冯柏林 覃琴 白鹭 李鸿 张良 韦飞燕 杨秀芬

炎症是具有血管系统的活体组织对损伤因子所发生的防御反应。在炎症反应过程中，心肌细胞通过接受外来刺激、信号，产生氧化应激反应，促进细胞异构化，从而导致心肌细胞凋亡等损伤，最终影响心血管疾病的发生发展。心血管疾病死亡率呈逐年上升趋势，严重威胁着人类健康，因此开发疗效好、副作用小的治疗心血管疾病药物刻不容缓。

黄酮类化合物是一类广泛存在于自然界植物中的次生代谢产物，根据结构不同，黄酮类化合物可分为黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、异黄酮、查尔酮、二氢查尔酮、黄烷-3-醇等类。黄酮类化合物具有抗炎、抗氧化、治疗心血管疾病等作用，并具有安全性好、副作用较小的药用特点。近年来黄酮类化合物对心肌细胞的保护作用受到了国内外学者的广泛关注，通过对相关文献总结，本文将黄酮类化合物通过炎症途径保护心肌细胞的作用机制概括为以下4个方面。

1 降低炎症细胞因子水平

炎症细胞因子是指参与炎症反应的各种细胞因子，主要包括肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、白细胞介素-1(interleukin 1，IL-1)、IL-6、IL-8等。TNF-α主要由活化的单核巨噬细胞产生，能促进IL-1、IL-6、IL-8等产生。TNF-α、IL-6通过降低心肌细胞环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)水平, 诱导心肌损伤[1]。IL-1包括IL-1α和IL-1β，IL-1β在心血管系统中比较常见。IL-1β可调控磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)通路刺激IL-6表达，还可通过激活p38MAPK通路和一氧化氮(nitric oxide，NO)途径促使心肌细胞凋亡。IL-6也可通过NO途径使心肌细胞凋亡[2]。由此可见炎症细胞因子是引起心肌细胞凋亡的推动者，因此降低炎症细胞因子水平对保护心肌细胞免受凋亡损伤非常重要。IL-1β和IL-6在参与心肌细胞凋亡过程中还与NO有关。另外有研究发现，IL-6可通过PI3K/Akt通路上调NO保护心肌细胞[3]。

研究表明，炎症细胞因子可通过诱导心室扩张、左室重构收缩功能异常引起心肌细胞肥大和凋亡，导致心力衰竭[4-5]，而心力衰竭是绝大部分心血管疾病的终末阶段。黄酮类化合物可有效降低炎症细胞因子水平以保护心肌细胞，这对于心血管疾病的防治意义重大。Ying等[6]在根皮素(20 mg/kg)治疗链脲佐菌素(streptozocin，STZ)诱导的糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy，DCM)小鼠和根皮素(20 μmol/L)预处理高糖损伤H9c2心肌细胞的实验中发现，根皮素可通过降低TNF-α、IL-6水平和上调沉默信息调节因子(silent information regulator 1，SIRT1)表达，发挥预防心肌炎症和纤维化反应的保护作用。芹菜素(50，100 mg/kg)可显著降低脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)诱导的心肌损伤大鼠血清TNF-α和IL-6水平，并抑制鞘氨醇激酶1(sphingosine kinase 1，SphK1)和鞘氨醇-1-磷酸(sphingosine-1-phosphate，S1P)表达，从而使大鼠免受心肌损伤[7]。李燕等[8]发现柚皮素(25，50，75 mg/kg)能显著降低STZ诱导的DCM小鼠的IL-6水平，上调IL-10水平，起到抑制心肌细胞炎症反应的作用。何夕松等[9]在柚皮素(25，50，75 mg/kg)干预STZ诱导的DCM小鼠实验中发现，柚皮素能降低IL-1β水平，改善模型小鼠心肌细胞凋亡和心肌重构，这些作用可能与其抑制NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白(NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3, NLRP3)炎症小体激活有关。Han等[10]发现羟基红花黄色素A(hydroxysafflor yellow A，HSYA)(16，32 mg/kg)能显著降低缺血/再灌注(ischemia/reperfusion,I/R)损伤的大鼠TNF-α、IL-1β、Toll样受体4(toll-like receptor 4，TLR4)水平，使大鼠免受心肌炎性损伤。Li等[11]发现不同浓度圣草酚(5，10，20 mg/kg)治疗心肌I/R损伤的大鼠，可使模型大鼠心肌中的TNF-α、IL-6、IL-8、C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)水平降低，抑制心肌细胞凋亡和促进Janus激酶2(Janus kinase 2，JAK2)激活。此外还发现，使用特异性JAK2抑制剂AG490能消除圣草酚对大鼠心肌I/R损伤的治疗作用，表明圣草酚通过激活JAK2抑制炎症反应和心肌细胞凋亡。研究证实，JAK2/信号传导及转录激活蛋白3 (signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)信号通路可靶向调控炎症反应和心肌细胞凋亡，因此JAK2/STAT3信号通路可作为黄酮类化合物调控心肌细胞炎症的靶点进行研究。

