黃芪有效成分抗動脈粥樣硬化機制研究進展

王麗娜，張磊，戴霞?

（1.山東中醫(yī)藥大學，山東 濟南 250355；2.山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，山東 濟南 250011）

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是一種慢性進行性動脈血管炎癥性疾病，在規(guī)范應用他汀類等降脂藥物并初見成效的當下，仍是造成心腦血管疾病發(fā)病率和病死率升高的主要原因［1］。因此，探索一種新的補充甚至是替代療法是目前抗AS 研究的核心目標。中醫(yī)學以其多通路、多靶點的治療特點在AS治療中備受青睞。根據(jù)發(fā)病部位及癥狀的不同，通常將AS歸屬于“胸痹”“中風”“脈痹”“頭痛”“眩暈”等范疇，以本虛標實立論，其中本虛以氣虛為主，而標實以血瘀為先［2］，故臨床治療AS常用益氣活血法［3］。黃芪素有“十方八芪”之稱，被譽為“補氣圣藥”。黃芪在《本草經(jīng)集注》中被記載具有“逐五藏間惡血、益氣”之用，《本草綱目》謂其：“益元氣，二也……排膿止痛，活血生血，內(nèi)托陰疽，為瘡家圣藥，五也……”，以上均說明黃芪本身具有益氣活血之效。另有研究發(fā)現(xiàn)，黃芪是中醫(yī)臨床治療AS 的核心藥物之一［4］。現(xiàn)代藥理學研究表明，黃芪及其成分具有多種生物活性，如調(diào)節(jié)血脂、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗炎、抗病毒等［5?6］，被廣泛應用于心血管、內(nèi)分泌、免疫及腫瘤等領域。另外，有研究指出黃芪能從保護血管內(nèi)皮、抗氧化應激、抑制炎癥反應等方面干預AS［3，7］。因此，通過梳理近幾年國內(nèi)外相關文獻，本文基于AS 的病理特點，從參與AS 的主要細胞的角度對黃芪主要有效成分抗AS的機制進行綜述，以期為黃芪等中藥干預AS的研究及臨床應用提供一定的參考。

1 具有抗AS作用的黃芪有效成分

黃芪為豆科黃耆屬植物，根部入藥，以蒙古黃芪和膜莢黃芪兩種基源為主［8］。從現(xiàn)代藥理學角度出發(fā)，中藥發(fā)揮療效主要依靠其核心成分，即有效成分。通過文獻檢索發(fā)現(xiàn)，黃芪有效成分包括黃芪多糖、黃芪甲苷、黃芪黃酮類，其中黃酮類還包括槲皮素、山柰酚、芒柄花黃素等。現(xiàn)將黃芪有效成分抗AS 的研究總結(jié)如下，結(jié)果見表1～表3。

表1 黃芪多糖抗AS研究

表2 黃芪甲苷抗AS研究

續(xù)表2

表3 黃芪黃酮類抗AS研究

2 黃芪有效成分抗AS作用機制

2.1 保護血管內(nèi)皮細胞

2.1.1 抑制炎癥反應

在抑制炎癥反應過程中，主要通過調(diào)控相關炎癥信號因子的表達來改善內(nèi)皮細胞損傷。NF－κB 是參與炎癥反應的重要核轉(zhuǎn)錄因子之一，通過下調(diào)NF－κB信號通路來減輕AS炎癥，已成為目前中藥有效成分抗AS 研究的熱點角度［43］，黃芪多個成分可通過此通路抑制炎癥反應［32，44?45］。TLR4是NF－κB的上游信號，槲皮素可以通過減弱內(nèi)皮細胞中的TLR/NF－κB 信號通路來抑制ox－LDL 誘導的內(nèi)皮白細胞黏附，并減少高脂飲食誘導的AS 大鼠炎癥反應，從而有效保護內(nèi)皮細胞。CD40 信號與AS 的炎癥反應密切相關，該信號可在ox－LDL、TNF－α 等刺激下上調(diào)于內(nèi)皮細胞內(nèi)的表達量［46］。研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷能夠抑制內(nèi)皮細胞中的CD40 信號，從而降低其下游炎癥因子TNF－α、sVACM－1、IL－6 和IL－8 的含量，顯示出良好的抗炎特性［23］。另外，NF－κB 又可促使NLRP3 炎癥小體形成［47］，NLRP3炎癥小體基因的沉默可減慢小鼠AS的進展［48］，而黃芪甲苷具有下調(diào)NLRP3蛋白表達的作用［28］。

