人參對缺血性心臟病的保護(hù)作用及機(jī)制研究進(jìn)展

韓曉玲 楊云 唐華靖 毛浩萍

人參是五加科植物的干燥根，盛產(chǎn)于中國東北、朝鮮、韓國、日本、俄羅斯東部的多年生草本植物，是中國中草藥的寶藏?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)人參具有抗氧化、抗腫瘤、神經(jīng)保護(hù)等作用。在臨床上廣泛用于治療心血管、胃和肝臟疾病、神經(jīng)衰弱及腫瘤等。心血管疾病的發(fā)病率和死亡率仍在上升，冠心病是世界上死亡率最高的疾病之一，也是心血管疾病中的高危疾病。2018中國心血管報(bào)告指出近幾年來心血管疾病患者的病發(fā)率及死亡率仍處于上升階段，鄉(xiāng)村居民的心血管病死亡率大幅增加，治療心血管疾病刻不容緩[1]。臨床上常引入外科介入手術(shù)或心臟搭橋手術(shù)，通過改善冠脈血流或建立側(cè)支循環(huán)來拯救、維持心臟的功能。治療性血管生成通過一定的干預(yù)，促進(jìn)原血管生成因子從缺血心肌釋放，形成新的小血管，在缺血心肌附近建立有效的側(cè)支循環(huán)，從而恢復(fù)缺血心肌的血供，改善患者癥狀，由于其潛在的毒性、可能的長期副作用和生物相容性，其仍然不是一個(gè)理想的冠心病治療策略。最近的體外和體內(nèi)結(jié)果表明,人參有心肌保護(hù)的作用，包括抗氧化作用、血管收縮功能,調(diào)節(jié)離子通道和信號(hào)傳導(dǎo),改善血脂水平、調(diào)整血壓,改善心臟功能,降低血小板黏附[2]。本文從抗氧化，抗凋亡，抗心律失常、抗炎，抑制心室重構(gòu)、能量代謝、促血管生成等方面綜述了人參抗心肌缺血的作用機(jī)制，為臨床安全用藥提供依據(jù)。

1 人參的主要有效成分研究現(xiàn)狀

1.1 人參皂苷 人參中的主要活性成分是人參皂苷，占3%～6%。人參皂苷屬于糖苷類化合物，由糖和苷元組成，人參皂苷是三萜類皂苷，有達(dá)瑪烷型四環(huán)三萜類皂苷和齊墩果烷型五環(huán)三萜皂苷，其中達(dá)瑪烷型占多數(shù)，根據(jù)苷元的不同，達(dá)瑪烷型皂苷可以分為兩類：原人參二醇型：Ra1、Ra2、Ra3、Rb1、Rb 2、 Rb3、Rs1、Rs 2、Rg3、Rd、RH2、Rc 等； 原人參三醇型：Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1、三七皂苷 R1、三七皂苷 R4 等，齊墩果烷型有人參皂苷Ro[3]。

1.2 多糖類 人參糖類主要有三種類型：單糖、低聚糖和多糖。根據(jù)其單糖組成不同，人參多糖主要被分為中性糖和酸性果膠兩大類。中性糖包括葡聚糖、阿拉伯半乳聚糖(AG)等。酸性果膠常為雜多糖，富含半乳糖醛酸(GALa)。

1.3 其他 包括氨基酸、蛋白質(zhì)類、糖類、維生素類、有機(jī)酸類、微量元素類、黃酮類及多肽類等活性成分。

2 人參治療缺血性心臟病的機(jī)制研究進(jìn)展

心肌梗死時(shí)，心肌細(xì)胞缺血壞死失去收縮能力，并且釋放炎性因子和促纖維化因子，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)心肌成纖維細(xì)胞(CFs)生成，取代壞死的心肌細(xì)胞，維持心臟的結(jié)構(gòu)完整。然而，心臟重塑過程可能引起心功能障礙。心肌發(fā)生纖維化后心臟體積增大，重量增加，過度的肥厚壓迫非梗死的心室，導(dǎo)致左心室(LV)擴(kuò)張，最終導(dǎo)致心功能障礙或心力衰竭，梗死心肌的僵硬程度增加影響心臟的收縮、舒張和電生理等功能。