在炎症反应过程中，炎症和氧化应激在心血管系统中相互影响。炎症能促进大量的氧自由基产生，造成机体失衡，而过多的活性氧(reactive oxygen species , ROS)可加速心肌细胞凋亡，持续的氧化应激又进一步导致炎症发展。因此炎症细胞因子和氧化应激在心肌细胞中的协同作用机制，是黄酮类化合物保护心肌细胞的一个重要研究方向。Radhiga等[12]研究发现，芹菜素(10 μmol/L)可降低TNF-α、NF-κB和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)的表达，使H9c2心肌细胞免受异丙肾上腺素(isoproterenol，ISO)诱导的炎性损伤，研究还发现芹菜素具有抑制脂质过氧化损伤和细胞凋亡的作用。Kumar等对ISO诱导的心肌损伤小鼠给予黄芩素(50，100 mg/kg)预处理后，发现黄芩素可通过抑制氧化应激和降低TNF-α、IL-6水平保护心脏[13]。在STZ诱导的DCM大鼠实验中发现，黄芩素(100，200mg/kg)可显著降低TNF-α、IL-1β水平，保护大鼠心肌组织免受炎症损伤和氧化应激，而这可能与黄芩素抑制PI3K/Akt信号通路有关[14]。山奈酚(10 mg/kg)治疗STZ诱导的DCM小鼠，可显著降低TNF-α、ROS水平，抑制心肌细胞凋亡[15]。在紫云英苷预处理(10 μmol/L)I/R损伤的大鼠实验中发现，紫云英苷显著降低TNF-α、IL-6水平，抑制细胞凋亡和减轻氧化损伤[16]。腹腔注射染料木素(5 mg/kg)作用于多柔比星(doxorubicin，DOX)诱导的心脏毒性小鼠后，发现染料木素可通过调节氧化应激和核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2)传导，下调炎症细胞因子表达，减轻细胞凋亡[17]。水飞蓟宾(100 mg/kg)治疗LPS诱导的内毒素血症心肌损伤小鼠后发现，水飞蓟宾可显著降低TNF-α、IL-1β水平，抑制氧化应激和细胞凋亡[18]。此外水飞蓟宾(100 mg/kg)还可显著降低IL-6、ROS水平，抑制中性粒细胞浸润，使小鼠免受心肌I/R损伤[19]。Wu等[20]通过对STZ诱导的DCM小鼠给予二氢杨梅素(100 mg/kg)治疗，发现其能使炎症细胞因子水平降低，改善心脏功能和减轻病理学变化，抑制氧化应激和心肌细胞凋亡，恢复糖尿病小鼠的自噬。这些研究都证实了黄酮类化合物在降低炎症细胞因子和抑制氧化应激方面具有共同保护心肌细胞的作用，但对具体作用机制的研究仍偏少，有待进一步研究。

2 抑制NF-κB信号通路

NF-κB是一种具有调节作用的核转录因子，在细胞对刺激的反应(如应激反应、炎症反应、凋亡等)过程中具有重要调节作用。NF-κB信号通路在心肌细胞的炎症反应中发挥着关键作用，其成员主要有NF-κB家族蛋白、NF-κB抑制蛋白(inhibitor of nuclear factor kappa B, IκB)家族和IκB激酶(IκB kinase ,IKK)复合物。IKK在炎症反应中可被激活，引起IκB磷酸化，进而使IκBα降解，最终导致NF-κB活化[21]。活化的NF-κB能促进心肌细胞促炎症细胞因子的释放[22]，并通过炎症和免疫介导，诱导炎症细胞因子及炎症趋化因子[高迁移率族蛋白 B1(high mobility group box 1，HMGB1)等]表达。此外，NF-κB在心肌I/R损伤中可被氧化应激反应激活，诱导心肌细胞和巨噬细胞产生和释放TNF-α。可见NF-κB通路是天然药物研究中开发抗炎药物的重要靶点。研究黄酮类化合物抑制NF-κB信号通路，有利于阐明黄酮类化合物对心肌细胞的保护作用机制。

