附子多糖血管保護(hù)作用的研究進(jìn)展

劉 宇 王 成

附子是我國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)藥中極具代表性的中藥材，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為附子大辛、大熱、甘，有毒，歸心、腎、脾經(jīng)。有回陽(yáng)救逆、補(bǔ)火助陽(yáng)、散寒止痛的功效。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為附子水提取物可以激活心肌保護(hù)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，具有雙向調(diào)節(jié)血壓和抗心律失常的作用[1]。附子多糖(fuzi-polysaccharides，F(xiàn)PS)是來(lái)源于中藥附子的活性成分，是一種多糖化合物，無(wú)明顯毒性[2]。既往FPS的研究中提示其具有良好的血管保護(hù)作用，主要有以下幾種方式。

一、調(diào)節(jié)血糖

微血管病變是糖尿病的特異性并發(fā)癥，其存在著許多危險(xiǎn)因素，最重要的是胰島素抵抗。目前大多數(shù)研究者認(rèn)為胰島素抵抗可能是2型糖尿病(diabetes ellitus,type 2，T2DM)的起始原因，它可先于糖尿病及心血管疾病存在多年，如果能在早期進(jìn)行干預(yù)，則對(duì)糖尿病以及心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展起到防治或延緩作用，對(duì)于臨床實(shí)踐具有十分重要的意義。2010年于樂(lè)等[3]通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出FPS可以在基本無(wú)毒性不良反應(yīng)的前提下促進(jìn)脂肪細(xì)胞對(duì)葡萄糖的吸收來(lái)降低血糖。脂肪細(xì)胞在胰島素刺激條件下，大部分通過(guò)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)4(glucosetransport4，GLUT4)來(lái)運(yùn)輸葡萄糖。為揭示上述初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果的作用機(jī)制，于樂(lè)等[4]進(jìn)一步觀察了FPS對(duì)胰島素抵抗脂肪細(xì)胞模型中GLUT4的作用，結(jié)果顯示，F(xiàn)PS對(duì)GLUT4蛋白的表達(dá)并無(wú)明顯影響，但能促進(jìn)其轉(zhuǎn)位的發(fā)生。

胰島β細(xì)胞產(chǎn)生胰島素供機(jī)體糖代謝的使用，即通過(guò)保護(hù)胰島β細(xì)胞可有效控制血糖。糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)是參與肝糖代謝的關(guān)鍵酶，其在胰島素信號(hào)通路中受胰島素控制。通過(guò)磷酸化糖原合成酶使GSK-3β活性下降，減少肝糖的合成，使體內(nèi)血糖濃度升高。王猛等[5]研究證實(shí)，如果能有效抑制GSK-3β活性，便可抑制由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激作用引起的胰島β細(xì)胞的凋亡，起到保護(hù)胰島β細(xì)胞的作用。而肖曉霞等[6]研究表明，F(xiàn)PS可以通過(guò)增加GSK-3β磷酸化的表達(dá)量來(lái)減弱GSK-3β的活性，這兩種機(jī)制的有效結(jié)合能否成為FPS調(diào)節(jié)血糖的另一種機(jī)制，目前尚無(wú)相關(guān)的進(jìn)一步研究。

二、調(diào)節(jié)血脂

對(duì)于高脂血癥的患者，臨床上常以總膽固醇及低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C)增高作為評(píng)估患者病情以及治療的參考指標(biāo)。在長(zhǎng)年高血脂等因素的作用下，LDL-C等經(jīng)被破壞的血管內(nèi)皮進(jìn)入管壁內(nèi)膜，形成氧化型低密度脂蛋白膽固醇，并對(duì)血管內(nèi)膜造成損害。2006年一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)PS具有降血脂作用，后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)其主要包括以下幾種作用方式：①通過(guò)促進(jìn)肝臟中低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)受體蛋白的數(shù)量及活性的上升，達(dá)到清除體內(nèi)LDL及膽固醇的目的；②促進(jìn)膽汁酸合成限速酶即膽固醇7α-羥化酶的基因轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)，進(jìn)而加快肝臟中膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼?，隨糞便排出體外；③抑制肝臟內(nèi)羥甲基戊二酰輔酶還原酶mRNA表達(dá)，降低內(nèi)源性膽固醇的表達(dá)作用，減少血中膽固醇含量[7]。上述幾種方式均可有效地調(diào)節(jié)血脂，減少高血脂對(duì)血管的損害，從而保護(hù)血管。

