黃芪多糖對(duì)心力衰竭的保護(hù)機(jī)制研究進(jìn)展

郭英杰，王皓，李利霞，張守彥

(1.鄭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院 心血管內(nèi)科，河南 鄭州 450000；2.鄭州大學(xué)附屬洛陽(yáng)中心醫(yī)院 心血管內(nèi)科，河南 洛陽(yáng) 471000)

心力衰竭(heart failure，HF)是各種原因所致心血管疾病的終末階段。近年來對(duì)HF的發(fā)病原因、病理生理學(xué)等機(jī)制研究有了較為全面且突破性的進(jìn)展，藥物治療方案已經(jīng)從傳統(tǒng)的擴(kuò)血管藥物、強(qiáng)心劑以及利尿劑等逐步過渡至神經(jīng)內(nèi)分泌的治療模式，但在中醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展仍較為緩慢。因此，從分子生物甚至基因?qū)用嫜芯恐嗅t(yī)藥治療HF的作用機(jī)制是非常必要的。

黃芪屬于豆科植物科，長(zhǎng)期以來被用作許多中藥處方的重要成分。黃芪多糖(Astragalus polysaccharide，APS)是黃芪的重要成分之一，藥理作用非常廣泛，如具有較強(qiáng)的抗腫瘤作用，能有效緩解炎癥性動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷、抗動(dòng)脈粥樣硬化和胰島素抵抗[1]。研究表明，APS也可以抑制心室重構(gòu)，調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)，抗炎抗氧化等，從而延緩HF的進(jìn)展。目前針對(duì)APS對(duì)HF的研究還只是在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，臨床上還沒有單獨(dú)關(guān)于其對(duì)HF的研究。

1 APS減輕心肌細(xì)胞凋亡和損傷

心肌細(xì)胞凋亡是各種原因?qū)е碌腍F的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，近年來其在心肌重塑中的作用也越來越受到重視。APS能夠顯著減輕細(xì)胞凋亡中的各個(gè)環(huán)節(jié)，例如氧化應(yīng)激、細(xì)胞自噬、促凋亡蛋白表達(dá)等。Cao等[2]對(duì)使用多柔比星(阿霉素)化療藥物誘導(dǎo)的心肌損傷大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，APS可以通過促進(jìn)AKT磷酸化和抑制p38MAPK磷酸化，減輕阿霉素誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡。Cao等[3]進(jìn)一步研究，使用阿霉素誘導(dǎo)的新生大鼠心肌細(xì)胞損傷模型和小鼠HF模型探索APS的功能，結(jié)果顯示，阿霉素治療導(dǎo)致C57BL/6J小鼠HF和心肌細(xì)胞凋亡增加，細(xì)胞自噬通量受到干擾。APS可以通過調(diào)節(jié)AMPK/mTOR途徑修復(fù)自噬，減弱阿霉素誘導(dǎo)的心臟損傷。Sun等[4]使用高糖誘導(dǎo)H9C2細(xì)胞凋亡的模型中，發(fā)現(xiàn)黃芪多糖可通過抑制外源性和內(nèi)源性的促凋亡蛋白的表達(dá)，調(diào)節(jié)線粒體中Bcl-2與Bax的比值，從而減輕高糖誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。

2 APS逆轉(zhuǎn)心肌肥厚作用

心肌肥厚可直接影響心臟舒縮功能，是導(dǎo)致HF發(fā)生的重要機(jī)制，是心血管疾病發(fā)病率和死亡率的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[5]。APS可降低心肌細(xì)胞蛋白的合成，減緩組織炎癥因子的釋放，從而逆轉(zhuǎn)心肌肥厚。趙素玲等[6]以原代培養(yǎng)乳鼠心肌細(xì)胞為模型，應(yīng)用異丙腎上腺素(isoprenaline，Iso)10 μmol·L-1誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大，發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞蛋白質(zhì)增加56.7%，體積增大88.4%。APS處理后，肥大的心肌細(xì)胞蛋白質(zhì)降低，體積減小，ANP mRNA表達(dá)顯著降低，與對(duì)照組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且與劑量呈正相關(guān)性，表明APS能夠有效抑制Iso誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大。另有研究發(fā)現(xiàn)Iso誘導(dǎo)心肌肥大的模型中，APS可調(diào)節(jié)TNF-/PGC-1α信號(hào)，提高ATP/ADP、ATP/AMP的比值，減少心肌組織游離脂肪酸，抑制心臟蛋白合成增加[7]。李勝陶等[8]在已有研究證實(shí)了APS對(duì)Iso誘導(dǎo)的心肌肥大有保護(hù)作用的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討APS是否是通過阻斷TLR4/NF-K這一通路實(shí)現(xiàn)的，結(jié)果顯示APS能抑制TLR4、p65的表達(dá)和IκBα的降解，表明APS可能是通過抑制TLR4/NF-KB通路的激活減緩組織中炎癥因子的分泌，從而保護(hù)心臟。

