天然藥物有效組分抗心肌缺血的研究進展

阿卜杜柯尤木·吐爾渾 綜述，王 碩，劉采艷，于曉瑾，韓 華 審校

(黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

天然藥物中具有多種抗心肌缺血有效組分，如萜類、多酚類等化合物，亟待研究與開發(fā)。萜類化合物能夠調(diào)節(jié)心肌酶的表達，降低心肌缺血組織中脂質(zhì)過氧化物的水平。多酚類化合物可調(diào)控心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平，減輕心肌缺血導(dǎo)致的Ca2+過載；生物堿類化合物能夠逆轉(zhuǎn)心肌纖維化，恢復(fù)心臟功能；糖苷類、有機酸等多種有效組分都具有心肌保護作用，可協(xié)同減輕心肌缺血及心肌缺血再灌注(I/R)導(dǎo)致的損傷。I/R損傷是心肌缺血致死的主要原因之一。通過查閱國內(nèi)外文獻資料，抗心肌缺血天然藥物有效組分的藥理作用及相關(guān)信號通路近期相關(guān)研究如下所述[1-2]。

1 抗心肌缺血天然藥物的有效組分

目前研究表明，抗心肌缺血天然藥物有效組分可分為萜類、多酚類、生物堿類等，能夠發(fā)揮多種生物活性保護心肌，如逆轉(zhuǎn)心肌纖維化、提升心肌細(xì)胞活性等，各類天然藥物有效組分的具體心肌保護作用如下。

1.1抗心肌缺血的萜類化合物 萜類化合物是抗心肌缺血天然藥物研究領(lǐng)域中的研究重點，例如丹參酮、銀杏內(nèi)酯、香葉醇等均具有顯著的心肌保護作用。心肌缺血及I/R會導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)心肌酶水平和Ca2+水平發(fā)生改變，造成心肌功能障礙。丹參酮ⅡA是丹參中的一種萜類化合物，CHEN等[3]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)其處理后，明顯降低了I/R導(dǎo)致的大鼠心肌組織中丙二醛(MDA)、脫氫氧化酶(LDH)、活性氧(ROS)的升高水平。故丹參酮ⅡA能夠保護心肌免受損傷。

藏花醛為藏紅花中的一種萜類化合物。XUE 等[4]研究結(jié)果表明，藏花醛可明顯降低心肌缺血大鼠心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平，耗氧量降低，細(xì)胞凋亡率下降。藏花醛還降低了心肌缺血大鼠模型血清中肌酸激酶(CK)、MDA、ROS水平，并增加超氧化物歧化酶(SOD)的活性，減輕心肌組織的氧化應(yīng)激，減少心肌缺血損傷。銀杏內(nèi)酯為銀杏葉中的一種二萜類化合物，有A、B、C等多種類型。ZHANG等[5]研究發(fā)現(xiàn)，I/R大鼠模型腹腔內(nèi)注射銀杏內(nèi)酯C后，其心肌梗死面積減少、心肌細(xì)胞線粒體功能障礙得到逆轉(zhuǎn)，且銀杏內(nèi)酯C給藥組的浸潤性和黏附性中性粒細(xì)胞總數(shù)明顯降低，組織病理學(xué)評分減少，機體損傷減輕。

1.2抗心肌缺血的多酚類化合物 多酚類化合物對心血管系統(tǒng)生物活性較強，具有抗炎、逆轉(zhuǎn)心肌纖維化、抑制氧化應(yīng)激損傷、調(diào)節(jié)胞內(nèi)Ca2+水平等作用。BI 等[6]實驗研究發(fā)現(xiàn)，心肌缺血大鼠模型經(jīng)梓醇預(yù)處理后，血流動力學(xué)參數(shù)明顯發(fā)生改變，說明梓醇具有良好的抗心肌缺血和心肌保護作用。高良姜素為高良姜中富含的酚類化合物。THANGAIYAN 等[7]研究表明，高良姜素可逆轉(zhuǎn)異丙腎上腺素(ISO)誘導(dǎo)大鼠所致血清中谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)水平的增加，并且還能抑制心肌中膠原蛋白積聚，逆轉(zhuǎn)心肌纖維化。HU等[8]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)木犀草素預(yù)處理后I/R大鼠模型體內(nèi)肌漿網(wǎng)Ca2+ATP酶(SERCA2a)的表達水平升高，其通過調(diào)節(jié)I/R大鼠心肌細(xì)胞內(nèi)SERCA2a的水平，進而調(diào)節(jié)Ca2+的攝入，恢復(fù)大鼠的心臟收縮功能。由此可知，木犀草素可調(diào)節(jié)胞內(nèi)Ca2+水平，減輕I/R損傷，起到保護心肌的作用。