2.1 抗氧化 活性氧(reactive oxygen species,ROS)是一類化學(xué)性質(zhì)活潑具有較高氧化活性的分子或離子的總稱，如：單態(tài)氧、過氧化物、自由基等。線粒體是ROS產(chǎn)生的主要場所，ROS過多會(huì)對蛋白質(zhì)、核算、脂質(zhì)等生物大分子造成損傷，從而影響其正常的生理生化功能。生物體本身存在清除ROS的體系即抗氧化體系，包括SOD酶、過氧化氫酶，谷胱苷肽還原酶、抗壞血酸等，ROS的過量產(chǎn)生或抗氧化劑的消耗會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激狀態(tài)。缺血時(shí)ROS的產(chǎn)生誘導(dǎo)心肌成分的過氧化，在心肌缺血后，ROS的產(chǎn)生通常會(huì)增加，從而導(dǎo)致心肌的進(jìn)一步損傷[4]。生物體擁有一個(gè)復(fù)雜的抗氧化系統(tǒng)(抗氧化物質(zhì)和抗氧化酶)，其作用是消除ROS或是減少其負(fù)面影響，防止心臟和大多數(shù)組織氧化損傷的第一道防線是抗氧化酶。

大量研究表明，人參皂苷是一種強(qiáng)氧化劑，通過清除自由基、降低脂質(zhì)過氧化抑制心肌損傷。人參皂苷Re能抑制心臟組織中丙二醛含量的增加和谷胱甘肽含量的降低，提示人參皂苷Re可調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的抗氧化能力，減輕異丙腎上腺素所致心肌缺血損傷的作用[5]。體內(nèi)研究表明，人參多糖通過抑制ROS水平和凋亡保護(hù)H2O2誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷[6]。體外研究表明，人參皂苷Rb2預(yù)處理可明顯改善心功能，顯著提高SOD、CAT、GSH-PX的活性，降低組織中丙二醛的含量，其機(jī)制與氧化應(yīng)激產(chǎn)物的清除增強(qiáng)有關(guān)[7]。

GRb2和GRb3合用可改善心臟功能,減少心肌缺血面積,降低血清天冬移酸轉(zhuǎn)氨酶的活動(dòng),乳酸脫氫酶和肌酸激酶MB,降低血清白介素-6(IL-6)的濃度和腫瘤壞死因子-α(TNF-α),降低心肌組織丙二醛含量,提高SOD的活動(dòng),改善心肌組織中谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶狀態(tài)，減少心肌組織的組織病理學(xué)改變[7]。

2.2 抗細(xì)胞凋亡 心臟的正常活動(dòng)離不開心肌細(xì)胞的收縮功能，然而心肌細(xì)胞的再生能力是有限的，因此為了維持正常的功能，保護(hù)現(xiàn)有的心肌細(xì)胞是很重要的，心肌梗死引起心臟局部缺血，可導(dǎo)致多達(dá)10億個(gè)心肌細(xì)胞死亡。細(xì)胞凋亡是心肌缺血時(shí)心肌細(xì)胞損失的主要機(jī)制，是一種獨(dú)特的細(xì)胞死亡形式。梗死周圍和非梗死心肌細(xì)胞凋亡增高，左心室直徑增大，心功能下降，因此抑制心肌細(xì)胞凋亡是改善心肌梗死后心功能的一種有效的方法[9]。細(xì)胞凋亡是一種受基因調(diào)控的主動(dòng)性細(xì)胞死亡，表現(xiàn)為凋亡信號(hào)通路的啟動(dòng)及相關(guān)基因的表達(dá)，參與細(xì)胞凋亡的不僅有促凋亡因子，抑制凋亡的因子，還與細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)中的信號(hào)通路有一定的關(guān)系。心肌細(xì)胞的凋亡對心肌缺血和心肌梗死的發(fā)生發(fā)展均有一定的影響，其過程是受到許多因子的共同作用，其中最主要的就是caspase-3、Bcl-2、Bax 蛋白的表達(dá)。

