張　霄，李志英

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黃芪心肌保護(hù)作用及機(jī)制的研究進(jìn)展

張霄1，李志英2

1.山西醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院(太原 03001)；2.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院

關(guān)鍵詞：黃芪；心肌保護(hù)；缺血-再灌注損傷；白細(xì)胞積聚；氧自由基

心肌保護(hù)是心血管疾病治療，尤其是心臟外科手術(shù)的重要技術(shù)之一。20世紀(jì)50年代以低溫進(jìn)行心肌保護(hù)，70年代以低溫晶體停跳液應(yīng)用于臨床，目前較普遍使用含血停跳液以減少心肌缺血缺氧，但是，有關(guān)心肌保護(hù)的研究一直方興未艾，人們不斷探索最佳的心肌保護(hù)方法，從而降低圍術(shù)期并發(fā)癥和死亡率。在眾多心肌保護(hù)研究中，缺血-再灌注損傷(ischemia- reperfusioninjury，I-RI)。是心肌保護(hù)研究的一個(gè)重要方面。

組織缺血后恢復(fù)血供而引起的更為嚴(yán)重的組織損傷，稱為缺血-再灌注損傷而心肌再灌注損傷的主要表現(xiàn)為電活動(dòng)異常，如心律失常；其次表現(xiàn)為再灌注心肌收縮性能降低，心肌僵硬度增高；以及生化指標(biāo)異常、超微結(jié)構(gòu)破壞，最終導(dǎo)致心肌三磷酸腺苷(ATP)、磷酸肌酸(CP)含量降低，血漿心肌酶急劇增高；心肌細(xì)胞線粒體腫脹，并有大量不定型顆粒沉淀，部分線粒體崩解；細(xì)胞水腫，膜損傷嚴(yán)重，細(xì)胞內(nèi)Na+、Cl-、Ca2+含量劇增；肌纖維出現(xiàn)攣縮斷裂帶，并有節(jié)段性出血壞死。上述變化使再灌注心肌功能急劇降低，使部分可逆性心肌轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢赡嫘該p傷。自1960年Jenning首次提出心肌缺血-再灌注損傷以來，探討其發(fā)生機(jī)制及預(yù)防措施一直是醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

黃芪為豆科多年生草本植物蒙古黃芪Astragalus membranaceus (Fisch) Bge.Var.Mongholicus (Bge.) Hsiao 或膜莢黃芪Astragalus membranaceus (Fisch)Bge的干燥根。藥性為甘、微溫，歸脾、肺經(jīng)。功效為補(bǔ)氣生陽，益衛(wèi)固表，利水消腫，托瘡生肌。目前在臨床已廣泛應(yīng)用且取得了很好的療效。本文就黃芪對心肌保護(hù)的作用及其機(jī)制做一綜述。

1I-RI的發(fā)生機(jī)制

I-RI是由多種因素引起的，對I-RI的發(fā)病機(jī)制已有相當(dāng)深度的認(rèn)識，且有相應(yīng)措施應(yīng)用于臨床，但是，人們一直在尋找有效藥物解除I-RI。目前研究表明：鈣超載、氧自由基、白細(xì)胞積聚和內(nèi)皮細(xì)胞自穩(wěn)態(tài)調(diào)控失衡是其主要發(fā)生機(jī)制。

