基于Toll樣受體通路與損傷相關分子模式分子炎癥機制探討擴張型心肌病中醫藥干預作用※

李 軍 姜春云 解紫從 王雪嬌

(中國中醫科學院廣安門醫院心內科,北京 100053)

擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy,DCM)是心肌病變的一種,以原因不明、心功能障礙為主要特征。其核心病理改變是心肌細胞凋亡壞死和心肌纖維化引起的心室異常重構,臨床表現則以左心室或雙心室異常擴大、心室收縮和擴張功能受損、嚴重心力衰竭和心律失常[1]。治療方面僅以改善癥狀為主。美國一項研究表明DCM患者5年生存率不足一半且男性發病率與女性比例為5∶2[2]。阜外醫院對全國DCM發病率進行整群分層隨機抽樣研究顯示我國患病人數約為19萬[3]。至今DCM心室異常再構機制尚未明確,現代醫學普遍認為受多種混合因素影響,如病毒感染、自身免疫反應和家族遺傳等[4]。本文通過Toll樣受體(TLRs)通路與損傷相關分子模式(DAMPs)分子炎癥機制對DCM產生發展及病理生理變化機制進行闡述,并充分發揮中醫藥優勢,為臨床干預與治療DCM提供新靶點和新思路。

1 炎性反應—DCM發生的重要機制

炎癥不僅對機體穩定狀態的維持及內外病原防御起著重要作用,還參與血管新生、組織修復和再生。強烈炎性反應導致組織損傷,而適度炎性反應有利于組織修復[5]?，F代臨床研究發現在發病機制和臨床表現上DCM和病毒性心肌炎過程類似。病毒性心肌炎是由柯薩奇病毒、腺病毒等感染心肌,導致心肌炎性滲出和心肌纖維性變、溶解的疾病。實驗證實柯薩奇B組病毒不僅可以導致心肌炎,還可以產生DCM類似的病理生理改變;除此之外一項臨床長期隨訪觀察發現病毒性心肌炎患者轉變為DCM的概率明顯高于正常人群。在此基礎上,有學者提出DCM和病毒性心肌炎可能是一種病的不同過程[6]。

病毒性心肌炎初期,病毒持續入侵和大量復制會導致心肌組織纖維化和心室再構,引發DCM。具體過程為病毒持續入侵造成心肌損傷、溶解,形成局部炎癥,引起心肌細胞內自身抗原暴露、釋放,同時樹突細胞(DCs)表面TLRs對病毒識別結合后促進DCs向T細胞呈遞活化自身抗原激活獲得性免疫系統效應器細胞產生促炎細胞因子、化學趨化因子、白細胞黏附分子、生長因子和自身抗體等,共同參與組織損傷、修復,進而導致組織纖維化和心室再構,引起DCM[7]。

2 模式識別受體(PRRs)—DCM發生的重要因素

PRRs尤其是TLRs相關免疫應答是引發DCM的重要機制。心臟細胞受損時TLR2、TLR4在心肌組織中的表達驟增[8],其中TLR4信號通道激活參與心肌梗死以及梗死后心肌纖維化等一系列改變,進而對心臟收縮擴張功能產生影響[9]。TLRs是一類具有Ⅰ型穿膜蛋白且能識別大量外源性配基的重要受體家族,其可介導先天免疫反應,還是機體聯系先天免疫系統和獲得免疫系統的重要過程[10]。TLRs及其信號通路可以決定輔助性T淋巴細胞0(Th0)發育和分化方向,具體為抗原呈遞細胞DCs在TLRs作用下成熟,Th0型細胞在其影響下向Th1、Th2、調節性T淋巴細胞(Treg)、Th17型發育和B淋巴細胞分化。感染柯薩奇B組病毒的DCM患者心肌中TLR8及其髓樣化蛋白抗原(MyD88)信號分子表達量明顯升高同時TLR8 mRNA高表達可大概率預示DCM患者并發心力衰竭及心肌梗死的發生[11],意味著柯薩奇B組病毒引起心肌炎癥可能與TLR8對病毒單鏈RNA識別有關。

