紅景天苷對膿毒癥誘導的心功能障礙影響的研究進展

張海丹　李培武　馬莉

[摘要] 紅景天苷是紅景天的有效成分之一，具有多種藥理活性。膿毒癥誘導的心功能障礙（SIMD）是造成膿毒癥預后不良的重要原因，目前認為SIMD的發生機制主要與心肌抑制性因子的直接作用、心肌能量代謝障礙、鈣離子轉運障礙、心肌細胞凋亡、腎素-血管緊張素-醛固酮系統（RAAS）異常、腎上腺素信號抑制等因素有關。本文將結合國內外近期相關實驗研究，試圖從病理生理角度探討紅景天苷對SIMD的保護作用機制，為后續的深入研究和臨床應用提供理論依據。

[關鍵詞] 紅景天苷;膿毒癥;心功能障礙;病理生理

[中圖分類號] R631 ? ? ? ? ?[文獻標識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 1673-7210（2019）05（b）-0044-04

[Abstract] Salidroside is one of the active constituents of Rhodiola and has a variety of pharmacological activities. Sepsis-induced myocardial dysfunction （SIMD） is an important cause of poor prognosis in sepsis. It is believed that the mechanism of SIMD is mainly related to the direct action of myocardial inhibitory factor， myocardial energy metabolism disorder， calcium ion transport disorder， myocardial apoptosis， renin-angiotensin-aldosterone system （RAAS） abnormalities， adrenergic signal inhibition and other factors. This article will combine the recent experimental research at home and abroad to try to explore the protective mechanism of salidroside on SIMD from the perspective of pathophysiology， and provide theoretical basis for further in-depth research and clinical application.

[Key words] Salidroside; Sepsis; Myocardial dysfunction; Pathophysiology

膿毒癥誘導的心功能障礙（SIMD）是造成膿毒癥預后不良的重要原因之一[1-4]，40%的膿毒癥患者伴有心功能不全，其病死率高達70%～90%[5-6]。因此改善心功能狀態將對膿毒癥的預后具有重要意義。目前，研究認為SIMD的發生機制主要有心肌抑制性因子（myocardial depressant factors，MDF）的直接作用、心肌能量代謝障礙、腎素-血管緊張素-醛固酮系統（RAAS）異常、鈣離子轉運障礙、心肌細胞凋亡、腎上腺素信號抑制等[7-8]。隨著2014年《中國重癥膿毒癥/膿毒癥休克指南》的提出，中醫藥治療膿毒癥這一理念得到大多學者肯定。早在公元1200年，紅景天被藏醫《四部醫典》記錄為“性平、味澀、善潤肺、能補腎、理氣養血”。紅景天苷（salidroside，Sal）是從中藥紅景天中提取的一種苯乙醇類化合物，是紅景天最有效的活性成分之一，具有保護心腦血管系統、調節免疫系統、防輻射、抗衰老、抗疲勞和抗腫瘤等多種藥理活性。本文將結合國內外近期關于Sal在膿毒癥治療方面的相關研究，擬進一步從病理生理角度闡明Sal的藥理作用機制，為SIMD的后續深入研究奠定基礎。

1 SIMD發生機制及紅景天苷的影響

1.1 對心肌抑制性因子的作用

膿毒癥的發病過程中存在由MDF引起的“心肌頓抑”現象。早期研究發現的MDF包括腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素（IL）-1、IL-6、補體C5a和脂多糖（LPS）。隨著研究的深入，觀察到Toll樣受體（TLRs）、高遷移率族蛋白1（high mobility group box-1 protein，HMGB1）及補體系統激活在炎性因子的表達中扮演了重要角色[9-10]，膿毒癥時機體的單核巨噬細胞系統被激活，引起全身“炎性瀑布”反應和宿主自身免疫性損傷，累及心血管系統時引起SIMD。

1.1.1 抑制早期致炎細胞因子 ?SIMD時，LPS可刺激機體在TLR-4介導下激活多種信號轉運通道：通過髓系分化因子88（MyD88）依賴性信號通路并激活c-Jun N端激酶（Jun N-terminal kinase，JNK）、細胞外信號調節激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2）、p38絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和轉錄因子核因子（NF）-κB信號通路，從而誘導產生TNF-α、IL-1、IL-6等早期致炎細胞因子，通過破壞細胞膜結構，促進氧自由基的產生，激活心肌細胞降解的酶類而損傷心肌細胞[11]。

