中藥改善心肌梗死促血管新生機(jī)制的研究進(jìn)展

劉甜甜 張彥麗 何婷 姚魁武 曹俊嶺

心肌梗死是世界范圍內(nèi)引起死亡的主要原因。心肌梗死屬中醫(yī)“胸痹”“心痛”范疇,其病機(jī)主要是脈絡(luò)不通導(dǎo)致的瘀血阻滯心脈。由于瘀血不去,新血不生,故治療原則為祛瘀生新,首先通過(guò)祛瘀法除去體內(nèi)瘀血,其次通過(guò)生新法促進(jìn)新血生[1]。祛瘀生新與治療性血管新生相對(duì)應(yīng),血管新生是在缺血、缺氧條件下,從預(yù)先存在的血管中,形成新的毛細(xì)血管,它是機(jī)體的適應(yīng)性反應(yīng),受多種環(huán)境因素的調(diào)控。新生血管可以重新供氧,改善心肌梗死后心肌重塑。臨床上胸痹、心痛以血瘀證為基礎(chǔ),治療則以活血化瘀藥為主,兼以益氣、行氣、化痰等方藥,祛瘀通絡(luò)、推動(dòng)血液運(yùn)行、促進(jìn)血管新生、建立側(cè)支循環(huán),進(jìn)而改善心肌梗死后胸悶、心痛等癥狀。因此,通過(guò)藥物干預(yù)或理化治療手段促血管新生,加速缺血心肌的血運(yùn)重建已成為臨床治療缺血性心臟病的重要策略。本文通過(guò)查閱近十年相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)中藥促血管再生的作用機(jī)制研究進(jìn)展作一綜述,為新生療法的臨床應(yīng)用提供依據(jù)。

1 中藥增強(qiáng)干細(xì)胞血管修復(fù)與新生能力

1.1 心肌梗死后血管新生機(jī)制

急性心肌梗死后,新血管的形成從缺血邊緣區(qū)進(jìn)入梗死組織,恢復(fù)對(duì)梗死組織的營(yíng)養(yǎng)和氧供,該過(guò)程是介入術(shù)后修復(fù)的關(guān)鍵。心肌梗死存在3種新血管生成方式,即以出芽方式從預(yù)先存在的血管中形成毛細(xì)血管,由小側(cè)支動(dòng)脈形成血管,由內(nèi)皮祖細(xì)胞生成新血管[2-3]。血管新生由缺血引起,始于血管通透性的增加,基底膜和細(xì)胞外基質(zhì)進(jìn)行降解,此后內(nèi)皮細(xì)胞沿細(xì)胞外基質(zhì)的新區(qū)域遷移,形成新的管腔,血管被周細(xì)胞覆蓋并融入循環(huán)。動(dòng)物模型中,血管新生可以由生長(zhǎng)因子以及細(xì)胞治療誘導(dǎo),促進(jìn)血管再生是克服持續(xù)微血管功能障礙的關(guān)鍵[4]。近年發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、內(nèi)源心臟干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞等具有組織修復(fù)和再生特性的干細(xì)胞[5-6],擁有較強(qiáng)的促血管新生潛力,可以增強(qiáng)心肌再生、修復(fù)缺血心臟,逐漸成為心肌梗死的重要治療途徑。

