中藥及化藥抗心肌缺血作用機制研究進展

史大臻，陳小玲，司函瑞，付書正，余慧，李樂，杜秀娟，李豐，劉金平，李平亞★

（1.吉林大學藥學院，吉林 長春；2.吉林圣亞醫藥科技有限公司，吉林 敦化）

0 引言

心肌缺血（Myocardial Ischemia）是由心臟血液灌注量減少，導致心臟供氧量降低，心肌能量代謝紊亂，無法支持心臟正常運作的一種病理狀態[1]。心肌會由于直接或間接供血不足而導致其功能損傷，表現輕者出現冠心病，血壓下降的現象，嚴重者將出現心肌梗死甚至導致患者死亡。同時受損的心肌組織會被纖維瘢痕組織取代，使心臟無法正常收縮而導致慢性心衰[2]。近年來，我國缺血性心臟病及其并發癥發病率呈上升趨勢，嚴重危害國人健康的同時又消耗了巨大的社會醫療資源[3]。本文對抗心肌缺血藥物作用機制、關鍵活性因子及其信號通路進行了總結，為抗心肌缺血藥物的研發及其作用機制的闡明提供了理論依據。

1 降低心肌細胞凋亡率

細胞凋亡（Apoptosis）是一種由相關凋亡基因介導的細胞程序性死亡的過程，用來清除衰老及功能下降的細胞， 是一個受多基因嚴格控制的過程，對于多細胞生物的發育和穩態調控發揮著至關重要的作用。當心肌缺血缺氧時，心肌細胞凋亡速度加快，心肌細胞凋亡的程度與心肌缺血缺氧時間的長短有關[4]。通過控制心肌細胞的凋亡率是保護受損心肌的重要策略之一。

1.1 影響凋亡蛋白表達

Bcl-2 家族蛋白在細胞凋亡的過程中起著重要的作用。Bcl-2家族的兩種促凋亡蛋白Bax 和Bak 可使線粒體外膜通透化，令維持細胞生存的核酸與蛋白質被降解，誘導細胞凋亡發生[5]。Xiao-Ping Wang，等[6]研究表明，對注射異丙腎上腺素（IOS）的急性心肌缺血小鼠模型，中藥丹參-紅花配伍使用（DHHP）可促進Bcl-2（B 細胞淋巴瘤-2）表達，降低心肌細胞Bax，NF-κBP65蛋白水平。有研究表明[7]，對大鼠離體MI 心臟模型，4-PBA（4-苯基丁酸）可促進Bcl-2 的表達，抑制c-Jun（氨基末端激酶）磷酸化，抑制Bax，Caspase-12 及CHOP 的表達。起到抑制心肌凋亡蛋白生成，恢復心臟功能。

1.2 PI3K/Akt 通路的激活

磷脂酰肌醇三激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信號通路主導內源性負反饋調節因子，其調節作用與細胞凋亡密切相關。研究表明，PI3K/Akt 信號通路的激活可下調凋亡蛋白表達，保護心臟功能[8-9]。瓜蔞皮水提液（TPAE）可激活PI3K/Akt 信號通路，激活p-Akt 的表達，顯著提高心肌細胞活性，緩解由心肌缺血導致的心肌細胞凋亡[10]。

2 調節心肌細胞產能及消耗

當心臟供血不足時，心肌細胞從血液中獲取氧氣量減少，心肌細胞對葡萄糖利用率下降，糖酵解增強ATP 合成減少，心肌細胞代謝紊亂，心肌細胞受損。因此改善心肌能量代謝可以起到緩解心肌缺血的作用[11]。

2.1 上調葡萄糖有氧氧化

琥珀酸脫氫酶（SDH）存在于線粒體內，是參與三羧酸循環的重要酶之一，在三羧酸循環、呼吸鏈電子傳遞過程中具有重要作用，其活性可作為評價三羧酸循環運行程度的指標，也是評價線粒體功能狀態的標志酶[12]。Fei Wang，等[13]發現，基于阿魏酸合成的新化合物hmy-paa 可升高大鼠心肌細胞線粒體中SDH 活性，有效升高ATP 水平，減少氧自由基產生，減弱心肌缺血再灌注（MIRI）損傷。翁惠園[14]證實生脈膠囊聯合曲美他嗪可刺激心肌細胞葡萄糖氧化，使ATP 生成增加，增強心臟泵血能力，起到心肌保護作用。ATP5C1、ATP5F1 、ATP5G1、ATP5G2、ATP5G3、ATP5H 為ATP 合成酶的相關基因，中藥化瘀祛痰方[15]可促進ATP5C1、ATP5F1、ATP5G1、ATP5G2、ATP5G3、ATP5H 基因表達，改善ATP 合成；同時可促進SDH 相關基因表達，減少ROS 生成，改善心肌能量代謝。

