中藥調(diào)控Toll樣受體4信號通路干預心肌缺血作用機制研究進展

楊夢，胡思遠，李琳，鐘森杰，王梓儀，楊漾，胡志希

湖南中醫(yī)藥大學中醫(yī)學院，湖南 長沙 410208

心肌缺血（myocardial ischemia，MI）是各種因素引起的心臟血液供應(yīng)不足，心肌供氧量降低，導致心肌代謝紊亂的病理狀態(tài)。長期MI可引起心功能障礙（收縮/舒張功能）、心肌纖維化及心室重構(gòu)等病理損害，輕者出現(xiàn)心律失常、心絞痛等，嚴重者可出現(xiàn)心肌梗死甚至死亡。MI屬無菌性炎癥反應(yīng)過程，固有免疫系統(tǒng)的激活及白細胞介素（IL）-1、IL-6等促炎因子的分泌在缺血性心臟病具有重要作用，能加重心肌損傷，誘發(fā)心力衰竭等嚴重并發(fā)癥。Toll樣受體4（TLR4）屬經(jīng)典抗炎通路，參與固有免疫反應(yīng)，通過激活核因子（NF）-κB，促進炎癥因子釋放，引起一系列炎癥反應(yīng)，導致心肌細胞損傷、細胞凋亡。中醫(yī)辨證論治在臨床防治MI療效顯著，且基于TLR4信號通路治療MI的中醫(yī)藥研究逐年增加。茲就基于TLR4信號通路的中醫(yī)藥防治MI相關(guān)性研究綜述如下。

1 Toll樣受體4信號通路與心肌缺血

TLR4屬Ⅰ型跨膜蛋白，廣泛存在于各種細胞，如心肌細胞、淋巴細胞等，主要由3個復合結(jié)構(gòu)域構(gòu)成：16～28個富含亮氨酸重復序列（LRR）構(gòu)成的胞外區(qū)，可識別相關(guān)配體；跨膜區(qū)由富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域構(gòu)成；胞內(nèi)區(qū)與IL-1 受體的胞內(nèi)區(qū)結(jié)構(gòu)相似，被稱為Toll IL-1同源結(jié)構(gòu)域，是負責向下游進行信號傳遞的核心介質(zhì)。TLR4作為“門戶”蛋白活化細胞內(nèi)相關(guān)的信號途徑，以病原體相關(guān)分子模式（PAMPs）或損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）識別相關(guān)配體（脂多糖、高遷移率族蛋白B1（HMGB1）等），其調(diào)控的炎癥信號通路與非細菌性炎癥有關(guān)。該信號通路主要的調(diào)控機制為：TLR4受體與相應(yīng)配體結(jié)合后，將信號轉(zhuǎn)導到TLR4區(qū)域，通過信號級聯(lián)反應(yīng)激活NF-κB信號通路等，促進各種炎性細胞因子表達，啟動機體炎癥反應(yīng)，對MI炎癥具有重要作用。根據(jù)TLR4的信號傳遞是否包括髓樣分化蛋白分子88（MyD88）分為MyD88依賴性和非依賴性2種途徑。詳見圖1。

圖1 心肌缺血的TLR4信號通路

炎癥反應(yīng)是MI重要病理特征，在心肌損傷后早期病理重構(gòu)過程中具有重要作用，并與預后密切相關(guān)。當MI發(fā)生時，可引起腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、IL-6等促炎性細胞因子釋放，促使中性粒細胞向損傷區(qū)域聚集而引發(fā)炎癥反應(yīng)，同時產(chǎn)生大量自由基，加劇組織損傷。目前研究較多的炎癥介質(zhì)以TNF-α、IL-6等為主，且炎癥因子水平與缺血后心臟功能的損害、細胞壞死數(shù)量直接相關(guān)。機體遭受心肌缺血/再灌注（I/R）損傷時，通過刺激心肌、內(nèi)皮細胞釋放炎癥因子（IL-6、TNF-α 等），從而調(diào)節(jié)局部炎癥反應(yīng)，且I/R 1 h 后TLR4 mRNA表達至高峰，其表達與心肌組織TNF-α水平呈正相關(guān)。心肌梗死大鼠血清炎性因子TNF-α、IL-6水平也顯著升高。這些研究表明，炎癥反應(yīng)參與了MI病理過程。因此調(diào)控炎癥反應(yīng)是干預MI的有效手段。如飛龍掌血提取物可降低高脂血癥MI大鼠血清TNF-α、γ干擾素（IFN-γ）、IL-6水平，升高IL-10含量，調(diào)節(jié)抗炎/促炎因子平衡，減輕心肌損傷。