1.2 中藥動(dòng)員內(nèi)皮祖細(xì)胞調(diào)控心梗后血管新生

內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cells,EPCs)是具有促血管生成潛力的干細(xì)胞統(tǒng)稱。當(dāng)組織受到缺血缺氧損傷時(shí),骨髓來(lái)源的EPCs被釋放入血,啟動(dòng)損傷級(jí)聯(lián)信號(hào),進(jìn)行遷移和歸巢,促進(jìn)機(jī)體組織修復(fù)[7]。研究表明,新生小鼠的心臟動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)缺血損傷具有獨(dú)特反應(yīng),缺血會(huì)刺激動(dòng)脈細(xì)胞遷移并重新組裝成側(cè)支動(dòng)脈,而激活趨化因子配體12(CXC chemokine ligand-12,CXCL12)-趨化因子受體4(CXC chemokine receptor 4,CXCR4)信號(hào)可以進(jìn)一步引導(dǎo)動(dòng)脈重組,促進(jìn)心臟再生[8]。此外,已有研究證實(shí)骨髓來(lái)源的EPCs具有分化為內(nèi)皮細(xì)胞的潛能,將EPCs注入心肌梗死的心臟可以促進(jìn)血管新生改善心臟功能[9-11]。

補(bǔ)陽(yáng)還五湯、血府逐瘀湯等活血化瘀類中藥可通過(guò)增強(qiáng)EPCs的動(dòng)員、增殖、分化、遷移和侵襲能力,增加細(xì)胞因子分泌,促進(jìn)內(nèi)皮修復(fù)和血管新生[12-13]。劉革銘等[14]發(fā)現(xiàn)外周血EPCs移植同時(shí)給予丹參注射液治療能夠顯著改善急性心肌梗死大鼠的心功能,起到協(xié)同修復(fù)心肌組織的作用。研究顯示白藜蘆醇具有促進(jìn)EPCs生成血管、抑制EPCs凋亡,不僅能增加循環(huán)EPCs的數(shù)量,還可以直接修復(fù)內(nèi)皮細(xì)胞的完整性[15]。另外,瓜蔞皮可提高急性心肌梗死大鼠心肌的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)、一氧化氮(nitric oxide,NO)和基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloprotein-9,MMP-9)的表達(dá)水平,顯著增強(qiáng)EPCs的動(dòng)員,發(fā)揮梗死心肌的保護(hù)作用[16]。可見中藥通過(guò)促進(jìn)EPCs動(dòng)員及血管生成,能在一定程度上為心肌梗死提供潛在的細(xì)胞治療手段。

2 中藥調(diào)控促血管生成因子及其受體

2.1 中藥促進(jìn)VEGF表達(dá)

血管新生機(jī)制較復(fù)雜,多種生長(zhǎng)因子、蛋白酶、粘附分子和細(xì)胞因子均參與血管新生的調(diào)控過(guò)程[17]。血府逐瘀湯是治療心肌梗死的經(jīng)典名方,研究發(fā)現(xiàn)血府逐瘀湯可以增加血清和心肌組織NO水平,誘導(dǎo)EPCs分化,促使內(nèi)皮細(xì)胞遷移、粘附,促進(jìn)急性心肌梗死大鼠缺血區(qū)血管新生[18]。麝香保心丸是緩解急性心肌梗死和心絞痛的有效中成藥,可以改善心肌缺血患者血液流變學(xué)參數(shù),增加VEGF、NO及一氧化氮合酶水平,促使冠脈側(cè)支循環(huán)建立,縮短梗死患者發(fā)病頻率和持續(xù)時(shí)間[19]。此外,銀杏內(nèi)酯B能通過(guò)增加心肌缺血再灌注損傷大鼠的心肌VEGF表達(dá)而促進(jìn)血管新生,并且通過(guò)降低血清腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-6發(fā)揮抗炎作用,減少心肌梗死面積[20]。柚皮素可通過(guò)提高心臟CD31、VEGF和成纖維生長(zhǎng)因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)表達(dá)含量,促進(jìn)心肌梗死大鼠血管新生[21]。一些中藥配伍藥對(duì),如黃芪、丹參也能增加缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)和VEGF表達(dá),調(diào)控促血管新生作用[22]。