2.2 增強糖酵解

AMP 依賴的蛋白激酶（AMPK）通路的激活，可增強心肌缺血時糖酵解途徑ATP 的產生，從而起到改善心肌缺血的作用[16]。有研究表明[17-18]養心氏片、生脈注射液可激活慢性缺血性心臟病小鼠AMPK 信號通路增強心肌收縮力，改善心肌缺血狀態。李旭，等[19]研究表明，淫羊藿可通過誘導過氧化物酶體增殖活化受體γ 輔助活化因子1α（PGC-1α）的表達，促進過氧化物酶體增殖物激活受體α（PPARα）的表達方式調節AMPK 部分通路，保護心肌細胞。

2.3 減少心肌能量消耗

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）[20]是細胞營養和生長的中心調控因子，在哺乳動物細胞中，mTOR 可通過減少心肌細胞能量消耗，激活細胞自噬來保存能量。Li Chun[21]研究表明，對急性心肌梗死（AMI）小鼠模型，劍葉龍血樹的樹脂龍血提取物（DBE）可激活PI3K-AKT-mTOR 信號通路，調節下游靶點VEGF， COX2的表達，從而緩解小鼠心肌缺血狀態。

3 緩解Ca2+超載

細胞正常形態和功能的保持，很大程度上依賴于細胞內鈣離子平衡。在缺血缺氧條件下，會導致心肌細胞中鈣離子快速聚集，形成“Ca2+超載”。鈣離子超載會促使心肌細胞功能下降，加重缺血缺氧狀態[22]。右美托咪定可經FKBP12.6/RyR2 信號通路，抑制L-type 及電壓門控鈣離子通道，阻止鈣離子內流進入心肌細胞，起到保護心肌細胞的作用[23]。

4 減輕炎癥反應對心肌的損傷

在心肌缺血、缺氧損傷過程中會引起心肌炎癥反應。在心肌缺血過程中，中性粒細胞（PMNs）大量浸潤，釋放大量細胞炎性因子導致心肌細胞損傷的同時，由于中性粒細胞的聚集，阻塞了心血管系統微循環，即使供血回復后也無復流導致心肌梗死的發生，也有研究表明，炎性因子會促進心室重構，加重心力衰竭[24-26]。

4.1 NF-κB 信號通路

NF-κB 是一類核轉錄因子，與炎癥反應相關基因的調節有關，在心血管疾病的發病中起重要作用。NF-κB 信號通路的激活，會導致炎性因子TNF-α 生成釋放增加[27]。對左冠狀動脈結扎大鼠模型，替米沙坦[28]能抑制NF-κB、TNF-α 蛋白表達，降低PMNs 浸潤作用，減輕心肌細胞水腫，提高心肌細胞活性。對與同樣的大鼠模型，芪參益氣滴丸[29]可下調TNF-α、白介素-6（IL-6）表達水平，減輕心肌炎癥反應。

4.2 JAK2/STAT3 信號通路

JAK2/STAT3 通路也是炎癥反應的重要信號通路之一，通過激活該通路可使TNF-α、IL-6 表達水平降低，減輕炎細胞浸潤[30]。Jiangjin Li 等[31]研究表明，西洛他唑通過激活JAK2/STAT3 通路，降低了小鼠心肌中IL-1β、TNF-α、IL-6 水平，緩解缺血再灌注后心肌細胞炎癥反應。

5 緩解氧化應激狀態

在缺血再灌注過程中，線粒體功能下降，心肌代謝功能下降，氧自由基（ROS）生成釋放增加，心肌細胞發生氧化應激反應，心肌細胞中毒性物質生成增加，對細胞產應毒性作用，導致心肌細胞壞死[32]。

5.1 抑制氧自由基生成

c-Jun 氨基末端激酶（JNK）信號通路是介導心肌氧化應激的通路之一，該通路的過度激活導致氧自由基生成增加，損傷心肌細胞。王蓉華[33]研究表明，曲美他嗪可抑制治左冠狀動脈結扎模型大鼠JNK 信號通路過度激活，減輕大鼠心肌細胞氧化應激狀態，保護心肌組織。

5.2 增強氧自由基的清除

作為人體內源性抗氧化應答機制信號通路之一，Nrf2-ARE通路在緩解氧化應激過程中發揮著重要作用。一方面，ROS 增多可刺激kelch 樣環氧氯丙烷相關蛋白1（Keap1）-核因子E2 相關因子2（Nrf2）的復合體解離，增加游離的Nrf2，Nrf2 由細胞質進入細胞核，上調下游抗氧化蛋白和二相解毒酶基因的表達，降低氧化應激。另一方面，ROS 生成增加同時會刺激Nrf2 的mRNA轉錄，上調Nrf2 蛋白合成。Nrf2-ARE 通路調節細胞抗氧化應激主要通過激活抗氧化反應元件（ARE）[34,35]。黃新宇[36]研究表明，白藜蘆醇通過激活Nrf2-ARE 信號通路，提高了氧自由基清除劑，超氧化歧化酶（SOD）的表達。

