黃芩苷在心肌纖維化中的作用

門素珍 劉巍

【摘要】植物衍生的化合物在我國已被廣泛應用于醫學領域，它們被認為對人體是安全的。黃芩苷是從唇形科植物黃芩的根莖中提取分離出來的一種黃酮類化合物，具有顯著的生物活性。許多含有黃芩苷的中藥配方被廣泛應用于疾病的治療，在臨床醫學占有重要地位。心肌纖維化是大多數心臟疾病發展到終末期形成心臟重構的組織病理學特征，它可以破壞心臟結構、損害心臟功能，增加惡性心律失常和心源性猝死等不良心血管事件的風險，嚴重威脅人類健康。心肌纖維化由多方面的因素形成，包括炎癥、凋亡、p38絲裂原活化蛋白激酶、基質金屬蛋白酶及轉化生長因子-β等。該文通過闡述黃芩苷與以上促纖維化因素的相互影響，說明黃芩苷對心肌纖維化的生物學作用。

【關鍵詞】黃芩苷；轉化生長因子-β；心肌纖維化

【Abstract】In China， plant-derived compounds， which are considered safe for the human body， have been widely used in the medical field Baicalin， a kind of flavonoids extracted from the rhizomes of Scutellaria baicalensis， possesses significant biological activity Multiple traditional Chinese medicine formulations containing baicalin are widely used in the treatment of various diseases， and have a high position in clinical medicine Myocardial fibrosis is the histopathological feature of cardiac remodeling formed in the end-stage of most heart diseases， and it can destroy the cardiac structure， damage the heart function， increase the risk of adverse cardiovascular events such as malignant arrhythmias and sudden cardiac death， thereby severely threatening human health Myocardial fibrosis occurs due to a variety of factors including inflammation， apoptosis， p38 mitogen-activated protein kinase， matrix metalloproteinases and transforming growth factor-β In this paper， the biological effects of baicalin on myocardial fibrosis are expounded through elucidating the interaction between baicalin and these pro-fibrosis factors

【Key words】Baicalin； Transforming growth factor-β； Myocardial fibrosis

炎癥是機體對刺激產生的防御性反應，心臟的過度炎癥反應對機體是有害的。積極控制炎癥對消除損傷因素和保護臟器功能至關重要[1]。 黃芩苷是從傳統中藥黃芩中提取的黃酮苷，具有多種藥理活性。很多研究發現，黃芩苷除具有抗細菌病毒活性外，還有抗氧化、抗癌及免疫調節作用[2]。

一、黃芩苷的抗炎作用

多種因素（AMI、壓力超負荷、病毒感染等）作用于心臟，使其受到損傷，可引起炎癥反應，產生大量的細胞因子及多種炎癥介質，如內毒素、TNF-α、一氧化氮等[3] 。雖然適當的炎癥反應可以促進心臟組織的修復和血管生成，但過度反應會導致大量的瘢痕組織和纖維化的形成，引起心室重構，最終影響心臟功能[4]。內毒素可以激活心血管內皮細胞，促進內皮細胞釋放大量細胞因子，導致心肌細胞能量代謝紊亂，心肌脂質過氧化，氧自由基增加，引起心血管內皮細胞和心肌功能及結構的損害。TNF-α通過改變細胞內鈣離子平衡，降低心肌收縮力和誘導大量一氧化氮產生而損害心臟功能[5]。 很多實驗數據顯示黃芩苷通過拮抗這些炎癥介質，發揮抗炎作用。一項體外實驗證明，培養的心肌細胞，經黃芩苷預處理后，內毒素的產生明顯減少。也有研究表明，將黃芩苷用于AMI大鼠模型，血清中TNF-α和IL-6水平顯著降低[6]。Chu等[7]在結腸炎的研究中發現，給予黃芩苷治療后，TNF-α和IL-1β蛋白在結腸組織中的表達大幅降低。

