中医药影响血管新生的研究进展

2016-02-22吴钢周华吴伟

新中医 2016年2期

关键词：皂苷内皮细胞新生

吴钢，周华，吴伟

1.澳门科技大学，澳门 999078； 2.广州中医药大学，广东广州 510405

中医药影响血管新生的研究进展

吴钢1，周华1，吴伟2

1.澳门科技大学，澳门 999078； 2.广州中医药大学，广东广州 510405

缺血性疾病；中医疗法；血管新生；肿瘤；综述文献

血管新生(angiogenesis)在机体多种病理、生理(如缺血性疾病、恶性肿瘤、创伤愈合等)过程中发挥了重要作用，其作为共同的机制，已经引起生命科学领域的高度重视。中医药在血管相关性疾病的诊治中有着丰富的经验，许多中药及其复方等具有调节血管新生的作用。其作用机制主要体现为对血管新生调控因子、内皮细胞增殖和迁移等的双向调节。

1 血管新生的概念

机体血管系统的生长形式主要分为两种：血管形成(vasculogenesis)和血管生成。前者见于发生初期，由血管内皮祖细胞(Endothelial progenitor cells，EPCs)和造血干细胞(haemopoietic stem cell，HSC)的分化和相互作用形成新的血管。另一种是由组织中成熟的血管内皮细胞增殖、游走，以出芽的方式生长出新的血管。既往认为，胎儿后期及成人体内血管的生成属于血管新生的过程。1997年Asahara等[1]首次发现外周血中存在EPCs，参与了出生后血管的新生，其机制与胎儿期血管形成机制是一致的。所以，广义的血管新生既包括内皮细胞增殖和迁移的过程，也包括了EPCs分化为血管内皮细胞的过程。

2 血管新生调控因子及其调控机制

Folkman J等[2]首先提出，血管新生促进因子和血管新生抑制因子调节着血管新生。当促进因子增加或抑制因子减少时，将启动血管新生。反之血管新生则受到抑制。血管新生不但在胚胎发育、创伤修复和女性月经周期等生理过程时发生，并且参与各种病理过程。心脏冠状动脉与外周动脉粥样硬化时血管狭窄导致缺血，血管新生促进因子增加，形成血管新生，建立有效的侧支循环，改善局部的血液供应与器官功能。肿瘤生长依赖于新血管生成的理论[3]首次被Folkman提出后，与血管新生相关的各种生物因子陆续被发现。通过抑制血管新生，从而抑制肿瘤生长已成为目前抗肿瘤研究的焦点。此外，一些免疫性及炎性疾病，如血管性视网膜病、类风湿性关节炎等也与病理性的血管新生相关。

血管新生过程需要一系列调控因子统一协调地参与其中，如果机体内这些因子表达不足或者过度表达将导致血管新生异常。因此，寻找以血管新生调节因子为靶标的药物有着很高的临床实用价值。血管新生过程受血管新生诱导因子和抑制因子的调节，涉及基底膜的降解、内皮细胞(EC)和内皮祖细胞(EPC)的趋化迁移以及增殖等过程。例如生长因子中，血管内皮生长因子(VEGF)、酸性及碱性成纤维细胞生长因子(FGF)、表皮生长因子(EGF)、血管生成素(Ang)-1等及其受体促进血管EC有丝分裂，增加EC通透性形成血管新生，而Ang-2抑制血管新生，是Tie-2的抑制性配体[4]。胎盘生长因子(PGF)及其受体Flt-1能诱导单核细胞产生组织因子，促进其聚集和活化，增强低浓度VEGF的生物活性[5]。在黏附分子中，间质细胞衍生因子SDF-1及其受体CXCR4、整合素Integrinαvβ3等介导EC之间、细胞与细胞间质之间的黏附，促进EC的游走和迁移，参与血管生成和肿瘤转移[6～7]；转化生长因子-1 (TGF-1)能诱导蛋白酶MMP、金属蛋白酶组织抑制剂TIMP、纤溶酶原激活剂uPA等参与调控ECM和基底膜的降解，促进细胞侵袭和浸润，调节血管新生[8]。低氧诱导因子(HIF-1α)诱导EC或者肿瘤细胞表达和分泌血管新生相关因子，上调CXCR4表达和增强CXCR4mRNA的稳定性[9]。此外，炎症也对血管新生起重要作用，多种炎症介质诱导的巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞的定向聚集也具有直接或间接调节血管新生的作用。缺血性心血管疾病或者癌症，在分子水平体现为相关因子表达和分泌的紊乱失衡。血管新生过程需要一系列调控因子统一协调地参与其中，如果机体内这些因子表达不足或者过度表达将导致血管新生异常。因此，寻找以血管新生调节因子为靶标的药物有着很高的临床实用价值。

