中醫(yī)藥通過調(diào)控Keap1/Nrf2/ARE 信號通路治療心肌肥厚的研究進(jìn)展*

張永波，畢穎斐

（1.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，天津 300381；2.國家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津 300381；3.天津中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，天津 301617）

心肌肥厚是心肌細(xì)胞對慢性壓力或容量超負(fù)荷的最初適應(yīng)性反應(yīng)，旨在使室壁應(yīng)力和射血功能正?；?。在這一動態(tài)反應(yīng)過程中，心肌細(xì)胞體積增大，形狀改變，基因表達(dá)改變，細(xì)胞骨架和細(xì)胞外基質(zhì)重塑[1-2]。然而，長期和過度的病理性肥大可能導(dǎo)致心肌收縮功能障礙和心臟代償失調(diào)的不適應(yīng)狀態(tài)，甚至成為心力衰竭等不良心血管事件發(fā)生發(fā)展的獨(dú)立危險因素[3-4]。研究表明，氧化應(yīng)激會加重心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展，當(dāng)心肌細(xì)胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài)下時，由線粒體及NADPH 氧化酶等產(chǎn)生的活性氧（ROS）增加。這些ROS 是加速衰老，誘導(dǎo)心血管疾病和腫瘤形成等的重要條件，也是心肌肥厚發(fā)生發(fā)展的重要影響因素[5]。

為了避免氧化應(yīng)激對機(jī)體的損傷，機(jī)體會促進(jìn)多種具有抗氧化作用的物質(zhì)產(chǎn)生，并作用于氧自由基代謝的不同環(huán)節(jié)。這些物質(zhì)在減少ROS 產(chǎn)生，保護(hù)細(xì)胞膜免受其攻擊，減少其對細(xì)胞的損傷方面具有重要的作用[6]。而Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活，能夠促進(jìn)體內(nèi)抗氧化酶的表達(dá)，對于減少氧化應(yīng)激、改善心肌肥厚具有積極意義。

心肌肥厚以其臨床表現(xiàn)多歸為“胸痹”“心悸”“心脹”等范疇，其病機(jī)多表現(xiàn)為陰陽失調(diào)[7]。中醫(yī)藥在治療心肌肥厚方面有著多向調(diào)節(jié)、運(yùn)用靈活、毒副作用小等優(yōu)勢，諸如生姜、大麻等多種中藥單體及烏頭赤石脂丸等中藥復(fù)方被發(fā)現(xiàn)在調(diào)節(jié)陰陽平衡，改善氧化應(yīng)激及心肌肥厚方面發(fā)揮重要作用。本文就Keap1/Nrf2/ARE 信號通路及其與心肌肥厚的關(guān)系，以及多種中藥單體及復(fù)方對Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活作用進(jìn)行綜述，以期為中醫(yī)藥改善心肌肥厚提供思路。

1 Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活與心肌肥厚的關(guān)系

生理狀態(tài)下，Keap1 與Nrf2 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)呈耦聯(lián)狀態(tài)，若無氧化應(yīng)激的影響，Nrf2 將在負(fù)調(diào)節(jié)器Keap1 上Kelch 區(qū)域或雙甘氨酸重復(fù)（DGR）區(qū)域的作用下泛素化降解。當(dāng)受到活性氧（ROS）刺激時，Keap1 與Nrf2 的耦聯(lián)狀態(tài)被打破，Nrf2 進(jìn)入細(xì)胞核，在Neh1 結(jié)構(gòu)域與小蛋白Maf 異源二聚化，最終被親電效應(yīng)原件ARE 識別并與之結(jié)合，進(jìn)而激活體內(nèi)酶抗氧化系統(tǒng)，刺激包括血紅素氧合酶1（HO-1）、氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）在內(nèi)的多種抗氧化物質(zhì)的分泌，從而達(dá)到消除體內(nèi)過量ROS，抑制氧化應(yīng)激的作用[8-9]。然而，在氧化應(yīng)激的刺激下，Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活受到抑制，Keap1 調(diào)控Nrf2 泛素化增加，Nrf2 表達(dá)減少，從而抑制下游抗氧化酶的分泌和表達(dá)[10-11]，進(jìn)而導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)過量的ROS 蓄積。若抗氧化系統(tǒng)不能盡快將其清除則會進(jìn)一步誘導(dǎo)心肌細(xì)胞的損傷及纖維化，導(dǎo)致心肌重構(gòu)及心室肥厚甚至心力衰竭等心血管事件的產(chǎn)生[12]。

