孫紅霞，劉春旭，胡 波，紀影實，吳 歌，姜恩平

(1.北華大學藥學院，吉林 吉林 132013；2.北華大學附屬醫(yī)院，吉林 吉林 132011；3.吉林大學基礎(chǔ)醫(yī)學院，吉林 長春 130021；4.吉林省一汽總醫(yī)院，吉林 長春 130011；5.廣東醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院，廣東 東莞 523808)

心肌損傷(myocardial injury，MI)在臨床上主要包括物理性損傷、炎癥性損傷和缺血性損傷3種.物理性損傷一般主要指外力撞擊、撕扯等引起的損傷，常合并胸背部外傷，屬于外科治療范疇.炎癥性損傷主要是由心肌炎所引發(fā)，常見的有自身免疫性心肌炎、病毒性心肌炎、細菌性心肌炎等，需要進行抗感染治療.而缺血性損傷常見于冠狀動脈供血量不足(如心絞痛或心肌梗死等)或全身缺血性疾病(如貧血、血液病等)所導致的心肌缺血性改變，在改善心肌供血的同時需要針對原發(fā)病進行綜合治療.異丙腎上腺素(ISO)是一種β-腎上腺素能受體(β-adrenergic receptor，β-AR)激動劑，可通過激活心肌細胞膜上β1受體使心率(HR) 加快，心肌耗氧量增加，心肌出現(xiàn)缺血樣變化，進而誘發(fā)心肌損傷.心肌缺血性損傷的發(fā)病機制與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激參與的誘導細胞凋亡和自噬有關(guān)，也與炎癥反應相關(guān)，還與氧化應激反應相關(guān).異丙腎上腺素(ISO)誘導的心肌損傷模型具有造模時間短、穩(wěn)定可靠、成本低、易于模仿等特點，常用于誘導模擬缺血性心肌損傷、藥物性心肌損傷、心肌梗死等疾病造模[1-3].

小檗堿(berberine，BBR)也稱為黃連素，是從毛茛科藥用植物黃連(Coptischinensis)中提取的一種異喹啉生物堿，常用于治療腹瀉等胃腸道疾病，有研究[4]發(fā)現(xiàn)：BBR具有抗感染、抗糖尿病、抗衰老、抗癌、抗氧化、保護心臟等多種藥理作用.本研究從BBR對異丙腎上腺素誘導的不同類型心肌損傷的保護作用及機制方面進行綜述，可為臨床研究與應用提供理論依據(jù).

1 小檗堿對心肌損傷的保護作用

1.1 小檗堿對心肌肥厚(MH)的保護作用

陳志冬等[5]用5 mg/kg和10 mg/kg的BBR小鼠灌胃4周后，皮下注射ISO 1 mg/kg，7 d后誘導心肌肥厚模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模型組、BBR組心肌細胞增殖率、凋亡率、RhoA(Ras同源基因家族成員A)、ROCK(Rho激酶，屬于一種小G蛋白Rho效應器)、p-Troponin(磷酸化肌鈣蛋白)、p-MLC(磷酸化肌球蛋白輕鏈)、p-calponin(磷酸化鈣調(diào)節(jié)蛋白)、Bax mRNA及蛋白表達量均顯著升高，超氧化物歧化酶(SOD)、p-PTEN(一種抑癌基因，磷酸化的磷酸酯酶與張力蛋白同源物)、Bcl-2 mRNA及蛋白表達量均顯著降低.與模型組比較，BBR治療組肌酸激酶(CK)、心肌細胞增殖率、凋亡率、RhoA、ROCK、磷酸化肌鈣蛋白、磷酸化肌球蛋白輕鏈、磷酸化鈣調(diào)節(jié)蛋白、Bax mRNA及蛋白表達量均顯著降低，SOD、p-PTEN、Bcl-2 mRNA及蛋白表達量均顯著升高.此研究證實了BBR可抑制ISO誘導的大鼠心肌肥厚，抑制心肌細胞凋亡，促進心肌細胞增殖，其作用機制可能與Rho/ROCK信號通路失活相關(guān).