1.3抗心肌缺血的生物堿類化合物 苦參堿是一種活性較強的生物堿。GUO等[9]研究發(fā)現(xiàn)，I/R大鼠模型經(jīng)苦參堿治療后，心肌梗死面積減少，心肌組織中LDH的釋放減少。體外實驗表明，苦參堿可使經(jīng)缺氧/復(fù)氧培養(yǎng)H9C2細(xì)胞活力明顯增強，LDH釋放減少和CK活性降低，抑制了心肌細(xì)胞凋亡。其他研究表明，苦參堿還具有抗心肌纖維化的作用。綜上，苦參堿可以減輕心肌缺血損傷，保護心肌功能。小檗堿可調(diào)節(jié)自噬相關(guān)蛋白的表達，誘導(dǎo)細(xì)胞增殖和自噬體形成，并降低心肌細(xì)胞中線粒體膜電位的增加，抑制細(xì)胞凋亡。ZHU等[10]研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿可減少I/R大鼠模型的心肌梗死面積，顯著降低血清中CK-MB、LDH、AST水平，逆轉(zhuǎn)心臟功能障礙。YANG等[11]研究表明，川芎嗪降低了心肌缺血大鼠血清中促炎性細(xì)胞因子的水平，如IL-1β、IL-6和TNF-α等，減輕機體的炎性反應(yīng)。降低血清中CK、LDH的水平，增加SOD水平，機體氧化應(yīng)激損傷減輕，對心肌缺血損傷大鼠具有心肌保護作用。

1.4抗心肌缺血其他類化合物 藻藍(lán)蛋白是一種螺旋藻的提取物。丁演鸝等[12]研究發(fā)現(xiàn)，藻藍(lán)蛋白可清除I/R產(chǎn)生的自由基，使SOD水平升高，MDA、CK-MB水平降低。I/R大鼠模型經(jīng)藻藍(lán)蛋白治療后，p27、p21表達升高。p27、p21對于缺血心肌組織的重構(gòu)起關(guān)鍵調(diào)控作用。由此可知，藻藍(lán)蛋白能夠通過清除自由基和調(diào)節(jié)缺血心肌組織重構(gòu)相關(guān)因子，抑制I/R所導(dǎo)致的機體損傷。

丹參中除脂溶性的萜類化合物丹參酮外，水溶性的丹酚酸同樣具有良好的心肌保護作用。GAO等[13]研究表明，丹酚酸B可逆轉(zhuǎn)ISO誘導(dǎo)小鼠心肌纖維化程度，恢復(fù)心肌功能。CHEN等[14]研究發(fā)現(xiàn)，對結(jié)扎左冠狀動脈前降支的大鼠給予白藜蘆醇，其心臟功能明顯改善。DOS SANTOS等[15]研究發(fā)現(xiàn)，心肌缺血大鼠經(jīng)松蘿酸的β-環(huán)糊精包合物治療后，心臟功能恢復(fù)，細(xì)胞損傷標(biāo)志物的釋放減少，具有心肌保護作用。