除病毒感染,近年來在臨床應用中發現許多如阿霉素、呋喃唑酮等具有心肌毒性藥物也會引發DCM。以往研究顯示氧自由基、線粒體損傷、細胞凋亡等是阿霉素發生心肌毒性機制。但是,對敲除TLR2基因的DCM動物和正常的DCM動物給予等量阿奇霉素,觀察3周發現敲除TLR2基因DCM動物的心臟收縮功能明顯優于正常DCM動物。而敲除TLR4基因可明顯逆轉阿霉素引起的心肌細胞凋亡、心室收縮功能下降等病理改變,主要機制為TLR4基因可促進阿霉素介導的GATA-4的表達[12]。因此病毒感染和藥物引起DCM與激活PRRs特別是TLRs及其信號通路密不可分。

3 損傷相關分子模式分子—DCM發生的重要介質

細菌、病毒等病原微生物或博來霉素等抗生素類藥物在造成組織損傷的同時損傷組織釋放DAMPs分子,進一步使PRRs及其信號通路激活引發炎性反應。研究發現,各種損傷組織釋放的DAMPs分子包括S100家族蛋白、高遷移率族蛋白1(HMGB1)、熱休克蛋白(HSPs)、白細胞介素(IL) -1、IL-18等[13]。正常情況下,這些分子作為轉錄因子、分子馬達等存在于細胞內外,而當內外病原影響到細胞分泌甚至細胞凋亡、壞死時,上述分子則成為“危險信號”并釋放經PRRs識別,激活先天免疫并決定獲得免疫,進而導致慢性炎癥出現組織損傷和重構。DAMPs分子激活PRRs信號系統成為許多疾病共同的病理學基礎已得到眾多研究證實,而以下的DAMPs分子作為PRRs內源性配基-促使心肌發生慢性炎性反應,進一步導致心肌纖維化和心室重構可能性最大。

3.1 S100蛋白家族 S100蛋白是一類酸性鈣離子結合蛋白,可以和鈣離子結合后在細胞內與肌絲、中間纖維等細胞成分共同作用真核細胞運動及分泌。細胞外S100蛋白能引起炎性反應, 參與組織損傷,機制為PRRs可在細胞外激活晚期糖基化經末產物受體(RAGE)主導的信號系統,上調趨化因子、促炎因子、黏附分子表達。S100B可激活apoE-/-小鼠內皮細胞表面RAGE,參與血管動脈粥樣硬化早期內皮組織損傷,具體過程為激活后的RAGE經由信號通路JNK或ERK,促進血管內皮細胞黏附分子(VCAM)-1及基質金屬蛋白酶(MMP)-2表達,進而引起血管內皮組織損傷。同時,S100分子也是損傷組織修復及重構過程中重要的調節因子。S100A4可在發生炎性反應的血管內皮細胞、單核-巨噬細胞以及平滑肌細胞等中表達顯著升高,這些S100A4以旁分泌的方式釋放出細胞后激活成纖維細胞,引起相關組織進行性纖維化及重構[14]。

3.2 HMGB1 HMGB1對維持核小體空間結構和功能具有重要作用,主要于真核細胞胞核中通過分子結構中B-box結構域而發揮強大的免疫調節功能。膿毒敗血癥中組織因壞死釋放HMGB1可使DAMPs分子激活TLR4或RAGE,進一步促進炎性因子表達增加,使機體持續高炎癥狀態,降低血中HMGB1濃度則能明顯降低病死率[15]。HMGB1不僅對心肌產生負性肌力作用,其在心肌缺血時被釋放同時促進趨因子、促炎因子以及黏附分子表達,加重缺血對心肌組織損傷[16]。然而HMGB1也參與心血管組織病理性重構的多個過程,在血管動脈粥樣硬化中期,脂肪條紋中平滑肌細胞在HMGB1刺激下增殖,并向內膜移動破壞血管內皮的正常功能;而在后期斑塊組織中RAGE信號被HMGB1活化表達引起斑塊穩定性破壞,最終導致血管重構和心血管事件發生。

3.3 HSPs家族成員以分子伴侶、轉錄因子形式存在于細胞內并發揮作用。研究表明,HSP60、HSP70、HSP90以及Gp96在各種刺激原作用下于胞外[17]激活獲得性免疫反應參與組織修復,還可激活先天免疫系統引起巨噬細胞、DCs、B1細胞表達多種炎性因子導致組織損傷。動脈粥樣硬化發病過程已表明DAMPs分子可在HSPs作用下激活相應PRRs刺激炎癥發生。而心肌細胞凋亡、心臟重構及心力衰竭發生與持續壓力過負荷狀態心臟組織中HSP60向胞膜或胞外分布密不可分[18]。

