附子強心作用機制研究進展

楊洋，朱婧，張書亞，楊仕俊，邱樹榮，梅全喜

深圳市寶安純中醫(yī)治療醫(yī)院，深圳 518102

附子為毛茛科植物烏頭Aconitum carmichaeliiDebx.的子根的加工品，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，味辛、甘，性大熱，有毒，歸心、脾、腎經(jīng)，為回陽救逆第一要藥，臨床上可用于治療心力衰竭［1］。現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，在機體心功能不全時附子的強心效果更為顯著［2-3］，主要通過調(diào)節(jié)心肌細胞內(nèi)Ca2+超載、調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白及信號通路、影響腎上腺素受體以及細胞因子和神經(jīng)內(nèi)分泌因子等方面發(fā)揮強心作用［4-6］。本文通過檢索近年來國內(nèi)外有關(guān)附子強心作用機制研究的相關(guān)文獻，對附子發(fā)揮強心作用的分子機制做一綜述，以期為附子的進一步深入研究提供參考。

1 調(diào)節(jié)心肌細胞內(nèi)Ca2+超載

當(dāng)心肌細胞中的Ca2+濃度異常升高時，細胞結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變、造成損傷，還可引起代謝障礙，嚴重時可導(dǎo)致心肌細胞死亡。附子中的水溶性生物堿可通過調(diào)節(jié)心力衰竭模型細胞內(nèi)的離子濃度和酶的活力，使離子濃度維持在穩(wěn)定的正常范圍內(nèi)，緩解Ca2+超載［7］；附子多糖可提高心肌細胞存活率、降低細胞內(nèi)異常升高的Ca2+濃度，從而抑制心肌細胞的凋亡，這可能與其抑制Ca2+超載、減輕線粒體損傷有關(guān)［8］；附子中的去甲烏藥堿可作用于腎上腺素β2受體、參與心肌細胞內(nèi)的Na+-K+交換機制而增強K+分泌和Na+吸收，避免出現(xiàn)Ca2+超載的現(xiàn)象［9-10］。此外，Gao 等［11］研究發(fā)現(xiàn)，參附注射液能夠降低胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度，減少肌漿網(wǎng)鈣儲量、促進心力衰竭模型大鼠恢復(fù)心功能，這與附子改善線粒體功能、調(diào)節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)相關(guān)［12］。趙佳偉等［13］探討了附子對H9c2 心肌細胞線粒體的毒性作用與機制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)附子水煎液可降低線粒體膜內(nèi)電位、破壞線粒體功能、增加活性氧含量，并可抑制過氧化物酶體增殖物激活受體γ共同激活因子1α（peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α，PGC-1α）表達，進而降低Ca2+濃度。干姜附子湯在改善心力衰竭的同時還可上調(diào)線粒體鈣離子單向轉(zhuǎn)運蛋白（mitochondrial calcium uniporter，MCU）、線粒體鈣離子攝入蛋白1（mitochondrial calcium uptake 1，MICU1）、MICU2 蛋白的表達［14-15］，提示附子治療心力衰竭可能與調(diào)控MCU、改善線粒體功能有關(guān)。綜上所述，附子可從調(diào)節(jié)心肌細胞內(nèi)Ca2+濃度、避免Ca2+超載和維持線粒體細胞內(nèi)外鈣穩(wěn)態(tài)、減輕線粒體損傷等方面保護心肌細胞。

