賈亞倩，王慧，趙振營(yíng)，曹月娟*

1.天津中醫(yī)藥大學(xué) 研究生院，天津 301617

2.天津市人民醫(yī)院，天津 300121

急性心肌梗死是臨床上常見(jiàn)心血管系統(tǒng)危急重癥，臨床上主要通過(guò)溶栓治療或經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療，減少心肌梗死面積，防止病情進(jìn)一步發(fā)展甚至死亡。然而，臨床研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著血運(yùn)重建、心臟的功能和結(jié)構(gòu)并未恢復(fù)，反而進(jìn)一步加重?fù)p傷，這被稱(chēng)為心肌缺血再灌注損傷[1]。心肌缺血再灌注損傷可導(dǎo)致心律失常、心肌梗死面積擴(kuò)大、心臟功能減退、冠脈微血管功能障礙[2]。因此預(yù)防心肌缺血再灌注損傷是預(yù)防心臟損傷的重要因素。心肌缺血再灌注損傷與多種病理、生理特征相關(guān)，包括鈣超載、氧化應(yīng)激、內(nèi)皮功能障礙、鐵死亡、線粒體功能障礙、心肌細(xì)胞凋亡和自噬[3]。目前尚無(wú)有效的防治心肌缺血再灌注損傷的方法。葛根素是一種從葛根中提取的異黃酮化合物，藥理作用廣泛，在臨床上用于治療多種疾病，包括心腦血管疾病、糖尿病及其并發(fā)癥、骨壞死、阿爾茨海默病和子宮內(nèi)膜異位癥等[4]。多項(xiàng)臨床前研究表明，葛根素通過(guò)減少梗死面積、改善冠狀動(dòng)脈血流量、改善心肌耗氧量和減少炎癥來(lái)預(yù)防心肌缺血再灌注損傷[5]。既往研究表明，葛根素的保護(hù)作用與對(duì)氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、自噬、鐵死亡的調(diào)控作用相關(guān)[6]。因此本文總結(jié)了葛根素保護(hù)心肌缺血再灌注損傷的作用機(jī)制，以期為葛根素臨床治療急性心肌梗死提供參考。

1 抗氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是由氧化劑與抗氧化防御系統(tǒng)之間的失衡引起的。低水平的氧自由基和氧化劑在生理狀態(tài)下存在于細(xì)胞中，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)、存活、有絲分裂、分化和信號(hào)傳導(dǎo)等過(guò)程?；钚匝酰≧OS）過(guò)量產(chǎn)生通常對(duì)細(xì)胞有毒性，對(duì)細(xì)胞中蛋白質(zhì)、DNA 和脂質(zhì)造成損害。氧化應(yīng)激致心肌缺血再灌注損傷的主要原因是ROS 大量產(chǎn)生，導(dǎo)致心肌細(xì)胞損傷增加，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[7]。在再灌注過(guò)程中，隨著血流恢復(fù)，心肌組織被重新氧合，在最初的幾分鐘內(nèi)ROS 大量生成，是導(dǎo)致心肌缺血再灌注損傷的潛在致病機(jī)制之一[8]。因此減少氧化應(yīng)激是防治心肌缺血再灌注損傷的一種策略，待進(jìn)一步研究。

