF-α和IL-6水平；小檗堿還可提高心肌組織總超氧化物歧化酶(T-SOD)活性，降低丙二醛(MDA)含量.此結(jié)果證實(shí)了小檗堿可通過調(diào)節(jié)HMGB1-TLR4軸發(fā)揮心肌缺血保護(hù)作用.

1.3 小檗堿對(duì)心肌纖維化(MF)的保護(hù)作用

應(yīng)用非選擇性β-腎上腺素能受體激動(dòng)劑ISO對(duì)大鼠進(jìn)行慢性刺激，能誘發(fā)心肌出現(xiàn)炎癥反應(yīng)和心肌纖維化(MF)[11].通過模擬應(yīng)激條件下的β-腎上腺素能作用，給予SD大鼠ISO刺激心臟[12-14]，誘導(dǎo)大鼠出現(xiàn)心肌損傷.ALRASHEED N M等[15]研究發(fā)現(xiàn)：BBR預(yù)處理能夠明顯抑制ISO誘導(dǎo)的心肌纖維化和心肌功能障礙.此外，BBR給藥后能夠減少ISO誘導(dǎo)的心肌巨噬細(xì)胞對(duì)大鼠心肌的浸潤，并抑制轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β1)/Smads信號(hào)通路.體外研究表明：BBR預(yù)處理降低了ISO誘導(dǎo)的TGF-β1 mRNA在巨噬細(xì)胞中的表達(dá)，ISO刺激巨噬細(xì)胞，能顯著增加纖維化標(biāo)志物在成纖維細(xì)胞的表達(dá)，但BBR預(yù)處理可阻止這種表達(dá).BBR可能是通過減少巨噬細(xì)胞浸潤和阻止成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為“活化的”分泌型肌成纖維細(xì)胞而對(duì)心臟損傷產(chǎn)生保護(hù)作用的.

1.4 小檗堿對(duì)心肌缺血再灌注損傷(MI/RI)的保護(hù)作用

MI/RI是指冠狀動(dòng)脈在部分或完全急性梗阻后，在一定時(shí)間內(nèi)獲得再通，缺血心肌恢復(fù)正常灌注，但組織損傷表現(xiàn)為進(jìn)行性加重的病理過程.血管再通后，缺血引起的心肌超微結(jié)構(gòu)、能量代謝、心功能、電生理等一系列損傷變化更為突出，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重的心律失常并導(dǎo)致猝死.研究[16]表明：BBR可改善MI/RI大鼠心功能，減少心肌缺血面積，降低血清肌酸激酶同工酶MB、乳酸脫氫酶、心肌肌鈣蛋白Ⅰ水平，上調(diào)Bcl-2(一種對(duì)抗凋亡的基因) 活性，下調(diào)Bax(一種促進(jìn)凋亡的基因)、Caspase-3表達(dá)，通過調(diào)控Smad7通路，抑制心肌細(xì)胞凋亡；WANG等[17]研究發(fā)現(xiàn)：注射小檗堿后，缺血再灌注損傷小鼠心肌細(xì)胞的炎癥反應(yīng)減輕，炎癥因子減少，其機(jī)制分析表明：小檗堿抑制了心肌細(xì)胞中的凋亡蛋白酶激活因子1、caspase-3和caspase-9的表達(dá)，與Bcl-2關(guān)聯(lián)的細(xì)胞死亡激動(dòng)劑Bcl-2、Bcl-2樣蛋白-1和細(xì)胞腫瘤抗原p53表達(dá)上調(diào)相關(guān).在小鼠缺血再灌注損傷模型中，心肌細(xì)胞中NF-κB p65、NF-κB激酶亞單位β(IKK-β)抑制劑、NF-κB抑制劑α(IκBα)的表達(dá)和NF-κB活性受到抑制，結(jié)果表明：小檗堿通過NF-κB信號(hào)通路抑制炎癥反應(yīng)，并通過PI3K/AKT信號(hào)通路抑制缺血再灌注損傷小鼠心肌細(xì)胞凋亡，表明小檗堿是一種潛在的治療缺血再灌注損傷的藥物.