炎癥、活性氧生成、心肌細胞凋亡及鈣離子超載等是引起MI損傷的重要生物學機制。其中炎癥因子及氧自由基參與MI病理全過程，加重心肌損傷，導致心律失常、心力衰竭等嚴重并發(fā)癥，并可激活多條信號通路，其中以TLR4信號通路研究較多。MI后損傷的心肌細胞釋放大量損傷相關(guān)因子，激活TLR4受體，參與信號傳導，通過激活下游NF-κB信號通路，介導炎癥因子分泌和釋放，誘導心臟局部炎癥反應(yīng)并進一步加重心肌損傷。TLR4屬經(jīng)典炎癥通路，廣泛存在于心肌中，其過度激活會導致心肌組織損傷，對MI 具有重要作用。如I/R 大鼠心肌組織中TLR4、p65、IL-1β、TNF-α及IL-6表達明顯上調(diào)，急性心肌梗死（AMI）大鼠亦如此。HMGB1作用于TLR4受體，上調(diào)脾臟組織Th17 細胞、CD4T 細胞比例、CD4/CD8T細胞比值，加重MI炎性損傷。因此，臨床可通過抑制該信號通路，發(fā)揮抗氧化應(yīng)激、抗炎、抗凋亡等作用，減輕心功能及心肌損傷。如右美托咪定通過降低I/R大鼠心肌組織TLR4、NF-κB表達，負調(diào)控TLR4信號通路，減少心肌損傷，緩解氧化應(yīng)激反應(yīng)。異丙酚通過降低I/R 大鼠心肌組織TLR4、HMGB1、TNF-α、IL-6表達，減輕細胞凋亡及炎癥反應(yīng)，改善心功能?？梢姡琓LR4信號通路在MI過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，干預此信號通路對減輕MI、保護心肌結(jié)構(gòu)具有重要意義。

2 基于Toll 樣受體4 信號通路治療心肌缺血的中藥研究

2.1 單體有效成分

TLR4信號通路相關(guān)蛋白TLR4、NF-κB、TNF-α等激活是MI損傷的重要機制，中藥可通過調(diào)控上述蛋白減輕心肌炎癥，抑制細胞凋亡，縮小梗死面積。目前臨床研究較多的單味中藥有效成分可分為活血藥（姜黃素、羥基紅花黃色素A）、解表藥（葛根素）、清熱藥（小檗堿、胡黃連苦苷Ⅱ、穿心蓮內(nèi)酯、丹皮酚）、溫里藥（吳茱萸次堿）、補氣藥（人參總皂苷、西洋參皂苷）、補陰藥（鐵皮石斛多糖）6類。其治療MI作用機制以抑制TLR4、核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3（NLRP3）炎癥小體及相關(guān)通路（TLR4/Myd88/NF-κB、HMGB1/TLR4/NF-κB信號通等）為主。