已有體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)證明葛根素具有抗氧化應(yīng)激功能[9-10]。有實(shí)驗(yàn)表明，心肌缺血再灌注損傷可導(dǎo)致內(nèi)源性抗氧化劑超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）水平降低，并破壞抗氧化防御系統(tǒng)，導(dǎo)致細(xì)胞氧化應(yīng)激[11]。1 項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，葛根素可以減弱缺血再灌注誘導(dǎo)的ROS 產(chǎn)生，對(duì)大鼠原代心肌細(xì)胞中的抗氧化劑SOD 和GSH-Px 有促進(jìn)作用[12]。另一項(xiàng)體外實(shí)驗(yàn)也證明，缺氧復(fù)氧模擬心肌缺血再灌注損傷導(dǎo)致SOD 活性以及CAT、GSH-Px 水平降低，用葛根素200 μmol/L 預(yù)處理H9c2 心肌細(xì)胞1 h 后在進(jìn)行缺氧復(fù)氧處理，可顯著提高細(xì)胞的SOD 活性、CAT 和GSH-Px 水平，提示葛根素對(duì)心肌缺血再灌注損傷后抗氧化防御系統(tǒng)的促進(jìn)作用，進(jìn)而降低內(nèi)源性ROS 的生成，顯著減弱心肌缺血再灌注誘導(dǎo)的H9c2 細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)[13]。此外，有報(bào)道稱(chēng)mir-21 過(guò)表達(dá)可減輕氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡[14]。研究也證實(shí)，轉(zhuǎn)染敲低mir-21 的表達(dá)可通過(guò)增加ROS 的產(chǎn)生來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而葛根素200 μmol/L 預(yù)處理H9c2 心肌細(xì)胞1 h 后可以逆轉(zhuǎn)效果，表現(xiàn)出來(lái)對(duì)ROS 的抑制作用[13]。這些實(shí)驗(yàn)表明，葛根素通過(guò)抑制氧化應(yīng)激過(guò)程對(duì)心肌缺血再灌注誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷和凋亡起到保護(hù)作用。葛根素的另一個(gè)保護(hù)機(jī)制可能涉及核因子紅細(xì)胞2 相關(guān)因子2（Nrf2）蛋白。Nrf2 處于氧化應(yīng)激的中心位置，可調(diào)控多種抗氧化酶基因的表達(dá)，這些酶能夠促進(jìn)抗氧化應(yīng)激。實(shí)驗(yàn)表明，Nrf2 缺乏的小鼠在心肌缺血再灌注損傷期間表現(xiàn)出比其他小鼠更加嚴(yán)重的氧化應(yīng)激和心肌損傷[15]。1 項(xiàng)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，用葛根素100 mg/kg 喂養(yǎng)大鼠7 d，發(fā)現(xiàn)Nrf2 表達(dá)顯著升高，而ROS 產(chǎn)生大量減少；同一項(xiàng)體外實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，用葛根素250 nmol/L 預(yù)處理心肌細(xì)胞3 h 可以逆轉(zhuǎn)缺氧復(fù)氧造成心肌細(xì)胞中Nrf2 表達(dá)水平的下降，從而逆轉(zhuǎn)SOD 活性以及CAT 和GSH-Px 的低水平，以達(dá)到抑制ROS 生成的作用[16]。因此葛根素可通過(guò)不同途徑、不同通路發(fā)揮抗氧化應(yīng)激作用。

2 抗炎

炎癥反應(yīng)貫穿于心肌缺血再灌注全程，通常與多種發(fā)病機(jī)制相互影響、共同作用。在正常情況下，炎癥是機(jī)體的一種積極防御機(jī)制，但在病理情況下，炎癥的延長(zhǎng)或失調(diào)與心血管疾病、動(dòng)脈粥樣硬化等多種疾病的發(fā)病密切相關(guān)。心肌細(xì)胞在缺血缺氧的狀態(tài)下，大量釋放腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素（IL）-6 等炎性物質(zhì)，隨著再灌注的產(chǎn)生，炎癥反應(yīng)變得更嚴(yán)重[17]。

有文獻(xiàn)顯示，葛根素已被證明可以抑制炎癥介質(zhì)，包括IL-6、IL-2、誘導(dǎo)型NO 合成酶（iNOS）、核因子-κB（NF-κB）等的表達(dá)[18]。炎癥小體的激活是引發(fā)炎癥的重要機(jī)制，眾所周知，NF-κB 是一種重要的炎癥轉(zhuǎn)錄因子，廣泛存在于真核細(xì)胞中，參與許多細(xì)胞凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。有研究報(bào)道，NF-κB 在心血管疾病中不可或缺，并且在缺血的早期發(fā)病機(jī)制中被激活[19]。葛根素可以通過(guò)下調(diào)NF-κB 通路激活TNF 信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)抑制炎癥小體成分的轉(zhuǎn)錄，從而對(duì)調(diào)節(jié)炎癥應(yīng)激有至關(guān)重要的作用[20]。1 項(xiàng)動(dòng)物研究表明，用葛根素100 mg/kg 治療后明顯減少了異丙腎上腺素誘導(dǎo)的大鼠心肌細(xì)胞的炎癥損傷，降低了IL-1β、TNF-α基因轉(zhuǎn)錄水平，顯著抑制IL-6 的表達(dá)，并證實(shí)了葛根素通過(guò)作用于NFκB 信號(hào)通路的機(jī)制抑制促炎因子的產(chǎn)生[21]。

