王 棟

(甘肅中醫(yī)藥大學中醫(yī)臨床學院2015級碩士研究生，甘肅 蘭州 730000)

近年來,糖尿病(diabetic mellitus，DM)的發(fā)病情況愈演愈烈,預估至2017年全世界約有4.51億人患有DM，2045年將會發(fā)展到6.93億[1]。糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy，DCM)是糖尿病的嚴重并發(fā)癥之一，嚴重危害人類的健康與生命安全。DCM是由Rubler[2]在1972年首先發(fā)現(xiàn),并由Hamby[3]確認為一種獨立的糖尿病并發(fā)癥。DCM發(fā)生于具有明確DM病史的患者,且排除高血壓、冠心病、心臟瓣膜病和其他心臟病變,由DM導致的廣泛的心肌結(jié)構(gòu)及功能異常疾病[4]。DCM的發(fā)病機制尚未完全明確,現(xiàn)代研究主要集中在心肌細胞的能量代謝紊亂、氧化應激、心肌細胞異常凋亡、胰島素抵抗(insulin resistance，IR)、心肌纖維化等方面。中醫(yī)學關(guān)于DCM的論述與治療源遠流長,現(xiàn)代多數(shù)中醫(yī)學者認為，其主要病機為脾、肺、腎陰虛燥熱,不斷耗氣傷陰,進而傷及心臟,導致心臟氣陰耗傷,心體受損,出現(xiàn)心氣、心陽、心血、心陰的不足、虛衰,導致氣滯、血瘀、痰濁、寒凝等痹阻心脈而發(fā)本病[5]。中藥對DM及其并發(fā)癥具有獨特而良好的療效,且目前針對中藥對DCM的作用機制已進行了較多的研究，現(xiàn)將DCM的發(fā)病機制與中藥對DCM的干預與治療作用的實驗研究綜述如下。

1 心肌細胞能量代謝紊亂

心肌細胞的能量代謝紊亂包括糖代謝紊亂與脂代謝紊亂。糖代謝紊亂是在高糖環(huán)境的長時間刺激下,心肌細胞葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白-4(Glut-4)活性降低,使葡萄糖轉(zhuǎn)運與攝取減少,胰島素抵抗更加嚴重,從而影響與破壞心肌功能,加重DCM?；颊唛L時間處于血糖較高的狀態(tài)時，體內(nèi)的蛋白質(zhì)加速非酶糖化形成晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs),而AGEs通過以下方式產(chǎn)生效應:①通過直接修飾使蛋白質(zhì)、脂類、核酸等的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化。②通過與特異性的AGEs受體結(jié)合引發(fā)人體的病理變化。AGEs在心肌中的大量沉積,會造成心肌的收縮功能減弱,心肌纖維化加重,使得心臟的順應性降低,從而對心臟的正常功能產(chǎn)生嚴重的損害[6]。DM患者在高血糖狀態(tài)下的高度氧化應激會使蛋白激酶C(PKC)的活性增強。PKC作為一種對鈣、磷脂具有依賴性的蛋白磷酸化酶,會通過多重途徑引起心肌細胞肥大增殖,導致心室肥大、心肌纖維化和心衰等[7]。脂肪代謝是心肌正常活動的另一個供能機制。DM患者的心肌細胞對游離脂肪酸(FFA)的吸收和氧化會增加,并增加三酰甘油(TG)的含量,最終會使心肌中的FFA與TG積聚增多,加重胰島素抵抗的情況[8]。FFA的增加還會激活轉(zhuǎn)錄因子過氧化物酶增殖體激活受體(PPAR-α),加重FFA的利用,而FFA在代謝中產(chǎn)生的大量中間產(chǎn)物會沉積在心肌細胞中,產(chǎn)生脂質(zhì)體毒性,導致細胞纖維化、死亡,破壞心肌功能[9]。此外,血液中過高的低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)和TG含量會直接導致DCM或使其更加嚴重[10]。