1.5 小檗堿對(duì)急性心肌梗死(MI)的保護(hù)作用

朱舜明等[18]發(fā)現(xiàn)：與ISO組比較，BBR處理組大鼠的MI體積、左心室舒張末期直徑(LVEDD)和左心室收縮末期直徑(LVESD)顯著降低，而射血分?jǐn)?shù)(EF)和左室縮短分?jǐn)?shù)(FS)顯著升高；BBR預(yù)處理組大鼠的纖維化標(biāo)志物Ⅰ型膠原纖維蛋白、Ⅲ型膠原纖維蛋白和平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)表達(dá)水平與ISO組比較顯著下調(diào)；與ISO組比較，BBR預(yù)處理組大鼠的TGF-β1/Smad3信號(hào)通路、炎癥因子腫瘤壞死因子-α和核因子-κB(NF-κB)被抑制.BBR預(yù)處理組大鼠的縫隙連接蛋白43(Cx43)陽性染色評(píng)分顯著高于ISO組；與ISO組比較，BBR預(yù)處理組大鼠的促凋亡蛋白(Bax和caspase-3)被下調(diào)，而抗凋亡蛋白B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(Bcl-2)被上調(diào)；與ISO組比較，BBR預(yù)處理組大鼠的丙二醛水平顯著降低，而超氧化物歧化酶和過氧化氫酶顯著升高；BBR預(yù)處理組大鼠的核因子E-2相關(guān)因子2(Nrf2)和血紅素加氧酶1(HO-1)水平顯著高于ISO組.在ISO誘導(dǎo)的心肌梗死大鼠模型中，小檗堿預(yù)處理可通過抑制心臟纖維化、炎癥反應(yīng)、心肌細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激損傷而減少M(fèi)I體積，并改善心臟功能.

1.6 小檗堿對(duì)心力衰竭(HF)的保護(hù)作用

心力衰竭(heart failure，HF)可由多種原因所引起，是心臟疾病的終末階段，是指在適當(dāng)靜脈回流條件下，心臟搏出量絕對(duì)或相對(duì)減少，并伴有全身各組織供血不足及動(dòng)靜脈充血或瘀血，不能滿足機(jī)體代謝需要的一種臨床綜合征.王賽等[19]采用皮下注射ISO 5 mg/(kg·d)，連續(xù)7～10 d，制備大鼠心力衰竭(MF)模型，大鼠左心室(LV)射血分?jǐn)?shù)(EF)下降5%，左心室收縮末期內(nèi)徑(LVESD)和左心室舒張末期內(nèi)徑(LVEDD)均增大，可判斷模型復(fù)制成功.ABUDUREYIMU M等[20]研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿可減輕ISO誘發(fā)的心功能不全、心肌肥大、間質(zhì)纖維化、心肌細(xì)胞凋亡和線粒體損傷.在HF中，有絲分裂吞噬調(diào)節(jié)因子PINK1和mito-Parkin下調(diào)，而小檗堿可以上調(diào)PINK1/Parkin介導(dǎo)的有絲分裂吞噬.通過干預(yù)RNA敲除PINK1后可顯著抑制Parkin介導(dǎo)的線粒體泛素化，并能削弱小檗堿對(duì)HF的有益作用.結(jié)果表明：小檗堿可能通過PINK1/Parkin/泛素化途徑激活線粒體自噬，減輕ISO誘導(dǎo)的心衰反應(yīng)，具有保護(hù)心肌功能的作用.

2 ISO誘發(fā)心肌損傷可能的作用機(jī)制

2.1 ISO誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激

研究[6]發(fā)現(xiàn)：衰竭心臟中的ATP(三磷腺苷)酶生成減少，可能與呼吸鏈損傷及自由基清除蛋白被破壞有關(guān).當(dāng)線粒體損傷或體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)受到破壞時(shí)，可導(dǎo)致線粒體中活性氧(ROS)生成增多，誘發(fā)多種疾病.應(yīng)用ISO處理后的大鼠體內(nèi)抗氧化酶，如超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽(Glu)等水平顯著降低，而一些氧化性產(chǎn)物，如丙二醛(MDA)、一氧化氮(NO)、活性氧(ROS)水平明顯升高[21].