1.1鈣超載缺血組織恢復(fù)血供后使細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量顯著增高并引起細(xì)胞損傷的現(xiàn)象稱為鈣超載(calcium overload)或鈣反常(calcium paradox)。再灌注組織中Ca2+濃度升高是再灌注損傷的直接重要原因之一。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：鈣超載是造成細(xì)胞死亡的最后通路[1]。也是引起I-RI的重要機(jī)制。再灌注時(shí)鈣超載的發(fā)生主要是由于Ca2+內(nèi)流的大幅度增加所致，而非細(xì)胞膜鈣通道過量開放。其確切機(jī)制可能為：缺血使心肌細(xì)胞內(nèi)能量代謝障礙，ATP顯著減少，同時(shí)無氧酵解增強(qiáng)，產(chǎn)生大量的H+，再灌注時(shí)將缺血期間細(xì)胞外聚集的大量代謝廢物很快轉(zhuǎn)運(yùn)，使心肌細(xì)胞內(nèi)外H+濃度差增大，-pH反常(pH paradox)。它促進(jìn)細(xì)胞膜H+-Na+交換，使心肌細(xì)胞內(nèi)Na+增高，激活了細(xì)胞膜上Na+-Ca2+交換，這一途徑是再灌注細(xì)胞中Ca2+的主要來源。線粒體受損，胞內(nèi)ATP嚴(yán)重減少，細(xì)胞膜鈣泵和肌漿網(wǎng)鈣泵功能障礙，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+的排出和儲存減少。再灌注過程中生成大量自由基和鈣超載，使磷脂酶激活引發(fā)膜脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，造成膜結(jié)構(gòu)受損。細(xì)胞膜對Ca2+通透性增高，促成細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流增多；肌漿網(wǎng)膜透性增高，儲存Ca2+釋放增多。缺血時(shí)，兒茶酚胺增多，通過α、β受體作用使Ca2+內(nèi)流增加；心肌細(xì)胞局部的腎素-血管緊張素增加，也參與鈣超載的發(fā)生。鈣超載引起線粒體功能受損，減少ATP生成，促進(jìn)活性氧形成，更進(jìn)一步加重細(xì)胞損傷。鈣超載激活磷脂酶分解膜磷脂，溶酶體膜穩(wěn)定性降低，造成細(xì)胞損傷[2]。

1.2氧自由基體內(nèi)分子氧在還原過程中，能產(chǎn)生一種外層軌道含有不配對電子的含氧分子或原子團(tuán)，即氧自由基。氧自由基在體內(nèi)發(fā)生連鎖反應(yīng)，生成多種具有高活性的氧還原中間產(chǎn)物，統(tǒng)稱為活性氧?；钚匝醯难趸芰O強(qiáng)，參與體內(nèi)一些代謝過程，如體內(nèi)一些酶促反應(yīng)，生物活性物質(zhì)的合成，細(xì)胞防御和解毒過程。活性氧在體內(nèi)堆積會對組織造成直接損傷。近年來研究證實(shí)，在心肌再灌注損傷等多種病理過程的發(fā)生、發(fā)展中，活性氧都起著重要的作用。

1.3白細(xì)胞積聚缺血后再灌注早期原缺血區(qū)聚集的白細(xì)胞較再灌注前增多2倍～6倍，甚至更多。有學(xué)者認(rèn)為再灌注損傷是機(jī)體的類炎癥狀態(tài)。粒細(xì)胞的大量黏聚使微血管血流阻斷，促使再灌注開始后某些小血管、微血管中無血流灌入，即無復(fù)流現(xiàn)象(no-reflow phenomenon)。黏聚而被激活的粒細(xì)胞產(chǎn)生釋放的大量白細(xì)胞三烯(LT)和氧自由基等，誘發(fā)了血小板的黏附、激活，產(chǎn)生釋放大量血小板激活因子(PAF)。PAF反饋性加重粒細(xì)胞的黏附，促使血小板栓子的形成，并能加重微血管痙攣和通透性增加。

1.4內(nèi)皮細(xì)胞自穩(wěn)態(tài)調(diào)控失衡血管內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)除在血管內(nèi)外物質(zhì)交換，維持凝血和抗凝血的平衡中起著重要的作用外，并能產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)，在調(diào)節(jié)血管舒縮運(yùn)動(dòng)以及維持血細(xì)胞的正常生物學(xué)反應(yīng)中都發(fā)揮著無可替代的作用。I-RI使內(nèi)皮細(xì)胞的自身穩(wěn)態(tài)失衡，這在再灌注損傷的發(fā)生中起著重要的作用。再灌注使VEC中氧自由基生成，同時(shí)使VEC中抗氧化類酶活性降低，內(nèi)皮細(xì)胞中氧自由基增多，是導(dǎo)致再灌注損傷中氧化應(yīng)激的主要因素之一。再灌注造成自穩(wěn)態(tài)失衡，通過生成氧自由基、黏附分子表達(dá)上調(diào)、血管活性物失平衡等多種機(jī)制，引發(fā)和促進(jìn)再灌注損傷的發(fā)生、發(fā)展。