曹瓊丹等[11]對黃芪的活性成分黃芪甲苷進行研究,發(fā)現(xiàn)灌服黃芪甲苷后的DM大鼠，其體內(nèi)過氧化體增殖物激活型受體γ共激活因子1α(PGC-1α)、核呼吸因子(NRF-1)的蛋白表達量和mRNA表達較DM模型大鼠均增加，推測黃芪甲苷對糖尿病的干預機制是通過調(diào)控PGC-1α路徑并誘導下游NRF-1來控制和影響線粒體的合成代謝,從而改善DCM中出現(xiàn)的代謝紊亂現(xiàn)象。尤麗菊等[12]在研究雷公藤內(nèi)酯醇對DM大鼠作用的實驗中,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過雷公藤內(nèi)酯醇干預的大鼠心肌組織中的葡萄糖轉(zhuǎn)動蛋白 Glut-1、Glut-4表達較模型組有顯著升高,并認為Glut-1、Glut-4的上升可以明顯改善心肌的能量代謝結(jié)構(gòu),并以此防止心肌受損。谷金寧等[13]針對人參總皂苷對DM大鼠的影響進行研究,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過人參總皂苷干預后,大鼠尿液樣本中的L-肉毒堿水平較模型對照組顯著上升,表明人參總皂苷對DCM的心肌能量代謝機制具有積極作用。

2 氧化應激

心臟內(nèi)活性氧(ROS)及其產(chǎn)物增加是DCM發(fā)生與發(fā)展的重要因素。有研究[14]顯示,1型糖尿病與2型糖尿病的ROS明顯增加,高血糖、FFA及瘦素水平增高、葡萄糖氧化等因素可能是ROS生成的原因。ROS的增加使DCM加速發(fā)展,ROS的眾多產(chǎn)物如還原型輔酶H、氧化物酶、線粒體過氧化物酶可能會激活異常信號途徑,導致細胞凋亡，且會加快心肌異常重構(gòu),導致心肌形態(tài)及功能的異常變化。另外,ROS產(chǎn)物增加還會增強蛋白激酶C(PKC)的活性,進而增加AGEs,通過醇糖還原酶途徑增加心肌組織中的葡萄糖,導致DCM的并發(fā)癥[15]。

李廣紅等[16]進行了針對白花丹參水提物對DM模型大鼠的實驗研究,發(fā)現(xiàn)使用白花丹參水提物的DM大鼠的谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)表達顯著上升,丙二醛(MDA)、一氧化氮(NO)顯著下降,顯示白花丹參水提物可以有效地改善DM模型大鼠由于高血糖導致的氧化應激。陳紅霞等[17]對黃芪多糖對DM大鼠的影響進行研究,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過黃芪多糖干預6周的DM模型大鼠的血糖較模型組明顯降低,且轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)均有下降,認為這與黃芪多糖抗氧化、抑制心肌間質(zhì)纖維化、減輕炎癥損傷的作用有關(guān)。韓佳等[18]研究了黃芪總苷對DM模型小鼠的干預作用,結(jié)果顯示：經(jīng)過黃芪總苷干預的DM小鼠血清中的SOD、GSH-Px活性較未加干預的DM小鼠顯著升高,MDA水平顯著降低,且心肌組織中的TGF-β1的水平明顯下降。由此認為：黃芪總苷可以通過調(diào)節(jié)SOD、GSH-Px、MDA及TGF-β1來改善DM小鼠的心肌纖維結(jié)構(gòu)紊亂及心肌細胞的異常凋亡,改善與延緩DCM癥狀。王煥等[19]在研究桔梗對DM小鼠的影響的實驗中發(fā)現(xiàn)，桔?？墒寡敲黠@降低,使心肌組織中MDA顯著下降,并使SOD及GSH-Px的活性顯著提升；此外，桔梗還對心肌細胞的異常凋亡具有抑制作用。

