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毛冬青治疗心力衰竭的药理学研究进展

2023-01-02廖坤莹李荣张天奉刘中秋陈琦

广州中医药大学学报 2022年8期
关键词:皂苷心室心肌细胞

廖坤莹,李荣,张天奉,刘中秋,陈琦

(1.广州中医药大学,广东广州 510405;2.广州中医药大学第一附属医院,广东广州 510405;3.广州中医药大学深圳医院,广东深圳 518034)

毛冬青用作中药材时,通常指冬青科植物毛冬青的根。本品味苦、涩,性微寒,归肺、肝、大肠经,具有清热解毒、消肿止痛、活血通络的作用,是岭南地区中医治疗心力衰竭的临床常用药。《广西中草药》中记载毛冬青可“清热解毒,消肿止痛,利小便”。冬青属药用植物的主要成分为三萜皂苷类、黄酮类、酚类等。药理学研究表明,这些植物成分具有扩张血管、促进血管新生、正性肌力、抑制心室重构、保护心肌细胞、改善炎症反应的活性[1]。毛冬青的根和皮中含有三萜皂苷类、黄酮类、酚类、鞣质和糖类,叶中含有叶绿素(chlorophyll)、蜡质(waxiness)、熊果酸(ursolic acid)、齐墩果酸(oleanolic acid)等成分。以下对毛冬青及其主要有效成分对心血管系统的药理学作用进行综述,以期为毛冬青治疗心力衰竭的临床使用提供参考。

1 促血管活性作用

对于具有心力衰竭病史的患者,扩血管药的使用可松弛其血管平滑肌,减轻心脏张力负荷,降低心室壁心肌张力,减少心脏氧耗量,提高心脏泵血功能。祝晨蔯等[2]观察毛冬青的不同提取部位对兔的去内皮胸主动脉环的快速扩张作用,发现毛冬青的正丁醇组织部位(NAI)具有扩张血管的功能,可抑制由去甲肾上腺素诱导的去内皮动脉环的收缩,认为其机制可能与调节α1受体,抑制血管钙离子浓度,从而舒张血管有关。林曦等[3]研究毛冬青正丁醇提取物(NAI)对不同痉挛状态下的动脉环张力的影响,通过实验发现NAI能显著舒张去甲肾上腺素引起的灌流离体新西兰兔去内皮胸主动脉环的收缩,其扩张血管的机理可能与调节受体操纵性钙通道、介导内皮合成、释放一氧化氮(NO)、调节血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)及抑制内钙释放和外钙流动有关。Li J等[4]研究发现,毛冬青皂苷A1可显著上调人脐静脉内皮细胞(HUVECs)磷酸化蛋白激酶B(p-Akt)、磷酸化雷帕霉素靶蛋白(p-mTOR)及磷酸化Src、FAK、MEK、ERK1/2蛋白表达水平,结果提示毛冬青皂苷A1对人脐静脉内皮细胞(HUVECs)具有促血管活性,可显著促进HUVECs的增殖、迁移、侵袭和血管形成;体内实验发现毛冬青皂苷A1通过激活Akt/mTOR、MAPK/ERK、Src和FAK依赖性的信号通路,促进斑马鱼的血管生成。

2 正性肌力作用

正性肌力作用是指通过增加心肌收缩力而使心肌收缩的强度和频率得到提高。1项离体蛙心实验研究[2]表明毛冬青正丁醇(NAI)部位对动脉环有强心作用,不同剂量(0.3,0.6,1.2 mg·mL-1)的NAI可使去甲肾上腺素预收缩性动脉环在血液中产生明显的舒张效应,使心脏的心肌收缩能力增强。另外,从毛冬青叶中提炼和半合成得到的五环三萜类化合物毛冬青甲素(ilexonin A,IA)近年来被证实有正性肌力作用。研究[5]报道,IA可明显增强心脏收缩力,增强心输出量,升高左室内压,表现为正性肌力效应;通过对兔心力衰竭模型的研究发现,IA可以促进心肌细胞的钙离子内流,同时也可加速心肌细胞内钙离子释放,这可能是IA具有正性肌力作用的直接原因。另有学者[6-7]的研究表明,IA对平滑肌细胞膜上的电位依赖性钙离子(Ca2+)通道和受体操纵性钙通道均有拮抗作用,IA可促进心肌细胞的钙离子外流;IA可提高兔心肌组织环磷酸腺苷(cAMP)和环磷酸鸟苷(cGMP)的含量,促进心肌细胞钙离子内外传递,从而具有正性肌力作用。

