中藥通過調控MAPK通路治療心腦血管疾病研究進展*

田丁陽,張敬,楊宏博,趙悅雯,董波

1.山東中醫藥大學,山東 濟南 250014; 2.山東第一醫科大學附屬省立醫院,山東 濟南 250021

心腦血管疾病具有較高的病死率和致殘率,據統計,我國心腦血管疾病患病人數高達3.3億,且呈上升趨勢,其中,腦卒中和冠心病居前二位[1],引起眾多學者的關注。心腦血管疾病的發病機制涉及炎癥反應、氧化應激、血管內皮細胞損傷、心肌纖維化及細胞凋亡等方面。研究發現,在心腦血管疾病的發病過程中扮演重要角色的信號通路有MAPK信號通路、Notch信號通路、轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)及Smad信號通路、Wnt信號通路等,其中以MAPK信號通路尤為突出[2-4]。MAPK信號通路主要包括細胞外信號調節激酶(extracellular signal-regulated protein kinase,ERK)、c-Jun氨基末端激酶(c-jun N-terminal kinase,JNK)和p38 MAPK等,通過介導心腦血管細胞的增殖、分化、凋亡、炎癥反應等過程影響心腦血管疾病的發展[5-6]。近年來,研究表明中醫藥能夠通過多成分、多靶標、多系統調節的方式治療心腦血管疾病,其療效機制可能與調控MAPK通路有關。本文就中醫藥調控MAPK信號通路防治心腦血管疾病的相關研究進行綜述,以期為臨床應用提供參考。

1 MAPK通路介導心腦血管疾病的相關機制研究

1.1 調節炎癥反應炎癥細胞浸潤是心血管疾病的重要病理特征。炎癥細胞能夠通過黏附因子及趨化因子的作用進入血管內皮,參與心血管疾病進程,比如,IL-6、IL-10等炎癥因子會導致心血管損傷及心肌細胞凋亡,促進血管粥樣斑塊的形成,引起心肌肥大,同時,炎癥反應能夠激活核轉錄因子-κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)、MAPK等信號通路從而導致心力衰竭、心肌梗死。有研究發現,在脂多糖誘導的急性炎癥小鼠體內,阻斷MAPK信號通路能夠降低IL-6、IL-12等促炎細胞的表達,提示MAPK可能參與了炎癥細胞的增殖、分化和黏附[7]。另有學者證實,上調MAPK通路可促進內皮細胞中黏附因子的表達,加重炎癥反應;反之,抑制MAPK通路的激活則能降低黏附因子表達,抑制炎癥反應[8]。MAPK中ERK1/2、JNK、p38蛋白磷酸化在血管壁的炎癥反應中起著重要作用,ERK1/2、JNK、p38等蛋白的磷酸化會促進炎癥細胞與內皮細胞的黏附,形成巨噬細胞,巨噬細胞通過脂質沉積轉化為泡沫細胞,促進易損粥樣斑塊的形成[9]。

1.2 與氧化應激相互作用氧化還原平衡在維持心腦血管功能中起著重要作用,氧化應激這一失衡反應可影響多種心腦血管疾病的發生發展?；钚匝?reactive oxygen species,ROS)在氧化應激反應中增加,可使多種組織細胞結構功能受損,甚至引起細胞死亡,同時,氧化應激還能引起細胞凋亡、炎癥反應,共同作用于心腦血管系統。研究表明,ROS在心肌缺血再灌注時累積,可激活p38 MAPK通路,加劇氧化應激和心肌細胞凋亡,p38 MAPK抑制劑BIRB796則能減輕相關損害[10]。氧化應激能氧化脂蛋白為氧化低密度脂蛋白,并沉積在內皮下,促進粥樣斑塊形成,影響心血管疾病的發展,多種中藥成分則能通過調節MAPK減輕這一不利影響。研究證實,番紅花酸、淫羊藿苷能降低動脈粥樣硬化大鼠血脂水平[11-12],梔子苷能減少ApoE小鼠血脂[13],其藥物作用均與下調p38 MAPK信號通路有關。

