中藥調控Toll樣受體4信號通路干預心肌缺血作用機制研究進展

楊夢，胡思遠，李琳，鐘森杰，王梓儀，楊漾，胡志希

湖南中醫藥大學中醫學院，湖南 長沙 410208

心肌缺血（myocardial ischemia，MI）是各種因素引起的心臟血液供應不足，心肌供氧量降低，導致心肌代謝紊亂的病理狀態。長期MI可引起心功能障礙（收縮/舒張功能）、心肌纖維化及心室重構等病理損害，輕者出現心律失常、心絞痛等，嚴重者可出現心肌梗死甚至死亡。MI屬無菌性炎癥反應過程，固有免疫系統的激活及白細胞介素（IL）-1、IL-6等促炎因子的分泌在缺血性心臟病具有重要作用，能加重心肌損傷，誘發心力衰竭等嚴重并發癥。Toll樣受體4（TLR4）屬經典抗炎通路，參與固有免疫反應，通過激活核因子（NF）-κB，促進炎癥因子釋放，引起一系列炎癥反應，導致心肌細胞損傷、細胞凋亡。中醫辨證論治在臨床防治MI療效顯著，且基于TLR4信號通路治療MI的中醫藥研究逐年增加。茲就基于TLR4信號通路的中醫藥防治MI相關性研究綜述如下。

1 Toll樣受體4信號通路與心肌缺血

TLR4屬Ⅰ型跨膜蛋白，廣泛存在于各種細胞，如心肌細胞、淋巴細胞等，主要由3個復合結構域構成：16～28個富含亮氨酸重復序列（LRR）構成的胞外區，可識別相關配體；跨膜區由富含半胱氨酸的結構域構成；胞內區與IL-1 受體的胞內區結構相似，被稱為Toll IL-1同源結構域，是負責向下游進行信號傳遞的核心介質。TLR4作為“門戶”蛋白活化細胞內相關的信號途徑，以病原體相關分子模式（PAMPs）或損傷相關分子模式（DAMPs）識別相關配體（脂多糖、高遷移率族蛋白B1（HMGB1）等），其調控的炎癥信號通路與非細菌性炎癥有關。該信號通路主要的調控機制為：TLR4受體與相應配體結合后，將信號轉導到TLR4區域，通過信號級聯反應激活NF-κB信號通路等，促進各種炎性細胞因子表達，啟動機體炎癥反應，對MI炎癥具有重要作用。根據TLR4的信號傳遞是否包括髓樣分化蛋白分子88（MyD88）分為MyD88依賴性和非依賴性2種途徑。詳見圖1。

圖1 心肌缺血的TLR4信號通路

炎癥反應是MI重要病理特征，在心肌損傷后早期病理重構過程中具有重要作用，并與預后密切相關。當MI發生時，可引起腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、IL-6等促炎性細胞因子釋放，促使中性粒細胞向損傷區域聚集而引發炎癥反應，同時產生大量自由基，加劇組織損傷。目前研究較多的炎癥介質以TNF-α、IL-6等為主，且炎癥因子水平與缺血后心臟功能的損害、細胞壞死數量直接相關。機體遭受心肌缺血/再灌注（I/R）損傷時，通過刺激心肌、內皮細胞釋放炎癥因子（IL-6、TNF-α 等），從而調節局部炎癥反應，且I/R 1 h 后TLR4 mRNA表達至高峰，其表達與心肌組織TNF-α水平呈正相關。心肌梗死大鼠血清炎性因子TNF-α、IL-6水平也顯著升高。這些研究表明，炎癥反應參與了MI病理過程。因此調控炎癥反應是干預MI的有效手段。如飛龍掌血提取物可降低高脂血癥MI大鼠血清TNF-α、γ干擾素（IFN-γ）、IL-6水平，升高IL-10含量，調節抗炎/促炎因子平衡，減輕心肌損傷。

炎癥、活性氧生成、心肌細胞凋亡及鈣離子超載等是引起MI損傷的重要生物學機制。其中炎癥因子及氧自由基參與MI病理全過程，加重心肌損傷，導致心律失常、心力衰竭等嚴重并發癥，并可激活多條信號通路，其中以TLR4信號通路研究較多。MI后損傷的心肌細胞釋放大量損傷相關因子，激活TLR4受體，參與信號傳導，通過激活下游NF-κB信號通路，介導炎癥因子分泌和釋放，誘導心臟局部炎癥反應并進一步加重心肌損傷。TLR4屬經典炎癥通路，廣泛存在于心肌中，其過度激活會導致心肌組織損傷，對MI 具有重要作用。如I/R 大鼠心肌組織中TLR4、p65、IL-1β、TNF-α及IL-6表達明顯上調，急性心肌梗死（AMI）大鼠亦如此。HMGB1作用于TLR4受體，上調脾臟組織Th17 細胞、CD4T 細胞比例、CD4/CD8T細胞比值，加重MI炎性損傷。因此，臨床可通過抑制該信號通路，發揮抗氧化應激、抗炎、抗凋亡等作用，減輕心功能及心肌損傷。如右美托咪定通過降低I/R大鼠心肌組織TLR4、NF-κB表達，負調控TLR4信號通路，減少心肌損傷，緩解氧化應激反應。異丙酚通過降低I/R 大鼠心肌組織TLR4、HMGB1、TNF-α、IL-6表達，減輕細胞凋亡及炎癥反應，改善心功能。可見，TLR4信號通路在MI過程中發揮關鍵作用，干預此信號通路對減輕MI、保護心肌結構具有重要意義。

