李天梅,溫遠(yuǎn)平,羅培,張英,
1 西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院麻醉科,四川瀘州 646000;2 四川省瀘州市中醫(yī)醫(yī)院神經(jīng)外科;3 澳門(mén)科技大學(xué)中藥質(zhì)量研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是一種由脂類物質(zhì)沉積于動(dòng)脈血管壁導(dǎo)致的病變,脂質(zhì)代謝異常是AS的關(guān)鍵病因[1-2]。黃芪抗具有抗炎、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等作用,是臨床常用中藥,其有效成分包括黃芪多糖、黃芪甲苷、黃芪黃酮等。現(xiàn)代藥理研究表明,黃芪及其有效成分可以通過(guò)調(diào)控脂質(zhì)代謝過(guò)程中多個(gè)靶點(diǎn)及信號(hào)通路發(fā)揮對(duì)心腦血管,尤其是AS的保護(hù)作用[3-4]。現(xiàn)就黃芪及其活性成分通過(guò)調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝防治AS的作用機(jī)制進(jìn)行綜述,以期為AS及其相關(guān)心腦血管疾病的臨床治療提供理論依據(jù)。
脂質(zhì)代謝是人體重要且復(fù)雜的生化反應(yīng),參與能量代謝、免疫調(diào)節(jié)和信號(hào)傳遞等生理過(guò)程。脂質(zhì)包含甘油三酯、膽固醇、磷脂以及脂肪酸等,血液中不溶性脂質(zhì)與蛋白質(zhì)以疏水性相互作用結(jié)合后形成脂質(zhì)—蛋白質(zhì)球狀微粒復(fù)合物,即脂蛋白。根據(jù)顆粒密度大小,脂蛋白分為乳糜微粒(CM)、極低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)、中間密度脂蛋白(IDL)和高密度脂蛋白(HDL)。
LDL是致AS的危險(xiǎn)因素之一,其主要成分是甘油三酯和膽固醇酯,富含多不飽和脂肪酸。機(jī)體在缺血、吸煙、高糖等刺激下,可產(chǎn)生過(guò)多的氧自由基,使得LDL很容易被氧化修飾為ox-LDL。ox-LDL通過(guò)與受體結(jié)合傳遞信息,引發(fā)細(xì)胞內(nèi)的一系列變化。一方面,ox-LDL可通過(guò)其細(xì)胞毒性作用直接損傷血管表面的內(nèi)皮細(xì)胞,導(dǎo)致內(nèi)皮間隙增大和通透性增強(qiáng),利于脂質(zhì)沉積,并抑制內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生一氧化氮(NO)及相關(guān)酶基因的表達(dá),引起內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。另一方面,ox-LDL誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞及單核細(xì)胞發(fā)生黏附并向血管內(nèi)皮下趨化,因其表面抗原改變,ox-LDL能抵抗溶酶體酶和組織蛋白酶的降解,造成細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)大量聚集而轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽?xì)胞,加速AS的進(jìn)展[5-6]。因此,ox-LDL已作為AS的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,是一種較LDL更為重要的致AS脂蛋白。
多種中藥的活性成分對(duì)ox-LDL誘導(dǎo)的細(xì)胞泡沫化具有緩解作用,如黃芪、當(dāng)歸、紅花及赤芍等[7-9]。研究表明,黃芪及其活性成分可以抑制ox-LDL誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞泡沫化,降低AS大鼠血清ox-LDL水平及脂質(zhì)沉積,從而減輕AS斑塊病變程度[10-11]。其作用機(jī)制主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:①影響清道夫受體的表達(dá),減少巨噬細(xì)胞對(duì)ox-LDL的攝入[7,9-10];②促進(jìn)膽固醇外流,減少脂質(zhì)蓄積[9,12]。
ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是一類整合膜蛋白家族,能夠利用ATP的水解作用,穿過(guò)細(xì)胞膜的磷脂雙分子層化學(xué)轉(zhuǎn)運(yùn)不同的底物,ABCA1是介導(dǎo)細(xì)胞膽固醇流出的主要膜轉(zhuǎn)運(yùn)體,參與膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程,對(duì)于維持膽固醇平衡至關(guān)重要[13]。ABCA1貫穿AS形成的整個(gè)過(guò)程,靶向ABCA1既可以減少脂質(zhì)沉積又可減弱炎癥反應(yīng),可作為治療和干預(yù)AS的關(guān)鍵靶點(diǎn)。
吳德光等[14]使用黃芪多糖處理腫瘤壞死因子α(TNF-α)誘導(dǎo)的人急性單核白血病細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能夠使泡沫細(xì)胞ABCA1表達(dá)及膽固醇流出率上升,細(xì)胞內(nèi)總膽固醇含量降低,并且能夠減弱泡沫細(xì)胞中核因子κB(NF-κB)的活化水平,提示黃芪多糖能夠拮抗TNF-α介導(dǎo)的ABCA1下調(diào),從而發(fā)揮抗AS作用。石歆等[11]發(fā)現(xiàn),黃芪多糖可以抑制ox-LDL誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞脂質(zhì)堆積,其機(jī)制可能與上調(diào)ABCA1,加速膽固醇流出有關(guān)。陳瓊等[15]研究發(fā)現(xiàn),黃芪總皂苷能夠減輕AS小鼠主動(dòng)脈巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)及膽固醇沉積,其機(jī)制可能與上調(diào)ABCA1等脂質(zhì)調(diào)節(jié)蛋白表達(dá)有關(guān)。
PPARγ是一類由配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子,研究表明PPARγ在脂肪酸、脂蛋白的代謝中發(fā)揮調(diào)控作用,主要涉及對(duì)ox-LDL顆粒的攝取、處理和膽固醇的清除等,并且可以減少炎癥因子TNF-α、白細(xì)胞介素6(IL-6)、IL-1β的生成。PPARγ激活可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞清道夫受體的表達(dá),一方面促進(jìn)ox-LDL顆粒的攝取,另一方面與HDL高親和性結(jié)合,加速膽固醇從巨噬細(xì)胞外流而清除膽固醇。此外,PPARγ激活還能抑制血管細(xì)胞黏附分子1(VCAM-1)和細(xì)胞間黏附分子1(ICAM-1)表達(dá),減少單核/巨噬細(xì)胞聚集到粥樣硬化斑塊處[16]。PPARγ還可上調(diào)ABCA1的表達(dá),促進(jìn)膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)。因此,PPARγ與AS的發(fā)生密切相關(guān)。
臧淑妃等[16]研究發(fā)現(xiàn),2型糖尿病患者應(yīng)用黃芪注射液后巨噬細(xì)胞PPARγ mRNA的表達(dá)明顯增加,膽固醇水平明顯降低。郭靜等[12]研究發(fā)現(xiàn),ox-LDL誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞泡沫化后經(jīng)黃芪多糖處理可上調(diào)PPARγ表達(dá),加速膽固醇流出。BIN等[10]發(fā)現(xiàn),用黃芪甲苷處理AS大鼠后,其頸動(dòng)脈組織PPARγ表達(dá)增加,VCAM-1、ICAM-1表達(dá)降低,血清ox-LDL、TNF-α、IL-6、IL-1β以及血漿ox-LDL減少,頸動(dòng)脈組織脂質(zhì)沉積減少。
AMPK是一種高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,廣泛表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞,與糖脂代謝密切相關(guān)。一方面,AMPK可以抑制固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(SREBP-1c)基因轉(zhuǎn)錄下調(diào)脂質(zhì)合成基因的mRNA水平,抑制肝臟脂質(zhì)從頭合成,并能降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白的表達(dá)水平,從而改善肝細(xì)胞脂質(zhì)沉積。另一方面,AMPK可激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)提高NO水平,以維持血管內(nèi)皮細(xì)胞功能[17-19]。因此,AMPK可作為抗AS的一個(gè)重要靶標(biāo)。