3 中医药与促血管新生

Isner等在1999年首次提出了治疗性血管新生的概念[10]，即在缺血组织中转入血管新生因子，促进其血管新生改善供血。治疗性血管新生可通过适当途径，给予外源性基因、蛋白或其他药物来促进血管生成。但血管新生机制复杂，其与细胞对局部缺血刺激及血管张力改变，多种生长因子释放、受体表达等因素产生的协同或拮抗作用相关。中医学经典理论中虽然没有直接提出血管生成的概念，但有许多相关认识。血管概念包括在脉、血络含义中，其中脉包含解剖学中较大血管，血络与现代医学的微血管最为相似，其为脉的细小分支。治疗性血管新生与中医学理论密切相关，中医学有不少关于“气血互根”“脉为血之府”“行气通脉”“活血化瘀”“活血生肌”“补气活血”等理论，为中药促血管新生作用奠定了理论基础。

3.1 中药复方与促血管新生有学者对麝香保心丸促血管新生作用进行了一系列的研究，结果显示，麝香保心丸能促进鸡胚CAM培养的微血管内皮细胞的血管生成，促进内皮细胞释放VEGF、bFGF并表达其mRNA[11]。在大鼠和兔心肌梗死动物模型中进一步证实了麝香保心丸对整体动物的血管新生作用[12]。熊辉等[13]对日本大耳白兔进行骨折造模，观察桃红四物汤对骨痂组织中VEGF的表达，发现桃红四物汤可提高骨折后骨痂内VEGF的表达，加速骨折断端血管新生，促进骨折愈合。在对内皮细胞ECV304及大鼠急性心肌缺血模型(rAMI)的研究中，血府逐瘀汤可升高VEGF，VEGFR2[14]；bFGF，Ang-1[15]的表达，促进血管新生。研究显示，用补阳还五汤对大鼠脑缺血模型、兔外周血EPC进行干预，可上调VEGF及受体Flk-1(VEGFR-2)的表达[16]，促进EPC增殖、迁移、黏附以及分泌NO[17]。当归补血汤可以上调兔动脉粥样硬化模型及其外周血中内皮祖细胞的VEGF、SDF-1[18]，提示黄芪与当归通过刺激VEGF表达而促血管新生。韩氏等[19]用益气活血中药作用于心肌梗死大鼠模型，观察缺血心肌局部新生微血管数、微血管面密度，以较特异和敏感的血管内皮细胞表面标志物CD34标记微血管，用新生血管数(MVC)、微血管面密度(MVD)来反映血管新生强度，实验结果显示：益气活血方能促进大鼠心肌梗死边缘区CD34的蛋白表达，其MVC、MVD亦较模型组显著增加，并存在量效关系。

3.2 单味中药及其有效成分与促血管新生促进血管新生的中药复方中，大多包含益气活血之品，如：人参、黄芪、三七、丹参、红花、当归、川芎等。随着对中药有效成分促血管新生研究的不断深入，研究者从细胞、分子水平寻找其促血管新生机制。

董氏利用鸡胚绒毛尿囊膜实验模型(CAM)对当归、丹参、三七、黄芪单药进行研究，显示黄芪、丹参对CAM有显著的促血管新生作用，当归、三七作用不显[20]。有学者研究中药红景天对血管新生过程中的关键受体Flt-1和Tie-2影响做了缺血心肌血管新生实验研究，并观察到红景天组大鼠心肌的Flt-1和Tie-2表达明显增加[21]。另有学者用红景天与绛香配伍，红景天能降低血管抑素和内皮抑素的表达，提示红景天和绛香在一定程度上改变了缺血心肌中血管新生的平衡，通过直接或间接的方式，不但促进促血管新生的因子表达，而且降低血管抑素和内皮抑素的表达，从而使血管生长各因子的平衡向促进血管新生的方向发展[22]。王振涛等[23]研究显示，川芎提取物、三七提取物、葛根提取物、丹参提取物均能促进心肌梗死大鼠VEGF、bFGF、PDGF的表达，进而促进缺血心肌血管新生。

中药提取的有效成分中，人参皂苷Rg1被证实能促进微血管形成，心肌梗死大鼠应用人参皂苷Rg1治疗24 h后，心肌梗死灶中可见CD34阳性细胞浸润考虑为干细胞，其可分化为内皮细胞而生成血管[24]。有研究者用人参皂苷Rg1[25]、川芎嗪[23]、葛根素[26]作用于rAMI模型实验中被证实通过上调低氧诱导因子-1(HIF)-1α、VEGF、FGF促进血管新生。另有文献表示，川芎嗪对大鼠脊髓损伤的模型中，其对VEGF的上调呈“S”形，在第7天显著增加，而HIF-1α则降低，其非HIF-1α依赖性可能与扩张微血管有关。川芎嗪作用于CAM模型能上调VEGF，显著增加微血管数量及密度。黄芪甲苷、三七总皂苷及阿魏酸能使缺氧损伤人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖，其机制通过激活PI3K/AKT信号转导通路，上调HIF-1α及VEGF[27～28]。红花黄色素作用于大鼠大脑中动脉阻塞模型也有同样结果[29]。