溶菌酶是先天免疫系統的主要成分，有助于抑制細菌和病毒的感染，增強嗜中性粒細胞和巨噬細胞的吞噬活性，促進多形核白細胞的分泌，并強化一些抗菌藥物的作用。黃芩苷是一種生物活性黃酮，可以與酶結合，增強其作用活性。有研究顯示，金黃色葡萄球菌感染的小鼠模型給予黃芩苷后，金黃色葡萄球菌數量隨著黃芩苷濃度的增加而減少，同時，溶菌酶對金黃色葡萄球菌抑菌活性隨黃芩苷濃度的增加而增強，說明黃芩苷與溶菌酶的結合增強了溶菌酶的抗菌活性。黃芩苷不僅是通過阻斷病毒感染過程，而且通過恢復紊亂的免疫系統發揮其抗病毒作用。 此外，它可通過抑制病毒附著和細胞內復制來阻斷病毒感染。最近研究報道，黃芩苷能夠調節Toll樣受體、NOD樣受體和其他免疫受體，能夠作為IFN-γ產生的有效誘導劑，直接誘導人CD4+、CD8+ T細胞和自然殺傷細胞中IFN-γ的產生，激活JAK/STAT-1信號通路。

二、黃芩苷在心肌細胞凋亡中的作用

心室重構是由于壓力升高，供血不足和藥物等引起的心臟損傷，導致心室解剖學和組織學結構的變化，影響心臟功能。研究證實細胞凋亡與心肌纖維化及心室重構密切相關，其形成機制復雜[8]。許多研究報道，內質網應激（ERS）在心臟中的活化與心肌細胞凋亡、肥大和纖維化密切相關。內質網是細胞內細胞器，大部分分泌蛋白和膜蛋白在其中被合成，翻譯后修飾并折疊成正確構象。ERS是蛋白質量與折疊能力不平衡的結果。中等程度ERS的減輕，可以通過上調分子伴侶蛋白GRP78和GRP94的表達，抑制蛋白質合成，促進蛋白質降解來完成。然而，持續或嚴重的ERS則可觸發凋亡信號傳遞，誘導促凋亡因子如C/EBP同源蛋白（CHOP）和Caspase-3的表達和活化，引起細胞凋亡[9]。有研究將黃芩苷用于腎性高血壓鼠模型后，病理結果顯示，黃芩苷可逆轉腎性高血壓大鼠心肌纖維無序排列，減少變性或壞死心肌細胞，減輕間質性纖維化。此外，黃芩苷可以下調MMP-9、MMP-2、結締組織生長因子和TGF-β1的表達，以及抑制GRP78、GRP94、CHOP和Caspase-3的表達，提示黃芩苷可以減輕ERS，減少心肌細胞凋亡，抑制心室重構。

三、黃芩苷對血管的作用

有研究利用雞胚絨毛尿囊膜（CAM）模型探討了黃芩苷在血管生成中的生物活性。CAM模型中，黃芩苷在血管的生成具有劑量依賴的雙重作用，而不僅僅是抑制作用。通過對處理的CAM進行細胞增殖和程序性細胞死亡測定，以及使用定量PCR陣列，檢測高劑量和低劑量黃芩苷的不同作用。低劑量黃芩苷通過上調多種血管生成基因表達而促進發育中血管細胞的增殖，而高劑量黃芩苷則誘導細胞死亡，對血管發生具有抑制作用。高劑量組基因表達譜復雜，ANGPTL4、CST3、FN1等血管生成相關基因上調，但FGF2和血管內皮生長因子-C（VEGF-C）等因素下調，導致凋亡增加，抑制血管生成。低劑量組調節血管生成因子如血管緊張素（ANG）、血管生成素1（ANGPT1）、ANGPTL4基因和生長因子如TGF-β2、VEGF-C，以及一些其他血管生成相關因子如FN1、脂多糖誘導的TNF（LITAF）、MMP-9，導致血管細胞增殖，促進血管生成[10]。此外，有研究發現高劑量黃芩苷顯示MMP-2、MMP-9、血管緊張素Ⅱ和血管內皮生長因子的表達顯著降低。研究顯示，黃芩苷誘導的細胞凋亡和增殖可能不是血管特異性的，而高劑量黃芩苷治療的CAM中增加的細胞死亡和對血管發生的抑制作用可能受到除了這些血管生成相關因素之外的其他機制的調節。Qi等[11]還發現，黃芩苷對培養的人臍靜脈內皮細胞MMP-2活性、細胞增殖和凋亡的影響呈劑量依賴性下降。一些關于抗癌活性的研究表明，黃芩苷通過Wnt/β-連環蛋白、轉化生長因子-β（TGF-β）、PI3K/Akt途徑或NF-κB信號傳導抑制腫瘤細胞的血管生成。黃芩苷通過激活孤兒受體-雌激素受體相關受體α（ERRα）途徑誘導VEGF表達[12]。