3 心肌細胞異常凋亡

細胞凋亡是正常情況下細胞的主動死亡現(xiàn)象。但在DM狀態(tài)下,由高血糖產(chǎn)生的大量ROS、AGEs、聚腺苷酸二磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(PRAP)等會激發(fā)細胞的凋亡機制,導致細胞的異常凋亡。心肌細胞的異常凋亡在DM的早期即可出現(xiàn),且與DCM的心肌肥厚及心力衰竭直接相關(guān)。多種關(guān)鍵因子被證明與心肌細胞的異常凋亡有關(guān)， TNF-α是其中之一。心肌在應激狀態(tài)下會產(chǎn)生和釋放TNF-α,同時心肌組織也是TNF-α的靶器官。TNF-α對細胞凋亡的誘導作用主要有兩種方式:①促進心肌組織產(chǎn)生與釋放NO,而NO會引發(fā)心肌細胞的凋亡;②促進原癌基因表達增強而誘導心肌細胞的凋亡[20]。此外，DM情況下的心肌細胞異常凋亡與含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)通道的激活密不可分。Caspase家族是細胞凋亡中的重要部分,其作用機制是：Caspase家族中的始動子包括Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9、Caspase-10等,受到外界激活因子如凋亡酶激活因子(Apaf-1)與Fas相關(guān)死亡域蛋白(FADD)等產(chǎn)生的誘導信號所激發(fā),并與多種蛋白配合進行自我活化,然后啟動下游的凋亡效應子即Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7,并在其他的Caspase及蛋白配合下,對細胞結(jié)構(gòu)蛋白與維持生命活動的必要蛋白進行分解,最終導致細胞的凋亡[21]。高糖、高脂、鈣離子轉(zhuǎn)運與平衡失調(diào)，缺氧及自由基侵襲引起的心肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化應激都是Caspase激活的原因。

黃東輝等[22]使用白花丹參水提物對DM大鼠模型進行干預,結(jié)果顯示白花丹參水提物可有效抑制細胞凋亡,延緩DCM的發(fā)病進程,認為其作用機制是使心肌組織中的B細胞淋巴瘤/白血病-2基因(Bcl-2)提高、Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)、Bcl-2/腺病毒 E1B19kD 相互作用蛋白-3(Bnip-3)水平下降,從而抑制細胞凋亡,延緩DCM的發(fā)病進程。鄭亞萍等[23]對赤芍水提物的研究表明,赤芍水提物可以通過抑制心肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的氧化應激,減少葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(GRP78)的表達來減少Caspase-2及Caspase-12的表達,從而減少心肌細胞的異常凋亡,保護心肌組織。陳紅霞等[24]使用黃芪多糖對DM大鼠進行干預,結(jié)果顯示,經(jīng)過干預的DM大鼠的血糖及血清白細胞介素-6(IL-6)、血管緊張素Ⅱ(AngII)的水平都低于模型組,認為黃芪多糖可以通過降低DM大鼠IL-6、AngⅡ抑制心肌細胞的凋亡。常曉等[25]采用Western blot檢測黃芪多糖干預的DM模型大鼠的p-ErbB2、p-AKT、Bax、Bcl-2蛋白水平,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與對照組對比,干預組的p-ErbB2、p-AKT和Bcl-2蛋白表達明顯升高,Bax蛋白的表達明顯降低。由此認為：黃芪多糖可以通過上調(diào)DM大鼠心肌組織ErbB2、AKT、Bcl-2的表達,降低Bax的表達,從而減少心肌細胞的凋亡。

4 胰島素抵抗

在正常情況下,心臟收縮所使用的能量中有2/3由脂肪酸的氧化所提供,來源于葡萄糖的能量只有一小部分。在糖尿病IR狀態(tài)下,胰島素無法正常促進胰島素攝取與利用,使心臟對葡萄糖的利用進一步減少,而對FFA的利用率上升；IR還會導致過量的FFA聚集在心肌細胞內(nèi),誘發(fā)心肌細胞的脂毒性,這種能量利用機制的紊亂導致了心功能的異常[26]。同時,IR引發(fā)的胰島素效應減弱,引發(fā)因胰島素代償性分泌增加導致的高胰島素血癥。在高胰島素血癥狀態(tài)下,電解質(zhì)平衡發(fā)生紊亂,細胞內(nèi)的Na+積累,致使心肌細胞肥大,進而導致心功能不全。另外,IR也被證實為激活腎素-血管緊張素(RAAS)系統(tǒng)的重要因素,RAAS系統(tǒng)誘發(fā)的心肌肥厚及心肌纖維化可導致與加重心力衰竭[27]。

劉堅等[28]通過研究黃芪多糖對心肌H9c2細胞的干預與影響發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖可以提高胰島素抵抗H9c2心肌細胞的AMP依賴的蛋白激酶(AMPK)活性,并通過AMPK的作用間接促進心肌對葡萄糖的吸收與利用,從而改變心肌細胞的IR現(xiàn)象。劉馨等[29]對五味子油改善IR的作用機制的研究顯示，經(jīng)過五味子油干預的DM大鼠的瘦素與空腹胰島素的水平均降低,證明五味子油具有抑制IR與瘦素抵抗的作用。另外,馬育軒等[30]對五味子的另一個有效組分五味子多糖進行了實驗研究,結(jié)果顯示五味子多糖對IR大鼠的空腹血糖與空腹胰島素值具有顯著的減低作用,證明五味子多糖對DM過程中的IR現(xiàn)象可以起到有效的抑制作用。

