丹參水溶性化合物抗心肌缺血作用的研究進展

陳俞材，方蓮花，杜冠華

(中國醫學科學院北京協和醫學院藥物研究所，北京市藥物靶點研究與新藥篩選重點實驗室，北京　100050)

丹參水溶性化合物抗心肌缺血作用的研究進展

陳俞材，方蓮花，杜冠華

(中國醫學科學院北京協和醫學院藥物研究所，北京市藥物靶點研究與新藥篩選重點實驗室，北京100050)

中國圖書分類號：R-05；R282.71；R284.1；R322.11；R542.2

摘要：丹參為唇形科植物丹參的干燥根及根莖，其水溶性化合物被公認為是丹參抗心血管疾病的活性成分。該文查閱近年來國內外研究文獻，從預防、治療及防治再灌注損傷等多層次藥理作用對丹參水溶性化合物抗心肌缺血作用進行綜述，為丹參中活性單體成分及其復方制劑的研發提供理論依據。

關鍵詞：丹參；水溶性化合物；心肌缺血；丹酚酸；丹參素；抗氧化

丹參為唇形科植物丹參SalviamiltiorrhizaBge的干燥根及根莖，用于祛瘀止痛、活血通經、清心除煩。丹參提取物中的有效成分可分為脂溶性和水溶性成分兩類：前者多屬于二萜醌類化合物，包括丹參酮(tanshinone)、丹參酮ⅡA(tanshi noneⅡA)、隱丹參酮(cryptotanshinone)等；后者多具有抗心肌缺血活性，主要為酚酸類化合物，有丹參素、丹酚酸A(salvianolic acid A)、丹酚酸B(salvianolic acid B)、原兒茶醛(protocatechualdehyde)等[1]。

丹參在傳統中醫應用中多使用水煎劑，加之歷代醫家常有“一味丹參，功同四物”之說，表明其活血功效顯著。故綜合研究丹參中水溶性化合物對心肌缺血的保護作用具有重要意義。丹酚酸A最早是由黎蓮娘教授于丹參中分離得到，基于其明顯的藥理活性，多年來一直是科研工作者的研究熱點[2]。本文將著重關注丹酚酸A與丹參中其他水溶性成分在抗氧化、抗心肌缺血/再灌注方面的活性比較，為丹參水溶性單體成分及其復方制劑的研發提供理論依據。

心肌是高度依賴于有氧氧化供應能量的組織。心肌缺血是指心肌的供血量減少或心肌對氧的需求量增加超過其最大供血量，從而引起心肌代謝、功能和結構改變。雖然甲狀腺功能亢進等可引起組織需氧量增加，造成心肌相對缺血，但臨床上引起心肌缺血的最主要原因是冠狀動脈供血量減少。根據病理狀態不同，心肌缺血又可分為完全缺血和部分缺血：前者若得不到及時救治，在短時間內便會引起大面積心肌壞死；后者往往繼發于冠狀動脈粥樣硬化、血管痙攣等引起的冠脈狹窄以及心肌損傷。

1丹參水溶性化合物從多角度發揮保護缺血心肌的作用

1.1降低心肌缺血誘因傳統觀念認為，血流量減少引起的慢性心肌缺血是由冠狀動脈粥樣硬化斑塊縮小血管內徑，限制了心肌的血液供應。而近期研究表明，冠脈血流減少繼發于固定性血管狹窄與血管張力異常的共同作用，而血管張力的異常則由粥樣硬化引起的內皮細胞功能紊亂所致。同時，血管內皮損傷又是形成動脈粥樣硬化的始動環節，因為只有在內皮損傷引起通透性增高后，血液中的脂質成分才得以進入內皮間隙，繼而產生氧化應激等一系列反應。大量實驗結果表明，丹參水溶性化合物不僅可以從各個環節減緩動脈粥樣硬化病程，也可改善粥樣硬化引起的周圍血管內皮細胞功能紊亂。

丹酚酸A可降低高血脂癥大鼠總膽固醇、低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)水平，從根源上降低冠狀動脈粥樣硬化的發生風險[3]。平滑肌細胞增殖、遷移是動脈粥樣硬化病程中的關鍵環節，丹參水提物可明顯抑制這一過程[4]。丹酚酸B可抑制單核細胞黏附于血管損傷部位，阻止其進一步分化成巨噬細胞[5]。此外，丹酚酸B也可抑制LDL轉變成氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)[6]。丹參水提物可劑量依賴性地抑制泡沫細胞生成，減少其凋亡后脂質堆積形成的脂肪斑[7]。丹酚酸A可通過抑制磷酸肌醇-3激酶(phosphoinositide-3 kinase，PI3K),從而抑制血小板激活和動脈血栓形成[8]。

