中藥治療糖尿病心肌病作用機制的研究進展

李慧歆，鄧立輝，粟裕冬，董波

糖尿病心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）是由于糖尿病誘導心肌結構和功能發生改變，導致左心室肥厚、心肌重塑（纖維化），并最終誘發心力衰竭［1-2］。DCM也是糖尿病患者死亡的原因之一，研究發現，男性糖尿病患者心力衰竭發生風險較正常男性增加了2.4倍，女性糖尿病患者心力衰竭發生風險較正常女性增加了5.0倍［3］。而嚴格控制心血管危險因素（如高血糖、高血壓和高脂血癥）已被證明可降低糖尿病患者發展為DCM的風險［4］。目前，對于DCM仍缺少有效的治療手段，而祖國醫學在治療糖代謝紊亂和心血管疾病方面有著悠久的歷史。2017年發表于Cell的1項研究明確指出，青蒿素具有抗糖尿病的作用，這使得中藥治療慢性病及其并發癥得到臨床專家的認可［5］。既往研究表明，DCM的病理生理機制主要有以下幾個方面：神經激素激活和微循環功能障礙、代謝改變、氧化應激、鈣代謝受損和心肌細胞損傷［6］。本文主要從抗氧化應激、抗炎、抗細胞凋亡、抗心肌纖維化及其他作用幾個方面綜述傳統中藥單體或復方緩解DCM機制的臨床前研究進展，以期為祖國醫學在DCM中的應用提供理論依據。

1 抗氧化應激

氧化應激指體內氧化和抗氧化失衡，即活性氧產生過多且無法被降解所帶來的一系列負面作用。研究表明，氧化應激在包括DCM在內的糖尿病微血管和心血管并發癥的發生、發展中起著關鍵作用［7］。糖代謝異常會導致線粒體超氧化物過度產生，而線粒體超氧化物是糖尿病引起心肌以及其他組織損傷的主要媒介，并且其還參與了糖尿病并發癥發生的5種途徑〔通過多元醇途徑增加葡萄糖和其他糖的含量，增加細胞內晚期糖基化終末產物（advanced glycation end products，AGEs）的形成，增加AGEs受體及其活化配體的表達，促進蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）亞型的激活和己糖胺途徑的過度激活〕的激活，同時還可使兩種抗動脈粥樣硬化酶——內皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）和前列環素合成酶直接失活，而以上途徑的激活會使細胞內活性氧增多，最終導致長期的表觀遺傳變化［8］。

TAN等［9］采用鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）誘導SD糖尿病大鼠模型，并采用虎杖甙進行治療，結果顯示，虎杖甙降低了糖尿病大鼠模型心肌中NADPH氧化酶（NADPH oxidase，NOX）2、NOX4和核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）的表達，這與虎杖甙逆轉NOX的活性有關，同時虎杖甙可改善糖尿病大鼠模型的心功能，表現為左心室射血分數、左心室短軸縮短率、心臟彩超A峰E峰流速比值升高；同時，該研究體外采用虎杖甙干預經高糖刺激的心肌細胞H9C2，結果與動物實驗一致，說明虎杖甙能夠通過減少NF-κB表達、減輕氧化應激反應，從而減輕糖尿病大鼠模型心肌損傷和心肌細胞H9C2損傷。YAO等［10］研究發現，由桃仁、紅花、黃精有效成分組成的桃花精可通過沉默信息調節因子1/叉頭轉錄因子O3途徑而減輕DCM的氧化應激和炎癥反應；此外，DCM小鼠經桃花精治療后心功能明顯改善，心臟組織中活性氧、丙二醛表達水平降低，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性升高。JIANG等［11］研究發現，中成藥環維黃楊星D能改善DCM大鼠的心功能，減輕線粒體損傷情況，提高SOD活性，減少丙二醛的產生，環維黃楊星D在DCM中發揮抗氧化應激作用與其可以抑制胞質接頭蛋白Keap1的表達，降低核轉錄因子紅系2相關因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）-胞質接頭蛋白Keap1復合物的結合自由能，促進Nrf2易位進入細胞核，進而激活其下游信號有關。ZHANG等［12］通過高糖高脂飲食構建DCM大鼠模型，結果顯示，黃芪-丹參復合物高劑量組DCM大鼠SOD和GSH-Px表達高于黃芪-丹參復合物中、低劑量組，黃芪-丹參復合物中、低劑量組DCM大鼠丙二醛和SOD比較差異無統計學意義，說明黃芪-丹參復合物呈劑量依賴性地對DCM大鼠發揮保護作用。DUAN等［13］采用高糖和葡萄糖氧化酶處理心肌細胞H9C2以誘導其發生氧化應激，結果顯示，太白楤木可降低細胞死亡率、細胞內活性氧水平及減輕細胞氧化損傷，同時太白楤木還可誘導Nrf2的核易位及其下游靶點抗氧化反應元件（antioxidant response elements，ARE）的表達，提示太白楤木對高糖和葡萄糖氧化酶誘導的細胞氧化應激具有保護作用，且該保護作用可能通過Nrf2/ARE途徑完成。