3 APS抑制心肌纖維化

心肌纖維化是大多數(shù)心肌病的標(biāo)志，特征是細(xì)胞外基質(zhì)過度積累，導(dǎo)致正常心肌組織結(jié)構(gòu)破壞和器官功能進(jìn)行性障礙，是各種心臟損傷后發(fā)生心室重構(gòu)和HF的驅(qū)動(dòng)因素。已有研究發(fā)現(xiàn)各種miRNAs的異常表達(dá)在心肌纖維化和心力衰竭中起著重要作用，MiR-27最早發(fā)現(xiàn)參與細(xì)胞的增殖、分化及凋亡。APS可通過減少細(xì)胞因子的產(chǎn)生，抑制心肌細(xì)胞的增殖、分化及凋亡[9]。Ren等[10]建立脂多糖誘導(dǎo)H9C2細(xì)胞炎癥損傷的模型，在0～200 μg·L-1不同濃度的APS處理后，應(yīng)用cck-8試劑計(jì)算細(xì)胞存活率，結(jié)果表明APS通過提高細(xì)胞活性，減少細(xì)胞凋亡及細(xì)胞因子的產(chǎn)生，保護(hù)脂多糖對(duì)H9C2細(xì)胞造成的炎癥損傷，這一保護(hù)作用可能是通過下調(diào)MiR-27的表達(dá)及抑制NF-kB、JNK通路實(shí)現(xiàn)的。

4 APS對(duì)神經(jīng)-內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響

在HF初期，各種內(nèi)源性神經(jīng)內(nèi)分泌因子和細(xì)胞因子激活，主要包括血管緊張素、心房利鈉肽(atrial natriuretic peptide，ANP)、B型利鈉肽(B-type natriuretic peptide，BNP)，其他包括內(nèi)皮素(endothelin，ET)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)及白細(xì)胞介素-6(interleukin，IL-6)。隨著這些因素的長(zhǎng)期、慢性激活促進(jìn)心肌重構(gòu)，加重心肌損傷和心功能惡化；后者又進(jìn)一步激活神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞因子，形成惡性循環(huán)。

4.1 APS抑制腎素-血管緊張素-醛固酮(renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS)系統(tǒng)心肌局部存在RAS，RAS的活性終產(chǎn)物-血管緊張素Ⅱ，通過收縮血管，興奮交感神經(jīng)，促醛固酮和血管升壓素釋放，促心肌肥厚、纖維化、增殖，增強(qiáng)氧化應(yīng)激等病理生理效應(yīng)，參與HF、心臟重構(gòu)等心肌病變的形成[11]。李琴等[12]應(yīng)用血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)H9C2細(xì)胞肥大模型，隨機(jī)分為空白對(duì)照組和血管緊張素組(10-6mol·L-1)，血管緊張素加入APS(10-6mol·L-1)高濃度組，血管緊張素加入APS(10-7mol·L-1)中濃度組和血管緊張素加入APS(10-8mol·L-1)低濃度組進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與空白對(duì)照組相比，血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)H9C2心肌細(xì)胞肥大，APS能抑制H9C2心肌細(xì)胞表面積增大，使細(xì)胞總蛋白及心肌細(xì)胞肥大相關(guān)基因mRNA的表達(dá)水平明顯下降，心肌細(xì)胞存活率明顯上升，表明APS能有效抑制血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大。研究表明，除了經(jīng)典的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(angiotensin converting enzyme，ACE)途徑，心臟局部的血管緊張素Ⅱ還存在著非ACE途徑來源，其中最重要的來源是糜蛋白酶途徑[13]。Chen等[14]研究發(fā)現(xiàn)APS可以下調(diào)胃促胰酶的活性及基因表達(dá)，從而抑制心肌血管緊張素的生成，但對(duì)ACE的活性及基因表達(dá)和血漿中血管緊張素Ⅱ無明顯作用。因此，APS不僅顯著降低血管緊張素Ⅱ的表達(dá)，而且可通過旁路途徑抑制血管緊張素Ⅱ的產(chǎn)生。