1.2 小檗堿對急性心肌缺血(MI)的保護作用

ISO是一種非選擇性的β受體激動劑，能夠增強心肌收縮力，加快心臟傳導性，加快心率.當大劑量給予ISO時，可增加心肌的耗氧量，引起冠脈血供急劇減少，造成心肌缺血缺氧造成心肌急性損傷，進一步引起心肌細胞壞死、心肌間質(zhì)纖維組織增生、結(jié)締組織積聚，導致心臟順應性降低，舒縮功能受抑制，長期可致慢性心力衰竭[6-9].ZHANG等[10]研究顯示：小檗堿對連續(xù)2 d皮下注射異丙腎上腺素(ISO)85 mg/kg所致的大鼠心肌缺血具有保護作用，用小檗堿(30、60 mg/kg)治療12 d，最后1次給藥后，發(fā)現(xiàn)ST段抬高有所下降.處死大鼠后，測定其血清肌酸激酶同工酶(CK-MB)、乳酸脫氫酶(LDH)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細胞介素-6(IL-6)水平；取大鼠心臟，測定心臟質(zhì)量指數(shù)，鏡下檢查組織結(jié)構(gòu)，Western blot(免疫印跡)測定高遷移率族蛋白b1(HMGB1)、toll樣受體(TLR4)、前體蛋白(Bax)、抗凋亡蛋白(Bcl-2)和腫瘤壞死因子(TNF-α)蛋白，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：小檗堿可降低急性心肌缺血引起的ST段抬高，降低血清CK-MB、LDH、TNF-α和IL-6水平；小檗堿還可提高心肌組織總超氧化物歧化酶(T-SOD)活性，降低丙二醛(MDA)含量.此結(jié)果證實了小檗堿可通過調(diào)節(jié)HMGB1-TLR4軸發(fā)揮心肌缺血保護作用.

1.3 小檗堿對心肌纖維化(MF)的保護作用

應用非選擇性β-腎上腺素能受體激動劑ISO對大鼠進行慢性刺激，能誘發(fā)心肌出現(xiàn)炎癥反應和心肌纖維化(MF)[11].通過模擬應激條件下的β-腎上腺素能作用，給予SD大鼠ISO刺激心臟[12-14]，誘導大鼠出現(xiàn)心肌損傷.ALRASHEED N M等[15]研究發(fā)現(xiàn)：BBR預處理能夠明顯抑制ISO誘導的心肌纖維化和心肌功能障礙.此外，BBR給藥后能夠減少ISO誘導的心肌巨噬細胞對大鼠心肌的浸潤，并抑制轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β1)/Smads信號通路.體外研究表明：BBR預處理降低了ISO誘導的TGF-β1 mRNA在巨噬細胞中的表達，ISO刺激巨噬細胞，能顯著增加纖維化標志物在成纖維細胞的表達，但BBR預處理可阻止這種表達.BBR可能是通過減少巨噬細胞浸潤和阻止成纖維細胞轉(zhuǎn)化為“活化的”分泌型肌成纖維細胞而對心臟損傷產(chǎn)生保護作用的.