2 抗炎

正常情況下，當細胞受到外界刺激時，炎癥反應會成為維持細胞內穩態的適應性反應［14］；但當外界刺激持續存在時，這種適應性反應過度反應，對細胞產生損傷。研究表明，促炎細胞因子〔包括腫瘤壞死因子α（tumour necrosis factor-α，TNF-α）、白介素（interleukin，IL）-1β和IL-6〕在心肌細胞肥大過程中起重要作用［15］。持續性高血糖可誘導炎癥因子在心肌細胞中過度表達，導致心肌損傷，進一步趨化白細胞向受損部位浸潤和聚積［16］。

WANG等［17］研究表明，青錢柳乙醇葉提取物可降低糖尿病小鼠心肌組織中TNF-α、IL-1β和IL-6的表達水平，降低血清心肌肌鈣蛋白I、肌酸激酶、乳酸脫氫酶和天冬氨酸氨基轉移酶水平，提示青錢柳乙醇葉提取物可緩解糖尿病小鼠的心肌炎癥反應，分析其機制可能與磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信號通路的激活有關。ZHANG等［18］構建糖尿病小鼠模型，并利用AGEs處理心肌細胞H9C2，結果顯示，肉豆蔻苷可減輕糖尿病小鼠的心室重構，并降低糖尿病小鼠乳酸脫氫酶、肌酸激酶和天冬氨酸氨基轉移酶水平，肉豆蔻苷預處理能降低經AGEs處理的心肌細胞H9C2中TNF-α和磷酸化人核因子κB抑制物激酶β的表達，提示肉豆蔻苷可能通過調控NF-κB和PI3K/Akt信號通路而發揮抗炎作用。SONG等［19］研究表明，復方珍珠調脂膠囊能降低糖尿病小型豬心肌組織中TNF-α、IL-6和超敏C反應蛋白表達水平，同時可降低心肌組織中磷酸化NF-κB的表達水平，提示復方珍珠可通過PI3K/AKt信號通路發揮心肌保護作用。

3 抗細胞凋亡

在長期高糖環境中，心肌細胞可通過多種途徑凋亡，包括脂肪毒性和AGEs的產生。AGEs的產生可誘導炎癥、免疫細胞浸潤和凋亡因子表達［3］。高糖刺激也可觸發其他途徑，進而導致心臟功能和結構變化，如高糖導致線粒體功能障礙和病理性細胞外基質重構是心肌損傷的主要原因，同時產生的線粒體超氧化物本身也可直接誘導心肌細胞凋亡［20］。持續性高糖還會通過葡萄糖的糖酵解過程重新產生二酰甘油，二酰甘油是重要的第二信使，可通過激活絲裂原活化蛋白激酶和c-Jun氨基末端激酶信號通路而促進心肌細胞肥大，增加凋亡基因Bax/Bcl-2比值，減弱細胞外調節蛋白激酶1/2（extracellular regulated protein kinases，ERK1/2）的活性，進而促進心肌細胞凋亡［21］。

