洪秋語,招浩熙,于海洋,陳云志

貴州中醫(yī)藥大學(xué)(貴州 貴陽 550025)

急性心肌梗死(AMI)是世界上造成殘疾和死亡的主要疾病之一[1]。溶栓和經(jīng)皮冠狀動脈介入手術(shù)是目前治療AMI的主要手段[2]。然而，這些干預(yù)手段對恢復(fù)血流灌注的時間、速率均有苛刻的要求，若超出人體的適應(yīng)限度則有加劇心臟組織損傷，加強心肌功能障礙，加重心肌梗死面積的風(fēng)險，這種后續(xù)的損傷效應(yīng)被學(xué)術(shù)界稱為心肌缺血再灌注損傷(MIRI)。心肌細胞的凋亡是MIRI的最終結(jié)果，但其過程受Bcl基因家族(Bcl-2、Bax)、Caspase蛋白家族(Caspase-3)、炎癥細胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)、糖原合酶激酶3β(GSK-3β)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化物酶3(Prdx3)、血紅素加氧酶(HO-1)、一氧化氮(NO)、細胞色素(Cyto)與膠原蛋白等多種因素的共同作用。這些因子共同促進了本病的發(fā)生。維生素D可以通過干預(yù)多種活性介質(zhì)，抑制心肌細胞凋亡，從而在MIRI中對心肌細胞發(fā)揮重要的保護作用[3]。

我國傳統(tǒng)中醫(yī)藥在治療MIRI中得到廣泛應(yīng)用，并展現(xiàn)出良好的治療效果。在傳統(tǒng)中醫(yī)理論中，MIRI歸屬于“胸痹”“心痛”“心悸”等范疇，其病機多以痰瘀互結(jié)、心腎不交、氣血陰陽虛損為關(guān)鍵，屬本虛標(biāo)實之證。故臨床上多以活血化瘀、補腎寧心、益氣溫陽等方法治療MIRI?，F(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)補腎方藥對MIRI治療卓有成效，但具體作用機制尚未達成共識。課題組前期研究表明，補腎方藥與人體內(nèi)維生素D相關(guān)因子的表達及藥理作用具有極大的相似性。本文基于信號通路角度從MIRI、維生素D、補腎方藥三者關(guān)系進行探討，明確補腎方藥對MIRI的作用機制。

1 中醫(yī)藥干預(yù)MIRI相關(guān)信號通路

1.1酪氨酸激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子(JAK/STAT)信號通路JAK/STAT信號通路是在細胞內(nèi)傳遞信號的重要途徑，由4個JAKs和7個STATs組成。在MIRI過程中，磷酸化的JAK1和JAK2將激活STAT1和STAT3，進而調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激反應(yīng)及下游相關(guān)蛋白，對心肌細胞凋亡有著十分重要的影響[4]。然而STAT1和STAT3對心肌細胞的作用具有巨大的差異：STAT1的激活能促進心肌細胞凋亡，STAT3的激活則抑制心肌細胞凋亡[5]。

黃芪皂苷IV能下調(diào)MIRI大鼠磷酸化與上調(diào)STAT1(p-STAT1)磷酸化STAT3(p-STAT3)的表達，降低血液中乳酸脫氫酶(LDH)和丙二醛(MDA)含量，提高超氧化物歧化酶(SOD)活性，以此發(fā)揮保護心肌細胞的作用[6]。雙參通脈顆粒(由人參、黃芪、丹參等組成)能激活JAK2/STAT3信號通路，調(diào)節(jié)Bcl-2、Bax蛋白表達，減少MIRI大鼠心肌細胞凋亡[7]。

1.2磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信號通路PI3K/Akt信號通路是細胞生長和存活的關(guān)鍵信號轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑。PI3K是一種磷脂酰肌醇激酶，Akt是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。PI3K磷酸化產(chǎn)生磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸(PIP3)，進而促進Akt磷酸化。作為MIRI的重要信號途徑，PI3K/Akt信號通路能通過抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)、改善線粒體功能障礙等方式，抑制MIRI的發(fā)生[8]。

北五味子乙素能提高大鼠PI3K/Akt信號通路表達，升高總蛋白激酶B(PKB)、NO及SOD水平，抑制氧化應(yīng)激，從而減少MIRI對組織的病理損傷[9-10]。肉蓯蓉苯乙醇苷能激活大鼠PI3K/AKT信號通路，調(diào)節(jié)大鼠心肌組織中GSK-3β、GSH-Px、Bcl-2、Bax、Caspase-3、Cyto C的表達，提升線粒體功能，降低心肌細胞凋亡指數(shù)，抑制大鼠MIRI引起的細胞凋亡[11]。

1.3絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信號通路MAPKs是一組絲氨酸-蘇氨酸激酶，主要由細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(ERK1/2)、p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)等組成。MAPKs可調(diào)控細胞的凋亡、分化和增殖，在MIRI進程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[12]。