同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)是甲硫氨酸(methionine，Met)代謝的副產物，體內Hcy濃度升高將導致高半胱氨酸血癥(hyperhomocysteinemia)，繼而誘發粥樣硬化、血栓栓塞、中風及血管性癡呆。在體外水平，5 mmol·L-1濃度的Hcy不僅可以抑制人臍靜脈內皮細胞的生存能力，還能破壞內皮細胞管狀物的形成。Hcy可能通過自氧化作用來激活氧化應激，產生的活性氧又可與一氧化氮形成亞硝酸過氧酯(lipid peroxy-nitrites)，從而降低一氧化氮的利用率。此外，Hcy還可以抑制細胞內谷胱甘肽過氧化物酶的表達，間接增強氧化應激造成的損傷。丹參素能劑量依賴性地改善Hcy引起的內皮細胞生存能力損傷。

管腔形成試驗是體外模擬血管新生的經典模型。Hcy可抑制細胞增殖、遷移以及胞外基底膜降解等血管新生的多個環節，內皮細胞在血管新生過程中起著關鍵作用。在冠狀動脈粥樣硬化病程中，內皮細胞的過度增殖也起重要作用，引起血小板聚集和白細胞的黏附和遷移，丹酚酸A能在體外劑量依賴性地抑制血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)引起的內皮細胞過度增殖，此作用與其時間以及劑量依賴性地抑制Ang Ⅱ引起的胞內Src、Akt磷酸化相關[9]。功能蛋白質組學的實驗也證明，丹參水提物可明顯減輕粥樣硬化損傷[10]。以上研究表明，丹參水溶性化合物從多途徑降低心肌缺血誘因。

1.2增加冠狀動脈供血丹酚酸B在高鉀、高鈣和組胺刺激的離體冠狀動脈環收縮模型中均表現出舒張作用，這一作用通過阻斷鈣通道來實現[11]。丹酚酸B可通過多條通路增加冠狀動脈NO生成，擴張冠狀動脈[12]。ATP依賴的鉀通道(KATP)是心肌缺血預適應信號轉導途徑中的重要中介物，丹參水提物可通過開放電壓依賴性鉀通道、KATP和內向整流鉀通道來舒張血管[13]。

1.3減輕缺血損傷

1.3.1清除自由基在心肌組織，生成活性氧(reactive oxygen species，ROS)的促氧化系統涉及多種酶類，如單胺氧化酶、黃嘌呤氧化酶、NADPH氧化酶、髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)等，而清除ROS的抗氧化防御系統則主要由過氧化氫酶、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、谷胱甘肽系統等組成。

生理條件下，心肌組織的促氧化系統和抗氧化系統處于動態平衡，ROS生成很少，維持基礎水平。病理狀態下，如心肌缺血、低氧時，ROS清除系統功能降低(過氧化氫酶、SOD等活性降低)，ROS生成系統活性增強(黃嘌呤氧化酶、NADPH氧化酶等活性增加)，造成ROS堆積。一方面，ROS可以直接與細胞內脂類、蛋白質和DNA發生反應；另一方面，ROS可以激活氧化還原信號途徑，引起心肌功能與形態損傷。

由于丹酚酸A、丹酚酸B的多酚酸化學結構，其本身就具有較強的抗氧化能力。在DPPH及ABTS自由基清除能力檢測等體外試驗中，二者均表現出極強的自由基清除能力[14]。丹酚酸A也可減輕過氧化氫對細胞造成的氧化應激損傷[23]。在體內，丹酚酸A可降低缺血心肌的乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase，LDH)外漏[15]。丹酚酸A亦可通過抑制Ang Ⅱ引起的內皮細胞中NADPH氧化酶亞型Nox4的表達，來減少ROS的生成。