生理條件下，內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）在AMP 依賴的蛋白激酶（AMPK）等多種激酶的作用下激活，催化精氨酸和氧氣生成NO 和瓜氨酸[13]。NO能夠激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路，促進(jìn)Nrf2 核轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步激活下游抗氧化應(yīng)激系統(tǒng)[14-15]。研究表明，NO 能夠改善左室舒張功能，增加冠狀動脈血流，在防止心血管疾病發(fā)生發(fā)展，改善心肌肥厚方面發(fā)揮重要作用[16]。而ROS 的增加能夠降低NO 的生物利用度，導(dǎo)致左室舒張功能障礙，進(jìn)而引發(fā)心肌肥厚[17]。亦有研究表明，磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）信號通路能夠促進(jìn)Nrf2的入核表達(dá)，進(jìn)而抑制活性氧導(dǎo)致的線粒體功能障礙、心肌纖維化和炎癥等不良影響[18]。

另外，隨著對Keap1/Nrf2/ARE 信號通路研究的深入，其在氧化應(yīng)激以外的作用也逐漸被發(fā)現(xiàn)，多項研究表明，Keap1/Nrf2/ARE 信號通路與NF-κB、AMPK 通路等多種信號通路之間存在重要關(guān)聯(lián)，并能夠通過調(diào)節(jié)自噬、細(xì)胞凋亡、線粒體功能以及干細(xì)胞存活，抑制炎癥反應(yīng)，上調(diào)多種細(xì)胞防御酶的表達(dá)等方面對心臟起到保護(hù)作用[19-22]。

2 中藥單體對Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活作用

2.1 姜油酮 姜油酮作為一種生姜提取物，其具有良好的抗氧化、抗炎特性。研究表明，姜油酮能夠降低主動脈縮窄（AB）后小鼠心臟重量/體質(zhì)量（HW/BW）、心臟重量/脛骨長度（HW/TL）等心肌肥厚指標(biāo)，并通過增加eNOS 的磷酸化和NO 的產(chǎn)生，促進(jìn)Nrf2/ARE 信號通路的激活，進(jìn)而提高SOD、HO-1 等抗氧化酶的含量。而且，姜油酮能夠降低苯腎上腺素（PE）處理后大鼠心肌細(xì)胞的表面積及ROS、NADPH mRNA 的表達(dá)水平，起到改善大鼠心肌細(xì)胞肥大的作用。而當(dāng)Nrf2 基因被沉默之后，姜油酮對心肌肥厚的改善作用在體內(nèi)和體外均被顯著降低[10]。

2.2 枸杞多糖 枸杞多糖不僅能夠激活力竭運(yùn)動后大鼠胸主動脈和心肌中Keap1/Nrf2 信號通路，而且對于其下游的谷氨酰半胱氨酸合成酶催化亞單位（GCLC）、谷氨酸半胱氨酸連接酶修飾亞單位（GCLM）、醌氧化還原酶1（NQO1）等抗氧化應(yīng)激相關(guān)蛋白的表達(dá)有促進(jìn)作用。枸杞多糖還能夠顯著促進(jìn)體外氧化應(yīng)激狀態(tài)下大鼠胸主動脈內(nèi)皮細(xì)胞中Nrf2 的核轉(zhuǎn)位，增加GCLC、NQO1 和GCLM 的表達(dá)水平，而在誘導(dǎo)Nrf2 基因沉默后，枸杞多糖的抗炎和抗氧化應(yīng)激作用減弱[11]。

2.3 大麻素二酚 中藥大麻中的大麻素二酚能夠減輕運(yùn)動力竭大鼠心肌組織中膠原纖維的沉積，顯著抑制心臟肥大，降低炎癥因子白細(xì)胞介素-6（IL-6）、白細(xì)胞介素-10（IL-10）的表達(dá)，激活Keap1/Nrf2信號通路并下調(diào)Keap1 及NOX-2 的蛋白表達(dá)，顯著增加Nrf2 從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)下游HO-1、SOD 等抗氧化酶的表達(dá)[23]。

2.4 沒藥精油 沒藥具有良好的抗氧化作用[24]。而從干燥的沒藥油樹脂中蒸餾得到的沒藥精油能夠顯著降低經(jīng)異丙腎上腺素（ISO）誘導(dǎo)心肌肥厚小鼠的HW/BW，抑制肌酸激酶同工酶（CK-MB）、乳酸脫氫酶（LDH）、心臟肌鈣蛋白T（cTnT）等心肌損傷標(biāo)志物的表達(dá)，減少心肌梗死面積并改善由此引發(fā)的心功能障礙，并通過激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路增加Nrf2 和其下游HO-1 蛋白的表達(dá)，從而抑制氧化應(yīng)激對心肌肥厚及心肌細(xì)胞損傷的影響，并表現(xiàn)出一定的劑量依賴性[25]。