ISO還可促進(jìn)電壓敏感Ca2+通道的開放，導(dǎo)致Ca2+過量流入，增加心肌收縮，進(jìn)一步增加氧氣消耗，也通過耗竭ATP并引發(fā)呼吸鏈中的電子泄漏，這些釋放的自由電子與氧分子反應(yīng)形成活性氧基，直接損傷心肌.此外，ROS還能促進(jìn)炎性細(xì)胞因子TNF-α和IL-6釋放，進(jìn)而持續(xù)抑制肌質(zhì)網(wǎng)中Ca2+泵，間接損害心肌細(xì)胞.

2.2 ISO介導(dǎo)的鈣超載

ISO通過β腎上腺素受體結(jié)合、腺苷酸環(huán)化酶-環(huán)磷酸腺苷-蛋白激酶A(AC-cAMP-PKA)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活鈣通道和慢鈉通道，使鈣內(nèi)流和快鈉通道離子流(If)電流增加，蛋白激酶A被激活，進(jìn)而介導(dǎo)鈣通道的磷酸化.磷酸化鈣通道的鈣內(nèi)流增加，導(dǎo)致鈣超載.細(xì)胞膜上的Ca2+-ATPase(鈣泵)、Na+-K+-ATPase(鈉鉀泵)和Ca2+-Mg2+-ATPase(鈣鎂泵)在維持細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度方面具有重要作用，其降低可引起細(xì)胞內(nèi)鈣超載，誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡.心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高可導(dǎo)致肌絲過度刺激，心肌收縮力和氧需求量增加，ATP降解，最終導(dǎo)致心肌細(xì)胞損傷.

2.3 ISO誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)

研究[6]表明：應(yīng)用ISO長期刺激β受體，可使血液中心肌炎性因子C反應(yīng)蛋白(CRP)增高，心肌和血液中IL-6、TNF-α水平也升高，提示ISO可誘導(dǎo)心肌炎性反應(yīng).研究[6]顯示：炎性細(xì)胞因子可通過各種機(jī)制使心肌收縮力下降，誘導(dǎo)左心室出現(xiàn)心室重構(gòu)(VR)，誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)心力衰竭(CHF)的發(fā)生.ISO通過NF-κB信號(hào)誘導(dǎo)體內(nèi)和體外IL-6的表達(dá)，在一項(xiàng)ISO誘導(dǎo)心肌梗死的研究[22]中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)病理組織染色后，ISO能夠上調(diào)心肌組織中IL-6和TNF-α的蛋白表達(dá).RT-PCR結(jié)果顯示：ISO能夠提高心肌組織中白介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平，還能提高誘導(dǎo)性一氧化氮合酶(iNOS)、內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP-2、MMP-9)、Ⅲ型膠原纖維(collagen-Ⅲ)的轉(zhuǎn)錄水平.免疫印跡檢測發(fā)現(xiàn)：ISO能夠誘導(dǎo)低氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1α)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、核調(diào)節(jié)因子(Nrf-2)、NF-κB、環(huán)氧酶-2(Cox-2)、p-38MAPK、phospho-p38MAPK、ERK-1/2、phospho-ERK-1/2及Ⅰ型膠原纖維(collagen-I)、HIF-1α、VEGF和iNOS蛋白的表達(dá)，降低eNOS蛋白表達(dá)，說明ISO可通過誘發(fā)炎癥反應(yīng)而導(dǎo)致心肌損傷[23].