2 調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白及信號通路

附子中的活性成份可通過調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白表達、調(diào)控信號通路及影響相關(guān)凋亡基因表達保護心肌細胞。附子多糖可激活H9c2 心肌細胞中的AMPK/mTOR 信號通路，通過抑制其下游信號分子mTOR，減少因缺血造成的心肌細胞凋亡［16-17］；附子水提物可上調(diào)心肌細胞內(nèi)超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）、蛋白激酶 A（protein kinase A，PKA）表達水平并提高Na+-K+-ATP酶的活性，影響cAMP-PKA 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，這可能是附子治療緩慢性心律失常的機制之一［18］；附子中的去甲烏藥堿可作用于PI3K/Akt 通路，減輕缺血再灌注造成的心肌細胞損傷［19］。此外，Sun等［20］研究發(fā)現(xiàn)附子與半夏配伍可改善心肌缺血模型大鼠的心功能、縮小心肌梗死面積，可能是通過抗自由基作用減少細胞凋亡，進而對心肌缺血再灌注損傷產(chǎn)生保護作用［21-22］。綜上，附子中的活性成份可通過調(diào)控AMPK/mTOR、PI3K/Akt 等信號通路，提高SOD、cAMP、PKA 活性以及抗自由基作用，保護心肌細胞，減少因缺血造成的心肌細胞凋亡。

3 對腎上腺素受體的影響

有研究表明［23］，附子中有45 余種天然成份能夠直接作用于腎上腺素受體產(chǎn)生強心作用。附子中的尿嘧啶可促進去甲腎上腺素釋放而產(chǎn)生強心效應(yīng)［24］，且具有較好的生物利用度、成藥性及穩(wěn)定性，有望成為新的心力衰竭治療藥物。附子水煎液可興奮β1受體并產(chǎn)生正性肌力作用，發(fā)揮緩慢持久的升壓作用［25］；腎上腺素受體拮抗藥能顯著拮抗附子產(chǎn)生的升壓作用，并存在量效關(guān)系與時效關(guān)系［26］。附子中的去甲烏藥堿因能夠選擇性激活β2受體發(fā)揮正性肌力作用而受到廣泛關(guān)注［27］，同時還可抑制心肌細胞凋亡［21］。去甲烏藥堿能夠增強心肌細胞中的Na+吸收和K+分泌，提高細胞內(nèi)Ca2+濃度，產(chǎn)生強心作用［28］；Kam 等［29］對去甲烏藥堿進行結(jié)構(gòu)改造和修飾，通過β受體介導(dǎo)發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，Deng等［30］在該基礎(chǔ)上進一步修飾改造后合成了1 種先導(dǎo)化合物，可用于強心、松弛氣管平滑肌、鎮(zhèn)痛等。

4 對細胞因子及神經(jīng)內(nèi)分泌因子的影響

血清白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）是一種多功能細胞因子，可反映心力衰竭患者的心功能狀態(tài)，常作為心力衰竭早期診斷及預(yù)后指標(biāo)［31］。不同劑量的附子可不同程度地降低急性心力衰竭模型大鼠的血清IL-6 水平，推測附子治療急性心力衰竭可能與降低血清IL-6 等炎癥介質(zhì)水平有關(guān)［32］。李慶［33］的研究證實了附子湯可明顯降低心力衰竭模型大鼠的腦鈉肽（brain natriuretic peptide，BNP）及IL-6 水平，并調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌細胞因子水平，可在一定程度上改善大鼠的心功能。附子中的水溶性生物堿能夠降低心力衰竭模型大鼠血清中的腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、心鈉素（atrial natriuretic peptide，ANP）水平，提高心率，降低左心室壓力最大上升速率［34］。王瑞等［35］研究發(fā)現(xiàn)附子可有效減輕慢性心力衰竭模型大鼠的心肌細胞損傷程度，改善其心功能。韋祎等［36］發(fā)現(xiàn)附子理中湯可通過影響IL-2、IL-6、IL-10 和TNF-α等細胞免疫因子表達水平，改善脾陽虛證大鼠的免疫功能。附子能夠調(diào)節(jié)BNP、TNF-α、ANP 等異常神經(jīng)內(nèi)分泌因子與炎癥細胞因子水平，促進心血管疾病患者的心室重構(gòu)，對減輕心力衰竭癥狀及心肌細胞損傷程度具有重要作用。