2.1.2 抗氧化應激

在抗氧化應激方面，下調(diào)機體的ROS 及活性氮（RNS）至關重要，而SOD 等各種內(nèi)源性抗氧化酶能夠在一定程度上清除ROS。有研究發(fā)現(xiàn)，在體外干預HUVECs 氧化應激損傷模型時，黃芪多糖能夠升高Cu/Zn－SOD蛋白表達，提高NO釋放量，并下調(diào)細胞凋亡率，有效緩解內(nèi)皮細胞損傷［16］。張敬芳等［18］亦從體內(nèi)實驗的角度驗證了黃芪多糖可以通過氧化應激通路干預AS，并從形態(tài)學進一步證實。黃芪甲苷能夠提高氧化應激后HUVECs 的SOD 活性，降低線粒體ROS 含量及NADPH 氧化酶活性，使線粒體膜電位顯著增高，從而提升線粒體抗氧化能力［25］。有研究指出，PPARγ信號的激活效應有益于治療AS等心血管疾病［49］，芒柄花黃素可以通過PPARγ信號通路發(fā)揮抗氧化作用［38］。

2.1.3 調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝

在調(diào)脂研究方面，并未發(fā)現(xiàn)有對黃芪有效成分降低LDL 含量進而保護血管內(nèi)皮細胞作用的直接研究。但王意君等［50］發(fā)現(xiàn)，黃芪注射液能夠?qū)τ坞x脂肪酸導致的主動脈環(huán)損傷產(chǎn)生保護作用，具體表現(xiàn)為通過下調(diào)NF－κB 表達，增加內(nèi)皮源性NO 合成/釋放。宋杰等［17］在前人工作基礎上進一步從細胞角度研究了黃芪多糖對血管內(nèi)皮細胞的保護作用，其機制是通過活化被游離脂肪酸所抑制的AMPK－eNOS通路所實現(xiàn)的。

黃芪的有效成分具有抑制炎癥反應、抗氧化應激、調(diào)脂以及抗細胞凋亡［24，38］等作用，能多靶點、多通路地參與內(nèi)皮細胞的保護，從而為黃芪干預AS早期斑塊擴大及后期血栓形成的研究提供理論參考。

2.2 阻止巨噬細胞泡沫化

巨噬細胞泡沫化是指巨噬細胞表面的清道夫受體識別并吞噬ox－LDL 后轉(zhuǎn)化成泡沫細胞的過程，這一過程是AS發(fā)生發(fā)展的關鍵一步［51］。因此，阻斷該過程的任意一個環(huán)節(jié)均可以控制AS的進展，故調(diào)節(jié)脂質(zhì)水平和分布以及干預巨噬細胞對于治療AS 來說至關重要。