综上总结，目前发现促血管新生的中药多为益气活血之品，其动物研究模型常有rAMI，大鼠脑缺血、斑马鱼等体内模型，细胞模型主要使用HUVEC和EPC这2种。有关调控血管新生的因子除了VEGF，还有HIF-1α。当受到低氧缺血信号时，HIF-1α进入核内结合VEGF，增加VEGFmRNA的表达和下游生长因子的分泌，共同调控血管新生。研究发现Ras/Raf-1/MEK/ERK和PI3K/Akt这2条信号通路也调控着VEGF、PDGF、FGF，并控制着血管新生过程中许多过程，如调控细胞周期、存活、凋亡、迁移、基底膜降解、EC的分化和形成等[30]。并且PI3K/Akt/eNOS/NO信号通路在血管新生中也起了非常重要的作用[31]。

4 中医药与抑制血管新生

在一些疾病发展过程中，快速的血管新生及其内皮细胞增殖是不利的，如肿瘤、眼底病变、动脉粥样硬化等。已有的研究发现中医药对其有抑制作用，部分中药存在双向调节的作用。1971年，Folkman提出肿瘤的生长和转移依赖于血管新生过程。通过抑制肿瘤血管形成，可以减缓肿瘤生长的速度，是目前抗肿瘤研究的重要方向。肿瘤的微血管形成，与中医“久病入络”的过程相关，其病机为正虚毒蕴，因此中医药抗肿瘤也以扶正固本为法，其药也以益气活血为多，同时还有清热散结之品。

4.1 中药复方与抗血管新生对参麦注射液对血管生成影响的研究表明，其能明显抑制牛内皮细胞增殖抑制血管生成。另有研究显示参麦注射液可降低人胃癌细胞SGC-7901中MMP-2、TIMP-1的表达[32]及降低晚期非小细胞肺癌患者VEGF、bFGF的表达[33]。用鳖甲煎丸干预H22荷瘤小鼠、肝癌荷瘤小鼠，通过降低VEGF、Flt-1的表达抑制肿瘤血管生长。西黄丸和六神丸分别在对人原发性肝癌细胞SMMC7721[34]和人乳腺癌细胞MCF-7[35]的实验干预中，被证实抗肿瘤作用是通过减少VEGF、MMP-9的表达。

4.2 单味中药及其有效成分与抑制血管新生人参皂苷Rg3是从中药中提取的一个单体成分。倪磊等[36]采用人参皂苷Rg3对肺癌细胞和血管内皮细胞增生、凋亡以及细胞周期的影响。结果显示，高浓度的Rg3对内皮细胞的生长有较强的抑制作用。Rg3导致血管内皮细胞凋亡有可能是Rg3抑制肿瘤新生血管形成的机制之一。人参皂苷Rg3抑制肿瘤新生血管生成的机制是多方面的。陈明伟等[37]用人参皂苷Rg3干预人肺腺癌细胞株A549、人脐静脉血管内皮细胞HUVEC304细胞株72H，其VEGF、Flt、KDT以及MMP2蛋白的表达显著下降。而人参皂苷Rh2也具有抗血管新生的作用。丹参酮通过抑制人肝癌SMMC-7721细胞中Ang-2及其受体Tie-2表达抑制肿瘤血管新生[38]。有学者研究显示，川芎嗪可以降低VEGF、FGF的表达，抑制肿瘤血管生成。川芎嗪还能减少血清VEGF含量，抑制氧诱导小鼠视网膜新生血管形成[39]。

5 结语

总体而言，诸多中药在对血管新生的促进与抑制有一定程度的影响，其作用靶点是有所不同的，许多中药尤其是中药复方对血管新生的影响，存在着多靶点、多途径的调节作用，有些中药甚至已经被大量研究证实具有双向调节作用。仅一味人参中，Rg1对血管新生有促进作用，Rg2、Rg3分别从不同机制对血管新生有抑制作用，更有实验表明作为中药单体的川芎嗪作用于不同病理机体及实验模型，表现出对血管新生的作用也各不相同，这些或许与药物浓度、实验模型不同有关，仍需研究者深入论证。

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（责任编辑：刘淑婷）