附子多糖血管保護作用的研究進展

劉 宇 王 成

附子是我國傳統中醫藥中極具代表性的中藥材，傳統醫學認為附子大辛、大熱、甘，有毒，歸心、腎、脾經。有回陽救逆、補火助陽、散寒止痛的功效。現代醫學認為附子水提取物可以激活心肌保護信號轉導通路，具有雙向調節血壓和抗心律失常的作用[1]。附子多糖(fuzi-polysaccharides，FPS)是來源于中藥附子的活性成分，是一種多糖化合物，無明顯毒性[2]。既往FPS的研究中提示其具有良好的血管保護作用，主要有以下幾種方式。

一、調節血糖

微血管病變是糖尿病的特異性并發癥，其存在著許多危險因素，最重要的是胰島素抵抗。目前大多數研究者認為胰島素抵抗可能是2型糖尿病(diabetes ellitus,type 2，T2DM)的起始原因，它可先于糖尿病及心血管疾病存在多年，如果能在早期進行干預，則對糖尿病以及心血管疾病的發生、發展起到防治或延緩作用，對于臨床實踐具有十分重要的意義。2010年于樂等[3]通過實驗得出FPS可以在基本無毒性不良反應的前提下促進脂肪細胞對葡萄糖的吸收來降低血糖。脂肪細胞在胰島素刺激條件下，大部分通過葡萄糖轉運4(glucosetransport4，GLUT4)來運輸葡萄糖。為揭示上述初步實驗結果的作用機制，于樂等[4]進一步觀察了FPS對胰島素抵抗脂肪細胞模型中GLUT4的作用，結果顯示，FPS對GLUT4蛋白的表達并無明顯影響，但能促進其轉位的發生。

胰島β細胞產生胰島素供機體糖代謝的使用，即通過保護胰島β細胞可有效控制血糖。糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)是參與肝糖代謝的關鍵酶，其在胰島素信號通路中受胰島素控制。通過磷酸化糖原合成酶使GSK-3β活性下降，減少肝糖的合成，使體內血糖濃度升高。王猛等[5]研究證實，如果能有效抑制GSK-3β活性，便可抑制由內質網應激作用引起的胰島β細胞的凋亡，起到保護胰島β細胞的作用。而肖曉霞等[6]研究表明，FPS可以通過增加GSK-3β磷酸化的表達量來減弱GSK-3β的活性，這兩種機制的有效結合能否成為FPS調節血糖的另一種機制，目前尚無相關的進一步研究。

二、調節血脂

對于高脂血癥的患者，臨床上常以總膽固醇及低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C)增高作為評估患者病情以及治療的參考指標。在長年高血脂等因素的作用下，LDL-C等經被破壞的血管內皮進入管壁內膜，形成氧化型低密度脂蛋白膽固醇，并對血管內膜造成損害。2006年一項實驗表明，FPS具有降血脂作用，后續的研究發現其主要包括以下幾種作用方式：①通過促進肝臟中低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)受體蛋白的數量及活性的上升，達到清除體內LDL及膽固醇的目的；②促進膽汁酸合成限速酶即膽固醇7α-羥化酶的基因轉錄和蛋白表達，進而加快肝臟中膽固醇轉變為膽汁酸，隨糞便排出體外；③抑制肝臟內羥甲基戊二酰輔酶還原酶mRNA表達，降低內源性膽固醇的表達作用，減少血中膽固醇含量[7]。上述幾種方式均可有效地調節血脂，減少高血脂對血管的損害，從而保護血管。

三、保護血管平滑肌細胞

血管鈣化是多種慢性疾病普遍存在的共同病理表現，其前期一貫被認為是一個非主動的變化過程，但在后期進一步研究中發現，血管鈣化是主動的、可調控的。血管鈣化的關鍵問題是血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)在各種影響因素作用下發生的成骨樣分化，而且VSMC成骨樣分化是導致VSMC鈣化的關鍵步驟，因此如能有效抑制VSMC的鈣化和凋亡，便能延緩血管鈣化的發生，起到血管保護作用[8]。氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，Ox-LDL)是低密度脂蛋白的氧化產物，其在血漿中濃度的升高，是血管鈣化的主要形成原因之一。有文獻報道了Ox-LDL可提高酶中性鞘磷脂酶(N-SMase)的活性和神經酰胺(ceramide)含量來誘導VSMC發生凋亡和鈣化[9]。陳燕亭等[10]研究發現，FPS可以通過抑制N-SMase/ceramide信號通路，減少ceramide的含量，從而抑制VSMC凋亡和鈣化。上述機制的發現是近年來國內關于FPS研究的一項重大成果，也為FPS血管保護作用再添新證據。

自噬是一個非靜態且具有高度調控能力的自我消化過程，負責細胞存活和應對氧化應激反應。有實驗證明，其通過抑制基質囊泡的釋放來限制VSMC鈣化[11]。據報道在體外磷酸鹽誘導的VSMC鈣化和慢性腎衰竭的體內模型中，丙戊酸誘導的自噬可降低VSMC鈣化，而自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤(3MA)抑制自噬可顯著促進磷酸鹽誘導的基質囊泡釋放[12]。根據這些結論，可以假設自噬是抵抗血管鈣化的內源性保衛機制，而自噬誘導可成為血管鈣化的治療策略。研究顯示，Ox-LDL誘導的細胞損傷是許多心血管疾病發病機制的主要促成因素，并且可以檢測到伴隨的自噬抑制作用。例如，在Ox-LDL導致人臍靜脈內皮細胞破壞的模型中，自噬體的數量和自噬相關蛋白的表達水平降低了[13]。在Ox-LDL誘導的小鼠單核-吞噬細胞(RAW264.7)損傷模型中，自噬活性也被認為受到抑制[14]。以上研究表明，任何促進自噬的治療都可被認為在與Ox-LDL相關損傷的治療中具有潛力。據國外文獻報道，FPS能減輕Ox-LDL誘導的自噬活性的下調，并且3MA減弱了FPS對Ox-LDL誘導的鈣化的保護作用[15]。該實驗證實FPS可通過激活自噬活性而抵御Ox-LDL誘導的人VSMC鈣化，并推斷FPS可能會發展成為用于血管鈣化治療的新型藥物。