2.5 白藜蘆醇 白藜蘆醇作為中藥藜蘆中發(fā)現(xiàn)的一種多酚化合物，其不僅能夠減少缺血再灌注損傷后大鼠的心肌梗死面積，降低心肌損傷標(biāo)志物肌酸激酶（CK）、LDH 水平，還能夠通過激活Nrf2/ARE信號通路增加SOD、GSH-Px 等抗氧化酶的分泌[26]。另一項關(guān)于白藜蘆醇的研究顯示，抗壞血酸（AA）和白藜蘆醇處理能夠顯著提高慢性鎘暴露下心肌細(xì)胞活力，減少ROS 生成及細(xì)胞損傷，減輕脂質(zhì)過氧化，提高抗氧化酶活性，改善心肌細(xì)胞肥大及形態(tài)異常，降低心房鈉尿肽（ANP）、腦鈉肽（BNP）和肌球蛋白重鏈β（β-MHC）的表達(dá)，促進(jìn)Nrf2 核易位，增加抗氧化酶HO-1、NQO1、SOD、CAT 的表達(dá)[27]。

2.6 大蒜素 中藥大蒜中的提取物大蒜素能夠通過顯著降低室間隔舒張期厚度（IVSd）、左心室舒張末期直徑（LVIDd）、左室后壁舒張厚度（LVPWd），降低HW/BW、心重尾長比（HW/TL）等心肌肥厚指標(biāo)，降低心肌肥厚標(biāo)志物BNP 和β-MHC 的基因表達(dá)，有效減少心肌細(xì)胞的凋亡和纖維化并降低ROS 水平，激活Nrf2 信號通路并促進(jìn)GSH、HO-1、NQO1等抗氧化酶的表達(dá)等方面降低血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）對大鼠心肌肥厚的促進(jìn)作用[28]。

2.7 香葉木素 香葉木素是一種具有抗氧化作用的黃酮類物質(zhì)，是枳實等中藥的有效成分，具有良好的抗氧化作用。研究表明，香葉木素能夠降低AB術(shù)后小鼠HW/BW、HW/TL 等心肌肥厚指標(biāo)，縮小肥大心肌細(xì)胞的橫截面積，并通過激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路上調(diào)NQO1、HO-1、SOD 等mRNA 水平；香葉木素還能降低PE 處理后大鼠心肌細(xì)胞的表面積，起到改善大鼠心肌細(xì)胞肥大的作用[29]。

2.8 漢黃芩素 漢黃芩素可以通過抑制Keap1 蛋白的表達(dá)，縮小IVSd、LVPWd、LVIDd，顯著促進(jìn)Nrf2、HO-1、NQO1、SOD 的表達(dá)，抑制ANP、BNP、β-MHC 等mRNA 的表達(dá)等方面抑制AngⅡ誘導(dǎo)的大鼠心肌細(xì)胞肥大[30]。

3 中藥復(fù)方對Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活作用

3.1 烏頭赤石脂丸 王鑫赫等的研究發(fā)現(xiàn)烏頭赤石脂丸（蜀椒、烏頭、附子、干姜、赤石脂）較培哚普利叔丁胺在降低心肌梗死后心肌肥厚大鼠的心臟質(zhì)量指數(shù)、左心室質(zhì)量指數(shù)、心肌細(xì)胞橫截面積、丙二醛（MDA）及ROS 水平方面效果更為顯著，并能通過降低Keap1 的表達(dá)，促進(jìn)SOD、Nrf2、HO-1、NQO1 等蛋白表達(dá)，從而減少化應(yīng)激對心肌肥厚的影響[31]。

3.2 心肌爾康 心肌爾康（黃芪、人參、玉竹、麥冬等）對ISO 誘導(dǎo)小鼠心肌肥厚的改善作用的研究顯示，各給藥組小鼠心血管重塑（CR）均得到改善，表現(xiàn)為心肌肥厚指數(shù)HW/BW 比和心肌細(xì)胞橫截面積（CSA）降低，膠原沉積減少，ANP、BNP、β-MHC 水平降低；還能抑制心肌肥大小鼠血清中SOD 和CAT活性的降低和MDA 水平的升高，并通過激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路促進(jìn)Nrf2 核轉(zhuǎn)移和HO-1 表達(dá)增加[32]。

3.3 參附芎澤方 周丹丹等分別用萬爽力和不同劑量的參附芎澤方（人參、附子、川芎、澤瀉、黃芪、丹參）治療慢性心衰大鼠。研究結(jié)果表明，各治療組可在不同程度上改善大鼠心肌肥厚及心功能狀況，并通過激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路降低MDA、ROS 含量，促進(jìn)SOD、Nrf2、HO-1 等蛋白表達(dá)。