4 DCM的中醫藥干預

近年來,越來越多的研究通過現代科學技術進行中醫藥改善和治療DCM炎性反應的機制探討。現代中醫學認為,元氣虧虛是DCM基本病機;其發病部位在心,日久心氣耗散,可累及肺、脾、腎三臟。發病關鍵在于正氣虧虛,邪毒內侵,耗傷氣陰,陽氣虧虛,血運滯塞,血不利則化水,血瘀水停而成。從中醫藥對于DCM炎性反應的治療研究來看,主要包括以下單味中藥及其提取物、中藥復方、中成藥等。

4.1 單味中藥 治療DCM的中藥主要以益氣扶正、活血通脈、化痰滌飲為主。代表藥物有黃芪、黃芩、烏頭、青黛等。黃芪甘,微溫,入脾、肺經,補氣升陽,利水消腫,生津養血。黃芪中的黃芪甲苷不僅具有調節機體免疫力作用,還可強心利尿降壓,降血糖[19]。Treg細胞的特異性轉錄因子是Foxp3,Th17主要的炎癥因子是IL-17,黃芪甲苷可以下調Th17同時增加Foxp3表達量,使Treg的表達量增加,釋放抗炎介質,調節PRRs特別是TLRs介導的免疫應答過程,抑制炎性反應對于心肌組織的損害[19]。

4.2 中藥復方 經過查閱,古今治療DCM的復方、經方、驗方等均在不同程度上對DCM有改善和治療作用,代表方劑有升降散、茯苓四逆湯、犀角地黃湯、黃連解毒湯等。《傷寒瘟疫條辨》中記載升降散方為桑蠶、姜黃、蟬蛻、制大黃組成,可散風清熱,升清降濁?，F代醫家用升降散治療DCM,旨在發揮表里同解、寒熱并治、升降并用、透泄并施作用,升降散可通過調控特異性轉錄因子如Foxp3、RORγ等促使Th17表達下調的同時上調或維持Treg細胞穩定,干預調節抗炎因子與促炎因子,從而阻止心肌組織纖維化和病理性重構發生。其組成藥物蟬蛻不僅能降低血管通透性,還有細胞免疫調節作用;桑蠶具有抑制金黃色葡萄球菌功效;姜黃有效成分姜黃素能夠抑制炎性反應,幫助機體抵抗病原體;大黃抗炎止血,降低TNF水平。《傷寒論》名方茯苓四逆湯功效回陽益陰,常用于四肢水腫、心陽虛衰之人。現代醫學研究表明,茯苓四逆湯可提高心肌病患者體內IL-10、CD4+/CD8+水平,降低IL-6 表達,從而提高心肌病治療率[20]。

4.3 中成藥 中成藥是在中醫藥理論指導下,將規定的處方經過特定制劑工藝加工而成,性質穩定,療效明確,毒副作用小。在DCM的治療中,中藥注射液主要功效有益氣養陰、活血化瘀、復脈固脫等,在改善血管微循環、抗炎、降壓等方面有著重要作用,代表藥物有生脈注射液、丹紅注射液、參附注射液、血必凈注射液等。生脈注射液聯合丹參注射液可起到益氣養陰、活血化瘀、復脈固脫、養心通脈功效,對于DCM患者后期出現的心力衰竭及缺氧等微循環障礙有積極的改善作用。參附注射液源于《濟生方》中參附湯,組成藥物為人參、附子,有回陽救逆、扶正固脫之效,現代藥理研究顯示參附注射液不僅對于炎性反應及內毒素具有抑制作用,還能減輕器官的實質性損害和毛細管滲漏[21]。

5 結語

越來越多的現代研究發現“TLRs通路”與DAMPs分子炎癥機制與心血管疾病的發生發展有著密切聯系。然而目前臨床治療心血管疾病的化學性藥物療效不佳與弊端越來越明顯,與此同時中藥在DCM防治領域具有獨特的優勢,既可作為現有西藥治療DCM或術后的有效補充,也可單獨作為DCM治療藥物于臨床應用。中藥應用已有千年歷史,但其成分復雜,作用機制亦尚未充分明確,依然面臨巨大挑戰。不管是單味藥、中藥有效成分還是復方制劑在未來防治DCM中必將發揮重要的作用。