四、抗氧化應激作用

氧化物可以造成血管內皮細胞的損傷。有研究顯示，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)能減輕活性氧造成的組織損傷[16]。從附子中提取的FPS具有一個半縮醛羥基，可與活性氧發生反應，能夠清除各種活性氧，從而保護處于氧化應激反應中的細胞，具有強大的抗氧化應激損傷潛力[17]。抗氧化作用涉及多種細胞因子，主要有SOD、丙二醛等。在早期一項動物實驗中證實了經FPS干預的小鼠運動性疲勞模型，其運動耐力得到明顯提高，血液中抗氧化酶SOD活性顯著增加，而丙二醛含量下降，并且其作用能力與維生素C比較，差異無統計學意義[18]。另有研究證實，FPS能減少經缺氧/復氧后的小鼠心肌細胞的丙二醛生成和乳酸脫氫酶釋放，促進金屬硫蛋白的合成，清除活性氧，從而當心肌細胞受到氧化應激損傷時起到保護作用[19]。由此可證實FPS具備良好的抗氧化損傷能力，同時也推斷出其具有抗血管內皮細胞氧化損傷作用。

五、保護血管內皮細胞

2003年FPS首次應用于抗腫瘤作用的實驗研究中發現FPS可以誘導腫瘤細胞凋亡和上調抑癌基因。有國外文獻報道FPS可以通過促進抗凋亡基因Bcl-2的表達，抑制凋亡蛋白酶即半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)的活化，實現抗凋亡作用。2012年一項研究結果顯示，FPS處理經缺氧/復氧影響的小鼠心肌細胞后能發揮出促進抑凋亡基因Bcl-2表達、維護線粒體膜電位的穩定、抑制心肌細胞凋亡發生等心肌保護效應[20]。據報道，機體中的高糖環境能通過多種方式誘導血管內皮細胞功能障礙，使其通透性增加，從而加速血管內皮細胞凋亡和衰老[21]。另一項研究則顯示在30mmol/L高糖環境下人臍靜脈內皮細胞內caspase-3蛋白表達活躍，而通過有效降低活性氧在內皮細胞中聚集的程度，就能達到減少caspase-3的過度表達，從而抵抗高糖導致的內皮細胞凋亡。目前雖暫未將FPS應用于此項研究中，但是可從中推斷出FPS可能通過該機制達到抑制血管內皮細胞凋亡的作用。

六、展 望

近年來對FPS抑制血管鈣化、延緩心肌衰老、保護心肌細胞等的研究中，有少量其血管保護作用的相關內容，文章從中總結出了5種作用方式及可能的作用機制，這些方式所涉及的分子機制仍處于初步探究階段，缺乏整體性或系統性的實驗研究。

FPS相關作用機制的研究中曾涉及到保護線粒體、抑制內質網應激及提高自噬活性的內容。這些相關機制同整形手外科臨床工作中的一大難題——深低溫冷凍保存血管所涉及的相關細胞學、分子生物學機制中有相通之處。目前國內外對于深低溫凍存血管機制中研究較多的是線粒體，其對低溫很敏感，在強烈的低溫刺激后，線粒體氧化脫氫酶系活性顯著下降，呈現膨脹直至破損，內容物流出，使得原先被線粒體緊閉在其中的凋亡分子通過線粒體通透性轉換孔從線粒體大量釋放進入胞質發揮作用，從而引起內皮細胞發生凋亡。在血管降溫和復溫過程中液相和固相的相互轉變對組織細胞產生線粒體氧化損傷，細胞會發生不同程度的自噬，當細胞體內自噬無法平衡細胞內穩態時細胞會發生凋亡甚至壞死，但是通過對自噬的研究發現其可通過清除受損的線粒體來延遲和對抗凋亡。再者血管在降溫和復溫過程中內皮細胞缺血再灌注損傷、氧化應激反應、自由基釋放、酶抑制等事件同樣成為復蘇后一段時間內造成血管內皮細胞發生凋亡的刺激因素，這會導致血管斷裂和移植后形成血管瘤，造成血管損傷。

從我國傳統醫學的觀點來看深低溫保存溫度為-196℃，具有陰寒之環境，附子溫陽散寒、補火助陽，回陽救逆，具有陽熱之功效，根據中醫“陰陽”辯證關系，性大熱的附子有可能對抗深低溫之寒冷。基于上述理論和FPS對血管保護作用的表現，可將FPS引入血管的深低溫保存研究中，并從多層次探討FPS對深低溫凍存血管內皮細胞自噬、線粒體功能和細胞凋亡的影響，這將是對FPS的一次系統性、整體性的實驗研究，以此擴大FPS在臨床的應用范圍，使其更好地造福于人類。