1.4 小檗堿對心肌缺血再灌注損傷(MI/RI)的保護作用

MI/RI是指冠狀動脈在部分或完全急性梗阻后，在一定時間內(nèi)獲得再通，缺血心肌恢復正常灌注，但組織損傷表現(xiàn)為進行性加重的病理過程.血管再通后，缺血引起的心肌超微結(jié)構(gòu)、能量代謝、心功能、電生理等一系列損傷變化更為突出，甚至會發(fā)生嚴重的心律失常并導致猝死.研究[16]表明：BBR可改善MI/RI大鼠心功能，減少心肌缺血面積，降低血清肌酸激酶同工酶MB、乳酸脫氫酶、心肌肌鈣蛋白Ⅰ水平，上調(diào)Bcl-2(一種對抗凋亡的基因) 活性，下調(diào)Bax(一種促進凋亡的基因)、Caspase-3表達，通過調(diào)控Smad7通路，抑制心肌細胞凋亡；WANG等[17]研究發(fā)現(xiàn)：注射小檗堿后，缺血再灌注損傷小鼠心肌細胞的炎癥反應減輕，炎癥因子減少，其機制分析表明：小檗堿抑制了心肌細胞中的凋亡蛋白酶激活因子1、caspase-3和caspase-9的表達，與Bcl-2關(guān)聯(lián)的細胞死亡激動劑Bcl-2、Bcl-2樣蛋白-1和細胞腫瘤抗原p53表達上調(diào)相關(guān).在小鼠缺血再灌注損傷模型中，心肌細胞中NF-κB p65、NF-κB激酶亞單位β(IKK-β)抑制劑、NF-κB抑制劑α(IκBα)的表達和NF-κB活性受到抑制，結(jié)果表明：小檗堿通過NF-κB信號通路抑制炎癥反應，并通過PI3K/AKT信號通路抑制缺血再灌注損傷小鼠心肌細胞凋亡，表明小檗堿是一種潛在的治療缺血再灌注損傷的藥物.

1.5 小檗堿對急性心肌梗死(MI)的保護作用

朱舜明等[18]發(fā)現(xiàn)：與ISO組比較，BBR處理組大鼠的MI體積、左心室舒張末期直徑(LVEDD)和左心室收縮末期直徑(LVESD)顯著降低，而射血分數(shù)(EF)和左室縮短分數(shù)(FS)顯著升高；BBR預處理組大鼠的纖維化標志物Ⅰ型膠原纖維蛋白、Ⅲ型膠原纖維蛋白和平滑肌肌動蛋白(α-SMA)表達水平與ISO組比較顯著下調(diào)；與ISO組比較，BBR預處理組大鼠的TGF-β1/Smad3信號通路、炎癥因子腫瘤壞死因子-α和核因子-κB(NF-κB)被抑制.BBR預處理組大鼠的縫隙連接蛋白43(Cx43)陽性染色評分顯著高于ISO組；與ISO組比較，BBR預處理組大鼠的促凋亡蛋白(Bax和caspase-3)被下調(diào)，而抗凋亡蛋白B淋巴細胞瘤-2基因(Bcl-2)被上調(diào)；與ISO組比較，BBR預處理組大鼠的丙二醛水平顯著降低，而超氧化物歧化酶和過氧化氫酶顯著升高；BBR預處理組大鼠的核因子E-2相關(guān)因子2(Nrf2)和血紅素加氧酶1(HO-1)水平顯著高于ISO組.在ISO誘導的心肌梗死大鼠模型中，小檗堿預處理可通過抑制心臟纖維化、炎癥反應、心肌細胞凋亡和氧化應激損傷而減少MI體積，并改善心臟功能.

1.6 小檗堿對心力衰竭(HF)的保護作用

心力衰竭(heart failure，HF)可由多種原因所引起，是心臟疾病的終末階段，是指在適當靜脈回流條件下，心臟搏出量絕對或相對減少，并伴有全身各組織供血不足及動靜脈充血或瘀血，不能滿足機體代謝需要的一種臨床綜合征.王賽等[19]采用皮下注射ISO 5 mg/(kg·d)，連續(xù)7～10 d，制備大鼠心力衰竭(MF)模型，大鼠左心室(LV)射血分數(shù)(EF)下降5%，左心室收縮末期內(nèi)徑(LVESD)和左心室舒張末期內(nèi)徑(LVEDD)均增大，可判斷模型復制成功.ABUDUREYIMU M等[20]研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿可減輕ISO誘發(fā)的心功能不全、心肌肥大、間質(zhì)纖維化、心肌細胞凋亡和線粒體損傷.在HF中，有絲分裂吞噬調(diào)節(jié)因子PINK1和mito-Parkin下調(diào)，而小檗堿可以上調(diào)PINK1/Parkin介導的有絲分裂吞噬.通過干預RNA敲除PINK1后可顯著抑制Parkin介導的線粒體泛素化，并能削弱小檗堿對HF的有益作用.結(jié)果表明：小檗堿可能通過PINK1/Parkin/泛素化途徑激活線粒體自噬，減輕ISO誘導的心衰反應，具有保護心肌功能的作用.