2.2.1 促進膽固醇逆向轉(zhuǎn)運

膽固醇逆向轉(zhuǎn)運（RCT）的強度是巨噬細胞向泡沫細胞衍變的關鍵因素。有研究指出，ABCA1、SR－B1等蛋白的表達水平與RCT 的強度呈正相關［52］。黃芪多糖［22］、黃芪甲苷［29，32］、黃芪總黃酮［35］能夠通過上調(diào)ABCA1 的表達，降低脂質(zhì)含量，從而抑制泡沫細胞生成。其中，黃芪甲苷和黃芪總黃酮通過miR－33 途徑來發(fā)揮對ABCA1的調(diào)控作用。PCSK9在LDL－C代謝中起著關鍵作用，它能夠促進LDL－R的降解，LDL－R能夠通過結(jié)合并內(nèi)吞LDL 調(diào)節(jié)膽固醇代謝［53］。因此，PCSK9目前成為降脂治療的新靶點。鄒紅鈺等［19］發(fā)現(xiàn)黃芪多糖具有下調(diào)THP－1 源性巨噬細胞PCSK9 蛋白及基因表達的作用，轉(zhuǎn)錄后水平反饋性升高LDL－R蛋白表達，并初步證明PPAR－β/δ 是其可能的作用通路之一。此外，黃芪甲苷、槲皮素也被發(fā)現(xiàn)具有靶向調(diào)控PCSK9的作用［26］。

2.2.2 促進巨噬細胞自噬

在一定范圍內(nèi)，巨噬細胞自噬是機體的抗AS保護機制。Beclin1 基因是一種哺乳動物特有的自噬特征性基因，LC3－Ⅱ被認為是自噬過程的特征蛋白，用來反應自噬體分子量。張志鑫等［31］用黃芪甲苷干預巨噬細胞后發(fā)現(xiàn)干預組自噬小體較對照組數(shù)量增多，LC3－Ⅱ和Beclin1 蛋白的表達水平上調(diào)，充分說明了黃芪甲苷具有誘導巨噬細胞自噬的作用，并通過小鼠體內(nèi)實驗進一步驗證自噬是通過PI3K/Akt/mTOR 信號通路調(diào)控的。Krüppel 樣轉(zhuǎn)錄因子2 在AS 中發(fā)揮重要作用，可以抑制自噬調(diào)節(jié)劑混合譜系激酶結(jié)構(gòu)域樣假激酶（MLKL）的表達。MA 等［54］發(fā)現(xiàn)，毛蕊異黃酮可以通過KLF2/MLKL 信號通路來上調(diào)巨噬細胞自噬，減輕巨噬細胞浸潤，從而抑制泡沫細胞的形成、炎癥和細胞凋亡，為黃芪抗AS 研究提供了新的研究角度。MST1是一種絲氨酸－蘇氨酸激酶，參與多種生物學功能，包括下調(diào)自噬、細胞凋亡等［55］。槲皮素可以在下調(diào)MST1的同時上調(diào)LC3－Ⅱ及Beclin1 蛋白的表達來誘導巨噬細胞自噬［40］。需要注意的是，巨噬細胞自噬的結(jié)果并不能代表細胞的死亡，因此對于黃芪誘導巨噬細胞自噬的研究，需要在前人基礎上驗證有效成分干預后巨噬細胞的存活情況，以使抑制抗AS作用的結(jié)果更具說服力。

2.3 抑制血管平滑肌細胞增殖和遷移

VSMC 位于血管壁中膜，在泡沫細胞分泌的生長因子和促炎因子的作用下，VSMC 增殖、遷移到血管中膜，并與泡沫細胞、巨噬細胞共同參與斑塊的形成。有研究表明，泡沫細胞除來源于巨噬細胞外還有一部分來自平滑肌細胞，即平滑肌細胞源性泡沫細胞［56］。黃芪有效成分同樣對血管平滑肌細胞增殖和遷移有抑制作用。

有研究指出，持續(xù)高糖環(huán)境可以促進VSMC 的增殖與遷移［57］。高惠娟等［58］研究發(fā)現(xiàn)，黃芪能夠抑制高糖誘導的VSMC 增殖和遷移，該過程主要通過調(diào)控miR－18a－5p/MFN2 軸實現(xiàn)。p38 MAPK 信號通路是經(jīng)典的炎癥反應通路，除此之外，還能通過調(diào)節(jié)細胞周期相關蛋白的表達參與VSMC 增殖以及調(diào)節(jié)細胞遷移［59］。MMP－2是調(diào)節(jié)是細胞遷移的關鍵因素，CHEN等［34］用黃芪甲苷干預PDGF－BB 誘導的人表皮VSMC模型，發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷能上調(diào)細胞周期相關蛋白，下調(diào)平滑肌細胞特異性抗原、α－平滑肌肌動蛋白、肌間線蛋白3 種人表皮VSMC 分化表型標志物的表達水平，以此說明黃芪甲苷具有抑制VSMC 增殖與遷移的作用；并通過進一步實驗發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷是通過抑制MMP－2蛋白表達來抑制細胞遷移的，而發(fā)揮增殖與遷移作用最終是通過下調(diào)p38 MAPK 信號通路實現(xiàn)的。PDGF－BB 也能正向調(diào)節(jié)血管平滑肌細胞的遷移，芒柄花黃素能夠抑制PDGF－BB 刺激下的體外細胞模型［37］。

