文图/《中国医药科学》记者 费 菲
我国经皮冠状动脉介入治疗(PCI)处于快速发展中,2017年我国PCI年手术量已超过75 万例。围手术期心肌损伤(PMI)、支架内再狭窄及支架远期血栓等,特别是占我国PCI 手术70%以上的择期PCI 患者围手术期心肌损伤的问题,正逐步受到关注。日前,首都医科大学附属北京中医医院心血管科主任、内科教研室主任刘红旭介绍了近年来中医药在这一领域的研究进展及其独特的优势及潜在的应用价值。
根据2012年ESC、ACCF、WHF 联合颁布的《第三版心肌梗死通用定义》;围手术期心肌损伤(PMI)被定义为:基线肌钙蛋白(cTn)水平正常的患者,在接受PCI 治疗后48 小时内肌钙蛋白(cTn)水平升高至超过参考值上限(URL)第99 百分位的5 倍;或基线水平升高的患者,肌钙蛋白水平上升超过20%,且保持稳定或逐渐下降。定义要求包含以下事件之一:症状提示心肌缺血,新出现缺血性心电图改变,血管造影结果与PCI 并发症相吻合,有存活心肌新损失或新出现局部心壁运动异常的影像学证据。择期PCI 围手术期心肌损伤可能的原因包括PCI 过程中冠状动脉细小分支血管的闭塞(Ⅰ型PMI)、机械性损伤造成微小碎屑阻塞微血管并引发炎症反应、激活血小板导致远端血管阻塞或痉挛、缺氧/复氧过程导致氧自由基释放促进炎症反应及微循环障碍等(Ⅱ型PMI)氧化应激/炎症反应被认为在围手术期心肌损伤过程中起关键作用。
国外文献报道,PMI 的发生率为15.8%~27%,其严重程度与术后不良心血管事件(MACEs)发生率密切相关。研究显示,术前应用他汀类药物、曲美他嗪、β-受体阻滞剂等对PCI 围手术期的心肌损伤具有保护作用。ARMYDA、NAPLES 等系列研究发现,他汀类药物通过改善内皮功能、抗炎等发挥围手术期心肌保护作用,PCI 术前负荷剂量他汀的应用可以使围手术期心肌损伤的发生率降低到8%左右。
已有研究表明,中医药在防治冠心病PCI/围手术期心肌损伤中起作用。20 世纪80年代,首都医科大学附属北京中医医院刘红旭教授针对不稳定心绞痛(不稳定心绞痛)发病特点创制了院内制剂参元丹(SYD,参元益气活血胶囊,京药制字Z20053327)。参元丹以益气逐瘀法为法,全方以黄芪、党参、土元、水蛭、丹参、元参、元胡等为主要组成,发挥益气养阴、破血逐瘀、通络止痛之功效。参元丹自创制至今20 余年的临床应用中,取得良好的疗效。同时其临床疗效观察、扩展应用、基础药理作用及作用机制等方面取得较丰富的研究成果。益气逐瘀法炮制的参元益气活血胶囊,君药黄芪,味甘微温,补气扶正,故为君药。臣药有党参、丹参、地龙、水蛭、土鳖虫。党参性平,味甘,补中益气。佐使:玄参,味甘、苦、咸、性微寒,育阴软坚。延胡索,味苦、辛、性温,行气活血。
该制剂通过对血浆内皮素(ET)、氧化亚氮(NO)、血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)、氧化亚氮合酶(NOS)的调节,改善血管内皮功能。通过调节内皮祖细胞水平,促进血管新生,通过调控葡萄糖转运蛋白4(GLUT-4),表达改善动脉粥样硬化。内皮分泌的心血管活性物质,如NO、ET、Ang Ⅱ等对心血管系统功能具有重要调节作用,并参与多种心血管疾病的病理生理过程。通过改善心肌缺血,减轻心肌损伤,发挥心肌保护作用。通过降低葡萄糖调节蛋白78(GRP78)及C/EBP 同源蛋白(CHOP),减轻缺血心肌内质网应激。通过升高缺血心肌mR-24,调节核因子κB(NF-κB),调节缺血心肌细胞自噬,减轻氧化应激反应。通过调控B 细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)、Bax 基因表达、微管相关蛋白等,改善心肌缺血损伤。
□刘红旭:中药择期PCI 围手术期心肌保护大有可为
