地奥心血康保护心肌缺血再灌注损伤的分子机制研究

任　宏（广东食品药品职业学院，广东 广州 510520）



地奥心血康保护心肌缺血再灌注损伤的分子机制研究

任宏
（广东食品药品职业学院，广东 广州 510520）

［摘要］地奥心血康是我国首个成功获准欧盟药品注册上市的纯中药制剂，临床广泛用于治疗心肌缺血性疾病。地奥心血康可以明显改善心肌缺血再灌注损伤。其抗损伤的分子机制主要有以下认识：①增加T-SOD、Mn-SOD活性和心肌组织中Mn-SOD mRNA的表达，降低脂质代谢毒性终产物丙二醛的含量和I/R损伤所造成的氧化应激水平。②调节Bcl-2Bax、FasFasL等凋亡基因，降低心肌细胞的凋亡率。③降低血清钙浓度，抑制钙超载。可能的分子途径是对生物膜上各种离子泵活性的调整。④抑制IL-1β、IL-6、TNF-α等细胞因子的生成，降低TXA2，增加PGI2含量，改善微循环。本文从分子水平总结地奥心血康保护缺血再灌注损伤的主要机制。

［关键词］地奥心血康缺血再灌注损伤分子机制

地奥心血康（Di'Ao Xinxue Kang）是从药用植物黄山药（Dioscorea panthaica Prain et Burkill.）或穿龙薯蓣（Dioscorea nipponica Makino.）根茎中提取的8种甾体总皂苷有效成分所构成的纯中药制剂，2012年成为我国首个进入发达国家主流市场具有自主知识产权的治疗性植物药。药物由其8种甾体皂苷组成，成分结构明确，具有活血化瘀、行气止痛、宣痹通阳、补益气血等功效［1］。临床已经广泛用于治疗心肌缺血性疾病。心肌缺血再灌注（I/R）损伤是心肌缺血损伤的主要类型。临床疗效和基础实验表明，地奥心血康可以通过多种分子机制降低缺血再灌注对心肌细胞的损伤，保护心肌细胞，明显改善心功能。

1 提高SOD活性和Mn-SOD mRNA的表达，降低氧自由基损伤

少量活性氧是维持正常生理功能所必须的。但是当I/R时线粒体受损，正常氧化磷酸化途经减弱，导致次黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶系统被激活，生成了大量性质活跃的氧自由基［2］，加之内源性抗氧化剂SOD活性下降，不能及时清除，导致氧自由基从线粒体大量漏出。由于自由基反应性很活跃，它能造成膜磷脂、蛋白质、酶等不同细胞成分的破坏。①氧自由基可以氧化蛋白质巯基基团，与膜脂的不饱和脂肪酸（PI⁃FA）结合生成脂质过氧化物（LPO），导致PU⁃FA/Pr比例失调，从而改变了生物膜的通透性和构型改变，加重了生物膜障碍［3］。②自由基氧化作用降低了心肌细胞膜结构上的Ca2+-ATP酶和Na+-K+-ATP酶的活性［4］，导致了细胞内Na+、Ca2+交换增加，从而促进了I/R时另一重要机制——钙超载的发生。③氧自由基激活了微粒体和质膜上的脂加氧酶和环加氧酶，在加强自由基产生脂质过氧化的同时还形成了具有高度活性的物质，如前列腺素、血栓素等。这又与再灌注“无复流”现象相关。

地奥心血康可以提高内源性自由基清除剂SOD活性，减缓和阻止氧自由基对细胞的损伤。陈虹等［5］实验结果显示，地奥心血康可以显著性提高T-SOD、Mn-SOD活性和心肌组织中Mn-SOD mRNA的表达，同时明显降低脂质代谢的毒性终产物丙二醛（MDA）水平，说明地奥心血康可降低心肌长时间I/R损伤所造成的氧化应激水平，明显提高心肌抗氧化损伤能力。赵胜等［6］在地奥心血康干预大鼠心肌缺血再灌注损伤实验中也证明清除氧自由基，提高SOD活性，抑制脂质过氧化，保护Na+、K+-ATPase、Ca2+-ATP酶是地奥心血康保护心肌缺血再灌注损伤的重要机制之一。张健等［7］利用体外自由基捕捉技术测定了羟自由基的含量，结果显示，地奥心血康在体外具有直接清除羟自由基的能力而且呈现剂量依赖性。

2 抑制钙超载

钙超载是I/R损伤的另一个重要的途径。当I/R时ATP缺乏导致能量依赖的Na+-K+离子泵不能正常工作，引起钠离子内流导致去极化。细胞膜去极化又导致钙离子通道开放，细胞内的Ca2+浓度升高。同时，缺血激活的Na+-H+交换机制又激活了Na+交换，使细胞内钙离子进一步增多。而Ca2+-Mg2+-APT酶活性下降不能将胞浆中的钙离子及时排除细胞外导致钙离子超载。卢莲琴等［8］以血清Ca2+为指标观察地奥心血康对家兔心肌缺血再灌注损伤时钙离子的影响。结果发现，地奥心血康能显著降低心肌缺血再灌注损伤家兔血清中Ca2+的含量。陈恒流等［9］用45Ca放射性同位素测定钙跨膜内流表明，地奥心血康可以抑制去甲肾上腺素及高钾去极化引起的钙内流，可防止钙超载。这说明地奥心血康可通过抑制钙内流，降低膜内钙的浓度来达到保护心肌细胞的目的。