ZHANG等［22］通過構建糖尿病小鼠模型和采用AGEs處理心肌細胞H9C2而研究三七皂苷R1對心功能的保護作用，結果顯示，三七皂苷R1可降低糖尿病小鼠血脂水平、胰島素抵抗、心肌病相關酶的表達和凋亡蛋白的表達，同時提高了射血分數、減輕了心肌纖維化程度，改善了心臟功能；三七皂苷R1預處理能夠減少AGEs誘導的心肌細胞線粒體損傷，抑制活性氧的產生，并減少心肌細胞凋亡。三七皂苷R1通過促進雌激素受體α（estrogen receptor，ERα）的表達消除活性氧，隨后激活Akt和Nrf2介導的抗氧化酶，并抑制轉化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）表達。提示三七皂苷R1通過抑制氧化應激和細胞凋亡而對DCM發揮心臟保護作用。LI等［23］構建DCM小鼠模型及采用棕櫚酸鈉處理心肌細胞H9C2，結果表明，丹參聯合紅花能改善DCM小鼠的心功能和心肌狀態，減輕心肌細胞肥大；且丹參聯合紅花能逆轉棕櫚酸鈉誘導的心肌細胞凋亡，分析丹參聯合紅花發揮心肌保護作用及抗凋亡作用的機制與其調節X-框結合蛋白1和非折疊蛋白應答有關。倪青等［24］研究發現，給DCM大鼠喂食益氣活血中藥后，大鼠心肌細胞凋亡率下降，肌纖維溶解、壞死情況好轉。LI等［25］研究發現，四妙勇安湯能夠改善糖尿病小鼠的心臟收縮和舒張功能，抑制心肌肥厚、纖維化、細胞凋亡，保護肌絲排列和線粒體完整性；此外，四妙勇安湯還可下調糖尿病小鼠心肌組織胰高血糖素受體、過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferators-activated receptor，PPAR）α、PPARγ共激活因子1α（PPARγ coactivator-1α，PGC-1α）表達及NF-κB磷酸化水平，上調腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）的磷酸化水平。該研究對四妙勇安湯成分進行分析發現，某些代謝調節成分如綠原酸、阿魏酸、草苷、甘草素、木犀草素、槲皮素、原兒茶酸、咖啡酸等可能有助于減弱胰島素抵抗，從而發揮上述作用，分析其潛在機制可能與四妙勇安湯通過調節胰高血糖素（glucagon，GLC）/AMPK/NF-κB和GLC/PPARα/PGC-1α信號通路而抑制心肌炎癥反應和細胞凋亡有關［25］。

4 抗心肌纖維化

FISCHER等［26］研究表明，DCM患者的左心室會出現心肌肥大和纖維化并伴有不同程度的小血管疾病，病理檢查常見心肌肥厚、間質纖維化、毛細血管內皮變化和毛細血管基底層增厚。壁內小冠狀動脈的微觀變化包括內皮細胞增殖導致管腔變窄、纖維化和黏多糖積聚導致小動脈壁厚度增加、彈性纖維改變、心肌細胞溶解和血管周圍纖維化。Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原增加主要見于心外膜和血管周圍區域，而Ⅳ型膠原則見于心內膜層［27-28］。

LO等［29］研究發現，經人參皂苷Rh2治療后DCM大鼠心肌組織中膠原沉積以及Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原基因表達減少，且在給予PPARδ抑制劑處理后，人參皂苷Rh2的抗心肌纖維化作用被逆轉；在細胞實驗中，采用人參皂苷Rh2處理高糖刺激的心肌細胞H9C2后其信號轉導及轉錄激活蛋白3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）磷酸化水平、結締組織生長因子和纖維連接蛋白表達降低，且在給予PPARδ抑制劑處理后，人參皂苷Rh2的心肌細胞保護作用被逆轉。該研究表明，人參皂苷Rh2能通過調控PPARδ/STAT3信號通路而保護DCM大鼠心肌組織和高糖刺激的心肌細胞H9C2，減輕大鼠心肌組織纖維化程度［29］。CHEN等［30］研究表明，采用黃芪多糖治療后，DCM倉鼠心肌中膠原纖維紊亂和分布減少，心肌中Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原表達明顯下降，且與模型組相比，黃芪多糖組DCM倉鼠心功能指標明顯改善，分析黃芪多糖發揮抗心肌纖維化的作用與其降低心臟磷酸化ERK1/2蛋白表達水平有關。SHEN等［31］構建糖尿病大鼠模型并采用參松養心膠囊灌胃，結果顯示，經參松養心膠囊治療后DCM大鼠心功能明顯改善，Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原、基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-2、MMP-9和平滑肌肌動蛋白α的mRNA表達下調；透射電子顯微鏡顯示，參松養心膠囊組心肌肌節完整性較好，間質膠原的產生減少，分析其潛在機制可能是參松養心膠囊通過調控TGF-β1/Smad信號通路而減少DCM大鼠心肌中膠原的積累，改善心功能并抑制心肌纖維化。丹參酮ⅡA作為參松養心膠囊的主要成分之一，有研究顯示其對心肌損傷具有保護作用［32］。