人參皂苷Rb1預(yù)處理可以改善心肌缺血再灌注損傷，改善心功能，更重要的是研究發(fā)現(xiàn)GRb1通過激活雷帕霉素mTOR信號(hào)通路保護(hù)心肌細(xì)胞，抑制心肌細(xì)胞的凋亡[10]。Liu等[11]通過結(jié)扎LAD的方法建立MIRI模型，結(jié)果表明人參皂苷Rb2/3聯(lián)用不僅改善心臟功能，減少心肌缺血面積，還可以減少凋亡心肌細(xì)胞的數(shù)量，改變caspase-3、Bcl-2和Bax的表達(dá)含量。益氣復(fù)脈方不僅可以改善心功能還可以抑制H9C2細(xì)胞的凋亡，阻斷caspase-3的表達(dá)，調(diào)節(jié)Bcl-2/Bax蛋白的表達(dá)，益氣復(fù)麥方可激活蛋白激酶AMPK信號(hào)通路抑制心肌細(xì)胞的凋亡[12]。

2.3 抗炎 炎癥是機(jī)體清除有害刺激物包括受損細(xì)胞、病原體和刺激物的保護(hù)性反應(yīng)。炎癥是一個(gè)由多個(gè)步驟組成的生物反應(yīng)。第一步是識(shí)別外部刺激。這主要是通過編碼受體實(shí)現(xiàn)的，如toll樣受體(TLRs)和富含亮氨酸重復(fù)的受體(NLRs)，這些受體可檢測病原體或損傷相關(guān)的分子，然后激活受體刺激一系列信號(hào)通路，包括核因子-kappa B (NF-κB)和激活蛋白-1(AP-1)通路，這些轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)促炎細(xì)胞因子，如TNF-α、白介素-1b(IL-1b)、IL-6和干擾素-g (IFN-g)[13]。心肌梗死后，心肌細(xì)胞缺血壞死，促進(jìn)炎性因子的釋放，以保護(hù)心臟功能的完整。因此抑制缺血區(qū)的炎性反應(yīng)，挽救更多的心肌細(xì)胞，可提高臨床患者的生存率。

人參總皂苷可以減弱MI/R損傷，主要是通過增加抗炎分子如白介素-10 (IL-10)的表達(dá)，抑制炎癥分子如IL-1β和IL-6的表達(dá)水平，發(fā)揮心臟保護(hù)作用[14]。Ma等[15]通過體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rb3可以減少炎癥相關(guān)因子的表達(dá),如單核細(xì)胞趨化蛋白1 (MCP-1)、MMP-2和MMP-9，抑制JNK介導(dǎo)的NF-κB信號(hào)通路。這些結(jié)果提示人參皂苷的抗炎作用可能是其保護(hù)心肌缺血再灌注損傷的重要機(jī)制之一。

2.4 促血管新生 血管生成是由血管生成因子與內(nèi)皮細(xì)胞上的受體結(jié)合而生成的，VEGF(vascular endothelial growth factor)是促成血管生成的主要因子[16]。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)基因家族包括VEGF-a、VEGF-b、VEGF-c、VEGF-d、VEGF-e、PIGF，我們所熟知的VEGF是指VEGF-a,VEGF-a有四種亞型:VEGF121、VEGF165、VEGF189和VEGF206。VEGF通過VEGFR1、VEGFR2和VEGFR3[17]三種結(jié)構(gòu)相關(guān)的VEGF受體酪氨酸激酶在血管生成中發(fā)揮重要的作用。VEGFR2是內(nèi)皮細(xì)胞中主要的VEFG受體，對于內(nèi)皮細(xì)胞的分化、增殖、遷移以及血管生成都是必不可少的，VEGF可以通過與VEGFR2結(jié)合，增加血管通透性，促進(jìn)血管生成。因此VEGF在缺血性心肌新生血管成熟過程中起關(guān)鍵作用，為心肌細(xì)胞提供長期血液供應(yīng)，抑制心肌梗死后心室重構(gòu)[18]。VEGF在調(diào)節(jié)血管生成中發(fā)揮重要作用，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、分化和遷移，增加血管通透性，抑制細(xì)胞凋亡。除此之外血管內(nèi)皮細(xì)胞可表達(dá)Notch1、Notch4、Delta4等，Delta4是一種重要的血管生長調(diào)節(jié)劑，與Notch1結(jié)合促進(jìn)血管生成，恢復(fù)血液供應(yīng)，維持正常的心臟功能，發(fā)揮心肌保護(hù)作用。