四、黃芩苷對MAPK及MMP的作用

p38 MAPK是重要的細胞內信號轉導酶，參與多種細胞內信息傳遞過程[13]。作為絲裂原激活的蛋白激酶家族的一員，p38 MAPK能夠被其亞單位的磷酸化而激活，這種激活在動脈炎癥和細胞分化增殖中發揮重要作用。p38 MAPK激活的增強能夠通過促進MMP-9 mRNA轉錄水平而上調MMP-9的水平，這會導致一系列的生物效應[14]。心肌缺血和缺氧導致p38 MAPK的活化，核易位引起TNF-α基因轉錄和翻譯，生成增加，進而激活p38 MAPK，促進細胞凋亡，擴大炎癥級聯，導致心肌肥大、纖維化及功能受損。在心肌細胞中，IL-1β可誘導p38 MAPK活化并增加其活性，從而誘導心臟內皮細胞死亡并增強中性粒細胞活性，導致TNF-α增加及中性粒細胞在心肌組織中的浸潤，從而導致心肌組織損傷[15]。 Yan等[16]研究顯示，黃芩苷可以通過抑制p38 MAPK/MMP-9途徑來減輕由慢性缺氧引起的肺動脈高壓和右室重構。MMP-9參與細胞外基質代謝，纖維化和慢性炎癥，MMP-9促進血管中平滑肌細胞的增殖及其遷移到血管壁。研究表明，黃芩苷能夠下調p38 MAPK和MMP-9的表達，抑制p38 MAPK的活化。研究發現，阻斷p38 MAPK信號通路可明顯抑制MMP-9在動脈平滑肌細胞中的表達。通過黃芩苷治療，可抑制p38 MAPK水平升高，減輕缺氧誘導的MMP-9增加，顯著改善小動脈重構。

五、黃芩苷對TGF-β的作用

TGF-β屬于具有多種生理功能的肽家族的細胞因子。它能夠調節心肌細胞存活反應，促進單核細胞募集，抑制巨噬細胞促炎基因表達，抑制內皮細胞的黏附分子合成，促進肌成纖維細胞轉化和細胞外基質合成，并介導血管生成[17]。研究顯示，TGF-β1與其受體結合，觸發Smad2和Smad3的磷酸化，Smad2和Smad3與Smad4結合形成Smad復合物，隨后，復合物轉移到細胞核調節靶基因轉錄，導致纖維化形成。因此，抑制TGF-β1的產生或阻斷TGF-β1信號通路是預防纖維化發生的重要策略[18]。研究證實，黃芩苷通過減少TGF-β1、TNF-α和IL-6促纖維化細胞因子以及增加抗纖維化細胞因子IL-10，發揮其在大鼠肝臟中的抗纖維化作用。另有研究顯示，黃芩苷通過減少間質膠原蛋白積累，降低纖連蛋白和膠原蛋白I的mRNA表達水平，抑制TGF-β1產生及其下游信號轉導，減少間質膠原蛋白沉積面積，改善臟器纖維化，發揮保護作用[19]。

六、 小結

綜上所述，多種細胞因子、炎性介質及不同信號通路等因素參與心肌纖維化的形成[20]。目前，對于心肌纖維化的治療，僅是從形成心肌纖維化的單一機制著手，不能取得理想效果。然而，傳統中藥黃芩苷則通過不同途徑作用于心肌纖維化，起到心臟保護作用。本文介紹了黃芩苷的部分生物學作用，更多的作用有待進一步探索。

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（收稿日期：2017-07-06）

（本文編輯：楊江瑜）