柚皮素治療冠心病機制預測及藥理學研究進展

王兆博，王俊志

(1.黑龍江中醫藥大學，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院，黑龍江 哈爾濱 150040)

冠心病(Coronary heart disease，CHD)是近幾十年來全世界死亡和殘疾的主要原因之一，據《中國心血管病報告2018》[1]報道,我國心血管病患者達2.9億，其中冠心病人數1 100萬，心血管疾病的病死率居于首位，占總死亡人數4成以上，且其患病率及病死率持續上升的趨勢[2]。

目前通過合成、提取中草藥組分進行預防和治療心血管疾病藥物的天然產品潛力巨大。中草藥含有多種化學物質，如生物堿、糖苷、多酚和萜類化合物等，其藥理作用涵蓋擴張血管、抗炎、抗心律失常、鎮痛、抗菌、抗哮喘、抗癌和抗阿爾茨海默病等[3]。醫圣張仲景《金匱要略》中擬“瓜蔞薤白半夏湯”，用于治療胸痹、心痛等證，因其療效顯著，至今仍為臨床治療冠心病主方之一。薤白是此方的主要組成藥物，其始載于《神農本草經》:“薤, 味辛溫, 主治金創, 創敗, 輕身, 不饑, 耐老, 生平澤”。薤白味辛、苦, 性溫，具有通陽散結、行氣導滯的功能，而柚皮素(naringenin)則是薤白中的重要組分。通過查閱文獻，筆者對柚皮素治療冠心病的藥用機制進行了深入分析、探討。

1 柚皮素的作用靶點、通路及分子間作用預測

通過檢索TCMSP數據庫，筆者篩選得到11種薤白含有的化合物(OB>30%，OB>0.18為篩選條件)，其中柚皮素Degree值(靶基因數量)排名最高(Degree=96)。VEGFA、SRC、PTGS2、NOS3、BCL2L1、PIK3CA、KDR等柚皮素的靶基因多是PI3K-Akt、VEGF、HIF-1等冠心病相關通路上的核心靶位。本研究選擇KDR、VEGFA進行了柚皮素-靶點分子間作用探究，結果顯示,2種蛋白與柚皮素的結合勢能均小于0，說明其具有較強的相互作用趨勢(blinding energy分別為-0.38、-1.51 kJ/mol)，如圖1。基于以上研究結果，筆者對柚皮素治療冠心病的具體藥理學機制進行了分析。

2 柚皮素和柚皮素的結構、代謝和生物利用度

黃酮類化合物是植物中普遍合成的酚類代謝產物，有廣泛的生物活性，包括抗氧化、抗腫瘤和抗菌作用[4]。 黃酮類化合物的主要結構中，在4′C中引入三個羥基則為柚皮素[5]。柚皮素(naringenin)是一種無色無味的黃酮類化合物，其分子式為C15H12O5，亦被稱為5,7-Dihydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)chroman-4-one IUPAC。在自然界中，柚皮素有兩種形式：糖苷化和糖基化[6]。見圖2。

圖1 分子間作用3D模型

圖2 柚皮素分子結構示意圖

3 柚皮素治療冠心病的藥理學研究

3.1 對冠狀動脈粥樣硬化的藥理作用

高膽固醇血癥是心血管疾病(CVD)和動脈粥樣硬化最常見的危險因素[7]。作為一種慢性炎性疾病，動脈粥樣硬化的重要特征之一是血管壁中脂蛋白的沉積，這些脂質被修飾的脂蛋白多糖結合和捕獲[8]，然后膽固醇和低密度脂蛋白(LDL)積累到動脈壁的巨噬細胞中[9]，導致管腔狹窄，擾亂血管的基本結構或血栓形成，可能最終導致動脈部分或完全閉塞，各種體外和體內模型的研究都證明了柚皮素對動脈粥樣硬化進展具有抑制作用[10]。有學者對野生型小鼠進行了研究，兩組小鼠分別進行高脂/高膽固醇喂養，載脂蛋白E敲除(APOE)小鼠則喂食半合成飼料。與APOE-小鼠相比，喂食高脂/高膽固醇飲食的小鼠的神經蛋白會影響動脈粥樣硬化脂蛋白分布，并減少斑塊進展，而且除了改善內皮功能外，此種蛋白還可降低血漿中低密度脂蛋白的濃度[11]。有學者采用頸動脈球囊損傷大鼠模型，評價了柚皮素對血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)誘導的血管平滑肌細胞(VSMC)的抗氧化干預作用。研究證實柚皮素可通過激活LAS/Rf/ERK途徑降低VSMC增殖，也說明ERK激活是神經蛋白誘導細胞生長抑制的重要介質。調節活性氧(ROS)的主要酶包括NADPH氧化酶和超氧化物歧化酶(SOD)，而柚皮素能夠降低NADPH氧化酶活性，增加SOD表達，從而降低AngII激活的ROS產生水平。 此外，柚皮素可以通過調節MAPK/NF-κB信號通路和氧化應激，抑制VSMC的體外增殖和遷移，從而抑制新生內膜的增生[12-13]。