三、保護(hù)血管平滑肌細(xì)胞

血管鈣化是多種慢性疾病普遍存在的共同病理表現(xiàn)，其前期一貫被認(rèn)為是一個(gè)非主動(dòng)的變化過(guò)程，但在后期進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn)，血管鈣化是主動(dòng)的、可調(diào)控的。血管鈣化的關(guān)鍵問(wèn)題是血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)在各種影響因素作用下發(fā)生的成骨樣分化，而且VSMC成骨樣分化是導(dǎo)致VSMC鈣化的關(guān)鍵步驟，因此如能有效抑制VSMC的鈣化和凋亡，便能延緩血管鈣化的發(fā)生，起到血管保護(hù)作用[8]。氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，Ox-LDL)是低密度脂蛋白的氧化產(chǎn)物，其在血漿中濃度的升高，是血管鈣化的主要形成原因之一。有文獻(xiàn)報(bào)道了Ox-LDL可提高酶中性鞘磷脂酶(N-SMase)的活性和神經(jīng)酰胺(ceramide)含量來(lái)誘導(dǎo)VSMC發(fā)生凋亡和鈣化[9]。陳燕亭等[10]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)PS可以通過(guò)抑制N-SMase/ceramide信號(hào)通路，減少ceramide的含量，從而抑制VSMC凋亡和鈣化。上述機(jī)制的發(fā)現(xiàn)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)關(guān)于FPS研究的一項(xiàng)重大成果，也為FPS血管保護(hù)作用再添新證據(jù)。

自噬是一個(gè)非靜態(tài)且具有高度調(diào)控能力的自我消化過(guò)程，負(fù)責(zé)細(xì)胞存活和應(yīng)對(duì)氧化應(yīng)激反應(yīng)。有實(shí)驗(yàn)證明，其通過(guò)抑制基質(zhì)囊泡的釋放來(lái)限制VSMC鈣化[11]。據(jù)報(bào)道在體外磷酸鹽誘導(dǎo)的VSMC鈣化和慢性腎衰竭的體內(nèi)模型中，丙戊酸誘導(dǎo)的自噬可降低VSMC鈣化，而自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤(3MA)抑制自噬可顯著促進(jìn)磷酸鹽誘導(dǎo)的基質(zhì)囊泡釋放[12]。根據(jù)這些結(jié)論，可以假設(shè)自噬是抵抗血管鈣化的內(nèi)源性保衛(wèi)機(jī)制，而自噬誘導(dǎo)可成為血管鈣化的治療策略。研究顯示，Ox-LDL誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷是許多心血管疾病發(fā)病機(jī)制的主要促成因素，并且可以檢測(cè)到伴隨的自噬抑制作用。例如，在Ox-LDL導(dǎo)致人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞破壞的模型中，自噬體的數(shù)量和自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)水平降低了[13]。在Ox-LDL誘導(dǎo)的小鼠單核-吞噬細(xì)胞(RAW264.7)損傷模型中，自噬活性也被認(rèn)為受到抑制[14]。以上研究表明，任何促進(jìn)自噬的治療都可被認(rèn)為在與Ox-LDL相關(guān)損傷的治療中具有潛力。據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，F(xiàn)PS能減輕Ox-LDL誘導(dǎo)的自噬活性的下調(diào)，并且3MA減弱了FPS對(duì)Ox-LDL誘導(dǎo)的鈣化的保護(hù)作用[15]。該實(shí)驗(yàn)證實(shí)FPS可通過(guò)激活自噬活性而抵御Ox-LDL誘導(dǎo)的人VSMC鈣化，并推斷FPS可能會(huì)發(fā)展成為用于血管鈣化治療的新型藥物。

四、抗氧化應(yīng)激作用

氧化物可以造成血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。有研究顯示，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)能減輕活性氧造成的組織損傷[16]。從附子中提取的FPS具有一個(gè)半縮醛羥基，可與活性氧發(fā)生反應(yīng)，能夠清除各種活性氧，從而保護(hù)處于氧化應(yīng)激反應(yīng)中的細(xì)胞，具有強(qiáng)大的抗氧化應(yīng)激損傷潛力[17]?？寡趸饔蒙婕岸喾N細(xì)胞因子，主要有SOD、丙二醛等。在早期一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了經(jīng)FPS干預(yù)的小鼠運(yùn)動(dòng)性疲勞模型，其運(yùn)動(dòng)耐力得到明顯提高，血液中抗氧化酶SOD活性顯著增加，而丙二醛含量下降，并且其作用能力與維生素C比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[18]。另有研究證實(shí)，F(xiàn)PS能減少經(jīng)缺氧/復(fù)氧后的小鼠心肌細(xì)胞的丙二醛生成和乳酸脫氫酶釋放，促進(jìn)金屬硫蛋白的合成，清除活性氧，從而當(dāng)心肌細(xì)胞受到氧化應(yīng)激損傷時(shí)起到保護(hù)作用[19]。由此可證實(shí)FPS具備良好的抗氧化損傷能力，同時(shí)也推斷出其具有抗血管內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷作用。