1.3 調控血管內皮細胞功能血管內皮細胞能合成和釋放內皮素、前列環素、鈉利尿肽等多種活性物質,維持機體內穩態,并充當血液與組織間的屏障[8],在受到各種炎癥因子的刺激時,其結構和功能發生改變,形成炎癥、內皮-間質轉化和細胞凋亡等多種心血管疾病的病理基礎[14]。MAPK信號通路是機體應對各種刺激的重要信號通路,與血管內皮細胞功能損傷密切相關[15],p38 MAPK通路是參與其中的關鍵途徑[16]。研究發現,TNF-α能夠刺激ROS的產生,從而使JNK和p38 MAPK蛋白磷酸化,激活p38 MAPK通路,刺激黏附因子的產生,損害內皮功能[17];在人臍靜脈內皮細胞的相關驗證研究中,則發現激活p38 MAPK通路能上調細胞內炎癥因子的表達,導致內皮細胞的損傷,而在使用p38 MAPK抑制劑干預后,機體炎癥反應減少、內皮細胞損害得到改善[18-19]。Gong等[20]發現,氧化低密度脂蛋白能增加人臍靜脈內皮細胞ROS、p38 MAPK的磷酸化水平,阻斷p38 MAPK通路則能抑制炎癥反應、內皮細胞向肌成纖維細胞的轉化和細胞凋亡。

1.4 調控血管平滑肌細胞功能血管平滑肌細胞是血管壁的重要組成部分,病理狀態下通過可逆性表型轉化為合成型表型,從而促進內膜增生[21],可誘發多種血管疾病。血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor,PDGF)是促進這一過程的主要因子[22]。MAPK信號通路的激活和抑制能影響血管平滑肌細胞的功能,通過產生促進炎癥因子,MAPK誘導平滑肌細胞的增殖、遷移,抑制MAPK激活則能夠阻止其增殖、遷移和細胞外基質的沉積[23]。研究發現,PDGF能夠磷酸化MAPK,激活p38 MAPK途徑,由此刺激基質金屬蛋白酶-2(matrix metallo protein,MMP-2)的產生,從而促進平滑肌細胞的增殖和遷移[24]。另有研究發現,PDGF還能促進ROS的產生,使ROS作為的第二信使激活ERK、p38 MAPK兩種途徑,進而參與平滑肌細胞的增殖、遷移和炎癥反應等[25]。在抑制MAPK通路的研究中,Wu等[26]發現對頸動脈損傷小鼠以p38 MAPK抑制劑進行干預可減少平滑肌細胞的增殖。

1.5 調控細胞凋亡細胞凋亡為Ⅰ型程序性細胞死亡,主要受線粒體通路、內質網通路和死亡受體通路調節,是心腦血管損傷的核心機制之一。三種經典MAPK途徑均可參與細胞凋亡的調控,表現為MAPK通路的激活會引起細胞凋亡。心肌細胞凋亡和自噬的平衡影響心肌梗死的預后,有學者通過生物信息分析技術研究心肌梗死早期小鼠差異性基因及功能,發現基因S100a8和S100a9可能通過MAPK調控自噬和凋亡[27]。藥物研究發現,田薊苷能夠改善血管性癡呆大鼠的認知功能障礙和神經元損傷,降低神經元細胞凋亡率,這一作用與調節MAPK/ NF-κB途徑有關[28]。一項缺血性腦卒中的研究表明,lncRNA MEG3具有調節細胞活力及細胞凋亡的功能,調節機制亦與激活MAPK信號通路有關[29]。

1.6 MAPK影響心肌纖維化介導心腦血管疾病心肌纖維化是心力衰竭、心肌梗死等心血管疾病的核心病理表現,以細胞外基質中膠原的過度沉積和成纖維細胞增殖為特征。MAPK信號通路影響心肌纖維化進程,激活c-Jun氨基端激酶和p38途徑會導致心肌細胞凋亡[30],促進纖維化發生。有研究發現,通過提高心臟成纖維細胞中p38的水平,炎癥細胞相關基因和蛋白的表達升高,產生的炎癥因子又通過激活心臟成纖維細胞的p38 MAPK通路加劇心肌纖維化[31];異丙腎上腺素可激活p38通路,刺激成纖維細胞和β腎上腺素受體,上調炎癥因子的表達,引發纖維化[32]。抑制p38 MAPK激活則能改善這一不良結局,如3-(3,4-二羥基苯基)-2-羥基丙酸異丙酯改善心肌纖維化的作用機制可能與阻斷p38的激活有關[33]。