2黃芪治療I-RI的機(jī)制

黃芪為傳統(tǒng)中藥，臨床用于冠心病、心絞痛的治療，已取得顯著療效。近年來研究發(fā)現(xiàn)：黃芪對心肌的缺血再灌注損傷有良好的保護(hù)作用，可降低心率；縮小心肌缺血范圍并顯著改善心肌缺血再灌注時(shí)左室的舒張及收縮功能；具有良好的清除氧自由基和抗脂質(zhì)過氧化作用；減輕鈣超載；減輕白細(xì)胞聚集；維持內(nèi)皮細(xì)胞自穩(wěn)態(tài)等作用。

2.1減輕鈣超載黃芪可影響心肌細(xì)胞肌漿網(wǎng)鈣泵功能，心肌肌鈣蛋白I(cTnI)是心肌損傷敏感而特異性指標(biāo)，其含量可反映心肌損害的嚴(yán)重程度，當(dāng)心肌損傷時(shí)，鈣通道活化，Ca2+內(nèi)流增加，細(xì)胞內(nèi)游離鈣濃度(Ca2+)i升高，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超載[3]，此外，心肌SERCA(肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶)是將胞漿內(nèi)游離鈣主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)至肌漿網(wǎng)內(nèi)的一種鈣調(diào)節(jié)蛋白，對調(diào)節(jié)(Ca2+)i非常重要[4]。陸曙等[5]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證明：黃芪可以使血清中cTnI含量降低，使小鼠心肌SERCA(肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶)活力增強(qiáng)，有利于(Ca2+)i的回降和細(xì)胞內(nèi)鈣超載的減輕。眾多研究顯示：黃芪甲甙、總皂甙和總黃酮能夠使心肌缺血-再灌注心肌組織中Na+-K+-ATP酶活性降低，對缺氧所致大鼠的心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)改變及線立體均有明顯保護(hù)作用[6]。并能使人心肌細(xì)胞乳酸脫氫酶及琥珀酸脫氫酶含量有不同程度的增高[7]。使再灌注時(shí)ATP消耗減少，保證細(xì)胞膜鈣泵和肌漿網(wǎng)鈣泵功能，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+減少，從而減輕鈣超載。

2.2清除氧自由基缺血再灌注時(shí)黃芪具有清除氧自基的作用。 近年來研究證實(shí)：黃芪可使抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)活性提高，過氧化脂質(zhì)(LPO)含量減少，從而減輕自由基造成的損傷。雷春利等[8-9]在犬急性心肌梗死模型中發(fā)現(xiàn)黃芪使SOD含量有增高趨勢，而LPO含量有減少趨勢，并能縮小心肌梗死面積，增加冠脈流量，認(rèn)為黃芪是通過抑制氧自由基生成而起到保護(hù)作用。張光平等[10]研究顯示：黃芪能增加人紅細(xì)胞膜脂流動(dòng)性，清除自由基，從而使人紅細(xì)胞膜免受自由基的攻擊，同時(shí)還能提高膜脂和膜蛋白抗御自由基的能力。周吉燕等[11]研究發(fā)現(xiàn)黃芪注射液能改善心肌能量代謝，保護(hù)細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)，特別是線粒體結(jié)構(gòu)，提高細(xì)胞內(nèi)SOD活性，減輕氧自由基對心肌細(xì)胞膜的損傷，減少乳酸脫氫酶(LDH)漏出。儲里勝等[12]利用大鼠離體心臟模型研究發(fā)現(xiàn)，黃芪可使再灌注時(shí)冠脈流出液中LDH、肌酸激酶(CK)的活性明顯減低，心肌細(xì)胞的SOD活性明顯增高，而LPO含量降低。上述研究表明黃芪有明顯的抗氧自由基作用，保護(hù)心肌細(xì)胞膜，減少心肌酶的漏出。

此外，氧自由基的半衰期雖然很短，但氧化性極強(qiáng)，易與不飽和脂肪酸中雙鍵間亞甲基反應(yīng)生成脂質(zhì)過氧化物，亦稱為脂性自由基，同時(shí)釋放出降解產(chǎn)物丙二醛(MDA)。MDA易引發(fā)膜大分子物質(zhì)，如蛋白、脂質(zhì)等相互交聯(lián)、聚合，加重膜變性和功能障礙。周吉燕等[11，13]研究發(fā)現(xiàn)：黃芪能抑制I-RI心肌的MDA生成，并證實(shí)黃芪可使心肌組織中MDA含量明顯減少。