5 心肌纖維化

在DM狀態(tài)下,心肌膠原在心肌組織中大量沉積,使心室壁的僵硬程度增加,心室的順應性降低,導致心室的正常收縮與舒張功能受到損害。TGF-β1是一種蛋白多肽,作用是調(diào)節(jié)細胞的生長與分化,可以促進成纖維細胞的轉(zhuǎn)化,具有很強的致纖維化作用,是導致心肌細胞纖維化的原因之一[20]。王秋巖等[31]發(fā)現(xiàn)DM模型小豬心肌組織中的TGF-β1表達顯著增加,由此認為在高糖狀態(tài)下被激活的TGF-β1通過多種通路引起細胞外基質(zhì)的異常集聚,導致了心肌細胞的纖維化,使心臟功能受到嚴重損害。

谷金寧[32]對人參提取物20(S)-人參皂苷Rg3進行研究,證明20(S)-人參皂苷Rg3可以逆轉(zhuǎn)心肌間質(zhì)纖維化的過程,并認為這可能是20(S)-人參皂苷Rg3對氧化應激。AGEs-RAGE及核因子κB(NF-κB)通路進行抑制的結(jié)果。王棟棟等[33]對大黃游離蒽醌對于SD大鼠DM模型的作用進行研究,結(jié)果顯示,在大黃游離蒽醌對DM大鼠進行干預8周后,DM大鼠的心肌纖維化程度有所改善,并且使心肌中的結(jié)締組織生長因子(CTGF)、Ⅰ/Ⅲ型膠原纖維明顯減少,認為這與大黃游離蒽醌對CTGF的抑制,從而使Ⅰ/Ⅲ型膠原纖維的合成削減有關(guān)。張忠英等[34]對黃精多糖針對DM模型大鼠的干預進行了研究,發(fā)現(xiàn)心肌組織中的TGF-β1與白細胞抑制因子2/3(Smad2/3)表達量下降,骨形成蛋白-7(BMP-7)、白細胞抑制因子-7(Smad7)的表達升高,且心肌病病理損傷減輕,認為這是黃精多糖通過對BMP-7蛋白的干預,影響或抑制了TGF-β1/Smad的傳導與生效。徐秋玲等[35]通過姜黃素對DM大鼠模型的作用研究發(fā)現(xiàn)，雖然姜黃素對血糖沒有降低作用,但是姜黃素可以通過顯著降低心肌組織的NF-κB表達來減輕其導致的心肌纖維化。李俊龍等[36]通過組織病理學Masson染色方法對DM大鼠的心肌組織進行觀察,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過青蒿素治療的DM大鼠的心肌纖維化現(xiàn)象減輕,認為青蒿素對DCM的改善作用與減輕心肌纖維化的作用有關(guān)。

6 小 結(jié)

近年來,DM的發(fā)病率與發(fā)病人數(shù)逐年上升，DCM的患病人數(shù)也隨之增多。據(jù)統(tǒng)計，在三甲醫(yī)院住院的2型糖尿病患者中約有17.1 %患有糖尿病心血管并發(fā)癥[37]。DM及其并發(fā)癥已經(jīng)成為防治疾病的重中之重,而中醫(yī)藥在DM的預防治療中具有獨特優(yōu)勢。從研究現(xiàn)狀來看,中藥作用機制研究多集中在調(diào)整心肌的糖脂代謝狀態(tài)、減弱氧化應激、減少心肌細胞的異常凋亡、改變胰島素抵抗及減輕心肌纖維化等方面，作用原理研究仍顯不足；此外，將中藥研究的成果轉(zhuǎn)化為具體實用的臨床防治手段亦是難點之一。隨著現(xiàn)代研究技術(shù)手段的提升與中醫(yī)藥研究的深入,中醫(yī)藥的潛力將被進一步充分挖掘,并將在不遠的未來發(fā)揮更大的作用。