益气逐瘀法作用于冠心病发病治疗各个阶段:高危因素存在阶段(改善机体糖、脂代谢),内皮功能受损阶段(保护血管内皮功能),管腔固定狭窄阶段(保护心肌缺血),不稳定斑块破裂期(改善心肌缺血/再灌注损伤),PCI 围手术期(PCI 围手术期心肌保护作用)。
基于此,刘红旭教授在国家自然科学基金等科研项目的支持下,针对益气逐瘀法干预围手术期心肌损伤方面开展了一系列的研究。益气逐瘀法对不稳定心绞痛患者PCI 围手术期的心肌保护临床研究:207 名被纳入的患者,其中62 名患者被排除,术前一月内规律服用中药制剂(n=33);观察中要求服用其他中药制剂(n=24);肾功能不全(n=4);中药胶囊过敏(n=1)。随机分为2 组:试验组(常规治疗+参元丹,n=70)和对照组(常规治疗+安慰剂,n=75)。在冠脉造影阶段,69 名患者被剔除,其中药物保守治疗(n=58),拒绝行介入治疗(n=8),需行搭桥手术(n=3)。最后76 例分为PCI 后参元丹(n=36)和PCI后安慰剂(n=40)两组,观察术后30 天主要心血管不良事件(MACE)事件。术前、术后4h、术后24h、术后7d:肌钙蛋白(cTn)水平、肌酸激酶同工酶(CKMB)、高敏C 反应蛋白(hs-CRP)、白细胞介素6(IL-6)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、髓过氧化物酶(MPO);术前、术后3 天:中医证候积分;术前、术后24h:检测局部心肌功能的速度向量成像(VVI);超声心动图。术前:SNYTAX 评分、GRACE 评分。研究纳入的76 名患者中,有13 名发生了围手术期心肌损伤(PMI),总发生率21.1%;参元丹组3 名、安慰剂组13 名,参元丹组围手术期心肌损伤发生率低于安慰组,差异具有统计学意义(8.3% vs.32.5%,P=0.012)。Logistic回归结果显示,只有SYNTAX 评分作为自变量进入了回归方程(系数检验P值<0.05),其相对危险度为3.134。
参元丹对心肌酶的影响:与治疗前比较,两组CK-MB 水平均升高,差异均具有统计学意义(P<0.05);两组间比较,CK-MB 水平在两组各时间点的差异均不具有统计学意义(P>0.05),参元丹组的增长幅度有低于安慰剂组的趋势。本研究中CK-MB 正常值范围为0~20U/L。
与治疗前比较,参元丹组和安慰剂组超敏C 反应蛋白(hs-CRP)水平术后升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。两组间比较,hs-CRP 水平各时间点差异均不具有统计学意义(P>0.05),参元丹组的增长幅度有低于安慰剂组的趋势。以hs-CRP 摘除上限(5mg/L)为评估方法,参元丹组术后hs-CRP 阳性率低于安慰剂组,差异具有统计学意义(35% vs.65%,P=0.012)。
研究发现,参元丹对围手术期心肌损伤的干预机制可能与抑制炎症反应相关。与治疗前相比,两组术后IL-6 水平有升高的趋势,但均不具有统计学意义(P>0.05);两组间比较,IL-6 水平各时间点差异均不具有统计学意义(P>0.05),参元丹组的增长幅度有低于安慰剂组的趋势。
参元丹对介入前后超氧化物歧化酶(SOD)的影响:与治疗前比较,两组SOD 水平在术后出现下降,安慰剂组在术后24 小时下降幅度具有统计学意义(P<0.05);参元丹组不具有统计学意义(P>0.05)。两组间比较,超氧化物歧化酶(SOD)水平各时间点均不具有统计学差异(P>0.05)。与治疗前比较,两组谷胱甘肽(GSH)水平在术后出现下降,安慰剂组在术后24 小时下降幅度具有统计学意义(P<0.05);参元丹组不具有(P>0.05)。两组间比较,GSH 水平各时间点均不具有统计学差异(P>0.05)。