王蕊等[23]对高糖诱导的H9c2心肌细胞损伤给予二氢杨梅素(50 μmol/L)预处理后发现，二氢杨梅素可显著降低NF-κB p65、p-IκBα/IκBα表达，抑制氧化应激，从而使炎症反应减轻。葛根素(1～40 μmol/L)处理LPS损伤的H9c2心肌细胞后，可通过抑制NF-κB磷酸化减轻炎症损伤和细胞凋亡[24]。在水飞蓟宾(50 μmol/L)预处理缺氧/再灌注诱导的H9c2心肌细胞损伤的实验中发现，水飞蓟宾通过抑制IκBα降解和p65NF-κB核易位，减轻炎症反应和心肌细胞凋亡[19]。Chen等[15]在山奈酚(2.5 μmol/L)预处理高糖诱导的H9c2心肌细胞损伤实验中发现，山奈酚可减轻炎症反应，并具有抑制氧化应激和减轻心肌纤维化的作用，其机制可能与活化Nrf2和抑制NF-κB信号通路有关。Zhang等[25]对I/R损伤的小鼠在造模前连续7天给予木犀草素(40，80，160 mg/kg)治疗，以及对缺氧/复氧(hypoxia-reoxygenation，H/R)损伤的H9c2心肌细胞给予木犀草素(5，10，20 μmol/L)预处理后发现，木犀草素能显著降低TNF-α等炎症细胞因子水平，明显减少心肌梗死面积，其作用机制可能与体内外Toll样受体4(toll-like receptor 4，TLR4)介导的NF-κB/NLRP3炎性小体降低有关。Khan等[26]研究发现对STZ诱导的DCM小鼠腹腔注射汉黄芩素(10 mg/kg)后可抑制NF-κB p65磷酸化，增加IκBα表达，减轻心肌细胞凋亡与坏死。Rani等[27]在STZ和ISO诱导的糖尿病大鼠实验中发现，白杨素可通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(peroxisome proliferator-activated receptor-γ，PPAR-γ)，下调NF-κBp65、IKKβ表达水平，抑制炎症反应和氧化应激。Roslan等[28]对STZ和烟酰胺诱导的糖尿病心肌损伤大鼠给予槲皮素(25，50 mg/kg)治疗后发现，槲皮素通过下调NF-κBp65、IKKβ表达并抑制氧化应激，从而减轻炎症损伤和细胞凋亡。在I/R损伤的大鼠实验中发现，不同浓度灯盏乙素(0.3，3，30 mg/kg)可通过抑制炎症反应改善心肌损伤并恢复心肌收缩功能，而这些保护作用可能与其抑制NF-кB /NLRP3/IL-1β通路有关[29]。雷蕾等[30]研究发现对柯萨奇病毒B3(Coxsackie virus B3，CVB3)诱导的心肌损伤大鼠腹腔注射不同浓度牡荆素(10，20，50 mg/kg)后，牡荆素可通过抑制TGF-β/NF-κBp65/TNF-α通路活性下调炎症细胞因子表达，起到保护心脏的作用。

3 抑制MAPK信号通路

MAPK是介导细胞反应的重要信号通路，其中与心肌细胞凋亡有着密切关系的MAPK家族成员主要包括c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)、p38和细胞外调节蛋白激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase1/2，ERK1/2)。JNK是炎性细胞因子转录的关键调节因子，JNK可上调NLRP3表达，促进IL-1β产生，进而促进炎症反应过程。例如，在DCM中JNK通过下游因子SIRT1下调B淋巴细胞瘤2相关X蛋白及p53抑制心肌细胞凋亡[31]；此外，还有研究报道活化的JNK参与了TNF-α诱导的心肌细胞凋亡过程。因此在治疗心血管疾病的天然抗炎药物的研究开发中，MAPK通路为另外一个重要的炎症调控靶点。

研究发现，山奈酚(20 mg/kg)通过抑制p38/JNK通路减轻I/R损伤大鼠的炎症反应、细胞凋亡和氧化应激[32]。Liu等[33]对严重烧伤引起急性心肌损伤的大鼠给予葛根素(10 mg/kg)治疗后，发现葛根素可通过降低TNF-α和抑制MAPK信号通路，减轻烧伤后大鼠的炎症损伤，并改善心肌细胞的超微结构。

4 共同抑制NF-κB和MAPK信号通路

各个炎症途径在参与心肌细胞凋亡等损伤过程中往往联系密切、相互影响，共同影响参与心肌细胞的炎症过程。研究证实，JNK可以通过与NF-κB信号通路产生交互而发挥调控炎症的作用。JNK通过促进NF-κB活化诱导炎症发生从而引起心肌细胞凋亡[34]，而NF-κB又可通过JNK/p38MAPK信号通路引起心肌细胞凋亡和纤维化[35]。p38MAPK、ERK1/2通过磷酸化激活NF-κB促进TNF-α表达，TNF-α又激活ERK1/2，放大炎症反应；ERK1/2信号通路的激活还可调控心肌细胞凋亡[36-37]。