另一信號(hào)通路沉默信息調(diào)節(jié)因子1（SIRT1）也參與心臟保護(hù)。越來(lái)越多的證據(jù)表明，心肌缺血再灌注損傷后組織中SIRT1 表達(dá)降低，而SIRT1 過(guò)表達(dá)可減少心肌缺血再灌注損傷[22]。1 項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，葛根素100 mg/kg 喂養(yǎng)小鼠后進(jìn)行心肌缺血再灌注處理，小鼠的心肌梗死面積、血清肌酸激酶同工酶（CK-MB）水平和凋亡細(xì)胞顯著降低，且小鼠心臟結(jié)構(gòu)損傷和功能障礙也得到改善[5]。此外，SIRT1 調(diào)節(jié)許多下游因子，如NF-κB，據(jù)報(bào)道，SIRT1抑制NF-κB 磷酸化，表明SIRT1 具有抗炎作用[22]。各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明葛根素在心肌缺血再灌注中起保護(hù)作用，此作用是通過(guò)調(diào)節(jié)SIRT1/NF-κB 通路減弱了心肌缺血再灌注誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，葛根素增加了心肌缺血再灌注后心肌細(xì)胞的活力，并抑制炎癥，在分子水平上這也恰恰與NF-κB 通路的失活有關(guān)。另一項(xiàng)大鼠實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，葛根素預(yù)處理減弱了心臟結(jié)構(gòu)惡化和炎癥反應(yīng)[23]。因此葛根素可通過(guò)抑制炎癥因子分泌和減少炎癥通路激活來(lái)抑制炎癥反應(yīng)，從而保護(hù)心臟免受缺血再灌注損傷。

3 抑制自噬反應(yīng)

自噬是一種細(xì)胞內(nèi)保護(hù)機(jī)制，受Bcl-2、Beclin-1、LC3II 等多種蛋白調(diào)控。有研究表明，自噬參與了心肌缺血再灌注損傷的機(jī)制[24]。自噬是哺乳動(dòng)物細(xì)胞降解大分子和細(xì)胞器的過(guò)程，對(duì)細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，在各種應(yīng)激條件下，自噬被激活以緩解不良反應(yīng)。研究表明，自噬通過(guò)清除蛋白質(zhì)和恢復(fù)細(xì)胞ATP 水平在心肌缺血期間發(fā)揮保護(hù)作用，然而，在再灌注階段，心肌細(xì)胞自噬過(guò)度增加又成為一種不良反應(yīng)，導(dǎo)致進(jìn)一步的心肌損傷和細(xì)胞死亡[25]。因此，調(diào)控自噬可能被認(rèn)為是一種緩解心肌缺血再灌注的新方法體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)[26]，在缺氧復(fù)氧前2 h 將葛根素50、100、200 μmol/L 作用于大鼠心肌細(xì)胞，與對(duì)照組比，缺氧復(fù)氧組細(xì)胞活力顯著降至（38.4±2.8）%，與缺氧復(fù)氧組比，經(jīng)50、100、200 μmol/L 葛根素預(yù)處理后，細(xì)胞活力顯著提高15.2%～22.5%，其中200 μmol/L 組增幅最大，與50 μmol/L 葛根素預(yù)處理組比，細(xì)胞活力顯著提高。3-MA 是一種經(jīng)典的自噬抑制劑，通過(guò)抑制III PI3K 來(lái)阻斷自噬體的形成，用200 μmol/L 葛根素預(yù)處理心肌細(xì)胞后，在缺氧復(fù)氧模型中進(jìn)行測(cè)試，與缺氧復(fù)氧組相比，3-MA治療顯著提高心肌細(xì)胞活力，這與葛根素預(yù)處理后觀察到的效果相似。這些結(jié)果提示心肌缺血再灌注損傷過(guò)程中的自噬可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