血管內皮是治療冠心病的重要靶器官，而內皮的病理狀態通常稱為“內皮功能障礙”，與動脈粥樣硬化的開始和發展關系密切。一項研究通過果糖喂養誘導形成內皮功能障礙模型，并運用柚皮素聯合神經蛋白[100 mg/(kg·d)]對動物進行4周的干預。結果顯示柚皮素可顯著提高硝酸鹽/亞硝酸鹽(氮氧化物)水平，上調磷酸化eNOS(p-eNOS)和內皮一氧化氮合酶(eNOS)的表達，而高果糖飲食則會降低這些水平[14]。見表1。

表1 CVD動物及細胞研究信息概覽表

3.2 柚皮素對心肌梗死的保護作用

心肌梗死(MI)是冠心病中常見和致命的病理表現，可導致心肌細胞功能喪失、瘢痕組織形成以及心室功能和結構的改變[15]。最近的一項研究報告認為,缺血/再灌注(I/R)損傷可損害心血管功能，亦能導致細胞凋亡和MI。柚皮素治療通過刺激線粒體分泌和激活AMPK-SIRT3信號通路改善線粒體功能，為I/R損傷提供有效保護。另一項研究則對異戊二烯醇誘導的Wistar心梗大鼠中進行了柚皮素預處理。血清、心臟和心臟磷脂中的總膽固醇和游離膽固醇、游離脂肪酸、膽固醇酯和甘油三酯水平顯著降低。其機制可能是柚皮素抑制了HMG-CoA還原酶的活性，從而產生了降膽固醇作用。這些發現證實了柚皮素能保護心肌免受脂質積累所帶來的損傷[16]。Meng L M等[17]報道了柚皮素治療(2.5 μmol/L以上)能夠通過激活KATP通道恢復I/R大鼠心臟左室(LV)功能。此外，柚皮素處理后的冠狀動脈分泌物乳酸脫氫酶(LDH)減少，心肌抗氧化能力顯著提升。內質網和氧化應激在心肌損傷和心肌細胞死亡中起到了關鍵作用[18]。有研究使用心肌細胞模擬H9c2心肌細胞缺氧/復氧(H/R)試驗的I/R損傷，發現柚皮素可在體外和體內激活心肌cGMP-PKGIα信號，降低氧化應激和ER應激水平，并抑制I/R條件下心肌的凋亡。大量證據表明，柚皮素通過作用于ATF6、PERK和IRE1α，對ER應激信號通路進行了抑制，從而發揮對I/R損傷心臟的保護作用[19]。一項研究中說明因其能夠激活NRf2信號通路，使H9c2心肌細胞進行神經蛋白預處理而免受缺氧/再氧化(A/R)損傷。數據表明，神經可以通過增加PKC、AKT和ERK1/2的磷酸化，激活Nrf2信號，從而減少急性心肌梗死對心肌的損傷[20]。