2.3減輕白細(xì)胞積聚白細(xì)胞積聚可導(dǎo)致缺血-再灌注損傷，也是導(dǎo)致無復(fù)流現(xiàn)象的重要原因，無復(fù)流現(xiàn)象進(jìn)一步加重微血管痙攣和使其通透性增加。鈣超載、氧自由基增加均可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷、血小板黏附率增加、白細(xì)胞積聚；黃芪可減少鈣超載、抑制氧自由基增加，既可減少白細(xì)胞聚積。血小板內(nèi)環(huán)磷酸腺苷(cAMP)對血小板具有穩(wěn)定作用；研究發(fā)現(xiàn)：黃芪通過抑制磷酸二酯酶的活性，從而使血小板內(nèi)cAMP水解減少，含量增高[14]。血小板穩(wěn)定則能使PAF釋放減少，抑制血小板栓子的形成，白細(xì)胞積聚減少，維持血管內(nèi)皮細(xì)胞功能及完整性，減少微血管痙攣和通透性，從而防止無復(fù)流現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4維持內(nèi)皮細(xì)胞自穩(wěn)態(tài)目前的研究表明：內(nèi)皮細(xì)胞的穩(wěn)定依賴于血栓素B2(TXB2)/前列環(huán)素(PGI2)的比值；再灌注過程中TXB2增高導(dǎo)致TXB2/PGI2的比值改變，進(jìn)而使內(nèi)皮細(xì)胞自穩(wěn)態(tài)失衡。一些研究發(fā)現(xiàn)黃芪可抑制再灌注損傷后升高的磷脂酶A2(PLA2)的活性，使TXB2/PGI2的比值降低，從而使全身循環(huán)功能恢復(fù)，維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[15-16]。

一氧化氮(nitric oxide，NO)是一種無機(jī)小分子物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)血管張力，傳遞神經(jīng)信息，抑制血小板凝聚，介導(dǎo)細(xì)胞免疫和細(xì)胞毒等多種生理活性作用[17]。有研究表明：NO與缺血再灌注損傷關(guān)系密切，可能通過阻礙中性粒細(xì)胞的黏附而減輕缺血再灌注損傷程度[18]。汪德清等[15]研究發(fā)現(xiàn)黃芪總黃酮(TFA)可提高NO濃度。福田一典發(fā)現(xiàn)：黃芪的水溶性提取物可誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)產(chǎn)生一氧化氮合酶(NOS)，刺激NO的生成；并影響血管壁NO的信息傳遞系統(tǒng)。Kazunori等研究發(fā)現(xiàn)黃芪水溶性提取物能使VSMC中的誘導(dǎo)型NO合酶(iNOS)基因轉(zhuǎn)錄及iNOS蛋白質(zhì)的顯著增加，并使VSMC中依賴于NO的環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)的積聚。該研究提示：黃芪水提取物調(diào)節(jié)VSMC的功能可能是經(jīng)由NO-鳥苷酸環(huán)化酶(sGC)-cGMP介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)換通道而實(shí)現(xiàn)的。周蘇寧等[19]在臨床研究中也發(fā)現(xiàn)黃芪注射液具有升高再灌注后NO及NOS的活力作用。李志英等[20-21]在實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)黃芪預(yù)處理對未成熟心肌有保護(hù)作用，且其作用機(jī)制之一是黃芪通過開放KATP通道來完成的。

3小結(jié)

黃芪在心肌保護(hù)方面有減少鈣超載、抗氧自由基、減少白細(xì)胞黏聚、防止無復(fù)流發(fā)生、穩(wěn)定血管內(nèi)皮細(xì)胞自穩(wěn)態(tài)的作用；另外，黃芪是否通過激發(fā)機(jī)體內(nèi)源性保護(hù)物質(zhì)，來達(dá)到藥物預(yù)處理的作用，目前還是一個(gè)新的課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]Kaneko M，Matsumoto Y， Hayashi H，et al.Oxygen free radicals and calcium homeostasis in the heart[J].Mol Cell Biochem，1994，135：99-105.

[2]吳立玲.心血管病理生理學(xué)[M].北京：北京醫(yī)科大學(xué)出版社，2000：3.