参元丹对介入前后MDA 的影响:与治疗前比较,两组MDA 水平在术后出现上升,安慰剂组在术后24 小时上升幅度具有统计学意义(P<0.05);参元丹组不具有(P>0.05)。两组间比较,参元丹组术后24小时MDA 水平低于安慰剂组,差异具有统计学意义(P<0.05)。其余时间点两组不具有统计学差异(P>0.05)。
参元丹对介入前后MPO 的影响:与治疗前比较,两组MPO 水平在术后出现上升,安慰剂组在术后24 小时上升幅度具有统计学意义(P<0.05);参元丹组不具有(P>0.05)。两组间比较,参元丹组术后24小时MPO 水平低于安慰剂组,差异具有统计学意义(P<0.05)。其余时间点两组不具有统计学差异(P>0.05)。
上述临床研究提示,参元丹(SYD)具有改善围手术期心肌损伤(PMI)的作用,其作用机制与抗炎症反应、抗氧化应激反应有关。核因子-κB(NF-κB)是介导炎症反应和氧化应激反应的重要转录因子,参元丹抗炎症反应、抗氧化应激反应可能与调控NF-κB 通路有关。
此后,刘红旭教授团队进行了相关的动物实验及细胞试验。益气逐瘀法对在体PMI 小型猪的心肌保护研究中,测定了血清心肌标志物:术前1h、术后12h采血,免疫抑制法CK-MB,免疫比浊法cTNI。结果显示,各组术前血清心肌标志物均在正常值范围,术后心肌标志物升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后12h,SYD 低剂量组/高剂量组(SYD-L/H 组)、阿托伐他汀(ATF)组cTN1/CK-MB 低于模型组(P<0.05),SYD-H/L 组 低 于ATF 组(P<0.05),且SYD-L/H 组低于SYD-H/L 组(P<0.05),提示参元丹、ATF 能改善围手术期心肌损伤术后心肌标志物升高,且呈剂量相关。
血清超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH):ATF 组、SYD 低剂量组(SYD-L 组)、SYD 高剂量组(SYD-H 组)术后12h 谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽(GSH)高于模型组,MDA、MPO 均低于Mode 组(P<0.05)。术后12h 血清超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH):SYD-L 组与ATF 组差异不具有统计学意义;SYD-H 组高于ATF 组与SYD-L 组(P<0.05)。术后12h 的MDA、MPO:SYD-L 组与ATF 组差异不具有统计学意义;SYD-H 组低于ATF 组与SYD-L 组(P<0.05)。术前各组速度向量成像(VVI)指标应变(ε)、应变率(SR)差异无统计学意义。术后前壁心尖段ε,ATF 组、SYD-L 组、SYD-H 组高于模型组(P<0.05),组间差异无统计学意义。术后前壁心尖段SR:ATF、SYD-L 组、SYD-H 组高于模型组(P<0.05),组间差异无统计学意义。
研究将Hs-CRP、IL-6、IL-10、TNF-α、VCAM-1、ICAM-1 等炎症因子作为在体PMI 小型猪炎症反应水平的评价指标。PCI 术后7d 留取组织,RT-PCR 检测炎症因子基因表达,Western blot 检测炎症因子的蛋白表达。RT-PCR 检测炎症因子基因表达结果显示,各炎症反应因子基因扩增的标准曲线的R2 均达到0.99,扩增效率均在90%以上,进行后续样本的扩增分析。各炎症反应因子基因扩增曲线斜率大,扩增效率高,低浓度曲线指数期明显,检测灵敏度高。各炎症反应因子基因溶解曲线单峰,扩增产物单一,存在引物二聚体或非特异性扩增可能性小,扩增产物特异性高。