3 抑制心室重构

心室重构(ventricular remodeling,VR)是导致心力衰竭的主要原因,也是其发生、发展的关键性因素和基本机理,更是导致急性心肌梗死后并发严重心力衰竭的主要病理因素。阻断或逆转心室重构与心肌细胞生物学功能、心肌细胞和细胞外基质改变等关系密切[8]。

3.1 改善心肌肥厚心肌肥厚是由于心脏长时间持续的负荷超标而引起的慢性代偿作用机制[9]。腹主动脉缩窄术(TAC)[10]是建立慢性心力衰竭(CHF)动物模型的一种常用实验方法,该方法主要通过缩窄腹主动脉的管径,引起后负荷压力增加及心肌的收缩功能增强,久而可使心肌出现代偿性肥厚。当发展至失代偿时,心脏泵血功能减退,从而导致心力衰竭。因此,射血分数(EF)和左室短轴缩短分数(FS)是评估心功能的重要指标。郑惠萍等[11]采用腹主动脉结扎术建立CHF大鼠模型,发现毛冬青治疗可提高CHF模型大鼠EF和FS,同时可显著降低血清中白细胞介素1β(IL-1β)和核因子κB(NF-κB)等炎症因子的水平,表明毛冬青可改善CHF的心功能及减轻炎症状态。有关microRNA(miR)分子的临床科学研究及其在调控心脏的正常生长发育、细胞的增殖与凋亡的作用机制的研究,为心脏各种疾病特别是慢性晚期心力衰竭的医学预防和临床诊断治疗提供了一个新的医学作用靶点[12]。研究认为,miR133a是心肌肥厚的特异性miR[13],毛冬青能上调TAC术后CHF模型大鼠心脏组织中miR133a的表达[14];超声心动图显示:毛冬青可缩小TAC术后大鼠心脏的左室内径,改善左室EF及FS,增强心肌收缩功能[15]。

3.2 抑制心肌纤维化心肌纤维化(myocardial fibrosis,MF)是心室重构的主要病理基础,为最终导致患者进入心血管疾病终末期进而诱发心力衰竭的一个中心环节[16]。心肌细胞外基质(extracellular matrix,ECM)改变是引起心室重构的重要机制,一方面,ECM的合成和沉积可有效加强心肌的局部收缩力,从而在血管内形成瘢痕性组织以预防心脏破裂;另一方面,ECM过度的沉积又可致心脏室壁僵硬,舒缩功能下降[17]。心室重构后期,心室内压力逐渐增强,缺血区、梗死边缘区域甚至远离梗死区域的心肌组织出现ECM合成和分解不平衡的状况,进而导致心肌纤维化的范围增大,这是导致心室重构和心功能减退的一个重要原因。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)是目前降解ECM的最主要的蛋白酶体合成体系,也是心室细胞重塑的最重要的酶体推动力[18]。其中,心肌基质金属蛋白酶1(MMP-1)的激活在因ECM过度沉积而导致的心室重构中发挥重要作用[19]。心肌细胞的基质金属蛋白酶组织抑制剂1(TIMP-1)则是针对MMP-1的一种特异性功能抑制剂[20]。心肌基质纤维化主要与MMP及其组织抑制剂(tissue inhibitors of MMPs,TIMP)的平衡等有关。毛冬青可清热活血、利水消肿,具有利尿作用,效果与呋塞米相当,能抑制心力衰竭大鼠的心肌纤维化、改善心肌收缩力[21]。陈洁等[22]采用TAC法复制大鼠CHF模型,观察毛冬青对大鼠的抗心肌纤维化作用,并采用酶联免疫分析法测定大鼠血清中的MMP-1、TIMP-1含量。结果表明毛冬青具有抑制心肌纤维化的作用,且毛冬青组大鼠的MMP-1含量升高,TIMP-1含量降低,与模型组比较差异有统计学意义(P<0.05)。