3 降低心肌细胞凋亡率

心肌缺血再灌注损伤激活细胞凋亡机制是心肌进一步坏死的重要机制。I/R损伤激活了多组凋亡基因。Bcl-2Bax基因是人体最主要的调节凋亡基因之一［10］。Bcl-2编码的Bcl-2蛋白主要分布在线粒体外膜、细胞膜内表面、内质网膜等处，通过拮抗促凋亡基因bax，抑制促凋亡蛋白质细胞色素c的释放和激活作用以及维持细胞内钙稳态等方面抑制细胞凋亡。BaxBcl-2两蛋白之间的比例关系是决定对细胞凋亡抑制作用强弱的关键因素。郑海娟等［11］通过观察心肌细胞凋亡率和测定Bcl-2Bax蛋白含量，证实地奥心血康可明显降低心肌缺血再灌注后的凋亡率，通过增加Bcl-2，降低Bax含量的途径减少心肌细胞的凋亡，提示地奥心血康抑制细胞凋亡的机制与Bcl-2、Bax有关。FasFasL系统是体内直接启动细胞凋亡的死亡信号传到系统［12］。实验报道，I/R后，大鼠心肌细胞Fas基因的mRNA水平及蛋白表达均显著增加［13］。大鼠心肌缺血再灌注模型中测定地奥心血康可降低sFas和sFasL表达抑制凋亡［5］。王冬梅等［14］测定了急性心肌梗死（AML）患者服用地奥心血康后其血清细胞中凋亡因子sFas及其配体含量，发现地奥心血康可降低AMI患者的血清sFas和sFasL，表明其可能通过抑制sFas和sFasL的表达而减少缺血再灌注损伤后心肌细胞凋亡。

4 缓解“无复流”现象

“无复流”现象是指当心肌缺血恢复血液再灌注时，微循环血流仍不能完全恢复正常的现象，是I/R后随时间发展的一个重要过程。无复流时与炎症细胞因子如IL-1β、IL-6、TNF-α生成增多、炎症反应加重，血浆血栓素A2（TXA2）5-羟色胺（5-HT）的含量明显升高，而前列环素2（PGI2）含量则降低，白细胞、中性粒细胞阻塞毛细血管以及血小板激活并聚集等多因素相关。这些因素促使微血栓形成，进一步阻塞心肌细胞的血管，导致“无复流”现象发生。郑海娟［11］实验表明，地奥心血康可以抑制IL-1β、IL-6、TNF-α生成，减轻了炎症损伤，减弱炎症反应。同时，地奥心血康可显著地降低TXA2含量，降低TXA2收缩血管和促进血小板聚集的作用，促进具有相反作用的另一种生物活性物质PGI2的含量，改变两者比例从而改变血小板情况。袁恩荣等［15］研究了地奥心血康对心肌损伤大鼠血小板功能及代谢的影响。结果显示，血液1 min聚集率有明显下降，PGI2含量增加40.7%，心肌血管内血栓的含量也明显降低。赵丹等［16］测定了给予地奥心血康处理的I/R模型犬血中的5-HT和TXA2的降解产物血栓烷B2（TXB2） 的水平，发现其可维持5-HT和TXB2的正常水平，血小板形态无明显变化，提示地奥心血康对血小板功能和代谢影响是其保护心肌缺血再灌注损伤的又一作用机制。临床研究也表明［17-18］，该药可显著改善全血粘度、还原血粘度、红细胞压积、纤维蛋白原、红细胞电泳时间、红细胞聚集指数等各项血液流变学指标，有效降低患者血液黏度，促使微循环畅通，并增加心肌细胞的供氧量。

5 讨论

I/R时氧自由基大量释放、钙超载、微循环障碍等机制都可以诱发心肌细胞凋亡，导致大量心肌细胞死亡，心功能丧失。地奥心血康可以通过提高T-SOD、Mn-SOD、Mn-SOD mRNA的表达增加SOD活力，提高内源性抗氧化物的作用，同时又可以调整生物膜上各种离子泵活性，抑制钙超载，从而降低I/R损伤所造成的氧化应激水平，维持细胞的完整性。另外，地奥心血康对某些凋亡基因有调控作用，如Bcl-2Bax家族。它们不仅存在于线粒体上，而且同时位于内质网膜上。它们的异常表达可以破坏内质网膜完整性，导致细胞质内钙浓度的升高，最终可诱发细胞凋亡。分析药物的分子机制，不难发现作用靶点都集中在共同部位——膜系统。由此判断，调控生物膜上的一些通路、调节蛋白很可能是更根本更基础的一个分子机制。这个基础分子机制可能诱发了大量氧自由基释放、钙超载、微循环障碍、细胞凋亡等损伤。如线粒体内膜通透性转换孔（MPTP），目前认为是抑制细胞凋亡的最终细胞器。I/R损伤心肌时候，应用MPTP抑制剂可明显抑制心肌细胞发生凋亡。那么，地奥心血康是否是通过调控MPTP来维持线粒体膜的稳定性，降低心肌细胞凋亡率呢？或者是否通过调节钙敏感受体和钙调蛋白激酶II抑制钙超载，介导细胞的凋亡呢？这些都有待进一步的研究。

另外，过氧化物酶、血小板活化因子、炎症介质、肿瘤坏死因子等大量释放介导中性粒细胞与内皮细胞发生黏附从而损伤内皮。地奥心血康可以明显抑制IL-1β、IL-6、TNF-α生成，减轻了炎症损伤，减弱炎症反应。可见，抑制中性粒细胞和炎性介质的侵润也是地奥心血康保护I/R损伤的重要途径。

通过对地奥心血康保护心肌缺血再灌注损伤的基础机制的深入研究，不仅有利于了解甾体皂苷这一类药物的药理机制，而且还提高了我国在天然药物活性成分研究上的水平。应当说，对地奥心血康的分子药理机制仍需进一步深入研究。

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