由上可知炎症在参与心肌细胞凋亡等损伤过程中受到多种信号通路的共同调控，主要分为胞外的分泌型信号(细胞因子)及胞内的NF-κB和MAPK通路。在外界病理因素刺激下，MAPK、NF-κB通路在交互作用的过程中相互激活产生炎症反应，进一步诱导细胞因子产生，促进炎症反应。而心肌细胞通过炎症途径参与凋亡、氧化应激等过程，影响多种心血管疾病的发生与发展，如心力衰竭、心室重构、糖尿病心肌病等。因此，研究黄酮类化合物在心肌细胞中对NF-κB信号通路和MAPK信号通路的共同抑制作用，可为治疗心血管疾病带来新的希望。

黄酮类化合物中木犀草素、槲皮素和染料木素均能显著降低环氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)表达，并通过调控NF-κB和MAPK通路使H9c2心肌细胞免受LPS诱导的炎症损伤。进一步的研究发现p38和JNK参与了COX-2表达，而木犀草素比黄酮醇衍生物(如槲皮素)更加显著地降低COX-2表达[38]。COX-2是一种诱导酶，可促进花生四烯酸转化为前列腺素E2，从而介导炎症反应，然而目前尚未发现关于黄酮类化合物通过花生四烯酸环氧酶代谢途径减轻心肌细胞损伤作用方面的研究报道。研究发现，不同浓度淫羊藿苷(0.1，1，10 μmol/L)处理LPS损伤的H9c2心肌细胞后，可显著下调TNF-α和IL-1β表达，抑制细胞凋亡，这些作用可能是淫羊藿苷通过抑制ROS依赖性JNK/NF-κB途径介导所致[39]。Liang等[40]在研究表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)对香烟烟雾培养基(cigarette smoke medium，CSM)诱导的人心肌细胞AC16炎症的影响时发现，使用EGCG(10 μmol/L)预处理后，其可通过抑制ERK1/2、p38 MAPK和NF-κB途径下调IL-8表达，抑制氧化应激和细胞凋亡。Zhang等[41]研究发现，甘草苷(10，20 mg/kg)通过抑制IkBa和NF-kB磷酸化降低IL-1β，使小鼠免受高果糖诱导的炎症损伤。研究还发现，甘草苷能在体内外通过抑制NF-κB和MAPK信号通路减轻高果糖诱导的心肌纤维化。在甘草查耳酮D(1 μg/mL)预处理后再进行I/R处理的离体大鼠心脏实验中发现，甘草查耳酮D具有抗炎、抗氧化和抗凋亡作用，而这些作用可能与其激活Akt通路和阻断NF-κBp65和p38MAPK通路有关[42]。

上述黄酮类化合物通过炎症途径对心肌细胞的保护作用及机制研究总结见表1。

表1 黄酮类化合物通过炎症途径对心肌细胞的保护作用及机制研究

续表

5 结语

综上所述，炎症是引起心肌细胞损伤导致心血管疾病的关键因素，而黄酮类化合物在治疗心血管疾病中发挥着重要作用。黄酮类化合物主要通过降低TNF-α、IL-1、IL-6、COX-2、iNOS水平，上调Nrf2表达，以及抑制NF-κB和MAPK信号通路等炎症途径减轻心肌细胞凋亡等损伤，从而起到抑制心肌纤维化与重塑、减轻心脏毒性和改善心脏功能的作用。此外，JAK2/STAT3、TLR4和PI3K/Akt信号通路也与心肌细胞中炎症有关，而在炎症反应过程中黄酮类化合物还可通过抑制氧化应激保护心肌细胞。除了上述已介绍的炎症途径，黄酮类化合物的抗炎机制还包括花生四烯酸代谢途径，其中脂氧合酶影响细胞功能，并与心血管疾病的发生发展有关，因此可研究黄酮类化合物调控脂氧合酶介导心肌细胞的相关作用机制。另外，黄酮类化合物种类繁多、机制复杂，还需大力挖掘，如对二氢查尔酮类在心肌细胞的抗炎作用研究还比较少，其作用机制研究也还不够深入。黄酮类化合物在自然界中分布广泛，深入挖掘研究黄酮类化合物通过调控炎症途径保护心肌细胞的作用机制，有利于促进黄酮类药物治疗心血管疾病的新药研究开发，丰富和完善人类的医学资源宝库。