2 ISO誘發(fā)心肌損傷可能的作用機制

2.1 ISO誘導的氧化應激

研究[6]發(fā)現(xiàn)：衰竭心臟中的ATP(三磷腺苷)酶生成減少，可能與呼吸鏈損傷及自由基清除蛋白被破壞有關(guān).當線粒體損傷或體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)受到破壞時，可導致線粒體中活性氧(ROS)生成增多，誘發(fā)多種疾病.應用ISO處理后的大鼠體內(nèi)抗氧化酶，如超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽(Glu)等水平顯著降低，而一些氧化性產(chǎn)物，如丙二醛(MDA)、一氧化氮(NO)、活性氧(ROS)水平明顯升高[21].

ISO還可促進電壓敏感Ca2+通道的開放，導致Ca2+過量流入，增加心肌收縮，進一步增加氧氣消耗，也通過耗竭ATP并引發(fā)呼吸鏈中的電子泄漏，這些釋放的自由電子與氧分子反應形成活性氧基，直接損傷心肌.此外，ROS還能促進炎性細胞因子TNF-α和IL-6釋放，進而持續(xù)抑制肌質(zhì)網(wǎng)中Ca2+泵，間接損害心肌細胞.

2.2 ISO介導的鈣超載

ISO通過β腎上腺素受體結(jié)合、腺苷酸環(huán)化酶-環(huán)磷酸腺苷-蛋白激酶A(AC-cAMP-PKA)信號轉(zhuǎn)導途徑激活鈣通道和慢鈉通道，使鈣內(nèi)流和快鈉通道離子流(If)電流增加，蛋白激酶A被激活，進而介導鈣通道的磷酸化.磷酸化鈣通道的鈣內(nèi)流增加，導致鈣超載.細胞膜上的Ca2+-ATPase(鈣泵)、Na+-K+-ATPase(鈉鉀泵)和Ca2+-Mg2+-ATPase(鈣鎂泵)在維持細胞內(nèi)Ca2+濃度方面具有重要作用，其降低可引起細胞內(nèi)鈣超載，誘導心肌細胞凋亡.心肌細胞內(nèi)Ca2+濃度升高可導致肌絲過度刺激，心肌收縮力和氧需求量增加，ATP降解，最終導致心肌細胞損傷.

2.3 ISO誘導炎癥反應

研究[6]表明：應用ISO長期刺激β受體，可使血液中心肌炎性因子C反應蛋白(CRP)增高，心肌和血液中IL-6、TNF-α水平也升高，提示ISO可誘導心肌炎性反應.研究[6]顯示：炎性細胞因子可通過各種機制使心肌收縮力下降，誘導左心室出現(xiàn)心室重構(gòu)(VR)，誘導心肌細胞凋亡，從而促進心力衰竭(CHF)的發(fā)生.ISO通過NF-κB信號誘導體內(nèi)和體外IL-6的表達，在一項ISO誘導心肌梗死的研究[22]中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)病理組織染色后，ISO能夠上調(diào)心肌組織中IL-6和TNF-α的蛋白表達.RT-PCR結(jié)果顯示：ISO能夠提高心肌組織中白介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平，還能提高誘導性一氧化氮合酶(iNOS)、內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP-2、MMP-9)、Ⅲ型膠原纖維(collagen-Ⅲ)的轉(zhuǎn)錄水平.免疫印跡檢測發(fā)現(xiàn)：ISO能夠誘導低氧誘導因子-1(HIF-1α)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、核調(diào)節(jié)因子(Nrf-2)、NF-κB、環(huán)氧酶-2(Cox-2)、p-38MAPK、phospho-p38MAPK、ERK-1/2、phospho-ERK-1/2及Ⅰ型膠原纖維(collagen-I)、HIF-1α、VEGF和iNOS蛋白的表達，降低eNOS蛋白表達，說明ISO可通過誘發(fā)炎癥反應而導致心肌損傷[23].