羥基紅花黃色素A通過下調(diào)I/R大鼠心肌中TLR4、NF-κB過度表達，減少炎癥介質(zhì)過度分泌，保護心肌組織；姜黃素通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，降低I/R小鼠心肌TLR4、NF-κB及TNF-α表達，減少心肌梗死面積；丹皮酚對I/R大鼠具有保護作用，可通過降低TLR4、TNF-α表達以保護缺血性組織，改善心室重構(gòu)。葛根素通過下調(diào)TLR4/Myd88/NF-κB通路及抑制NLRP3炎癥小體激活，降低I/R損傷大鼠心肌IL-6、IL-1β及TNF-α的含量，減輕炎癥反應(yīng)。穿心蓮內(nèi)酯通過抑制I/R大鼠心肌HMGB1、TLR4及NF-κB表達，降低炎癥因子（IL-6、TNF-α及IL-1β）含量，以減輕炎癥反應(yīng)，保護缺血性心??；小檗堿通過調(diào)節(jié)HMGB1-TLR4 軸，降低急性心肌缺血大鼠血清TNF-α、IL-6及丙二醛（MDA）含量，提高心肌組織總超氧化物歧化酶（T-SOD）活性，緩解心肌損傷；胡黃連苦苷Ⅱ能抑制TLR-4、NF-κB及炎性因子（IL-6、TNF-α）表達，減輕大鼠心肌I/R損傷。吳茱萸次堿具有較強的正性肌力、正性頻率及舒血管作用，通過介導TLR4/NF-κB信號通路保護心肌I/R損傷。人參總皂苷聯(lián)合異氟醚可顯著下調(diào)TNF-α、IL-6 含量，保護心肌細胞，其作用機理與抑制TLR4、NF-κB蛋白表達有關(guān)，療效優(yōu)于單純?nèi)藚⒖傇碥眨晃餮髤⒃碥站哂刑岣呙庖吡?、抗炎等作用，通過下調(diào)TLR4、MyD88、p-NF-κB 和 NLRP3 炎癥相關(guān)蛋白，減少缺血、梗死面積，改善心肌I/R無復流現(xiàn)象。鐵皮石斛多糖具有抗氧化、抗炎及調(diào)節(jié)免疫等作用，通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，增強抗氧化損傷能力，抑制細胞凋亡，對缺氧/復氧的H9c2細胞起到較好的保護作用。詳見表1。

表1 基于TLR4通路防治MI中藥單體作用通路及部分生物學標志物

2.2 復方

中藥復方治療MI的相關(guān)方藥可分為益氣活血、通絡(luò)解毒、益氣溫陽及養(yǎng)陰4大類，其作用機制主要以抑制TLR4/NF-κB信號通路為主。

益氣活血類通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，減少炎癥因子分泌及白細胞聚集，抑制心肌細胞凋亡，改善冠脈微循環(huán)。如二參顆粒通過抑制心肌組織TLR4、NF-κB基因表達，阻止MI炎癥反應(yīng)，充分發(fā)揮心肌細胞的營養(yǎng)及再生作用；通心絡(luò)具有益氣活血、通絡(luò)止痛功效，通過抑制TLR2/TLR4-NF-κB 信號途徑，減輕I/R大鼠炎癥因子（IL-6、TNF-α）釋放，改善心功能及心肌缺血；麝香通心滴丸通過上調(diào)心肌組織沉默信息調(diào)節(jié)因子（Sirt1）、過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活子-1α（PGC-1α）、過氧化物酶體增殖物激活受體α（PPARα），以及下調(diào)細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（ERK1/2）、TLR4、解偶聯(lián)蛋白2（UCP2）蛋白表達，發(fā)揮抗炎、改善冠狀動脈微循環(huán)及心功能作用；桂枝湯復合方劑通過下調(diào)新西蘭兔心肌組織TLR4、NF-κB p65、TNF-α及IL-6表達，減少心肌炎癥，改善心功能；活血安心方能通過抑制梗死邊緣TLR4-NF-κB-TNFα信號通路活化，改善AMI大鼠心肌損傷，且呈劑量依賴性；心悅膠囊通過下調(diào)I/R無復流大鼠心肌組織中 TLR4、My D88、NF-κB、NLRP3及半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1（Caspase-1）蛋白表達，降低IL-1β、IL-18、IFN-γ分泌，減少白細胞聚集、黏附，從而緩解I/R無復流現(xiàn)象。