2.2 中藥增加陽(yáng)性血管密度

活血溫通方可以下調(diào)鈣離子/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶II氧化和磷酸化活性,提高心肌梗死大鼠缺血心臟CD34和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白陽(yáng)性血管密度,減輕炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激,抑制心肌凋亡和促進(jìn)血管新生,從而改善梗死區(qū)內(nèi)環(huán)境和增加心功能恢復(fù)[23]。中藥復(fù)方可以通過(guò)升高促血管生成因子,發(fā)揮促血管新生作用。單味藥及其活性成分也具有明顯的促血管新生特性,鹿茸可通過(guò)上調(diào)VEGF、bFGF等促血管新生因子的表達(dá),增加微血管密度與小動(dòng)脈生成,有效促進(jìn)血管新生,修復(fù)心梗大鼠心肌損傷和改善心功能[24]。彭程飛等[25]和魏英等[26]采用人參皂苷Rg1和人參總皂苷干預(yù)大鼠急性心肌梗死后心肌組織CD31陽(yáng)性細(xì)胞血管密度和表達(dá)水平明顯升高,說(shuō)明人參皂苷Rg1和總皂苷能促進(jìn)心梗后心臟血管再生,進(jìn)而增加血氧供應(yīng)和恢復(fù)缺血心臟功能。

2.3 中藥提高促血管生成因子受體表達(dá)

吳佳妮等[27]研究揭示益氣活血方能降低VEGF受體2(VEGF receptor 2,VEGFR2)及上游缺氧核心調(diào)控因子HIF-1α的蛋白表達(dá)和mRNA水平,逆轉(zhuǎn)心肌梗死大鼠心肌毛細(xì)血管形態(tài)病理改變。淫羊藿總黃酮能上調(diào)急性心肌梗死大鼠缺血心肌CD31與α-平滑肌肌動(dòng)蛋白水平,同時(shí)增加蛋白激酶B磷酸化、bFGF、VEGF及受體VEGFR2表達(dá),促進(jìn)缺血心肌血管新生,改善梗死區(qū)附近心肌灌注不足,抑制急性心梗后心室重構(gòu)和心力衰竭的進(jìn)程[28]。丹參素和羥基紅花黃色素A單用或配伍均可上調(diào)VEGF、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-l(stromal cellderived factor-1,SDF-1)、CXCR4表達(dá),發(fā)揮促血管新生作用[29]。另外,枸杞多糖可以通過(guò)增加CD133、VEGFR2蛋白表達(dá),激活內(nèi)皮細(xì)胞功能,促進(jìn)新生血管生成及血流灌注,從而明顯改善心肌梗死后大鼠心肌缺血損傷[30]。因此,無(wú)論是中藥復(fù)方、單方、配伍藥對(duì)或中藥活性成分均有顯著的血管新生因子和下游受體蛋白的促進(jìn)作用,最終增加心肌梗死后心功能恢復(fù)。

3 中藥靶向調(diào)控外泌體介導(dǎo)血管新生

外泌體是從細(xì)胞釋放到血液的納米囊泡,具有調(diào)節(jié)血管新生的作用。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),外泌體可以激活心血管疾病中有益的信號(hào)通路,可能介導(dǎo)人類干細(xì)胞的促血管生成作用,外泌體可以通過(guò)血液傳遞miRNA和蛋白質(zhì),是一種潛在的細(xì)胞間通訊模式。治療上,外泌體可能介導(dǎo)干細(xì)胞的許多有益特性轉(zhuǎn)移到心臟[31-34]。外泌體通過(guò)傳遞與血管新生相關(guān)的miRNA,如miRNA-21、miRNA-132、miRNA-210等促進(jìn)下游通路血管新生相關(guān)的基因表達(dá),或間接增強(qiáng)促血管新生相關(guān)蛋白表達(dá),提高內(nèi)皮細(xì)胞在缺血缺氧環(huán)境下的存活、遷移、成管能力,從而促進(jìn)心肌梗死區(qū)域血管新生。