2 抗心肌缺血天然藥物有效組分相關(guān)作用信號通路

天然藥物有效組分可作用于多種信號通路，減輕心肌缺血及I/R損傷。PI3K/AKT、Nrf2/HO-1、NF-κB 3種信號通路相關(guān)信號因子為抗心肌缺血天然藥物有效組分主要作用位點。PI3K/AKT通路影響細(xì)胞的多種生理功能，心肌缺血會降低心肌細(xì)胞內(nèi)PI3K和AKT的磷酸化水平，影響心肌細(xì)胞內(nèi)微小RNA(microRNA，miR)的表達。核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)是調(diào)控細(xì)胞氧化損傷的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，影響其下游血紅素加氧酶-1(HO-1)等抗氧化酶的表達。天然藥物有效組分可調(diào)節(jié)Nrf2/HO-1通路，從而發(fā)揮抗氧化、抑制細(xì)胞凋亡等作用，保護心肌免受損傷。NF-κB可調(diào)控多種細(xì)胞生理功能，在細(xì)胞的炎性反應(yīng)中起決定性作用。心肌缺血會導(dǎo)致炎癥因子如TNF-α、IL表達增加，故天然有效組分也可通過調(diào)節(jié)NF-κB信號通路，進而減輕心肌缺血損傷。各類天然藥物有效組分所作用的具體相關(guān)信號通路概述如下。

2.1抗心肌缺血萜類化合物作用信號通路 ZHANG等[16]研究表明，采用不同濃度的靈芝酸A處理缺氧培養(yǎng)的H9C2細(xì)胞后，細(xì)胞活力增強，凋亡受到抑制。經(jīng)Western blotting分析可知，靈芝酸A通過上調(diào)miR-182-5p、下調(diào)PTEN，調(diào)節(jié)PI3K/AKT信號通路，抑制心肌細(xì)胞的失活和凋亡。其他研究表明，香茅中的香葉醇可通過調(diào)節(jié)Keap1/Nrf2/HO-1通路，增加心肌損傷大鼠模型心肌細(xì)胞中Nrf2的核積累及HO-1的mRNA和蛋白表達水平，還調(diào)節(jié)了PI3K/AKT信號通路，進而減輕大鼠心肌損傷。YOUNIS等[17]研究發(fā)現(xiàn)，β-石竹烯下調(diào)TLR4及其銜接蛋白MyD88的表達，對于NF-κB信號通路具有抑制作用，減輕心肌炎性反應(yīng)?；謴?fù)ISO導(dǎo)致的大鼠心臟功能障礙，減小心肌梗死面積。ZHANG 等[5]研究發(fā)現(xiàn)，銀杏內(nèi)酯C對于缺氧復(fù)氧處理心肌細(xì)胞的CD40表達具有抑制作用，進而抑制p65亞基的易位性、IκB-α的磷酸化及活性。降低NF-κB信號通路下游炎癥因子的表達，增強心室肌細(xì)胞對炎癥損傷的耐受性。

2.2抗心肌缺血多酚類化合物作用信號通路 ZHANG等[18]研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)輪菜總黃酮通過誘導(dǎo)AKT的磷酸化，激活Nrf2/HO-1信號通路。從而增強Nrf2的核轉(zhuǎn)運并增加HO-1的表達，增強細(xì)胞的抗氧化防御能力，保護心肌免受損傷。GU 等[19]研究發(fā)現(xiàn)，斯皮諾素能抑制細(xì)胞糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)磷酸化，上調(diào)Nrf2/HO-1通路的活性，增加Nrf2和HO-1的釋放，顯著減輕心肌組織氧化應(yīng)激，減少細(xì)胞凋亡。WANG 等[20]研究發(fā)現(xiàn)，葛根素能夠降低I/R小鼠心肌組織中TNF-α水平，調(diào)節(jié)NF-κB信號通路，降低NF-κB、caspase-1、IL-1β的水平，顯著減輕I/R導(dǎo)致的炎癥損傷。其他研究表明，山奈酚可下調(diào)miR-15b的表達，TLR4是miR-15b的靶蛋白，進而減輕糖氧剝奪(OGD)培養(yǎng)導(dǎo)致的心肌細(xì)胞炎癥。還能夠升高PI3K和AKT的磷酸化水平，激活PI3K/AKT信號通路，抑制OGD培養(yǎng)導(dǎo)致的心肌細(xì)胞凋亡。