3.4 玉香參附湯 李涵等研究表明，不同劑量的玉香參附湯（玉竹、香加皮、紅參、制附子、女貞子、白前等）均能夠改善心臟驟停大鼠心肌纖維斷裂、破碎、壞死和炎性細(xì)胞浸潤狀態(tài)，改善心肌細(xì)胞肥厚，并顯著降低MDA、ROS 含量，促進(jìn)GSH、CAT 和SOD 分泌。且在促進(jìn)NQO1、HO-1 蛋白表達(dá)及Nrf2核移位方面表現(xiàn)出明顯的劑量依賴性[33]。

4 討論

中醫(yī)學(xué)中對于心肌肥厚的認(rèn)識相對較少，多數(shù)醫(yī)學(xué)家對其病機(jī)的總結(jié)不外乎陰陽失調(diào)。楊傳華等認(rèn)為心肌肥厚的本質(zhì)是陰陽失調(diào)[7]。在陰陽失衡的基礎(chǔ)上，肝木失調(diào)，腎臟虛弱，心君失寧，心包相火失藏，痰濁、瘀血、水飲貫穿其中。而人體內(nèi)氧化應(yīng)激機(jī)制失調(diào)，氧化與抗氧化的平衡被打破時，各種細(xì)胞損傷及功能失常便會發(fā)生。心之陰陽失調(diào)導(dǎo)致的心臟損傷以及氧化與抗氧化平衡的打破導(dǎo)致心肌細(xì)胞損傷及功能失調(diào)從不同角度解釋了機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性。

心之陰陽失調(diào)，導(dǎo)致心主血脈及心主神明的功能失調(diào)，一方面表現(xiàn)在心推動血液運(yùn)行功能障礙，致使瘀血留滯，新血不生，血不養(yǎng)心，故而產(chǎn)生心中悸動、動則氣短等癥狀。另一方面，正虛之處，便是容邪之所，心之陰陽失調(diào)導(dǎo)致心氣虛弱，易致痰濁、水飲等病理產(chǎn)物聚集，這些病理產(chǎn)物將進(jìn)一步作為病因加重心臟陰陽失調(diào)，進(jìn)而引起心衰等嚴(yán)重病變。故而筆者認(rèn)為調(diào)理陰陽是改善心肌肥厚之關(guān)鍵。文中所提生姜、大麻性溫助陽，《傷寒論》中多用生姜、大棗調(diào)理陰陽錯雜。枸杞子性平滋補(bǔ)，《本草思辨錄》曾言：“枸杞子內(nèi)外純丹，飽含津液……故陰陽并補(bǔ)。”而陰陽具有互根互用、互為消長的特點(diǎn)，辨證使用滋陰助陽之法可以起到平衡陰陽之功效。藜蘆、生姜能瀉水祛痰，對于調(diào)理心臟陰陽、祛除痰飲等病理產(chǎn)物發(fā)揮重要作用。另一方面，烏頭赤石脂丸大補(bǔ)心陽，對于虛寒胸痹的治療能夠起到重要作用[31]；心肌爾康氣陰雙補(bǔ)；參附芎澤方補(bǔ)氣利水、溫陽化濁，玉香參附湯亦有滋陰補(bǔ)陽、調(diào)和陰陽的功效，三者均能從病因、病機(jī)等多方面改善心臟陰陽失調(diào)的狀態(tài)，從而達(dá)到改善心肌肥厚的作用。除此之外，中醫(yī)藥對于陰陽的協(xié)調(diào)作用不僅能夠為改善氧化應(yīng)激，糾正機(jī)體陰陽失調(diào)狀態(tài)，改善心肌肥厚提供思路，更是“陰平陽秘”思想的重要體現(xiàn)。

Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活對于促進(jìn)下游SOD、NQO1、CAT 等抗氧化物質(zhì)的分泌。減少氧化應(yīng)激對心肌肥厚的影響有重要意義。然而，氧化應(yīng)激及心肌肥厚的產(chǎn)生機(jī)制復(fù)雜，涉及到多種離子通道及信號通路。前文中亦提到，Keap1/Nrf2/ARE信號通路與PI3K/AKT 等多條信號通路之間存在串聯(lián)，其激活方式多樣，調(diào)控的細(xì)胞功能復(fù)雜。這也充分表明了從多靶點(diǎn)、多途徑對氧化應(yīng)激及心肌肥厚進(jìn)行干預(yù)治療的必要性，突出了中醫(yī)藥干預(yù)治療的優(yōu)勢。不僅如此，作為心力衰竭等不良心血管事件發(fā)生的重要影響因素，及時抑制心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展體現(xiàn)了中醫(yī)“治未病”的思想。在心肌肥厚初期早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)，及時去除心肌肥厚的致病因素，減少高血壓、瓣膜病變等導(dǎo)致的壓力負(fù)荷對心臟的長期刺激對于心血管系統(tǒng)的健康有重要的積極意義，更是“未病先防、既病防變”理論的充分體現(xiàn)。