研究顯示活血益氣方可以升高急性心肌梗死大鼠血清miR-484水平,通過(guò)調(diào)控外泌體miR-484靶向受體,參與VEGF誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞增殖、分化,進(jìn)而誘導(dǎo)心肌梗死后血管新生[35-36]。傅小媚等[37]發(fā)現(xiàn)脂多糖刺激下骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體注射小鼠心臟后,可明顯改善小鼠心肌梗死后的心臟收縮功能、纖維化沉積和IL-6、IL-1β、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β、趨附因子CCL2等炎癥因子水平。此外,芪參益氣滴丸能調(diào)控間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源的外泌體miR-155靶向調(diào)節(jié)線粒體自噬改善心肌缺血,從而起到減輕心肌缺血再灌注后局部炎癥,改善急性心肌梗死后心功能的作用[38-39]。目前,利用外泌體可以找尋冠心病的診斷和預(yù)后分子標(biāo)記物,揭示缺血性疾病的發(fā)病機(jī)制,還可以作為缺血性心臟病治療的靶點(diǎn)和手段,以及作為藥物載體實(shí)現(xiàn)靶向給藥。此外,通過(guò)基因修飾手段增強(qiáng)外泌體介導(dǎo)的心臟修復(fù)作用,以及將外泌體與生物活性肽結(jié)合形成工程外泌體的靶向缺血心肌治療[40],是外泌體目前在心血管領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

4 中藥介導(dǎo)血管新生的相關(guān)通路

研究證實(shí)中藥介導(dǎo)心肌梗死后血管新生有以下幾個(gè)通路:(1)VEGF/eNOS信號(hào)通路。VEGF是參與內(nèi)皮細(xì)胞功能的重要調(diào)節(jié)因子,VEGF通過(guò)促進(jìn)eNOS絲氨酸1177位點(diǎn)磷酸化,產(chǎn)生NO促進(jìn)血管再生[41]。(2)Notch信號(hào)通路。Notch信號(hào)由受體(Notch1、Notch2、Notch3、Notch4)和相應(yīng)配體(GLL1、DLL3、DLL4、Jagged1、Jagged2)及胞內(nèi)效應(yīng)分子、相關(guān)酶組成。Notch能調(diào)控多種血管新生因子表達(dá),介導(dǎo)微血管生成過(guò)程,是組織再生和修復(fù)的重要通路[42]。(3)蛋白激酶D1(protein kinase D1,PKD1)及其下游通路。PKD1能降低心肌梗死后炎癥反應(yīng)和抑制細(xì)胞凋亡,促進(jìn)血管新生和修復(fù)梗死心肌組織。PKD1在新生血管的形成、穩(wěn)定和成熟中發(fā)揮重要作用。(4)沉默信息調(diào)節(jié)因子3(silent information regulator 3,SIRT3)/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)/過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferators-activated receptor γ,PPARγ)信號(hào)通路。SIRT3可調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞能量代謝、心臟功能、血管生成和細(xì)胞凋亡過(guò)程,與心肌重構(gòu)、心力衰竭、心肌梗死的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[43]。β-catenin促使心肌纖維化。PPARγ降低血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子,抑制血管新生。β-catenin和PPARγ之間存在負(fù)反饋調(diào)控[44]。

4.1 中藥激活VEGF/eNOS信號(hào)通路促血管新生

VEGF/eNOS信號(hào)通路參與了小鼠和人源心肌細(xì)胞增殖和心臟再生功能,可能對(duì)干細(xì)胞分化和預(yù)防心肌梗死具有重要治療意義[45-46]。土貝母苷Ⅰ是從土貝母中提取的三萜皂苷,研究發(fā)現(xiàn)土貝母苷Ⅰ在體內(nèi)和體外都能促進(jìn)血管生成,降低eNOS活性可抑制其促血管新生作用。提示土貝母苷Ⅰ可能是一種治療缺血性疾病的新藥,它能通過(guò)激活eNOS/VEGF信號(hào)通路保護(hù)血管生成[47]。此外,VEGF和VEGFR2的激活也是誘導(dǎo)血管新生治療的重要信號(hào),丹參活性成分及其制劑可以通過(guò)上調(diào)VEGF/VEGFR信號(hào)通路,提高內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移、分化與管腔形成能力。同時(shí)可通過(guò)激活SDF-1/CXCR4信號(hào)通路,提高EPCs的趨化與歸巢能力,進(jìn)一步增強(qiáng)缺氧誘導(dǎo)因子的轉(zhuǎn)錄活性,調(diào)節(jié)血管新生相關(guān)因子,如VEGF、SDF-1α、促血管生成素1及其受體Tie-2、血小板衍生生長(zhǎng)因子β、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(fibroblast growth factor,FGF)和一氧化氮合酶等表達(dá)發(fā)揮體內(nèi)外促血管新生作用[48-50]。