葛根素可促進(jìn)心肌缺血再灌注后大鼠原代心肌細(xì)胞Bcl-2 相關(guān)凋亡基因（BAG3）的表達(dá)，BAG3是參與心肌細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的重要蛋白，葛根素對(duì)BAG3 的表達(dá)有劑量相關(guān)性，200 μmol/L 葛根素預(yù)處理后心肌細(xì)胞中BAG3的表達(dá)比缺氧復(fù)氧組高約2 倍，BAG3 過(guò)表達(dá)可刺激心肌缺血再灌注后心肌細(xì)胞的自噬，表現(xiàn)出對(duì)心肌缺血再灌注在細(xì)胞活力和凋亡中的保護(hù)作用[27]。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，葛根素預(yù)處理也可以通過(guò)Akt 信號(hào)通路抑制自噬來(lái)減弱心肌缺血再灌注損傷[26]。在缺血再灌注過(guò)程中，葛根素還可以下調(diào)蛋白Beclin-1、LC3II 和細(xì)胞色素C 的表達(dá)水平，從而減少過(guò)度自噬和細(xì)胞凋亡，還能通過(guò)調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的自噬相關(guān)基因抑制自噬，促進(jìn)心肌細(xì)胞活性，抑制細(xì)胞凋亡，降低乳酸脫氫酶（LDH）、MDA 含量，減輕心肌損傷[24]。

自噬在心肌缺血再灌注中起著重要作用，其作用是雙向的，在心臟病理學(xué)中，自噬過(guò)度或不足都可能會(huì)損害心肌。自噬不足會(huì)導(dǎo)致代謝產(chǎn)物積累，過(guò)度自噬會(huì)導(dǎo)致自噬細(xì)胞凋亡[24,27]。只有當(dāng)自噬適中時(shí)，才會(huì)對(duì)細(xì)胞起到保護(hù)作用，這與中醫(yī)理論中的陰陽(yáng)自調(diào)不謀而合。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，葛根素既能抑制自噬改善心肌缺血再灌注損傷，又能通過(guò)促進(jìn)自噬保護(hù)心肌細(xì)胞[28]，造成這種差異的原因目前尚不得而知，但葛根素可以通過(guò)調(diào)節(jié)自噬減少心肌缺血再灌注損傷，這是毫無(wú)疑問(wèn)的。這為后續(xù)研究指明方向，可以利用適度葛根素調(diào)節(jié)自噬治療心肌缺血再灌注損傷，充分發(fā)揮中藥治療靶點(diǎn)、調(diào)控和不良反應(yīng)小特點(diǎn)，并進(jìn)一步探索自噬調(diào)控缺血再灌注機(jī)制，選擇性抑制或激活自噬減少心肌損傷，將成為一種新的治療方法。

4 抑制鐵死亡

與既往報(bào)道的程序性細(xì)胞死亡形式不同，鐵死亡是一種鐵相關(guān)性細(xì)胞死亡形式，伴有大量鐵積累和脂質(zhì)過(guò)氧化[29]。鐵死亡已被證明存在于多種疾病病理過(guò)程中，如癌癥[30]、腦部疾病[31]、腎臟疾病[32]和心肌缺血再灌注損傷[33]。對(duì)于一些鐵死亡易感腫瘤，鐵死亡的激活可能是一種治療思路[34]。但在心臟組織中，卻需要抑制可能導(dǎo)致心血管疾病的鐵死亡。臨床數(shù)據(jù)表明，鐵是心肌缺血再灌注后左心室重構(gòu)的重要獨(dú)立危險(xiǎn)因素[35-36]。研究發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注損傷引發(fā)了心肌細(xì)胞中鐵的積累，這反過(guò)來(lái)又通過(guò)誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化物的產(chǎn)生來(lái)破壞脂質(zhì)膜，用鐵死亡特異性抑制劑Fer-1 治療可顯著減小心肌梗死面積，并改善心臟功能，這表明在缺血再灌注期間心肌中發(fā)生了鐵死亡[37]。因此，靶向鐵死亡可能是預(yù)防心肌缺血再灌注損傷的潛在策略。