線粒體呼吸紊亂是氧化應激引起細胞死亡的一個突出特征。異丙腎上腺素通過作用于NADH氧化酶來影響線粒體呼吸過程，在異丙腎上腺素致心肌缺血模型中，靜脈注射較低劑量丹酚酸A就能明顯改善線粒體呼吸功能[16]。在阿霉素誘導的心臟毒性實驗中，丹酚酸B可抑制其氧化應激的發生[17]。也有研究表明，丹酚酸A在自由基清除、抗脂質過氧化及抗羥自由基誘導的脫氧核苷酸降解方面的作用明顯強于丹酚酸B[18]。

1.3.2抗血小板聚集和血栓生成丹參的抗血小板聚集作用早在1982年就已有報道。在體外實驗中，丹酚酸A能明顯抑制花生四烯酸、凝血酶和ADP誘導的血小板凝集，其效價強度依次為ADP>凝血酶>花生四烯酸。丹酚酸A在多種模型中均表現出抗血小板聚集作用，表明其可能作用于血小板激活過程中的某種共同信號通路分子。在內源性凝血途徑中，丹酚酸A可抑制纖維蛋白原與單個血小板的結合，在外源性凝血途徑中，則可抑制血小板在纖維蛋白上的延伸，血小板在這兩條凝血途徑中的作用又都受PI3K通路的調節。有進一步實驗表明，丹酚酸A可抑制PI3K信號通路下游分子Akt的磷酸化。

冠狀動脈血流量不能根據機體需要接受調節是心肌缺血的根本原因之一。臨床研究表明，冠心病患者心肌缺血發作時，血小板聚集和血栓形成增強，提示心肌缺血患者體內存在相應的血小板活化。抗血小板藥物也是臨床上心肌缺血治療的一個重要內容。血小板的最初激活是由于血管損傷部位的剪切應力與血管性假性血友病因子的相互作用及受損內皮下膠原暴露所引起。也有研究表明，丹酚酸B通過促進血管內皮細胞分泌前列環素I2發揮抗血小板聚集的效應，而且正常的流動剪應力是丹酚酸B發揮抗血小板聚集效應的有利條件之一。

1.3.3改善缺血心肌能量代謝心肌不能大量儲存脂肪和糖原等能量底物，其儲存的磷酸肌酸等高能磷酸化合物亦很有限。因此，心肌對能量代謝的變化非常敏感。心肌以脂肪酸為底物進行氧化反應可產生大量乙酰輔酶A，使AcCoa/Coa比值升高，而以葡萄糖為底物氧化產生的乙酰輔酶A可在乙酰輔酶A羧化酶作用下生成丙二單酰輔酶A，后者可抑制脂肪酸氧化。在對大鼠離體心肌能量代謝的研究中發現，丹參中酚酸類物質能夠明顯降低AcCoa/Coa比值，抑制脂肪酸氧化，促進線粒體內氧化磷酸化過程，提高心肌代謝效率[19]。通過以上結果可見，丹參水溶性化合物從多角度減輕心肌缺血損傷。

2丹參水溶性化合物抗心肌缺血/再灌注(ischemia/reperfusion，I/R)損傷的作用

臨床上對心肌缺血的應對措施是及早恢復血液灌注，常用的方法包括溶栓治療、經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)以及冠狀動脈旁路移植(coronary bypass grafting)等。然而再灌注過程也是一把雙刃劍，研究表明，再灌注會引起心臟功能性損傷、心律失常、加速心肌細胞壞死等過程[20]。所以，抗心肌I/R損傷藥物作為臨床心肌缺血輔助治療越來越受到研究者們的關注。

氧自由基系統在I/R損傷中起重要作用。缺血區的心肌細胞和內皮細胞在再灌注時釋放出大量氧自由基，繼而激活中性粒細胞、加劇膜損傷和鈣超載。I/R過程中常伴有血液中谷胱甘肽(glutathione，GSH)、SOD以及過氧化氫酶(catalase，CAT)等抗氧化物質水平降低。丹參水提物可明顯降低體內丙二醛(methane dicarboxylic aldehyde，MDA)含量，提高GSH、SOD等抗氧化物質水平[21]。研究表明，JAK2-STAT3通路在I/R病程中扮演重要角色[22]，丹參水提物可劑量依賴性地抑制缺血心肌中JAK2以及STAT3蛋白水平，從而降低心肌細胞凋亡率，達到保護受損心肌的作用[23]。