有研究通過腹腔注射LPS建立膿毒癥大鼠模型，發現無論是肺臟組織中髓過氧化物酶（MPO）的蛋白表達水平，還是血清中TNF-α、IL-6和IL-1β等炎性因子活性以及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH）等氧化應激指標水平，Sal干預組均較對照組有所降低[12];Lan等[13]研究發現，Sal可顯著降低盲腸穿孔結扎（CLP）法建立的膿毒癥小鼠模型血清NF-κB p65蛋白表達;Tang等[14]觀察到，Sal可作用于TLR/NF-κB途徑下游的炎性反應，其機制可能是通過逆轉由氧自由基誘導的JNK和p38 MAPK的磷酸化實現的。綜上所述，Sal可能是通過抑制SIMD“炎性瀑布”中的TLR/NF-κB信號通路傳導過程中的環節之一而發揮心臟保護作用，但具體機制仍待進一步探究。

1.1.2 抑制晚期炎性反應 ?HMGB1是細胞核內一種高度保守DNA結合蛋白，膿毒癥時，其賴氨酸殘基發生乙酰化，HMGB1由胞核內釋放到細胞外空間，通過刺激巨噬細胞，促使TNF-α、IL-1、IL-6等炎癥介質大量釋放引起全身炎癥反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）;HMGB1還可以破壞腸道屏障作用，誘導并進一步加重SIRS，引起多器官功能障礙（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）。HMGB1的出現晚于TNF、IL-1，使得在抗炎治療過程中有了更多的緩沖時間。因此，抑制HMGB1活性可極大程度控制膿毒癥的炎癥級聯反應。

Janus蛋白酪氨酸激酶2/信號轉導和轉錄激活子3（JAK2-STAT3）信號通路近年來被證實參與炎性反應中HMGB1的釋放環節。Qi等[15]通過CLP法建立膿毒癥大鼠模型發現，Sal通過腺苷酸活化蛋白激酶-去乙酰化酶（AMPK-SIRT1）途徑抑制HMGB1乙酰化，進而抑制HMGB1釋放，且這種抑制作用可能是通過JAK2-STAT3信號通路實現的。NAD-依賴性去乙酰化酶（NAD-dependent deacetylase sirtuin-1）是人類基因組中由SIRT1基因編碼的蛋白。SIRT1的功能是去除蛋白質上的乙酰基團，即去乙酰化。Lan等[13]觀察到Sal被發現可以上調SIRT1蛋白的表達，抑制膿毒癥的炎性反應，推測其機制可能是通過抑制HMGB1的核內釋放而實現其對膿毒癥大鼠的肺保護作用。

1.2 預防心肌細胞纖維化

心臟成纖維細胞構成心臟中總細胞數量的60%～70%，Tomita等[16]研究發現，LPS顯著增加培養的心臟成纖維細胞中TNF-α和基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-9的表達，廣譜MMP抑制劑治療可顯著減輕膿毒癥期間的心臟纖維化和心功能不全等組織學和功能變化，可見心肌細胞纖維化所致的心臟重構是SIMD發病環節之一。

研究表明，Sal可上調血管內皮生長因子（VEGF）mRNA表達，同時增強SOD和CAT酶活性，減少血管內皮炎性反應引起的纖維增生，調節MMP-2、MMP-9和組織基質金屬蛋白酶抑制劑-1（tissue inhibitor of metalloproteinases-1，TIMP-1）的平衡，從而抑制纖維化的病理過程[17]。隨后，黃獻歡等[18]對其機制深入研究，發現通過Sal干預后，大鼠肺組織α平滑肌肌動蛋白（α-SMA）表達和Ⅰ型膠原mRNA表達均下降，不難推測其抗纖維化和重構的機制與膠原蛋白的調節相關。由此推測，在SIMD發生發展過程中，Sal可能通過預防心肌細胞纖維化及心臟重構，實現改善心功能及預后。

1.3 減少活性氧的產生

膿毒癥時，活性氧主要通過脂質過氧化、蛋白質及DNA的破壞，以及線粒體、內質網等細胞器的損傷，導致心肌細胞收縮功能受限，還可通過炎癥介質的級聯放大，調控心肌細胞凋亡，抑制鈣的轉運及自身氧化還原的調節等導致心肌損傷。

王文杰等[19]通過觀察Sal對大鼠心肌缺血預適應后VEGF表達的影響，發現Sal預處理組缺血預處理7 d后，缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）和HIF-1α mRNA以及VEGF蛋白和VEGF mRNA表達明顯增強，CAT和SOD明顯增加，MDA含量顯著下降，得出結論為Sal預處理對急性心肌缺血再灌注損傷大鼠有保護作用，可降低血管內皮炎癥和損傷程度，促進缺血性心肌血管內皮重生，增強清除自由基酶的活性，抑制脂質過氧化。在神經細胞損傷保護試驗研究中，研究者發現Sal可降低細胞凋亡數量及MDA水平，顯著增加SOD的活性以及GSH的水平，據此可推測：Sal的神經保護作用可能是通過其抗氧化及抗凋亡作用實現的[20]。以上研究表明，Sal具有通過增強血管生成、抗氧化而起到保護血管內皮損傷的作用。