针对Hs-CRP、IL-6、IL-10 指标:ATF、SYD-L组、SYD-H 组相对光密度值低于模型组(P<0.05),且ATF 组<SYD-L 组<SYD-H 组(P<0.05)。针对TNF-α、VCAM-1、ICAM-1 指标:ATF 组、SYD-L组、SYD-H 组相对光密度值低于模型组(P<0.05),且SYD-H 组<SYD-L 组<ATF 组(P<0.05)。
Western blot 检测结果显示,各炎症因子的蛋白表达均能检测到特异的阳性条带。针对Hs-CRP、IL-6、IL-10 指标:ATF 组、SYD-L 组、SYD-H 组相对灰度值低于模型组(P<0.05),ATF组<SYD-L组<SYD-H组(P<0.05)。针对TNF-α、VCAM-1、ICAM-1 指标:ATF、SYD-L 组、SYD-H 组相对灰度值低于模型组(P<0.05),SYD-H 组<SYD-L <ATF 组(P<0.05)。
核转录因子NF-κ Bp65、磷酸化I κ B-α 为在体PMI 小型猪模型NF-κ B 通路关键因子;研究通过RT-PCR 检测NF-κ Bp65、I κ B-α 基因表达;Western blot 检测NF-κ Bp65、I κ B-α 分子的蛋白表达;EMSA 检测NF-κ Bp65-DNA 结合活性。RTPCR 检测NF-κ Bp65、I κ B-α 基因表达的结果显示,ATF 组、SYD-L 组、SYD-H 组相对灰度值低于模型组(P<0.05),SYD-H 组<SYD-L 组<ATF 组(P<0.05),SYD-L 组与SYD-H 组无统计学意义。I κ B-α 基因表达结果显示:SYD-H 组、SYD-L 组、ATF组相对光密度值低于模型组(P<0.05),SYD-H 组<SYD-L 组<ATF 组(P<0.05)。
Western blot 检测NF-κ Bp65、I κ B-α 分子的蛋白表达的结果显示,NF-κ Bp65、I κ B-α 均能检测到特异的阳性条带。NF-κ Bp65、I κ B-α 蛋白表达,SYD-H 组、SYD-L 组、ATF 组相对灰度值低于模型组(P<0.05),SYD-H 组<SYD-L 组<ATF 组(P<0.05)。EMSA 检测NF-κ Bp65-DNA 结合活性,能检测到各组NF-κBp65 交联的滞后带,SYD-H 组<SYD-L 组<ATF 组<模型组(P<0.05)。
PMI 小型猪心肌HE 染色结果显示,模型组:肌组织广泛纤维化伴炎性细胞浸润,肌纤维水肿;LPT组:肌组织局部纤维化伴炎性细胞浸润,肌纤维水肿;SYD-L 组:肌组织局部区域水肿,纤维化伴炎性细胞浸润。SYD-H 组:肌组织小范围纤维化伴炎性细胞浸润。
心肌免疫组化结果显示:根据光密度值,针对炎症因子TNFα、核因子Iκ B-α, SYD-H 组、SYD-L组、ATF 组低于模型组(P <0.05),且模型组>ATF组>SYD-L 组>SYD-H 组(P<0.05)。
益气逐瘀法对缺血/缺氧心肌分子生物学研究主要关注其对细胞存活率及细胞损伤的影响,SYD 低剂量组心肌细胞存活率及细胞损伤程度与模型组无统计学差异,其余干预组均优于模型组(P<0.05)。干预组间比较结果显示,SYD 高剂量组、PDTC+SYD 高剂量组心肌细胞存活率及损伤程度不具有统计学差异,SYD 高剂量组显示出降低心肌损伤指标水平的趋势。
总体研究结果显示,SYD 干预能够提高缺血/缺氧心肌细胞的存活率,改善损伤后的心肌细胞状况,降低细胞结构的破坏程度。此外,与对照组相比,SYD可以抑制大鼠心肌细胞缺氧/复氧模型细胞中NFκBp65、pIκB-α 基因及蛋白表达,RT-PCR 检测结果与Western blot 结果相符,随着SYD 剂量的增加,NF-κBp65 表达下调,这提示SYD 具有调控NF-κB 信号通路的作用。