4 保护心肌细胞

4.1 对缺血缺氧心肌细胞的保护李艺[23]的研究显示,采用缩窄升主动脉法复制的家兔心力衰竭模型的心肌细胞经毛冬青甲素(ilexsaponin A,IA)干预后,电镜下IA组的心肌细胞超微结构的变化仅主要表现在线粒体的肿胀与基质密度的下降,与正常组比较存在轻度差异;琥珀酸脱氢酶的活性也与正常组相近,结果提示IA能大幅度提高心肌细胞在缺血或缺氧时的耐受力,缓解线粒体的损伤,从而起到维持和保护心肌细胞的作用。付晓春等[24]的研究发现,IA的有效部位还能有效降低急性心肌梗死模型犬的血清乳酸脱氢酶(LDH)、血清肌酸磷酸激酶(CK)的含量,增加超氧化物歧化酶(SOD)活性,减少耗氧量及心肌梗死面积,从而有效保护急性缺血的心肌。另有研究[23,25]表明,对乳鼠原代心肌细胞缺血缺氧模型,IA可维持其形态学完整性、降低细胞凋亡率、减轻脂质过氧化损伤、减少线粒体通透性转移孔的开放从而保护线粒体功能,其可能的机制为IA通过调节MAPK-PGC-1a能量代谢通路,促进葡萄糖的氧化代谢,抑制脂质的过氧化并且促进了腺苷酸的合成。

4.2 对缺血再灌注损伤心肌细胞的保护心肌缺血再灌注损伤(MI/RI)造成的心肌细胞死亡形式有坏死、凋亡、自噬和铁死亡等多种形式[25-26]。其机制可能与线粒体功能异常、活性氧过度释放、细胞内Ca2+超载、炎症反应和血管内皮功能紊乱、细胞凋亡等有关[27]。

研究[28]发现,毛冬青可减少MI/RI小鼠心肌梗死面积,提高心功能,抑制心肌细胞凋亡;网络药理学靶点及通路预测提示,毛冬青主要作用机制与热休克蛋白、氧化应激及抗炎等有关;毛冬青提取成分苯丙素A(PBA)可通过抑制NLRP3炎性小体,进而抑制焦亡;PBA可激活KEAP1/NRF2抗炎抗氧化应激,抑制活性氧簇(ROS)形成,继而通过动物实验敲除NRF2基因,发现PBA抗MI/RI活性消失。故认为PBA具有抑制心肌MI/RI的作用。另有研究[29]表明,毛冬青皂苷E预处理能有效减小MI/RI大鼠心肌梗死面积,减少心肌酶外漏和炎症因子的生成,提示毛冬青皂苷E预处理可使心肌细胞对MR/RI的耐受性增强。张双伟等[30]的研究显示,毛冬青皂苷E可增加H9c2心肌细胞在缺氧/复氧(I/R)损伤后的存活率,并降低细胞内ROS含量,抑制Caspase-3和C1eaved caspase-3蛋白表达,提示毛冬青皂苷E对心肌细胞I/R损伤具有保护作用。