2.4 抑制血小板聚集

內(nèi)皮細胞受損后會激活血小板和凝血系統(tǒng)，從而形成動脈血栓。因此，阻止血栓形成亦是AS 治療目標，而在血小板是在該過程中發(fā)揮關鍵作用的細胞。血栓素A2（TXA2）和前列環(huán)素I2（PGI2）均是由血小板產(chǎn)生的花生四烯酸的代謝活性物質(zhì)，TXA2促進血小板聚集和血管收縮，PGI2 則與其作用相反；生理情況下，兩者處于相對平衡，但在AS 等已形成血栓的疾病中TXA2/PGI2值則會升高［60］。早先有研究發(fā)現(xiàn)黃芪總皂苷有抗血小板聚集的作用，其機制可能與通過升高PGI2 含量來降低TXA2/PGI2 值以及升高NO 保護內(nèi)皮細胞有關［61］。黃芪是中醫(yī)臨床治療血小板聚集的核心藥物［62］，而近年來鮮有關于黃芪有效成分抗血小板聚集的研究。最新研究發(fā)現(xiàn)，與正品黃芪成分高度相似的黃芪屬植物——梭果黃芪具有抗血小板聚集的特性，主要作用途徑是抑制TXA2 活性［60］。因此，關于黃芪有效成分通過抗血小板聚集來抗AS 的研究仍需大量基礎實驗進一步探討。

3 小結(jié)與展望

AS多累及冠狀動脈、腦動脈、頸動脈等大動脈，繼發(fā)于高血壓、糖尿病、高血脂等基礎代謝類疾病，一旦形成，大都不可逆，目前治療多以干預原發(fā)病來防止靶器官損害為原則。所以深入探索AS發(fā)病機制，從疾病本身入手成為目前AS 治療的研究重點。黃芪有效成分可以改善和治療AS，并且相關研究已取得一定的進展。因此，本文以AS的病理過程中主要的參與細胞為線索，從黃芪有效成分保護內(nèi)皮細胞、阻止巨噬細胞泡沫化、抑制血管平滑肌遷移和增殖以及抗血小板聚集的角度探討了其抗AS 的途徑，并發(fā)現(xiàn)黃芪抗AS 具有多成分、多通路、多靶點、多效果的特點。

盡管既往關于黃芪有效成分抗AS 機制的國內(nèi)外研究甚多，但仍有部分問題亟待改善。①炎癥反應、氧化應激或細胞凋亡等可發(fā)生于AS多個階段，應完善研究模型，將上述反應的研究對象具體到病理環(huán)節(jié)；②黃芪有效成分抗血小板聚集等血栓形成的階段缺乏大量嚴謹?shù)幕A實驗來充實；③研究多停留在動物實驗和細胞實驗階段，缺乏單一制劑相關的臨床試驗評價以及循證醫(yī)學研究；④黃酮成分存在于多種植物中且黃酮化合物種類多樣，通常很難使研究標準化，因此應控制黃芪黃酮中化合物的來源，優(yōu)化干預手段，為進一步研究黃芪抗AS的機制奠定良好的基礎。可見，針對黃芪有效成分抗AS 機制的深入研究，能夠為AS 治療藥物的研究與開發(fā)起到一定的推動作用。