研究表明,游離脂肪酸可以抑制AMPK/eNOS通路,而黃芪多糖可以活化被抑制的AMPK,進(jìn)而激活eNOS以減輕游離脂肪酸對(duì)人血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷[19]。禹博威等[20]研究發(fā)現(xiàn),糖尿病AS大鼠經(jīng)黃芪多糖治療后,胸主動(dòng)脈斑塊病變程度減輕,血糖、血脂水平降低,AMPK、eNOS mRNA表達(dá)增加。因此,黃芪多糖對(duì)心血管的保護(hù)作用可能與激活A(yù)MPK相關(guān)通路、活化eNOS有關(guān)。
ZHOU等[21]在游離脂肪酸誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞和小鼠原代肝細(xì)胞脂質(zhì)沉積模型中發(fā)現(xiàn),黃芪甲苷通過(guò)激活A(yù)MPK上調(diào)SREBP-1c磷酸化水平,抑制SREBP-1c核內(nèi)轉(zhuǎn)移,從而改善肝細(xì)胞脂質(zhì)沉積。韋曉虹等[22]在高脂高糖飲食小鼠模型中也發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷可以減輕肝臟脂質(zhì)沉積,并且與激活A(yù)MPK有關(guān)。但黃芪是否通過(guò)影響AMPK/SREBP-1c信號(hào)通路緩解AS尚未見(jiàn)報(bào)道,仍有待進(jìn)一步研究。
此外,特異性表達(dá)于脂肪與巨噬細(xì)胞中的脂肪酸結(jié)合蛋白4(FABP4)也參與細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)及代謝。FABP4基因過(guò)度表達(dá)可導(dǎo)致巨噬細(xì)胞內(nèi)甘油三酯和膽固醇聚集,從而加劇AS的發(fā)生發(fā)展[23-25]。胡陽(yáng)黔等[23]研究發(fā)現(xiàn),黃芪多糖可以活化AMPK并抑制FABP4的表達(dá),減輕高游離脂肪酸導(dǎo)致的巨噬細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)蓄積。
miRNAs是一類長(zhǎng)度在18~25個(gè)核苷酸的非蛋白質(zhì)編碼的RNA,通過(guò)與靶標(biāo)基因靶向結(jié)合降解靶基因的mRNA或抑制其蛋白翻譯,從而達(dá)到調(diào)控基因表達(dá)的目的。miRNAs在肥胖、糖尿病和AS等脂質(zhì)代謝紊亂相關(guān)疾病中具有重要作用[26-27]。在巨噬細(xì)胞中,miR-33通過(guò)抑制ABCA1及ABCG1的基因表達(dá),在調(diào)節(jié)膽固醇穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。當(dāng)細(xì)胞對(duì)膽固醇的需求增加時(shí),miR-33和SREBP-2共轉(zhuǎn)錄促進(jìn)膽固醇攝取和合成的基因表達(dá),同時(shí)導(dǎo)致參與膽固醇流出的基因降解以維持膽固醇穩(wěn)態(tài)。此外,AMPK也是miR-33的靶點(diǎn),當(dāng)miR-33缺陷時(shí),AMPK可被激活,在高膽固醇血癥小鼠中抑制miR-33活性可減緩AS進(jìn)展[28]。
秦合偉等[27]通過(guò)體外和在體研究發(fā)現(xiàn),黃芪甲苷可以通過(guò)抑制miR-33a的生成上調(diào)ABCA1的表達(dá),促進(jìn)巨噬細(xì)胞中膽固醇流出。MA等[29]研究發(fā)現(xiàn),黃芪總黃酮可以抑制泡沫細(xì)胞形成及炎癥反應(yīng),從而減輕AS小鼠粥樣硬化斑塊面積、增強(qiáng)斑塊穩(wěn)定性,具體機(jī)制可能與負(fù)調(diào)控miR-33和NF-κB信號(hào)通路有關(guān)。
綜上所述,隨著對(duì)黃芪及其活性成分在心血管疾病中研究的不斷深入,越來(lái)越多的證據(jù)表明黃芪及其活性成分如黃芪多糖、黃芪甲苷、黃芪黃酮等均可通過(guò)調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝過(guò)程延緩AS疾病進(jìn)展,其作用主要是通過(guò)減輕ox-LDL誘導(dǎo)的泡沫細(xì)胞形成、上調(diào)ABCA1表達(dá)、上調(diào)PPARγ表達(dá)、激活A(yù)MPK相關(guān)信號(hào)通路、抑制miR-33生成及活性實(shí)現(xiàn)。除脂質(zhì)代謝以外,AS的形成還與血管內(nèi)膜鈣化有關(guān),而黃芪在血管內(nèi)膜鈣化方面的相關(guān)研究較為缺乏。因此,進(jìn)一步研究黃芪與血管內(nèi)膜鈣化之間的關(guān)系,不僅可為黃芪在AS中應(yīng)用提供理論基礎(chǔ),也可為黃芪在其他血管鈣化性疾病中的應(yīng)用提供依據(jù)。