2 基于Toll 樣受體4 信號通路治療心肌缺血的中藥研究

2.1 單體有效成分

TLR4信號通路相關蛋白TLR4、NF-κB、TNF-α等激活是MI損傷的重要機制，中藥可通過調控上述蛋白減輕心肌炎癥，抑制細胞凋亡，縮小梗死面積。目前臨床研究較多的單味中藥有效成分可分為活血藥（姜黃素、羥基紅花黃色素A）、解表藥（葛根素）、清熱藥（小檗堿、胡黃連苦苷Ⅱ、穿心蓮內酯、丹皮酚）、溫里藥（吳茱萸次堿）、補氣藥（人參總皂苷、西洋參皂苷）、補陰藥（鐵皮石斛多糖）6類。其治療MI作用機制以抑制TLR4、核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（NLRP3）炎癥小體及相關通路（TLR4/Myd88/NF-κB、HMGB1/TLR4/NF-κB信號通等）為主。

羥基紅花黃色素A通過下調I/R大鼠心肌中TLR4、NF-κB過度表達，減少炎癥介質過度分泌，保護心肌組織；姜黃素通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，降低I/R小鼠心肌TLR4、NF-κB及TNF-α表達，減少心肌梗死面積；丹皮酚對I/R大鼠具有保護作用，可通過降低TLR4、TNF-α表達以保護缺血性組織，改善心室重構。葛根素通過下調TLR4/Myd88/NF-κB通路及抑制NLRP3炎癥小體激活，降低I/R損傷大鼠心肌IL-6、IL-1β及TNF-α的含量，減輕炎癥反應。穿心蓮內酯通過抑制I/R大鼠心肌HMGB1、TLR4及NF-κB表達，降低炎癥因子（IL-6、TNF-α及IL-1β）含量，以減輕炎癥反應，保護缺血性心??；小檗堿通過調節HMGB1-TLR4 軸，降低急性心肌缺血大鼠血清TNF-α、IL-6及丙二醛（MDA）含量，提高心肌組織總超氧化物歧化酶（T-SOD）活性，緩解心肌損傷；胡黃連苦苷Ⅱ能抑制TLR-4、NF-κB及炎性因子（IL-6、TNF-α）表達，減輕大鼠心肌I/R損傷。吳茱萸次堿具有較強的正性肌力、正性頻率及舒血管作用，通過介導TLR4/NF-κB信號通路保護心肌I/R損傷。人參總皂苷聯合異氟醚可顯著下調TNF-α、IL-6 含量，保護心肌細胞，其作用機理與抑制TLR4、NF-κB蛋白表達有關，療效優于單純人參總皂苷；西洋參皂苷具有提高免疫力、抗炎等作用，通過下調TLR4、MyD88、p-NF-κB 和 NLRP3 炎癥相關蛋白，減少缺血、梗死面積，改善心肌I/R無復流現象。鐵皮石斛多糖具有抗氧化、抗炎及調節免疫等作用，通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，增強抗氧化損傷能力，抑制細胞凋亡，對缺氧/復氧的H9c2細胞起到較好的保護作用。詳見表1。