肉桂酸能升高磷酸化EPK1/2(p-ERK1/2)水平，下調(diào)Bax表達，進而減少心肌細胞凋亡，對MIRI大鼠的心肌細胞起到保護作用[13]。淫羊藿苷和刺五加皂苷B 能下調(diào)MIRI模型大鼠p38MAPK和JNK信號通路表達，下調(diào)心肌組織中磷酸化p38(p-p38)和磷酸化JNK(p-JNK)水平，減少線粒體功能障礙，使心肌細胞凋亡率明顯降低，進而保護心臟[14-15]。

1.4核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子2/抗氧化反應(yīng)元件(Nrf2/ARE)信號通路Nrf2/ARE信號通路是抗氧化應(yīng)激主要的信號途徑。Nrf2是一種基本的亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄因子，而ARE是一個特異的DNA啟動子結(jié)合序列。在MIRI過程中，Nrf2/ARE信號通路能通過抵抗氧化應(yīng)激，抑制心肌細胞凋亡，減少MIRI的病理損害[16]。

人參Rb3能激活Nrf2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，上調(diào)Nrf2 mRNA和HO-1mRNA的水平，抑制心肌肌鈣蛋白I(c Tn I)、IL-6和TNF-α的表達，參與心肌組織抗氧化和抗炎作用，減少MIRI對心肌細胞的損傷[17]。參附湯有效成分能通過Nrf2信號通路的轉(zhuǎn)錄，上調(diào)Prdx3水平，減少活性氧(ROS)生成和MDA含量，降低MIRI對心肌細胞損傷程度[18]。

1.5內(nèi)皮型一氧化氮合酶/一氧化氮(eNOS/NO)信號通路eNOS/NO信號通路是參與硝化應(yīng)激的重要信號通路。一氧化氮合酶(NOS)是一種同工酶，分為神經(jīng)型一氧化氮合酶(nNOS)、eNOS以及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)三種亞型。研究表明，eNOS/NO信號通路通過減輕硝化應(yīng)激反應(yīng)，抑制心肌細胞凋亡，降低MIRI程度[19]。而iNOS的激活會誘導(dǎo)細胞凋亡，從而加劇MIRI[20]。

養(yǎng)心定悸膠囊(地黃、黑芝麻等為主要成分)有效成分可以有效上調(diào)磷酸化eNOS(p-eNOS)和抑制磷酸化iNOS(p-iNOS)的產(chǎn)生，促進適量NO在心肌中發(fā)生保護作用，使其發(fā)揮改善MIRI的作用[21-22]。地黃飲子通過促進NOS mRNA表達，提高血清和心肌組織的NO含量，顯著減少心肌梗塞損害，達到抗MIRI的作用[23]。

1.6Toll樣受體4/核因子-κB(TLR4/NF-κB)信號通路TLR4/NF-κB信號通路是炎癥的經(jīng)典信號傳導(dǎo)途徑[24]。TLR4活化后進一步激活NF-κB，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。而IκB是NF-κB的抑制蛋白。在MIRI中，調(diào)節(jié)TLR4/NF-κB信號通路能抑制炎癥反應(yīng)和心肌細胞凋亡，在對保護心肌細胞的過程中扮演著重要的角色[25]。

人參皂苷Rg1能通過抑制MIRI大鼠TLR4/NF-κB信號通路的表達，調(diào)節(jié)TNF-α、IL-1β、p65、IκB的表達，抑制炎癥反應(yīng)，從而緩解MIRI[26]。石斛提取物能下調(diào)TLR-4、NF-κB p65、MDA及ROS表達，抑制MIRI大鼠心肌細胞凋亡率，從而減輕MIRI[27]。

2 維生素D在MIRI中的作用

維生素D是一種脂溶性維生素，主要為維生素D2和維生素D3，其中維生素D3可以在腎臟中激活為其活性形式1,25(OH)2D3，也可稱為骨化三醇[28]。維生素D受體(VDR)及相關(guān)基因(CYP24A1、CYP27A1及CYP27B1)等對維生素D發(fā)揮作用具有重要的意義[29]。研究顯示，維生素D可調(diào)節(jié)上述通路，對組織發(fā)揮保護作用。具體而言，1,25(OH)2D3通過JAK/STAT途徑抑制輔助性T淋巴細胞1(Th1)細胞分化和細胞因子產(chǎn)生來抑制炎癥反應(yīng)[30]；1,25(OH)2D3能減弱脂多糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮細胞炎癥反應(yīng)，其具體機制可能是對PI3K/Akt 信號通路的抑制作用[31]；維生素D可抑制靶向MAPK途徑抑制棕櫚酸酯誘導(dǎo)的巨噬細胞促炎細胞因子的釋放[32]；維生素D3通過激活Nrf2信號以促進組織修復(fù)[33]；1,25(OH)2D3通過上調(diào)內(nèi)皮素-1(ET-1)/eNOS 表達來減弱血管重塑和缺血[34]；合成維生素D類似物介導(dǎo)TLR4/NF-κB通路，顯著降低組織中性粒細胞和巨噬細胞浸潤以及趨化因子、促炎細胞因子的水平[35]。