6 增強心肌收縮力，改善血流動力學

血流動力學是研究血液在心血管系統中流動的力學，主要研究血流量、血流阻力、血壓以及它們之間的相互關系。在臨床上，某些癥狀的發生常遲于病理生理變化，這時僅憑借癥狀用藥不能第一時間改善患者生理病理狀態，而血流動力學可以直觀地反應患者的生理病理狀態，為臨床用藥提供指導。其各項指標：動脈舒張壓（DBP）、動脈收縮壓（SBP）、心率（HR）、平均動脈壓（MAP）等可反應心臟收縮情況，作為判斷心肌缺血的標志[37]。研究表明[38]低劑量福辛普利與厄貝沙坦聯合使用迅速有效地降低了大鼠MIRI 模型心肌梗死面積，在保持HR 不變的前提下，下調了DBP、SBP、MAP，增強大鼠心肌收縮力，改善大鼠血流動力學。

7 促進心肌血管新生

血管新生是指由功能下降或壞死的血管中發芽衍生成新血管的生理過程，包括血管內皮細胞的增殖、遷移、芽生，血管的分裂、分支，并形成新的毛細血管網等過程。心肌血管新生有助于受損心肌功能的恢復，對MIRI 造成的心肌功能損傷發揮著關鍵作用。內皮生長因子（VEGF）作為調節血管生成的因子，可刺激內皮細胞（EC）進行有絲分裂并分泌血管形成所需物質，促心肌血管再生[39]。對于大鼠AMI 模型，中藥芪蛭三七湯可降低大鼠心肌梗死面積，研究發現其抗心肌缺血作用可能與上調VEFG 表達有關[40]。

8 抑制血小板凝集，血栓形成

血小板的聚集會造成血液粘稠，血液流動阻力增大，使冠狀動脈血流量減少，加重心肌缺血。若血小板過度凝集，則會形成血栓，堵塞心肌毛細血管，使心肌血液循環受阻，心肌產生的代謝廢物，毒性物質，無法及時隨血液循環排出體外，進一步損傷心肌細胞[41]。Masaki Goto，等[42]研究表明，Xa 受體阻滯劑利伐沙班通過阻滯PARs 信號通路，可抑制小鼠MIRI 模型心肌細胞纖維化，抑制血栓形成，抗心肌凝血。

9 促進NO 生成

NO 是人體內主要的擴血管因子之一，上調體內NO 含量可擴張心血管，增加心肌血流量，保護受損心肌。研究發現對大鼠AMI模型，瓜蔞皮水提液可顯著提高其中NO 含量[10]。有報道稱，大蒜素可調節AMI 兔模型的縮血管因子內皮素（ET）和NO 平衡關系，改善血管內皮功能，恢復缺血心肌血流量，保護受損心肌[43]。

10 小結與展望

近年來，我國死于心血管疾病的人數逐漸升高，其中缺血性心血管疾病已日益成為威脅人類健康的嚴重疾病之一，由心肌缺血引起的并發癥，如：冠心病，心肌梗死，心力衰竭等常會給患者心臟功能帶來不可逆性的嚴重損傷。本文就抗凋亡、調節能量代謝、抗鈣超載、抗炎、抗氧化、增強心肌收縮力、促血管新生、抗凝血、擴張冠狀動脈；對當前藥物主要的抗心肌缺血機制進行了總結。研究發現，當前藥物的作用多是在心肌缺血發生后，此時心肌細胞已經受到了一定程度的不可逆性損傷，然而現在對如何預防心肌缺血的機制研究較為缺乏。因此，未來可開展如何預防心肌缺血，預防心肌缺血藥物的機制等研究。

同時，抗心肌缺血不同作用機制，信號通路并不是彼此孤立存在的，不同作用機制之間交叉影響，相互作用。信號通路也會因所作用的靶點不同起到多層次調節作用。例如：當激活PI3K/Akt 信號通路時，不僅能改善心肌能量代謝，同時也可以促上調心肌保護因子VEFG 表達，促進心肌血管再生；心肌細胞凋亡率很大程度上與心肌合成ATP 能力有關，等等。當前對藥物抗心肌缺血的作用機制的闡述都比較單一，少有能夠完整系統地闡明藥物對心肌缺血的多方面影響。因此，未來深入加強藥物抗心肌缺血作用機制的研究，為臨床用藥提供嚴謹的佐證是十分必要的。