1.4 改善心肌能量代謝障礙

心肌線粒體是心肌能量代謝的主要場所。研究發現，在注射LPS 6 h后大鼠心肌線粒體出現腫脹、嵴結構消失，肌絲溶解，24 h出現空泡樣變性，可見膿毒癥時，各種原因導致的心肌線粒體結構和功能損傷均是導致心肌能量代謝障礙的主要原因。已知Pink1-Parkin途徑參與膜電位降低引起的線粒體自噬，劉萌萌等[21]在觀察氯氣對大鼠肺線粒體結構和功能的影響的實驗中觀察到：暴露于氯氣的大鼠肺血管內皮細胞中的線粒體發生了腫脹、嵴結構消失甚至崩解，Sal治療組大鼠肺組織中Pink1和Parkin的表達水平均降低。肺組織Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶和血清LDH均降低，因此得出結論：Sal可通過降低大鼠線粒體結構和功能損傷發揮有益作用。

1.5 改善鈣離子轉運障礙

心肌細胞內Ca2+轉運功能異常也是SIMD的基礎之一，LPS通過抑制Na+/Ca2+泵和胞膜上Ca2+-ATP酶的功能，導致細胞內Ca2+超載[22]，此外，心肌細胞中Na+內流減少，降低了心臟的興奮性，而這種Na+通道密度的減少可能是通過去極化減少引起的動作電位期間打開的Ca2+通道數量減少或開放時間縮短實現的[23]。可見膿毒癥心肌細胞中細胞Ca2+穩態的這種破壞可引起SIMD。

Sal能促進心肌細胞肌質網鈣庫釋放，增加細胞內Ca2+濃度。雷尚芳等[24]通過建立體外急性心肌缺血再灌注損傷大鼠心臟模型，發現Sal在急性缺血缺氧時具有正性肌力作用，可以增強心肌收縮力，改善心輸出量和心功能。鄧節喜等[25]發現Sal對復蘇后大鼠的心臟功能正性作用機制與心肌肌質網Ca2+-ATP酶（SERCA）激活有關，當細胞內[Ca2+]>10-7 mol/L時，SERCA可消耗ATP逆濃度梯度將Ca2+由胞漿排入肌質網內，因此可以通過提高SERCA的活性來矯正心力衰竭。

1.6 抑制細胞凋亡

研究證實，細胞凋亡通路的激活在SIMD中發揮了重要作用。Caspase-3蛋白是IL-lβ轉化酶家族成員之一，正常狀況下以無活性的Procaspase-3形式存在于胞質中。當細胞接受凋亡刺激時，Caspase-3被系列反應激活，是凋亡進入不可逆階段的標志，因此活化Caspase-3蛋白表達的水平常被作為凋亡發生高低的標志。Bcl-2家族參與細胞凋亡的“線粒體途徑”，其中Bcl-2為抑凋亡基因，Bax為促凋亡基因。李杰等[26]用H2O2刺激心肌細胞，觀察到Sal組的Bcl-2蛋白表達顯著增加，Bax、Cyt-C、切割Caspase-3和Caspase-9蛋白表達顯著降低。劉善淘等[27]發現，Sal可通過增強絲氨酸/蘇氨酸激酶（PI3K/Akt）通路減少輻射導致的細胞凋亡。以上研究結論均說明：Sal可抑制細胞凋亡，可能是通過使線粒體依賴性途徑失活來實現的。

2 展望

綜上，目前已有大量研究試圖闡明SIMD的發病機制，可以肯定的是有多種因子相互作用、互為因果，共同參與其發生、發展及預后，僅通過阻斷單一因子難以達到改善心功能的目的。隨著2014年提出的“中國重癥膿毒癥/膿毒癥休克指南”使中醫藥在膿毒癥治療方面的研究存在應用前景得以體現。目前關于Sal的研究大部分集中在組織缺血-再灌注、腫瘤、高原缺氧等方面，SIMD的治療大多著眼于抗MDF作用、改善能量代謝、抑制凋亡、改善鈣離子轉運、調節RAAS等幾個方面，鮮少有抑制補體系統激活、調節RAAS功能和交感神經過度刺激方面的研究。因此亟待研究者們進行多層次、多靶點的深入探索，以期闡明Sal的作用機制，為中藥有效單體在膿毒癥的治療開辟新思路，并為Sal進一步用于膿毒癥的臨床治療奠定研究基礎。

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（收稿日期：2018-11-05 ?本文編輯：張瑜杰）