5 其他作用

中藥除了通過上述4種機制對DCM心肌組織或高糖誘導的心肌細胞發揮保護作用外，還可以通過調節細胞內鈣穩態、改善心肌細胞焦亡、調節腸道菌群以及調控自噬來保護心肌組織。LIU等［33］研究發現，鉤藤堿可以通過提高鈣瞬態振幅、降低血清心肌酶水平、減少心肌細胞凋亡、增強心肌細胞收縮力、減慢心率而減輕糖尿病小鼠的心肌損傷。WANG等［34］研究發現，采用燈盞花素治療DCM大鼠后，其心肌結構紊亂有所減輕，肌原纖維損失和損傷被逆轉，心功能得到改善，肌漿網線粒體腫脹、較大結塊、碎片化、膨大的現象也得到緩解，心臟中PKC、受磷蛋白表達明顯降低，肌漿/內質網鈣ATP酶2（sarcoplasmic reticulum calcium ATPase isoform 2，SERCA-2）活性和表達明顯升高，提示燈盞花素可通過抑制PKC的表達及增強SERCA-2表達來保護心肌組織。YAN等［35］進行的體外實驗發現，復方珍珠調脂方能夠抑制細胞間脂質積累以及棕櫚酸誘導的氧化應激和NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3（NOD-like receptor pyrin 3，NLRP3）炎癥小體依賴性的心肌細胞焦亡；此外，復方珍珠調脂方還能減輕DCM小鼠的心臟肥厚，改善血脂和促炎細胞因子水平，抑制氧化應激和NLRP3炎癥小體誘導的炎癥反應。鐘意等［36］對養心定悸膠囊進行研究發現，方中人參皂苷Rb1、人參皂苷Rg1、甘草酸等有效成分可降低DCM金黃地鼠血清肌酸激酶同工酶、IL-1β、TGF-β1水平以及心肌組織NLRP3、半胱天冬氨酸蛋白酶1（cysteinyl aspartate specific proteinase-1，Caspase-1）、消皮素D（gasdermin D，GSDMD）、NF-κB、IL-1β的mRNA表達水平，減輕心肌損傷程度，提示養心定悸膠囊可以通過調控NLRP3/Caspase-1/GSDMD信號通路而抑制DCM金黃地鼠的心肌細胞焦亡，減輕DCM炎癥損傷，從而保護心肌組織。WANG等［37］研究發現，人參定志湯可以調節腸道菌群的分布和豐度，維持心肌細胞線粒體穩態，改善線粒體功能、自噬及能量代謝，抑制氧化應激，進而發揮保護心肌細胞、降低心肌纖維化/肥大的作用。方中有效成分葛根素可以改善炎癥狀態下內皮細胞線粒體呼吸功能和能量代謝，提高細胞活性，而槲皮素可以抑制缺氧/復氧誘導的心肌細胞氧化應激損傷。ZHANG等［38］基于網絡藥理學篩選運脾活血散結湯中可以治療DCM的活性成分，其中植物雌激素異黃酮可以降低高糖誘導的心臟機械功能障礙，牛磺酸可參與調節血管緊張素Ⅱ，進而發揮心臟保護作用，柚皮素可通過上調ATP敏感性鉀通道和抑制NF-κB信號通路而在體外保護心肌細胞免受高糖誘導的損傷，柚皮苷可改善糖尿病小鼠心肌肥大，槲皮素可通過減輕DCM的炎癥反應和甘油磷脂代謝失調而減輕心功能障礙和心肌纖維化。該研究通過體內、體外實驗證實，運脾活血散結湯能夠抑制心肌細胞凋亡，增強心肌細胞自噬，減輕心臟損傷，保護心功能［38］。

6 小結

綜上所述，體內和體外實驗表明，中藥治療DCM取得了良好的效果，分析其機制主要為抗氧化應激、抗炎、抗細胞凋亡及抗心肌纖維化等，這為后續實現中藥治療DCM的臨床轉化奠定了良好的基礎。由于中藥有效成分復雜多樣，使得中藥治療DCM具有多靶點、多機制的特點，這對于臨床篩選有效治療靶點提供了更多的選擇；但同時也為中藥的基礎研究帶來了一定的挑戰。目前，對于中藥不良反應的研究較少，機制尚不明確，因此其與現代高新研究領域的結合及臨床轉化的難度較大。目前，針對DCM的中藥尚在研發中，其中津力達顆粒、御糖丸、健心平律丸、芪參益氣滴丸、心力衰竭寧合劑、蛭龍活血通瘀膠囊等中成藥或院內制劑已被臨床研究證明對DCM有一定的治療作用。因此，中藥治療DCM仍有很大的前景，隨著中藥治療DCM的機制不斷明確，臨床對中藥的利用度和重視度也將不斷提升。

作者貢獻：李慧歆進行文章的構思與設計；李慧歆、鄧立輝進行資料收集，論文撰寫及修訂；李慧歆、鄧立輝、粟裕冬進行資料整理；董波負責文章的質量控制及審校，對文章整體負責、監督管理。

本文無利益沖突。