心肌I/R過程常伴隨心肌細胞凋亡和壞死，PI3K-Akt通路在這一過程中常發揮重要作用，抑制PI3K會加速凋亡過程，而激活Akt則阻斷凋亡。研究發現[24]，丹酚酸B預孵育的心肌細胞中可見Akt磷酸化水平明顯增強，Bcl-2蛋白含量增加，Bax蛋白含量降低，而丹酚酸B的保護作用可被PI3K抑制劑LY-294002所逆轉。在心肌H9c2缺氧/復氧模型中，丹參素給藥組在1 μmol·L-1劑量下即可明顯抑制細胞LDH的釋放。流式細胞術以及TUNEL結果顯示，與模型組相比，丹參素給藥組可明顯降低缺氧/復氧造成的心肌細胞凋亡，此作用可被PI3K特異性抑制劑渥曼青霉素(wortmannin)以及ERK特異性抑制劑U0126所逆轉，提示丹參素的抗I/R作用與PI3K-Akt通路有關。整體動物研究結果也顯示，丹參素可劑量依賴性地降低I/R造成的心肌壞死面積，減少血清中肌酸激酶(creatine kinase-MB，CK-MB)、心肌肌鈣蛋白(cardiac troponin，cTnI)和LDH的水平。

在離體大鼠心臟I/R損傷模型中也發現，丹參素的體內代謝產物丹參素異丙酯能夠劑量依賴性地減輕心肌細胞線粒體結構損傷，改善心肌能量代謝[25]。有研究對丹酚酸A和丹酚酸B抗心肌I/R損傷效果進行比較發現，丹酚酸B的ED50約為丹酚酸A的6.3倍，表明丹酚酸A在防治心肌I/R損傷方面具有更好的療效[26]。以上結果表明，丹參水溶性化合物在細胞、離體組織以及整體動物模型上均顯示良好的抗I/R損傷的作用。

3結語與展望

綜上所述，丹參水溶性化合物可從心肌缺血的不同階段發揮保護作用，降低損傷。這一類化合物不僅可在急性心肌缺血中及時顯示療效，還可在慢性病理過程中延緩疾病的發生和發展，同時又在心肌恢復血液供應后防止再灌注損傷。其活性單體成分的藥效與自古以來丹參水煎劑的臨床應用一脈相承。作為作用于循環系統的藥物，研究人員更關注其明確的靶點以及更低的毒副作用。現代藥理學研究不但關注其單體成分的研發以降低副作用，也致力于明確抑或開發新的適應癥，丹參水提物復方制劑也逐漸成為研究熱點之一。

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網絡出版時間：2015-1-9 13:37網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/doi/10.3969/j.issn.1001-1978.2015.02.004.html

Research advances in protective effects of water soluble compounds

inSalviamiltiorrhizaagainst myocardial ischemia

CHEN Yu-cai, FANG Lian-hua, DU Guan-hua

(BeijingKeyLaboratoryofDrugTargetsIdentificationandDrugScreening,InstituteofMateriaMedica，

ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalCollege,Beijing100050,China)

Abstract:Salvia miltiorrhiza is dry root or rhizome of the labiatae plant Salvia miltiorrhiza, whose water-soluble ingredients are recognized as its bioactive components in cardiovascular diseases. Based on researches at home and abroad in recent years, this article summarizes pharmacological effect resisting myocardial ischemia of Salvia miltiorrhiza’s water soluble compounds in multi-level from the prevention, treatment and anti-reperfusion damage, to provide theoretical basis for the research and development of the active monomers in Salvia miltiorrhiza and compound preparations.

Key words:Salvia miltiorrhiza; water soluble compounds; myocardial ischemia; salvianolic acid; tanshinol; antioxidant

通訊作者方蓮花(1963-)，女，博士，研究員，博士生導師，研究方向：心腦血管藥理學與新藥發現，，Tel：010-63165313，E-mail: fanglh@imm.ac.cn; 杜冠華(1956-)，男，博士，研究員，博士生導師，研究方向：神經藥理學與新藥發現，，Tel: 010-63165184，E-mail: dugh@imm.ac.cn

作者簡介：陳俞材(1990-)，男，碩士生，研究方向：心腦血管藥理學與新藥發現，Tel: 010-63131571，E-mail: maxcyc@imm.ac.cn;

基金項目：國家科技部“重大新藥創制”科技重大專項(No 2013ZX09103001-008，2012ZX09103101-078)

收稿日期:2014-10-11,修回日期:2014-11-03

文獻標志碼：A

文章編號：1001-1978(2015)02-0162-04

doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2015.02.004