表1 基于TLR4通路防治MI中藥單體作用通路及部分生物學標志物

2.2 復方

中藥復方治療MI的相關方藥可分為益氣活血、通絡解毒、益氣溫陽及養陰4大類，其作用機制主要以抑制TLR4/NF-κB信號通路為主。

益氣活血類通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，減少炎癥因子分泌及白細胞聚集，抑制心肌細胞凋亡，改善冠脈微循環。如二參顆粒通過抑制心肌組織TLR4、NF-κB基因表達，阻止MI炎癥反應，充分發揮心肌細胞的營養及再生作用；通心絡具有益氣活血、通絡止痛功效，通過抑制TLR2/TLR4-NF-κB 信號途徑，減輕I/R大鼠炎癥因子（IL-6、TNF-α）釋放，改善心功能及心肌缺血；麝香通心滴丸通過上調心肌組織沉默信息調節因子（Sirt1）、過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活子-1α（PGC-1α）、過氧化物酶體增殖物激活受體α（PPARα），以及下調細胞外信號調節激酶1/2（ERK1/2）、TLR4、解偶聯蛋白2（UCP2）蛋白表達，發揮抗炎、改善冠狀動脈微循環及心功能作用；桂枝湯復合方劑通過下調新西蘭兔心肌組織TLR4、NF-κB p65、TNF-α及IL-6表達，減少心肌炎癥，改善心功能；活血安心方能通過抑制梗死邊緣TLR4-NF-κB-TNFα信號通路活化，改善AMI大鼠心肌損傷，且呈劑量依賴性；心悅膠囊通過下調I/R無復流大鼠心肌組織中 TLR4、My D88、NF-κB、NLRP3及半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1（Caspase-1）蛋白表達，降低IL-1β、IL-18、IFN-γ分泌，減少白細胞聚集、黏附，從而緩解I/R無復流現象。

通絡解毒類復方龍脈寧通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB p65 信號通路及相關炎癥因子 IL-1β、IL-6、TNF-α、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）、一氧化氮（NO），改善炎性細胞浸潤及MI，對AMI起到良好的保護作用；丹參通絡解毒湯通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，下調AMI大鼠心肌組織TNF-α、IL-6、細胞間黏附因子-1（ICAM-1）及MCP-1 表達，減輕炎癥損傷。

益氣溫陽類和養陰類主要有活心丸、芪藶強心膠囊、冠心Ⅴ號合劑、天王復心方等。其中桂枝甘草湯通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，減少炎癥反應及細胞凋亡，對心肌I/R損傷具有保護作用；活心丸通過調控TLR4、p-NF-κB蛋白表達，改善AMI所致心臟炎癥；芪藶強心膠囊通過降低TLR4/NF-κB信號通路活性，減輕免疫炎性反應，抑制心肌損傷及心肌細胞凋亡；冠心Ⅴ號合劑通過抑制TLR4/My D88/NF-κB p65途徑，改善心室結構，以延緩心肌梗死后心室重構進程，且以高劑量療效最優；天王復心方通過調節TLR4/NF-κB炎癥信號，減輕心肌損傷，縮小壞死面積；補腎通脈方通過抑制炎性信號通路，降低下游炎癥因子（TNF-α、IL-6）表達，發揮抗炎作用以保護心肌。詳見表2。

表2 基于TLR4通路防治MI的中藥復方作用通路及部分生物學標志物

3 展望

綜上所述，目前基于TLR4信號通路防治MI的中藥具有以下特點：①單體有效成分多具有活血化瘀、清熱、補氣溫陽之功效；②復方包括中成藥及湯劑，以益氣活血、解毒通絡、益氣養陰及溫陽為主；③分子機制中以單味藥有效成分、復方研究較多。

炎癥反應貫穿MI病理全過程。TLR4屬經典炎癥通路，MI損傷后，心肌細胞釋放HMBG1蛋白或激活TLR4受體，通過MyD88信號依賴途徑向下游傳導信號，激活NF-κB途徑并刺激炎癥因子、趨化因子及免疫調節細胞因子的分泌及釋放，介導炎癥反應，加重心肌損傷。中藥通過調控相關蛋白（TLR4、TNF-α、HMBG1 及NLRP3）及抑制相關信號通路（HMGB1/TLR4/NF-κB、TLR4/MyD88/NF-κB、TLR4/NF-κB/NLRP3等），減輕心肌損傷及細胞凋亡，減少缺血面積，保護心肌結構及心功能，以延緩MI 進程。詳見圖2。

圖2 中藥基于TLR4信號通路抑制MI炎癥損傷機制

目前，基于TLR4信號通路中藥治療MI相關性研究尚存在一些不足：①MI發病機制復雜，目前研究以（急性）心肌梗死、I/R為主，其他心肌缺血類疾病研究較少；②藥物以活血化瘀類為主，研究對象集中于MI的心血瘀阻證，其他證型涉足較少；③MI動物模型以手術造模、藥物誘導為主，如冠狀動脈結扎、異丙腎上腺素誘導等，但臨床引發MI原因甚多，動物模型難以模擬人體所有病因及發病過程；④中藥治療MI具有多靶點、多通路特點，是一種網絡性質的整體調節，目前研究少有闡明中藥單體或復方的有效成分與炎癥機制間復雜關系，以及系統闡明活血化瘀、通絡解毒、清熱、益氣溫陽及養陰等具體功效與現代生物學機制間關系。建議今后引入網絡藥理學、生物信息學等技術，有機結合中醫辨證論治思路，從分子機制探索中藥功效及中醫理論的具體內涵，促進中醫藥現代化研究。