5 討論

附子是中醫(yī)藥領(lǐng)域回陽救逆第一要藥，臨床療效確切，但其發(fā)揮強心作用的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機制尚未有定論。目前認為，附子的主要活性成份是水溶性成份，包括生物堿類（去甲烏藥堿、去甲豬毛菜堿、烏頭原堿［37］等）、多糖、香豆素苷及尿嘧啶等。附子發(fā)揮強心作用的機制主要包括：①調(diào)節(jié)心肌細胞內(nèi)Ca2+超載，維持細胞內(nèi)外Ca2+穩(wěn)態(tài)，抑制心肌細胞凋亡。②調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白及信號通路，提高心力衰竭模型小鼠心肌組織的SOD、過氧化氫酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性，降低丙二醛（malonic dialdehyde，MDA）含量，抑制心肌細胞凋亡。③選擇性激活腎上腺素受體，抑制心肌細胞凋亡，防止心肌細胞缺血再灌注損傷。④調(diào)節(jié)BNP、TNF-α、ANP 等異常神經(jīng)內(nèi)分泌因子與炎癥細胞因子水平，促進心血管疾病患者的心室重構(gòu)，減輕心力衰竭癥狀及心肌細胞損傷程度。

附子中的水溶性生物堿對心力衰竭有明顯的治療作用［38-39］。其中，去甲烏藥堿和去甲豬毛菜堿可通過參與調(diào)節(jié)心力衰竭模型細胞內(nèi)酶的活力、促進Na+-K+交換機制、增加AMPK/mTOR 信號通路的活化細胞自噬、促進去甲腎上腺素的釋放、調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌細胞因子水平等多種途徑發(fā)揮強心作用［40-42］，二者具有極大的開發(fā)與利用價值［43］。此外，附子多糖也具有獨特的強心作用。附子多糖具有1個半縮醛羥基，能清除各種活性氧，具有強大的抗氧化應(yīng)激損傷潛力，在心肌保護方面作用較為明顯；同時，附子多糖能夠顯著提高心力衰竭模型小鼠心肌組織 GSH-Px、SOD、CAT 活性，降低 MDA含量，減少心肌細胞凋亡，表明附子多糖可通過提高小鼠心肌組織的抗氧化損傷能力而發(fā)揮強心作用；附子多糖還可有效激活腎上腺素受體、影響相關(guān)細胞因子及內(nèi)分泌因子，調(diào)節(jié)異常的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)。附子多糖安全性較高，具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、心肌保護、降血脂等多重作用，在治療腫瘤、風(fēng)濕免疫性疾病、心血管疾病等方面均具有較好的應(yīng)用前景［44］。

附子發(fā)揮強心作用的分子機制尚未完全揭示，仍有諸多問題等待解答，例如：①除了去甲烏藥堿、關(guān)附甲素等常見生物堿，附子中的N-去乙基烏頭堿、15α-羥新堿［45］等成份是否也有強心作用？如果可發(fā)揮強心作用，作用機制是什么？②附子靈和去甲豬毛菜堿作為β受體激動劑，是否也能通過興奮受體-G 蛋白-cAMP 復(fù)合物實現(xiàn)強心作用？③附子能否對細胞內(nèi)的核糖體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等與蛋白質(zhì)合成相關(guān)的細胞器產(chǎn)生影響？如果有影響，是促進還是抑制蛋白質(zhì)合成？

目前附子的臨床應(yīng)用仍以傳統(tǒng)方劑為主，大多與人參、干姜、甘草等配伍使用，對附子作用機制的研究也大多停留在成份和相關(guān)指標(biāo)水平變化上，對參與信號通路、離子通道等的研究較少。建議未來可多學(xué)科聯(lián)合、從多個方面對附子的臨床應(yīng)用進行探究，比如附子和其他中藥配伍能否對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生益處；進一步明確附子發(fā)揮強心作用的通路或靶點，探索附子對心力衰竭模型細胞因子、神經(jīng)內(nèi)分泌因子及心力衰竭進程的影響；綜合分析附子的作用靶點與參與的信號通路，厘清附子發(fā)揮強心作用的機制網(wǎng)絡(luò)，并開展相關(guān)試驗進行驗證，為附子的進一步開發(fā)和利用提供新的思路。