2.4 ISO誘導RAAS激活

腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)是一種內(nèi)分泌系統(tǒng)，在心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用.已有研究[24]表明：大劑量注射ISO能使RAAS系統(tǒng)被高度激活，RAAS的激活與心肌損傷密切相關(guān).血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)是RAAS系統(tǒng)的主要活性物質(zhì)，可與AT1受體結(jié)合發(fā)揮作用，AngⅡ在促進心肌肥大、心肌纖維化、醛固酮(Aldo)的產(chǎn)生、水和鈉的滯留以及交感神經(jīng)系統(tǒng)的激活中發(fā)揮作用[25].AngⅡ通過激活鈣通道增高細胞內(nèi)Ca2+濃度，導致心肌細胞內(nèi)鈣超載；心肌中AngⅡ水平的持續(xù)升高不僅對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響，還可刺激腎上腺使醛固酮(aldosterone，Ald)分泌增加，Ald具有獨立于且相加于AngⅡ的心臟毒性作用.也有研究[3]發(fā)現(xiàn)：醛固酮具有導致心肌、血管的纖維化和重構(gòu)作用，還具有膠原的沉著及降低心肌順應性的作用，AngⅡ與Ald彼此相互加強，通過相同或不同的信號途徑引發(fā)心肌肥厚、心肌纖維化及心肌功能下降.

2.5 ISO誘導細胞凋亡

研究[6]發(fā)現(xiàn)：用β腎上腺素受體(β-AR)激動劑長期刺激心肌組織或細胞，可誘發(fā)心肌細胞出現(xiàn)肥厚樣改變及心肌細胞凋亡、焦亡，甚至壞死樣改變.ISO可能的作用機制是激活p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)通路、TNF-α通路和IL-6通路.C-Jun氨基末端激酶(C-JNK)、細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)和核因子-κB(NF-κB)的表達、激活與凋亡發(fā)生相關(guān)，通過上調(diào)Fas-FasL、Bax、c-myc等促進凋亡基因，下調(diào)Bcl-2、p53等凋亡抑制基因誘導細胞凋亡[26].GANESH K R等[27]研究發(fā)現(xiàn)：高劑量的ISO會使ROS生成增加，進而調(diào)控凋亡下游信號(Bcl-2、LC3(自噬標志物)、caspase-3等)誘導心肌細胞出現(xiàn)凋亡.

3 結(jié) 語

目前，心血管疾病發(fā)病率不斷增加，人們在尋求與在體相似或相同的動物模型來觀察藥物的保護作用.隨著對ISO作用認識的深入，在臨床上和基礎(chǔ)研究中目前已被廣泛用于誘導建立動物心肌損傷模型，用于臨床研究缺血性心肌病如心肌梗死(MI)、心肌重構(gòu)(MR)、心力衰竭(MF)等的發(fā)病機制，為新藥研發(fā)提供理論基礎(chǔ)和依據(jù).ISO用于誘導心肌損傷體內(nèi)外模型，具有簡單方便、死亡率低、易于建立、經(jīng)濟有效的優(yōu)點，但損傷機制與給藥時間、劑量的相關(guān)性等仍在探索中.作為傳統(tǒng)的治療腸道感染的具有悠久歷史的小檗堿，隨著對其藥理學作用的不斷深入挖掘，其藥用價值不可小覷，無論是降糖，還是用于各種原因引發(fā)的心肌損傷，都顯示出良好的應用前景.因此，未來需要更多的動物實驗研究作為支撐，以便更早開發(fā)、更早應用于臨床.

隨著對小檗堿保護心血管作用研究的深入，相信小檗堿在心血管方面的作用未來會得到更有效的開發(fā)和利用，為小檗堿臨床應用提供更多的藥理學理論依據(jù).