有研究表明，葛根素80 μmol/L 預(yù)處理24 h 可以逆轉(zhuǎn)藥物誘導(dǎo)鐵死亡后心肌細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化物、谷胱甘肽過(guò)氧化物水平降低，這些都是鐵死亡的發(fā)生條件，并減輕心肌缺血再灌注模型中的組織學(xué)損傷；同樣一項(xiàng)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在心肌缺血再灌注造模前24、2 h 分別予葛根素100 mg/kg 預(yù)處理小鼠，給藥組小鼠的心肌梗死面積小于單純心肌缺血再灌注組，表明葛根素預(yù)處理可減輕心肌損傷，并保留心臟功能[4]。另一項(xiàng)葛根素用于心臟的實(shí)驗(yàn)中，在心肌缺血再灌注損傷模型中評(píng)估了葛根素對(duì)鐵穩(wěn)態(tài)和脂質(zhì)過(guò)氧化的影響，這是鐵死亡的兩個(gè)關(guān)鍵特征。結(jié)果表明，葛根素在體內(nèi)和體外均能緩解鐵過(guò)載，減少ROS、脂質(zhì)過(guò)氧化物的產(chǎn)生，促進(jìn)缺血再灌注損傷后谷胱甘肽的合成，進(jìn)而減少細(xì)胞凋亡。葛根素大大減輕了缺血再灌注的不利影響，包括細(xì)胞活力、線粒體完整性的改善以及氧化應(yīng)激標(biāo)志物ROS、脂質(zhì)過(guò)氧化的減少[38]。有研究發(fā)現(xiàn)葛根素可以有效消除鐵死亡激活劑的表達(dá)，對(duì)缺血再灌注誘導(dǎo)的心肌損傷起到保護(hù)作用，用葛根素100 mg/kg 處理大鼠1 周后，檢測(cè)到給藥組大鼠心肌中鐵死亡激活劑顯著低于模型組，同樣小鼠心肌中鐵含量也明顯降低，此實(shí)驗(yàn)證實(shí)了葛根素通過(guò)抑制鐵死亡在心肌損傷中起到關(guān)鍵作用[39]。這些發(fā)現(xiàn)表明葛根素作為以缺血性細(xì)胞損傷為特征的疾病的治療劑的潛力，突出了進(jìn)一步臨床探索的必要性。

5 結(jié)語(yǔ)

葛根素具有廣泛的藥理作用，對(duì)心肌損傷后的氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、自噬反應(yīng)、鐵死亡都具有一定的調(diào)控作用。葛根素也可通過(guò)調(diào)控各種損傷反應(yīng)的上游信號(hào)通路、蛋白改善心肌缺血再灌注造成的心肌損傷。也有越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明葛根素在治療心臟缺血再灌注損傷方面具有很大的前景。但是對(duì)于葛根素用于心血管疾病也存在一些局限性，上述研究均是針對(duì)動(dòng)物和體外實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道葛根素的藥理作用。因此，需要精心設(shè)計(jì)多中心、大樣本、隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)來(lái)評(píng)估葛根素對(duì)缺血性心肌病的療效和不良反應(yīng)。另外，葛根素作為具有重要應(yīng)用前景的心血管疾病的潛在治療藥物，應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究，闡明其藥理活性和分子機(jī)制，以待未來(lái)開(kāi)發(fā)出更有效的葛根素制劑，用于預(yù)防和治療心血管疾病，如心肌缺血再灌注損傷。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突