通絡(luò)解毒類復方龍脈寧通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB p65 信號通路及相關(guān)炎癥因子 IL-1β、IL-6、TNF-α、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）、一氧化氮（NO），改善炎性細胞浸潤及MI，對AMI起到良好的保護作用；丹參通絡(luò)解毒湯通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，下調(diào)AMI大鼠心肌組織TNF-α、IL-6、細胞間黏附因子-1（ICAM-1）及MCP-1 表達，減輕炎癥損傷。

益氣溫陽類和養(yǎng)陰類主要有活心丸、芪藶強心膠囊、冠心Ⅴ號合劑、天王復心方等。其中桂枝甘草湯通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，減少炎癥反應(yīng)及細胞凋亡，對心肌I/R損傷具有保護作用；活心丸通過調(diào)控TLR4、p-NF-κB蛋白表達，改善AMI所致心臟炎癥；芪藶強心膠囊通過降低TLR4/NF-κB信號通路活性，減輕免疫炎性反應(yīng)，抑制心肌損傷及心肌細胞凋亡；冠心Ⅴ號合劑通過抑制TLR4/My D88/NF-κB p65途徑，改善心室結(jié)構(gòu)，以延緩心肌梗死后心室重構(gòu)進程，且以高劑量療效最優(yōu)；天王復心方通過調(diào)節(jié)TLR4/NF-κB炎癥信號，減輕心肌損傷，縮小壞死面積；補腎通脈方通過抑制炎性信號通路，降低下游炎癥因子（TNF-α、IL-6）表達，發(fā)揮抗炎作用以保護心肌。詳見表2。

表2 基于TLR4通路防治MI的中藥復方作用通路及部分生物學標志物

3 展望

綜上所述，目前基于TLR4信號通路防治MI的中藥具有以下特點：①單體有效成分多具有活血化瘀、清熱、補氣溫陽之功效；②復方包括中成藥及湯劑，以益氣活血、解毒通絡(luò)、益氣養(yǎng)陰及溫陽為主；③分子機制中以單味藥有效成分、復方研究較多。

炎癥反應(yīng)貫穿MI病理全過程。TLR4屬經(jīng)典炎癥通路，MI損傷后，心肌細胞釋放HMBG1蛋白或激活TLR4受體，通過MyD88信號依賴途徑向下游傳導信號，激活NF-κB途徑并刺激炎癥因子、趨化因子及免疫調(diào)節(jié)細胞因子的分泌及釋放，介導炎癥反應(yīng)，加重心肌損傷。中藥通過調(diào)控相關(guān)蛋白（TLR4、TNF-α、HMBG1 及NLRP3）及抑制相關(guān)信號通路（HMGB1/TLR4/NF-κB、TLR4/MyD88/NF-κB、TLR4/NF-κB/NLRP3等），減輕心肌損傷及細胞凋亡，減少缺血面積，保護心肌結(jié)構(gòu)及心功能，以延緩MI 進程。詳見圖2。

圖2 中藥基于TLR4信號通路抑制MI炎癥損傷機制

目前，基于TLR4信號通路中藥治療MI相關(guān)性研究尚存在一些不足：①MI發(fā)病機制復雜，目前研究以（急性）心肌梗死、I/R為主，其他心肌缺血類疾病研究較少；②藥物以活血化瘀類為主，研究對象集中于MI的心血瘀阻證，其他證型涉足較少；③MI動物模型以手術(shù)造模、藥物誘導為主，如冠狀動脈結(jié)扎、異丙腎上腺素誘導等，但臨床引發(fā)MI原因甚多，動物模型難以模擬人體所有病因及發(fā)病過程；④中藥治療MI具有多靶點、多通路特點，是一種網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的整體調(diào)節(jié)，目前研究少有闡明中藥單體或復方的有效成分與炎癥機制間復雜關(guān)系，以及系統(tǒng)闡明活血化瘀、通絡(luò)解毒、清熱、益氣溫陽及養(yǎng)陰等具體功效與現(xiàn)代生物學機制間關(guān)系。建議今后引入網(wǎng)絡(luò)藥理學、生物信息學等技術(shù)，有機結(jié)合中醫(yī)辨證論治思路，從分子機制探索中藥功效及中醫(yī)理論的具體內(nèi)涵，促進中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究。