2 中藥調控MAPK通路治療心腦血管疾病的研究

2.1 抑制炎癥反應和氧化應激多項研究證實,通過干預MAPK通路抑制炎癥反應和氧化應激能夠改善心血管疾病。王居平等[34]通過實驗發現天降血栓通丸藥液可以降低動脈粥樣硬化小鼠血脂水平,下調炎癥因子表達,其機制可能為抑制JNK/p38MAPK信號,從而降低炎癥因子的表達,減輕炎癥反應。有研究表明,淫羊藿苷能夠激活p38 MAPK通路,降低(p)-p38MAPK蛋白表達,從而減少炎癥介質的釋放,改善動脈粥樣硬化[35]。范增光等[36]研究發現,蘇木提取物能夠通過抑制p38MAPK、NF-κB蛋白表達,降低炎癥因子的表達,從而改善ApoE小鼠動脈粥樣硬化水平。龔鳴[37]探究巴戟天改善腦缺血的機理,在腦缺血再灌注損傷大鼠的實驗中發現,模型組大鼠體內炎癥因子與MAPK相關蛋白含量明顯低于對照組,而巴戟天醇提物組大鼠則明顯低于模型組,提示巴戟天醇提物能夠通過抑制MAPK/ERK信號通路的激活減輕炎癥反應,改善腦缺血。楊樹升[38]研究表明,大承氣湯及大黃素通過抑制MAPKs(JNK)信號通路的激活發揮抗炎作用,從而減少腦出血的損傷。高紅英[39]在臨床研究中發現,降銀杏內酯注射液能明顯改善高血壓腦出血圍手術期患者神經損傷,其機制可能與阻斷p38MAPK通路的激活從而降低炎癥因子的表達,減輕炎癥反應有關。王永軍等[40]研究發現,紫草素能夠通過抑制MAPK通路、減輕氧化應激反應從而改善心功能,具體表現為降低心肌梗死大鼠體內ERK1/2、p-ERK1/2、P38 MAPK、p-P38 MAPK蛋白的表達。

2.2 減輕血管內皮細胞損傷血管內皮功能損害是誘發心血管疾病的重要因素,抑制MAPK通路能減輕血管內皮細胞的損傷,相關機制已在中藥單體和復方等研究中得到證實。中藥單體柴胡皂苷能夠通過抑制JNK和p38 MAPK的磷酸化,上調Bcl-2的表達和下調胱天蛋白酶-3(Caspase-3)、Bax的表達,從而抑制氧化修飾低密度脂蛋白引起的內皮細胞損傷[41];黃芪多糖能夠通過阻斷p38 MAPK信號通路降低內皮細胞黏附分子的表達,從而預防血管內皮細胞與中性粒細胞之間的黏附作用,抑制細胞凋亡,保護內皮細胞功能[42]。在復方研究中,Zhang等[43]通過體內和體外研究發現保元湯治療組能夠改善心力衰竭大鼠的心功能,上調抗凋亡蛋白CryAB的表達,且與模型組比較,保元湯組的p-MKK6、p-p38MAPK和p-MAPKAPK2表達上調,提示保元湯能夠通過調節p38MAPK-CryAB信號通路,減輕心肌細胞損傷,改善心力衰竭。艾玉珍等[44]發現,松齡血脈康能夠通過抑制p38MAPK下游分子ICAM-1與E-selectin的表達來減輕相關炎癥反應,從而改善血管內皮功能,起到降壓作用。

2.3 抑制平滑肌細胞增殖MAPK通路活化會引起細胞異常增殖、遷移,導致血管壁重構和內膜增生,抑制MAPK通路激活能減輕這一不良變化。胡彥武等[45]研究發現,淫羊藿苷能夠通過阻斷p38 MAPK信號通路和減少增殖細胞核抗原(PCNA)的表達,從而抑制平滑肌細胞的異常增殖。童曉云等[46]研究發現,石決牡蠣湯能夠降低自發性高血壓大鼠的血壓水平,逆轉主動脈血管重構,抑制p-p38MAPK的表達,這可能與其抑制p38MAPK信號通路的激活,從而減少內皮細胞的損傷和抑制平滑肌細胞異常增殖有關。