核转录因子κB(NF-κB)及其调控的下游信号分子表达的激活在MI/RI中发挥了重要的作用[31]。体内实验[32]结果表明,对大鼠MI/RI模型采用缩醛基毛冬青提取化合物R4(MDQR4)预干预给药20 min后,大鼠MI/RI心梗面积减小,心肌细胞的肿瘤坏死因子α(TNF-α)、IL-1β、CK活性下降,NF-κB表达减少,心肌组织中的丙二醛(MDA)减少,SOD增加,说明MDQR4可促进氧自由基清除,抑制脂质过氧化反应。同时,MDQR4可显著提高I/R心肌细胞内SOD活性,抑制LDH、MDA的产生,提高NO的含量,并能显著抑制心肌细胞的凋亡,提高心肌细胞对I/R损伤的耐受力及对心肌细胞的保护[33],且能显著延长缺氧状态下小鼠的存活时间及明显减小大鼠的心肌梗塞范围,其抗心肌缺血的作用机制可能与扩张冠状动脉,增加心肌的供血、供氧含量等有关[34]。另有研究表明,毛冬青三萜皂苷可通过磷酸化Ezh2蛋白保护H9c2心肌细胞免受过氧化氢所致的凋亡[35]。

5 抗炎作用

炎性因子可通过引起炎性氧化应激和诱导细胞凋亡等对心肌细胞组织产生直接损伤,同时可参与细胞外基质组织的重构及纤维化,并通过激活神经内分泌系统而加速心力衰竭发展[36]。心力衰竭的发生发展过程中常伴随炎性因子如TNF-α、IL-1、IL-6等含量的升高,这些炎性因子的升高反过来又可诱发心力衰竭[37]。毛冬青可降低CHF模型大鼠血清IL-1β、NF-κB水平,下调α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)的表达,降低大鼠肾上腺Vit C含量,其抗炎机制可能通过垂体肾上腺皮质系统而发挥作用[38-39]。

6 抑制血栓的形成

血小板聚集性增高是导致血液呈高凝状态的重要因素,也是心力衰竭血瘀证的诊断指标之一。熊天琴等[40]利用色谱法、重结晶法等从毛冬青根中分离得到毛冬青皂苷B3,并对其活性进行观察,发现毛冬青皂苷B3可抑制由胶原蛋白、肾上腺素及FeCl3诱导的血栓形成,该抑制机理可能与其抑制血小板聚集、增强纤溶作用、保护血管等有关。凝血系统对血栓的形成也起着重要作用。研究[41]发现,毛冬青总提取物高、中、低各剂量组均能显著降低纤维蛋白原(FIB)的含量,提示毛冬青可通过抑制纤维蛋白的产生,保护血管内皮,并抑制凝血系统。毛冬青还可通过抑制凝血酶诱导血小板聚集、提高胸主动脉壁的前列腺环素含量及增强纤溶蛋白溶解活性等方面发挥抗凝抗栓作用,从而改善心力衰竭瘀血的高凝状态,改善微循环[42]。付晓春等[43]发现缩醛基毛冬青化合物R4能明显延长家兔血浆凝血酶原时间(PT)、活化部分凝血活酶时间(APTT)及凝血酶时间(TT),并能显著抑制二磷酸腺苷(ADP)引起的血小板聚集,其机制可能与干扰内源性凝血因子活性、抗血小板聚集及促进NO释放等有关。另有实验研究[44]表明,毛冬青总提取物可通过影响P2Y12受体αGi亚单位和βγ亚单位功能的表达,降低P2Y12受体的含量,抗血小板大量聚集,进而有效抑制血栓的形成。

7 小结

以冬青科植物毛冬青的根入药的毛冬青具有利尿、清热解毒、消肿止痛、活血通络等作用;毛冬青对气虚血瘀水停心力衰竭患者的咳喘、水肿等症状具有良好的缓解作用。一系列的现代药理学的研究结果表明,毛冬青及其提取物可以通过扩张血管、促进血管新生、正性肌力、抑制心室重构和保护心肌等途径发挥治疗心力衰竭的作用。目前关于毛冬青在临床治疗中合理使用的相关药理证据仍不十分充分。今后需借鉴其他药物的开发研究方式,在目前对于毛冬青的研究基础上,形成更加全面的单体网络,对不同单体成分的不同功效进行全面的研究和探索,建立一个多成分-多靶点网络调控机制研究,以期为毛冬青在临床中的应用提供更全面合理的解释。

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