研究顯示，機體內(nèi)維生素D的水平不足會增加心血管疾病發(fā)生的風(fēng)險[36]。在MIRI過程中，JAK/STAT、PI3K/Akt、MAPKs、Nrf2/ARE等信號通路能調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激反應(yīng)，eNOS/NO信號通路能抑制硝化應(yīng)激反應(yīng)，TLR4/NF-κB信號能加重炎癥反應(yīng)。維生素D能調(diào)節(jié)以上多種途徑，進而減輕MIRI帶來的病理損害。維生素D可以通過減少ROS和活性氮(RNS)的生成，抑制氧化應(yīng)激和硝化應(yīng)激，減輕炎癥反應(yīng)，進而達到減緩心肌細胞凋亡的作用[37]。VDR的激活能夠有效減輕MIRI大鼠的心肌損傷，縮小心肌梗死的面積，提升左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)和左心室縮短分?jǐn)?shù)(LVFS)水平，進而改善心肌功能[38]。以上結(jié)論提示，維生素D可能通過調(diào)節(jié)不同信號通路，抑制氧化應(yīng)激、硝化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)等損傷效應(yīng)，減少心肌細胞凋亡，從而改善MIRI。

3 中醫(yī)補腎方藥可能通過調(diào)節(jié)維生素D來治療MIRI

課題組在前期研究中提出，維生素D可視為腎精的客觀物質(zhì)基礎(chǔ)，維生素D可能是中醫(yī)補腎方藥發(fā)揮作用的潛在靶點[39]。中醫(yī)補腎藥主要有五味子、山茱萸、肉蓯蓉、肉桂、淫羊藿、刺五加、地黃、黑芝麻、石斛等。補腎方劑主要有地黃飲子、六味地黃丸等。而常見的補氣藥如黃芪、人參等在現(xiàn)用的中醫(yī)院校教材《中藥學(xué)》中未提及補腎功用。但通過查閱文獻，發(fā)現(xiàn)這些補氣藥具有補腎功效在古代文獻中有相應(yīng)論述，如黃芪在《本草綱目》里記載到“其氣味甘，微溫，無毒……補丈夫虛損，五勞羸瘦，益氣，利陰氣。主虛喘,腎衰耳聾”；又如《本草新編》謂人參“人參，味甘，氣溫、微寒、氣味俱輕……能入五臟六腑，無經(jīng)不到，非僅入脾、肺、心而不入肝、腎也……入腎者十之三耳”[40]。研究發(fā)現(xiàn)[41-42]，黃芪、人參等中藥可治療諸多以腎虛為基本病機的疾病如原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥等。同時這些藥物多種有效成分對維生素D及相關(guān)因子也具有良好的調(diào)節(jié)效果[43-44]。可見，補氣藥如黃芪、人參等亦可發(fā)揮補腎與調(diào)節(jié)維生素D及相關(guān)因子的作用。

通過上述文獻檢索總結(jié)，發(fā)現(xiàn)中醫(yī)補腎方藥針對MIRI具有良好的調(diào)節(jié)治療效果。其中，黃芪、人參、丹參、淫羊藿、五味子等中藥與維生素D及其相關(guān)因子的表達有密切聯(lián)系：黃芪具有調(diào)節(jié)維生素D缺乏大鼠血清25(OH)VD3、成纖維生長因子-23(FGF-23)、Klotho基因的水平[45]；人參及其有關(guān)活性成分可通過對維生素D軸的調(diào)節(jié)發(fā)揮治療骨質(zhì)疏松、動脈粥樣硬化、2型糖尿病、結(jié)腸癌和乳腺癌等相關(guān)疾病的功效[44]；丹參提取物能提高維甲酸誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松大鼠骨組織的VDR mRNA水平[46]；淫羊藿苷能降低D-半乳糖致衰老模型大鼠的血清25(OH)D3與1,25(OH)2D3水平和腎臟的CYP27B1與VDR表達[47]；五味子及其有效物質(zhì)通過維生素D軸來發(fā)揮治療多種疾病的作用[48]。含有黃芪、人參、附子等成方具有調(diào)節(jié)25(OH)D3、VDR、CYP27B1表達的作用[49-51]。

故此推測中醫(yī)補腎方藥可能以維生素D作為發(fā)揮治療MIRI功效的靶點。

4 總結(jié)

中醫(yī)補腎方藥能通過介導(dǎo)不同信號通路，抑制心肌細胞凋亡，從而緩解MIRI所致的心肌功能障礙。同時，上述補腎相關(guān)中藥及成方在維生素D及其相關(guān)因子表達的過程中聯(lián)系密切，它們亦能通過調(diào)節(jié)多種信號通路在MIRI中發(fā)揮重要作用。而維生素D對上述信號通路均有調(diào)節(jié)作用。根據(jù)上述三者的關(guān)系推測，中醫(yī)補腎方藥可能通過調(diào)節(jié)維生素D及其相關(guān)因子的表達，干預(yù)多種信號通路，抑制心肌細胞凋亡，進而在MIRI中對心肌細胞發(fā)揮重要的保護作用。