2.3抗心肌缺血糖苷類化合物作用信號通路 XING等[21]研究發(fā)現(xiàn)，缺氧造成H9C2細(xì)胞中miR-21的表達增加，給予天麻素會進一步上調(diào)miR-21的表達，下調(diào)PTEN表達，激活PTEN/PI3K/AKT通路，抑制心肌細(xì)胞的凋亡。天麻素可減輕H9C2細(xì)胞的缺氧損傷，能夠保護心肌細(xì)胞免受缺氧損傷。PAN等[22]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)歸多糖能夠下調(diào)缺氧培養(yǎng)H9C2細(xì)胞miR-22表達，激活PI3K/AKT信號通路增加PI3K和AKT的磷酸化程度，抑制細(xì)胞凋亡。WEI等[23]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)黃芪甲苷Ⅳ腹腔給藥后的I/R大鼠模型體內(nèi)AKT磷酸化水平升高，激活PI3K/AKT通路，減輕大鼠I/R損傷心肌梗死面積減小。YU等[24]研究表明，莫諾忍冬苷能夠降低心肌細(xì)胞中TNF-α、IL-1β的水平，抑制NF-κB信號通路的作用,減少心肌細(xì)胞炎癥損傷。

2.4抗心肌缺血其他化合物作用信號通路 LI等[25]研究發(fā)現(xiàn)，龍血竭提取物能夠激活PI3K/AKT信號通路，增加PI3K、AKT磷酸化水平，并調(diào)節(jié)其下游靶標(biāo)因子的表達，包括血管內(nèi)皮生長因子、血管緊張素等，改善心臟功能。SHI等[26]通過實驗表明，蘇木酮A可調(diào)節(jié)Keap1/Nrf2/HO-1途徑，下調(diào)Keap1導(dǎo)致Nrf2積累，增強Nrf2轉(zhuǎn)錄活性，進而導(dǎo)致HO-1的表達增加，減輕I/R所致的氧化應(yīng)激反應(yīng)。蘇木酮A抑制了I/R導(dǎo)致的心肌細(xì)胞凋亡，顯著改善了心臟功能。其他研究表明，紅沒藥醇可抑制NLRP3炎性體激活和TLR4-NFκB/MAPK信號通路，改善溶酶體功能障礙和自噬，減輕心肌缺血引起的氧化應(yīng)激和炎癥[27]。

3 小結(jié)與展望

隨著抗心肌缺血天然藥物研究的發(fā)展，越來越多的天然有效組分被發(fā)現(xiàn)具有良好的心肌保護作用。上述研究表明，萜類化合物如銀杏內(nèi)酯、丹參酮ⅡA等，多酚類化合物如梓醇、山奈酚等，生物堿類化合物如苦參堿、小檗堿等；糖苷類化合物如當(dāng)歸多糖、黃芪甲苷Ⅳ等，這些天然藥物有效組分可調(diào)控miR、PI3K等細(xì)胞內(nèi)生物信號因子的表達水平。分別通過作用PI3K/AKT信號通路，調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞內(nèi)凋亡相關(guān)蛋白的表達，抑制缺血心肌細(xì)胞凋亡；作用Nrf2/HO-1通路，調(diào)節(jié)抗氧化酶的表達，抑制細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)；作用NF-κB信號通路，減少炎癥因子的表達，減輕缺血心肌細(xì)胞的炎性反應(yīng)。總之，天然藥物可調(diào)節(jié)多種信號通路，起到抗炎、抗氧化等作用減輕心肌缺血損傷。

各類天然藥物有效物質(zhì)的具體信號通路作用位點雖然不同，但所作用的信號通路上下游相互之間具有交叉位點。由此可知，天然藥物中的各有效組分對于心肌缺血及I/R損傷，具有潛在的協(xié)同治療作用。在分子水平，進一步可闡明天然藥物在臨床應(yīng)用中常采用中藥復(fù)方配伍方式治療的內(nèi)在機制。綜上研究結(jié)果，天然藥物展現(xiàn)出對于心肌缺血治療不可替代的重要價值。期待日后對抗心肌缺血天然藥物的研究更加豐富深入，能夠挖掘出更多具有抗心肌缺血的天然有效組分，為我國傳統(tǒng)中藥治療心肌缺血的現(xiàn)代化研究和中藥現(xiàn)代化發(fā)展帶來希望。