五、保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞

2003年FPS首次應(yīng)用于抗腫瘤作用的實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)FPS可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡和上調(diào)抑癌基因。有國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道FPS可以通過(guò)促進(jìn)抗凋亡基因Bcl-2的表達(dá)，抑制凋亡蛋白酶即半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)的活化，實(shí)現(xiàn)抗凋亡作用。2012年一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，F(xiàn)PS處理經(jīng)缺氧/復(fù)氧影響的小鼠心肌細(xì)胞后能發(fā)揮出促進(jìn)抑凋亡基因Bcl-2表達(dá)、維護(hù)線粒體膜電位的穩(wěn)定、抑制心肌細(xì)胞凋亡發(fā)生等心肌保護(hù)效應(yīng)[20]。據(jù)報(bào)道，機(jī)體中的高糖環(huán)境能通過(guò)多種方式誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，使其通透性增加，從而加速血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和衰老[21]。另一項(xiàng)研究則顯示在30mmol/L高糖環(huán)境下人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)caspase-3蛋白表達(dá)活躍，而通過(guò)有效降低活性氧在內(nèi)皮細(xì)胞中聚集的程度，就能達(dá)到減少caspase-3的過(guò)度表達(dá)，從而抵抗高糖導(dǎo)致的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。目前雖暫未將FPS應(yīng)用于此項(xiàng)研究中，但是可從中推斷出FPS可能通過(guò)該機(jī)制達(dá)到抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的作用。

六、展 望

近年來(lái)對(duì)FPS抑制血管鈣化、延緩心肌衰老、保護(hù)心肌細(xì)胞等的研究中，有少量其血管保護(hù)作用的相關(guān)內(nèi)容，文章從中總結(jié)出了5種作用方式及可能的作用機(jī)制，這些方式所涉及的分子機(jī)制仍處于初步探究階段，缺乏整體性或系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)研究。

FPS相關(guān)作用機(jī)制的研究中曾涉及到保護(hù)線粒體、抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及提高自噬活性的內(nèi)容。這些相關(guān)機(jī)制同整形手外科臨床工作中的一大難題——深低溫冷凍保存血管所涉及的相關(guān)細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)機(jī)制中有相通之處。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于深低溫凍存血管機(jī)制中研究較多的是線粒體，其對(duì)低溫很敏感，在強(qiáng)烈的低溫刺激后，線粒體氧化脫氫酶系活性顯著下降，呈現(xiàn)膨脹直至破損，內(nèi)容物流出，使得原先被線粒體緊閉在其中的凋亡分子通過(guò)線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔從線粒體大量釋放進(jìn)入胞質(zhì)發(fā)揮作用，從而引起內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生凋亡。在血管降溫和復(fù)溫過(guò)程中液相和固相的相互轉(zhuǎn)變對(duì)組織細(xì)胞產(chǎn)生線粒體氧化損傷，細(xì)胞會(huì)發(fā)生不同程度的自噬，當(dāng)細(xì)胞體內(nèi)自噬無(wú)法平衡細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)時(shí)細(xì)胞會(huì)發(fā)生凋亡甚至壞死，但是通過(guò)對(duì)自噬的研究發(fā)現(xiàn)其可通過(guò)清除受損的線粒體來(lái)延遲和對(duì)抗凋亡。再者血管在降溫和復(fù)溫過(guò)程中內(nèi)皮細(xì)胞缺血再灌注損傷、氧化應(yīng)激反應(yīng)、自由基釋放、酶抑制等事件同樣成為復(fù)蘇后一段時(shí)間內(nèi)造成血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生凋亡的刺激因素，這會(huì)導(dǎo)致血管斷裂和移植后形成血管瘤，造成血管損傷。

從我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看深低溫保存溫度為-196℃，具有陰寒之環(huán)境，附子溫陽(yáng)散寒、補(bǔ)火助陽(yáng)，回陽(yáng)救逆，具有陽(yáng)熱之功效，根據(jù)中醫(yī)“陰陽(yáng)”辯證關(guān)系，性大熱的附子有可能對(duì)抗深低溫之寒冷。基于上述理論和FPS對(duì)血管保護(hù)作用的表現(xiàn)，可將FPS引入血管的深低溫保存研究中，并從多層次探討FPS對(duì)深低溫凍存血管內(nèi)皮細(xì)胞自噬、線粒體功能和細(xì)胞凋亡的影響，這將是對(duì)FPS的一次系統(tǒng)性、整體性的實(shí)驗(yàn)研究，以此擴(kuò)大FPS在臨床的應(yīng)用范圍，使其更好地造福于人類。