[3]Felzen B，Shilkut M，Less H，et al.Fas(CD5/Apo-1) mediated damage to ventricular myocytes induced by cytotoxic T lymphocytes from perforin-deficient mince[J].Circ Res，1998，82：438-450.

[4]祝寶華，張寄南，馬文珠，等．肌漿網(wǎng)鈣泵測定及其在高血壓心肌中的變化[J]．南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，18(5)：390-392.

[5]陸曙，張寄南，楊笛，等.黃芪總皂甙對病毒性心肌炎小鼠心肌損傷及肌漿網(wǎng)鈣泵的影響[J].中國中西醫(yī)結(jié)合雜志，1999，19(11)：672-674.

[6]沈菊英，龔祖塤，楊英珍，等.黃芪對培養(yǎng)的大鼠搏動(dòng)心肌細(xì)胞感染柯薩奇B2病毒后保護(hù)作用的超微觀察[J].細(xì)胞生物雜志，1986(2)：87.

[7]魏然，陳晨華， 董杰德，等.黃芪、人參增強(qiáng)人心肌細(xì)胞代謝的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國中藥雜志，1992(3)：87.

[8]雷春利，陳羽，呂文偉，等.黃芪總皂甙對犬心肌梗塞缺血面積、心外膜電圖、心肌酶的影響[J].白求恩醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，1995，21(2)：111-113.

[9]雷春利，陳羽，呂文偉，等.黃芪總皂甙對在體犬心功能的影響[J].白求恩醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，20(4)：326-327.

[10]張光平，張學(xué)賢，沈子威，等.黃芪對人紅細(xì)胞膜脂流動(dòng)性及膜蛋白構(gòu)象的影響[J].中國醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)， 1994，25(4)：238-241.

[11]周吉燕，范懿，孔建龍，等.黃芪中不同提取成分對在體大鼠心肌缺血-再灌注損傷的心功能影響[J].中國中藥雜志，2000，25(5)：300-302.

[12]儲里勝，施雪筠.黃芪皂甙提高心臟保存效果的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國中西醫(yī)結(jié)合雜志，1999，19(8)：481-483.

[13]徐世安，徐斌，鄭有仁.黃芪對缺血再灌注心肌保護(hù)作用機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國藥學(xué)雜志，1999，34(10)：663-665.

[14]秦臘梅.補(bǔ)氣藥黃芪、黨參對血小板鈣調(diào)蛋白活性的影響[J].中藥藥理與臨床，1988，4(3)：25.

[15]汪德清，王成彬，田亞平，等.黃芪總黃酮對缺血再灌注損傷模型中一氧化氮的作用及其影響[J].中國中西醫(yī)結(jié)合雜志，1999，19(4)：374.

[16]顏光淘，郝秀華，王錄煥，等.失血性休克再灌注損傷時(shí)血漿磷脂酶A2及其水解產(chǎn)物的變化[J].中國病理生理雜志，1999，19(4)：221-223.

[17]Moncada S，Palmer RMJ，Higgs EA.Nitric oxide：physiology pathophysiology and pharmacology[J].Pharmacol Rev，1991，43：109-142.

[18]Hazem A，Lrcs PI，Cathal JK.Nitric oxide (Endothelium derived relaxing factor) attenuatus revascularization-induced lung injury[J].J Surg Res，1994，57：39-43.

[19]周蘇寧，邵偉.黃芪注射液配伍川芎嗪抗心肌缺血再灌注損傷的臨床研究[J].中國中西醫(yī)結(jié)合雜志，2000，20(7)：504-507.

[20]李志英，龍村，梁智星.黃芪注射液預(yù)處理對兔未成熟心肌保護(hù)作用的研究[J].中國體外循環(huán)雜志，2003(1)：31-34.

[21]李志英，龍村，梁智星.黃芪預(yù)處理對未成熟兔心肌缺血/再灌注損傷的保護(hù)作用[J].中華麻醉學(xué)雜志，2004(4)：276-278.

(本文編輯郭懷印)

通訊作者：李志英，E-mail：leezhiyingcpb@sina.com

中圖分類號：R329R285.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2016.11.015

文章編號：1672-1349(2016)11-1230-04

(收稿日期：2016-02-08)