2.4 ISO誘導(dǎo)RAAS激活

腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)是一種內(nèi)分泌系統(tǒng)，在心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用.已有研究[24]表明：大劑量注射ISO能使RAAS系統(tǒng)被高度激活，RAAS的激活與心肌損傷密切相關(guān).血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)是RAAS系統(tǒng)的主要活性物質(zhì)，可與AT1受體結(jié)合發(fā)揮作用，AngⅡ在促進(jìn)心肌肥大、心肌纖維化、醛固酮(Aldo)的產(chǎn)生、水和鈉的滯留以及交感神經(jīng)系統(tǒng)的激活中發(fā)揮作用[25].AngⅡ通過激活鈣通道增高細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)鈣超載；心肌中AngⅡ水平的持續(xù)升高不僅對(duì)心血管系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響，還可刺激腎上腺使醛固酮(aldosterone，Ald)分泌增加，Ald具有獨(dú)立于且相加于AngⅡ的心臟毒性作用.也有研究[3]發(fā)現(xiàn)：醛固酮具有導(dǎo)致心肌、血管的纖維化和重構(gòu)作用，還具有膠原的沉著及降低心肌順應(yīng)性的作用，AngⅡ與Ald彼此相互加強(qiáng)，通過相同或不同的信號(hào)途徑引發(fā)心肌肥厚、心肌纖維化及心肌功能下降.

2.5 ISO誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

研究[6]發(fā)現(xiàn)：用β腎上腺素受體(β-AR)激動(dòng)劑長期刺激心肌組織或細(xì)胞，可誘發(fā)心肌細(xì)胞出現(xiàn)肥厚樣改變及心肌細(xì)胞凋亡、焦亡，甚至壞死樣改變.ISO可能的作用機(jī)制是激活p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)通路、TNF-α通路和IL-6通路.C-Jun氨基末端激酶(C-JNK)、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)和核因子-κB(NF-κB)的表達(dá)、激活與凋亡發(fā)生相關(guān)，通過上調(diào)Fas-FasL、Bax、c-myc等促進(jìn)凋亡基因，下調(diào)Bcl-2、p53等凋亡抑制基因誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[26].GANESH K R等[27]研究發(fā)現(xiàn)：高劑量的ISO會(huì)使ROS生成增加，進(jìn)而調(diào)控凋亡下游信號(hào)(Bcl-2、LC3(自噬標(biāo)志物)、caspase-3等)誘導(dǎo)心肌細(xì)胞出現(xiàn)凋亡.

3 結(jié) 語

目前，心血管疾病發(fā)病率不斷增加，人們?cè)趯で笈c在體相似或相同的動(dòng)物模型來觀察藥物的保護(hù)作用.隨著對(duì)ISO作用認(rèn)識(shí)的深入，在臨床上和基礎(chǔ)研究中目前已被廣泛用于誘導(dǎo)建立動(dòng)物心肌損傷模型，用于臨床研究缺血性心肌病如心肌梗死(MI)、心肌重構(gòu)(MR)、心力衰竭(MF)等的發(fā)病機(jī)制，為新藥研發(fā)提供理論基礎(chǔ)和依據(jù).ISO用于誘導(dǎo)心肌損傷體內(nèi)外模型，具有簡單方便、死亡率低、易于建立、經(jīng)濟(jì)有效的優(yōu)點(diǎn)，但損傷機(jī)制與給藥時(shí)間、劑量的相關(guān)性等仍在探索中.作為傳統(tǒng)的治療腸道感染的具有悠久歷史的小檗堿，隨著對(duì)其藥理學(xué)作用的不斷深入挖掘，其藥用價(jià)值不可小覷，無論是降糖，還是用于各種原因引發(fā)的心肌損傷，都顯示出良好的應(yīng)用前景.因此，未來需要更多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究作為支撐，以便更早開發(fā)、更早應(yīng)用于臨床.

隨著對(duì)小檗堿保護(hù)心血管作用研究的深入，相信小檗堿在心血管方面的作用未來會(huì)得到更有效的開發(fā)和利用，為小檗堿臨床應(yīng)用提供更多的藥理學(xué)理論依據(jù).