4.2 APS減少內(nèi)皮素(endothelial，ET)分泌ET是由循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)皮細(xì)胞釋放的強(qiáng)效血管收縮肽。HF時(shí)，一方面血流動(dòng)力學(xué)障礙造成內(nèi)皮細(xì)胞損傷，表現(xiàn)為內(nèi)皮細(xì)胞活性降低或釋放NO減少，內(nèi)皮縮血管肽生成增多；另一方面交感神經(jīng)和RAAS系統(tǒng)激活刺激ET分泌增多。增多的ET還可導(dǎo)致細(xì)胞肥大增生，參與心臟重塑過程，從而形成惡性循環(huán)，加速HF的進(jìn)展[15]。APS可通過信號(hào)通路，促凋亡蛋白表達(dá)等，減少血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡。Xie等[16]應(yīng)用Na2S2O4誘導(dǎo)心臟微血管內(nèi)皮細(xì)胞缺氧/復(fù)氧損傷(hypoxia/reoxygenation，HR)模型，分為對(duì)照組、HR組、HR加入APS 25 mg·L-1組、HR加入APS 50 mg·L-1組、HR加入APS 100 mg·L-1組，結(jié)果顯示APS通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT信號(hào)通路，抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，也可通過提高BCL-2的表達(dá)，降低BAX的表達(dá)及抑制caspase3的活性。

4.3 APS抑制利鈉肽表達(dá)HF時(shí)，心室室壁張力增高，ANP和BNP分泌明顯增加，增高的程度與HF的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，可作為評(píng)定HF預(yù)后的指標(biāo)。APS可有效抑制ANP和BNP的表達(dá)，并呈劑量依賴性。Dai等[17]以0.05、0.10、0.20 mg·L-1濃度的APS分別處理Iso誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞模型，與正常心肌細(xì)胞相比，Iso處理48 h后心肌細(xì)胞ANP和BNP的表達(dá)明顯增加，結(jié)果顯示APS可通過Ca2+介導(dǎo)的鈣調(diào)磷酸酶/NFATc3及CaMKⅡ通路，抑制ANP和BNP基因的表達(dá)。

5 APS抗炎的作用

TNF-α、IL-6可通過下調(diào)肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶，延緩舒張心肌細(xì)胞鈣離子的重吸收，導(dǎo)致心臟舒張功能不全[18]。黃芪多糖能夠有效改善心肌缺血再灌注損傷時(shí)的炎癥反應(yīng)，抑制炎癥因子的表達(dá)，具有抑制心肌缺血再灌注損傷的作用。Luan等[19]在觀察APS對(duì)Iso誘導(dǎo)新生小鼠心室肌細(xì)胞肥大的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)APS能夠降低TNF-α、IL-6水平，證實(shí)APS能夠降低小鼠體內(nèi)炎癥反應(yīng)。趙啟明等[20]在APS對(duì)未成年大鼠心肌缺血再灌注損傷作用研究中，發(fā)現(xiàn)APS可抑制TNF-α蛋白的表達(dá)，改善缺血再灌注損傷誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，發(fā)揮抗心肌缺血再灌注損傷作用。

6 APS抗氧化的作用

血管內(nèi)皮細(xì)胞是血管內(nèi)壁的扁平細(xì)胞，具有分泌功能和機(jī)械屏障作用。內(nèi)皮細(xì)胞的損傷促進(jìn)血管生成動(dòng)脈粥樣硬化、血栓形成、高血壓和HF的發(fā)生。活性氧(reactive oxygen species，ROS)參與內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，內(nèi)源性活性氧主要來源于H2O2[21]。APS可通過多個(gè)環(huán)節(jié)參與抗氧化作用，比如ROS水平、一氧化氮合酶及銅鋅超氧化物歧化酶蛋白表達(dá)等。Han等[22]在研究H2O2導(dǎo)致的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷中，發(fā)現(xiàn)APS能降低細(xì)胞內(nèi)ROS水平，增加內(nèi)皮一氧化氮合酶和銅鋅超氧化物歧化酶的蛋白表達(dá)，提高NO的活性和細(xì)胞抗氧化能力，對(duì)H2O2造成的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷起到保護(hù)作用。

7 展望

與單用西藥治療HF相比，在常規(guī)強(qiáng)心、利尿及擴(kuò)血管治療基礎(chǔ)上加用黃芪注射液治療HF能提高有效率。APS是中藥黃芪重要的生物活性成分之一，來源豐富，毒副作用少，安全可靠，因此，對(duì)HF的治療具有良好的應(yīng)用前景。但由于多糖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和研究手段的局限性，需要解決多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)測(cè)定不準(zhǔn)確、提取分離難度大、質(zhì)量控制困難等諸多問題。盡管APS對(duì)HF機(jī)制方面的研究相對(duì)成熟，但臨床研究尚不足，仍存在諸多問題，如治療HF需要給予多大劑量的APS才能在血液中達(dá)到最佳的有效濃度及其安全性，還需要大樣本、多中心的臨床試驗(yàn)研究進(jìn)一步證實(shí)。