3.3 柚皮素對心肌細胞的保護作用

心臟功能下降，這與線粒體衰竭在細胞死亡中廣泛相關，隨著年齡的增長，衰老的心臟容易凋亡。 結果表明,使用柚皮素可提高老年大鼠心臟對I/R損傷的心臟活性。根據在1歲大鼠中的發現，柚皮素通過激活線粒體鈣-鉀通道(MitoBK)來保護心臟，并可在衰老的H9c2心肌細胞中給予保護作用[21]。心臟老化常由ROS引起，如超氧化物自由基和過氧化氫等。Pozzo評價了柚皮素在過氧化氫誘導的H9c2細胞衰老過程中的療效和藥理機制。柚皮素通過調節ROS水平、雌激素相關途徑和線粒體K通道對心肌細胞衰老損傷具有潛在的保護作用[22]。膽固醇的排出能力是人類HDL功能的主要指標，它將膽固醇從巨噬細胞轉移到HDL顆粒。幾項流行病學研究已經證明，膽固醇排出能力是冠心病事件的一個指標[23]。柚皮素具有顯著的增加膽固醇排出量和改善脂蛋白分布的能力，其可以激活由于抑制ER應激-ATF6活性而產生的AKT通路，從而降低巨噬細胞中的膽固醇外流[24]。冠心病的心肌纖維化作為瘢痕重構組織引起了越來越多的關注，因為它與心力衰竭、高血壓、心律失常和心臟驟停導致的死亡有關[25]。此外，一項體外研究表明柚皮素抑制了轉化生長因子-β1介導的心臟成纖維細胞的增殖，從而抑制了纖維組織的增生[26]。

3.4 柚皮素和柚皮素對糖尿病心臟的保護作用

冠心病(CHD)與糖尿病之間有密切的聯系。心臟病是導致糖尿病患者死亡率的最常見原因[27]。因此，選擇適當的治療高血糖及其并發癥的策略，同時管理CHD危險因素對于降低糖尿病和CHD的進展非常重要。過氧化物酶增殖劑激活受體(PPAR)作為核受體在治療炎癥、高血壓、血脂異常和糖尿病等障礙中發揮重要作用。增加PPAR的主要黃酮之一，可改善糖尿病及其并發癥，如糖尿病心肌病。

為了證明柚皮素在糖尿病心臟凋亡中的作用，研究人員使用高糖刺激下的H9c2細胞凋亡作為體外模型并使用柚皮素進行了干預，研究發現柚皮素通過調節p38信號通路的活性，減輕線粒體功能障礙，可抑制高糖條件下H9c2細胞心肌細胞凋亡。此外，柚皮素可抑制絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和氧化應激途徑的激活[28]，有效減少高糖導致的H9c2心肌細胞損傷。因此柚皮素通過抗凋亡、抗氧化、抗線粒體、抗纖維化和抗炎作用，為高血糖所致的損傷提供了保護[29]。內皮功能障礙患者常見多種危險因素和病理過程，包括胰島素抵抗、動脈粥樣硬化、血脂異常、高血糖和冠狀動脈疾病[30]。柚皮素通過減少內皮細胞ROS的積累和增加NO的產生來改善內皮功能。此外，柚皮素抑制蛋白激酶CβII(PKCβII)激活和NF-κB的磷酸化，促進Akt的磷酸化，從而保護心肌。

針對心肌肥厚的研究表明，糖尿病可促使心肌纖維化和肥大，并嚴重損害了心血管結構和功能[31]。柚皮素在糖尿病心肌肥厚模型中通過提高EETs-PPARs的含量和調節CYP2J3蛋白的表達，可能對糖尿病心肌病產生有益的作用。亦可通過激活Nrf2和PI3K/Akt或JNK信號通路，在高糖誘導的人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)損傷中增加HO-1的表達[32]。心肌纖維化是導致糖尿病心臟衰竭的主要結構變化之一[33]。運用1型糖尿病大鼠的心臟進行了一系列實驗表明，柚皮苷通過減輕氧化應激延緩心肌纖維化的發展，其抗氧化能力可以調節蛋白激酶C(PK C)-β和p38的表達，通過降低心肌ROS濃度來降低心肌組織中NADPH氧化酶的活性。與模型組比較，柚皮素治療組的纖維化面積顯著減少約67%[34]。鑒于這些試驗的結果，可以認為柚皮素具有治療冠心病合并糖尿病患者的有效潛在價值。

4 結論及未來展望

柚皮素對于心血管疾病的保護作用得到了較為廣泛的研究，此類化合物具有良好的抗氧化和抗炎活性。筆者發現,很多證據表明柚皮素等中藥化合物在許多心血管并發癥方面亦具有潛在作用。上述研究顯示了中草藥治療心臟病的光明前景，同時仍需要通過臨床試驗來充分評估柚皮苷的作用，而且目前還缺少關于柚皮素納米級分子改善藥代動力學特性的研究，有關這些中草藥化學物質的研究仍有較大空間。