宣痹通瘀方在促進(jìn)心肌細(xì)胞血管生成的同時(shí)，減輕線粒體損傷和細(xì)胞凋亡[19]。相關(guān)機(jī)制可能與VEGF-Notch1/Dll4通路有關(guān)。麝香心通寧通過刺激內(nèi)皮細(xì)胞遷移、成管、激活VEGF/VEGFR2和ERK1/2通路促進(jìn)心肌缺血損傷大鼠血管生成[20]。芪參膠囊2008年在中國已被廣泛應(yīng)用于臨床，治療冠心病和不穩(wěn)定心絞痛。后來科研人員對其機(jī)制進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)芪參膠囊可促進(jìn)血管生成改善心肌梗死后大鼠的心功能，發(fā)揮心肌保護(hù)作用，此作用可能與激活A(yù)kt信號(hào)通路和抑制MEK/ERK磷酸化相關(guān)[21]。

2.5 抑制心室重構(gòu) 心室重構(gòu)主要表現(xiàn)為心功能減退、心肌肥厚和心肌纖維化等改變，心肌損傷后心臟出現(xiàn)基因表達(dá)、細(xì)胞、分子和間質(zhì)的改變。心肌梗死后，心肌細(xì)胞缺血壞死，心臟收縮功能發(fā)生障礙，隨后釋放炎性因子和促纖維化因子修復(fù)心臟，以保持心臟功能完整，但是心臟這個(gè)自我修復(fù)、心肌重塑的過程可能誘發(fā)心臟功能障礙，過度肥厚導(dǎo)致左心室擴(kuò)張最終導(dǎo)致心力衰竭，梗死區(qū)域的纖維化改變和非梗死區(qū)域的擴(kuò)張都被稱為心臟重構(gòu)。

人參皂苷Re 能明顯改善心功能，防止心肌梗死引起的左室擴(kuò)張，改善心肌梗死大鼠左室間質(zhì)纖維化，減輕心室重構(gòu)這一作用可能與AMPK/TGF-b1/Smad2/3 and FAK/PI3K p110a/akt 信號(hào)通路有關(guān)[22]。

研究表明，人參皂苷能顯著改善TAC小鼠收縮功能障礙、纖維化程度、心肌肥厚、炎癥和氧化應(yīng)激[23]。人參皂苷Rd可改善TAC引起的心功能障礙和心室重構(gòu)。參麥注射液可改善急性心肌梗死后大鼠的心功能，如：改善受損左室的收縮與舒張功能，改善心肌損傷和纖維化程度，降低心室重量指數(shù)，抑制心肌細(xì)胞肥大[24]。

2.6 能量代謝-線粒體 缺血性心臟病造成的心肌損傷是一個(gè)復(fù)雜的病理過程，其中線粒體功能異常起著重要作用。線粒體作為細(xì)胞內(nèi)的能量站，利用氧氣和營養(yǎng)為機(jī)體提供機(jī)體所需的ATP，這是細(xì)胞活動(dòng)所必需的，也是保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性所必需的。缺血會(huì)阻止線粒體的氧化磷酸化，降低呼吸鏈復(fù)合物的活性或影響其表達(dá)[25,26]，最終導(dǎo)致ATP合成減少。ATP合成減少會(huì)導(dǎo)致纖維肌動(dòng)蛋白F-actin解聚，心肌細(xì)胞薄絲排列紊亂，破壞心肌薄絲與厚絲之間的相互作用，進(jìn)而破壞肌球蛋白的交叉橋循環(huán)，最終導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)和收縮功能的異常。此外線粒體也是ROS的主要來源，特別是在再灌注時(shí)，當(dāng)大量的氧溢出呼吸鏈時(shí)，在受損復(fù)合體Ⅰ和Ⅱ中積累的電子可能與氧結(jié)合形成過氧化物，造成細(xì)胞損傷。線粒體功能的障礙會(huì)引起細(xì)胞凋亡，細(xì)胞凋亡與活性氧加大了能量損失所引起的心肌損傷[27,28]。因此，在IHD治療中保護(hù)線粒體和改善心肌缺血/再灌注期能量不足是至關(guān)重要的。