4.2 中藥調(diào)控Notch信號(hào)通路促血管新生

李雙娣[51]在“祛瘀生新”治法基礎(chǔ)上,以行氣化瘀扶正為治則,采用宣痹通瘀方干預(yù)心肌梗死大鼠,可以改善心肌氧化損傷和左心室功能,縮小梗死范圍,促進(jìn)梗死區(qū)血管新生,升高心肌VEGF表達(dá),抑制Notch1、Dell4的表達(dá),表明宣痹通瘀方的作用可能與調(diào)控Notch/Dell4信號(hào)通路相關(guān)。王思穎[52]發(fā)現(xiàn)通心絡(luò)能激活Notchl/Jaggedl/VEGF通路,促進(jìn)梗死邊緣區(qū)微血管新生,增加新生微血管密度,減少細(xì)胞凋亡,穩(wěn)定心梗大鼠心率,減少心律失常發(fā)生率,改善心肌氧供和內(nèi)皮功能。此外,聯(lián)合應(yīng)用川芎、白芍能改善心肌梗死小鼠左室射血分?jǐn)?shù)、降低梗死面積,增加心肌梗死邊緣區(qū)CD31表達(dá)水平,降低梗死區(qū)CD31和血管性血友病因子水平,且增加心臟組織中FGF受體1、SDF-1、心肌營(yíng)養(yǎng)素1、Notch1表達(dá),降低HIF-1α表達(dá)。當(dāng)加入Notchγ分泌酶的抑制劑后,川芎和白芍聯(lián)合改善心功能和心臟病變的作用均被抑制,同時(shí)Notch1表達(dá)降低[53],說(shuō)明川芎、白芍配伍可能通過(guò)激活Notch信號(hào)和干細(xì)胞動(dòng)員促進(jìn)缺血心肌血管生成。

4.3 中藥激活PKD1及其下游通路促血管新生

研究證實(shí),丹參酚酸B可以減少心肌梗死大鼠的瘢痕組織,降低心肌膠原比例,改善因缺血受損引發(fā)的心肌紋理模糊、閏盤斷裂、線粒體萎縮、微血管管腔塌陷等病變,并上調(diào)心臟PKD1、HIF-1α、VEGF和Ⅷ因子表達(dá)[54],說(shuō)明丹參酚酸B可能通過(guò)激活PKD1/HIF-1α/VEGF信號(hào)通路增加心肌梗死后大鼠血管新生,保護(hù)缺血心肌組織。組蛋白脫乙酰酶5(histone deacetylase 5,HDAC5)是PKD1的下游蛋白之一,它在抑制調(diào)控基因的表達(dá)和誘導(dǎo)染色質(zhì)的修飾中起重要作用。PKD1與HDAC5結(jié)合后上調(diào)HDAC5,控制相關(guān)基因表達(dá)并調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和增殖[55]。研究發(fā)現(xiàn),黃芪甲苷可明顯升高心肌梗死大鼠心肌組織PKD1、HDAC5、VEGF的mRNA和蛋白水平,而PKD1的特異性阻斷劑CID755673則會(huì)顯著抑制黃芪甲苷組大鼠心肌組織的相關(guān)mRNA和蛋白水平[56],結(jié)果提示黃芪甲苷可能調(diào)控PKD1/HDAC5/VEGF信號(hào)發(fā)揮促心肌梗死后大鼠心臟血管新生作用。