2.4 減輕細胞凋亡心肌細胞凋亡參與多種心血管疾病的病理生理過程,因此抑制細胞凋亡對于心血管疾病的防治有著重要意義。中藥可通過抑制MAPK通路的激活減輕細胞凋亡從而治療心血管疾病。中藥單體紅景天苷具有降低炎癥、細胞凋亡和纖維化水平以及改善室性心律失常的作用,作用機理為抑制p38MAPK和ERK1/2信號通路的激活及其下游靶點的活化[47]。湯定中等[48]研究發現,當歸多糖能夠改善腦缺血再灌注損傷大鼠的神經功能障礙、腦組織缺血,降低p-Raf1、p-MEK2、p-ERK1/2蛋白含量。崔海彬等[49]研究發現,天麻素能夠抑制p38MAPK、PI3K和p-Akt蛋白的表達,改善大鼠腦缺血再灌注損傷。郝紅等[50]通過體內及體外實驗發現,隱丹參酮可明顯改善CIRI大鼠腦組織損傷和神經功能上述3種藥物單體的作用機制均與抑制或阻斷MAPK信號通路有關。在復方研究中,Liou等[51]研究發現三黃瀉心湯可通過抑制p38MAPK通路激活和心肌細胞凋亡而減輕心律失常,明顯降低心律失常小鼠死亡率;瓜蔞注射液可通過抑制Caspase-3活化減輕心肌細胞凋亡,保護心肌梗死誘導的心臟損傷,可能與瓜蔞注射液降低細胞內鈣超載和抑制p-JNK和p-p38MAPK蛋白表達有關[52]。沈鳳嬌等[53]在一項動物研究中發現,與模型組比較,桃仁顆粒組大鼠體內ERK1/2、p-ERK1/2及MAPKmRNA明顯降低,且血管纖維化得到抑制,同樣提示抑制MAPK活化的重要性。

2.5 抑制心肌纖維化心肌纖維化會導致心臟收縮功能受損,進而引發心力衰竭,中藥能夠通過阻斷MAPK通路抑制心肌纖維化,改善心功能。王文聰等[54]研究發現,糖尿病心肌病模型大鼠心肌組織中JNK、ERK及p38MAPK蛋白含量明顯高于對照組,在給予糖尿病心肌病大鼠紅景天苷后,大鼠心肌纖維化得到改善,MAPK信號通路相關蛋白含量明顯低于模型組,表明紅景天苷治療糖尿病心肌病與抑制p38MAPK信號通路的激活關系密切。益氣復脈方能夠改善心力衰竭大鼠的左心功能和抑制心肌纖維化[55],同樣與抑制MAPK信號通路的激活有關。程小龍等[56]研究表明,玉夏膠囊能夠抑制自發性高血壓大鼠血管緊張素Ⅱ的表達,從而減少其對MAPK信號通路活化,降低ERK1/2和p38磷酸化,降低膠原沉積和血壓水平。

2.6 其他中藥能夠通過抑制MAPK通路抗血小板聚集、減輕心肌肥厚,從而治療心腦血管疾病。余淑華等[57]研究發現,給予高血壓大鼠茴香霉素干預會加重大鼠心肌肥厚,升高p-p38 MAPK、p-ERK1/2、p-JNK水平,表明p38MAPK通路激活會導致心肌肥厚相關蛋白表達的增加;給予高血壓大鼠番石榴葉總黃酮干預則產生相反結果,提示p38MAPK通路的激活與抑制能起到升高和降低血壓的作用。中藥白術提取物白術內酯ATL-2和ATL-3通過降低膠原、凝血酶或adp的表達,抑制p38MAPK和AktSer473磷酸化,從而抵抗血小板聚集,減輕動脈粥樣硬化,改善冠心病[58]。

3 展望

綜上所述,中藥能夠通過阻斷和調控MAPK通路抑制心血管疾病過程中的炎癥反應、平滑肌細胞異常增殖、血管內皮細胞損傷和細胞凋亡等,從而保護心血管功能,具有不良反應少、臨床療效顯著等優勢。本文總結了近年來中藥干預MAPK通路治療心腦血管疾病的文獻,發現MAPK通路通過與其他因子或通路的相互作用影響纖維化、細胞凋亡、炎癥、氧化應激等病理機制,而中藥通過作用于MAPK通路及其上下游相關分子干預心腦血管疾病病程。

以MAPK通路結合中醫藥治療心腦血管疾病具有廣闊的前景,但現有研究仍存在一些不足,如中醫藥調控MAPK通路的實驗研究多局限于其中某一條通路,而對于ERK1/2、JNK和p38通路之間的交互作用尚不明確;中醫講究辨證論治,而實驗模型無法復制中醫的證候類型,會導致臨床應用時存在誤差。故今后應著重探究各個通路之間的交互作用,明確闡釋其治療心腦血管疾病的作用機制;此外,在實驗研究中,注重將實驗模型的選擇及應用,與中醫證候相結合,盡可能地減少實驗誤差。