心肌能量不足、代謝酶過表達(dá)和基因異常會(huì)改變心肌功能，嚴(yán)重影響心肌的恢復(fù)。I/R損傷是由于缺氧在缺血期啟動(dòng)，再灌注期加重的過程，其中線粒體，尤其是ATP酶在這過程中起重要作用。人參多糖(AP1)[29]被認(rèn)為是保護(hù)心肌細(xì)胞免受H/R損傷的最有效的成分。AP1通過維持線粒體膜電位(MMP)，阻斷細(xì)胞色素C的釋放，增加心肌細(xì)胞ATP生成和氧耗率(OCR)，恢復(fù)線粒體的功能。研究結(jié)果表明,AP1發(fā)揮心肌保護(hù)作用的H/R損傷主要通過維持心肌線粒體功能,從而抑制心肌H/R引起細(xì)胞凋亡。

為探討參脈注射液對缺血性心肌病的保護(hù)作用機(jī)制，Wang等[30]采用參麥注射液(SM)治療SD大鼠原代心肌細(xì)胞，Western blot 檢測了心肌能量代謝關(guān)鍵酶和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，研究結(jié)果表明，SM和TSPG(人參總皂苷)可以顯著緩解I/R后關(guān)鍵酶和轉(zhuǎn)運(yùn)體的減少和代謝底物的利用，防止細(xì)胞異常凋亡，恢復(fù)I/R導(dǎo)致的ATP損耗，SM的作用優(yōu)于其主要成分TSPG。

體外對H9C2心肌細(xì)胞的研究表明，Rg1可增加細(xì)胞內(nèi)ATP含量[31]。Rg1可恢復(fù)I/R后心肌ATP的產(chǎn)生。Rg1能與RHoA結(jié)合并下調(diào)RHoA信號(hào)通路活性。這些結(jié)果表明，Rg1對I/R誘導(dǎo)的心肌損傷具有保護(hù)作用，可能通過與RHoA結(jié)合抑制心肌細(xì)胞凋亡，調(diào)節(jié)能量代謝相關(guān)。Rg1可抑制H/R誘導(dǎo)的H9C2心肌細(xì)胞自噬體的形成和凋亡，這與細(xì)胞內(nèi)ATP含量的增加和氧化應(yīng)激的緩解有關(guān)[32]。此外Dong等[33]也研究了Rg1在缺氧/復(fù)氧心肌細(xì)胞模型(H/R)中的作用及其機(jī)制，通過測定ATP含量、MMP、ROS、OCR、ECAR評估線粒體功能，Rg1調(diào)節(jié)GDH失調(diào)，并以劑量依賴的方式保護(hù)GDH不受H/R誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷和線粒體功能障礙的影響。結(jié)果表明Rg1通過調(diào)節(jié)GDH和Mfn2維持線粒體動(dòng)力學(xué)，從而對H/R誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞損傷產(chǎn)生保護(hù)作用。

3 其他

人參是我國延用至今的名貴藥材，具有重要藥用價(jià)值,隨著現(xiàn)代研究越來越多，其在臨床上有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。其化學(xué)成分多，藥理活性明顯，在治療心血管方面有很多保護(hù)作用，尤其是人參皂苷是人參發(fā)揮藥理作用的中藥活性成分。人參單體與人參成方制劑廣泛應(yīng)用于臨床如：人參注射液、人參多糖注射液、人參滴丸、人參皂苷、參一顆粒、人參口服液、通心絡(luò)、參松養(yǎng)心顆粒、活血通脈片、芪參益氣滴丸、益麥顆粒、心腦通、麝香心痛寧、益氣復(fù)脈口服液、宣痹通瘀方、參附注射液、參麥注射液、益氣復(fù)脈散、 麝香保心丸[34]。臨床上常使用方劑較多如:麝香保心丸、芪參膠囊、參麥注射液、通心絡(luò)等。缺血性心臟病乃至心血管疾病的發(fā)生及發(fā)展過程是一個(gè)復(fù)雜的病理過程，而中藥人參和其主要活性成分人參皂苷具有多成分多靶點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，對治療心血管疾病有較好的效果。但其臨床使用安全性是否能得到保障對科研人員及臨床研究人員是一個(gè)難題和挑戰(zhàn)，所以對其成分及機(jī)制的深入研究顯得尤為重要，以期為擴(kuò)大其使用價(jià)值、臨床安全用藥提供指導(dǎo)與幫助。