4.4 中藥調(diào)控SIRT3/β-catenin/PPARγ信號(hào)通路促血管新生

研究發(fā)現(xiàn)中藥可通過(guò)SIRT3/β-catenin/PPARγ信號(hào)通路發(fā)揮抗心肌梗死后的促血管新生作用。榮霞等[44]的研究發(fā)現(xiàn)積雪草酸可以明顯改善心臟功能,增加微血管密度,提高心肌SIRT3、β-catenin、PPARγ的mRNA水平,同時(shí)降低血清IL-6、TNF-α、核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)的含量,表明積雪草酸可能通過(guò)抑制心臟SIRT3/β-catenin/PPARγ信號(hào)通路,促進(jìn)急性心肌梗死模型大鼠血管新生及保護(hù)梗死心肌組織。謝方方等[57]發(fā)現(xiàn)蒲參膠囊可以增加心臟VEGF、bFGF水平,提升SIRT3和β-catenin的表達(dá),同時(shí)抑制PPARγ含量,提示蒲參膠囊可能通過(guò)調(diào)控SIRT3/β-catenin/PPARγ信號(hào)改善急性心肌梗死大鼠的血管新生和心室重構(gòu)作用。此外,芪參益氣滴丸能顯著改善心梗后心臟射血分?jǐn)?shù)和短軸縮短率,抑制IL-6、TNF-α、NF-κB表達(dá),增加微血管密度和心肌組織SIRT3、β-catenin的mRNA水平,降低PPARγ的mRNA水平,說(shuō)明芪參益氣滴丸可能通過(guò)激活SIRT3/β-catenin/PPARγ信號(hào)通路降低急性心肌梗死大鼠炎癥反應(yīng),促進(jìn)血管新生,從而改善心肌功能[58]。

上述研究表明中藥方劑可能通過(guò)多個(gè)不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路介導(dǎo)心肌梗死模型動(dòng)物的促血管新生作用,逆轉(zhuǎn)缺血心臟結(jié)構(gòu)病變,增加微血管密度,改善心肌血氧供應(yīng),從而增加心功能恢復(fù)。但目前對(duì)中藥干預(yù)心肌梗死的促血管新生作用及其機(jī)制的挖掘還只是冰山一角,尤其是中藥配方的促血管再生機(jī)制及藥效物質(zhì)基礎(chǔ)尚不完全明確。隨著研究深入,將來(lái)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的中藥有效成分和通路參與心肌梗死后的血管新生與修復(fù)作用。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

綜上,中藥可能通過(guò)骨髓來(lái)源的內(nèi)皮祖細(xì)胞、外泌體、促血管生成調(diào)控因子,以及多個(gè)信號(hào)通路增加缺血心臟微血管密度,建立側(cè)支循環(huán),促進(jìn)心肌梗死后血管新生,從而增加血氧供應(yīng)和恢復(fù)心功能。當(dāng)前,在嚙齒動(dòng)物和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中觀察到生長(zhǎng)因子可以刺激血管生成。然而,旨在誘導(dǎo)血管新生的人體試驗(yàn)尚未取得明顯成效。此外,心肌梗死后通過(guò)干細(xì)胞或外泌體靶向血管新生治療尚處于臨床前的研究階段,相信隨著研究技術(shù)和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展,血管再生療法終將使心肌梗死患者受益。由于血管新生和心肌再生的相關(guān)分子機(jī)制研究還在不斷更新中,中藥干預(yù)亦在深入挖掘。因此,探索中藥促進(jìn)心肌梗死后血管新生的機(jī)制還有待進(jìn)一步研究完善,確保其在臨床應(yīng)用上的安全、有效,為患者提供最佳治療方案改善心肌梗死預(yù)后功能奠定基礎(chǔ)。