红景天苷对脓毒症诱导的心功能障碍影响的研究进展

张海丹　李培武　马莉

[摘要] 红景天苷是红景天的有效成分之一，具有多种药理活性。脓毒症诱导的心功能障碍（SIMD）是造成脓毒症预后不良的重要原因，目前认为SIMD的发生机制主要与心肌抑制性因子的直接作用、心肌能量代谢障碍、钙离子转运障碍、心肌细胞凋亡、肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）异常、肾上腺素信号抑制等因素有关。本文将结合国内外近期相关实验研究，试图从病理生理角度探讨红景天苷对SIMD的保护作用机制，为后续的深入研究和临床应用提供理论依据。

[关键词] 红景天苷;脓毒症;心功能障碍;病理生理

[中图分类号] R631          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）05（b）-0044-04

[Abstract] Salidroside is one of the active constituents of Rhodiola and has a variety of pharmacological activities. Sepsis-induced myocardial dysfunction （SIMD） is an important cause of poor prognosis in sepsis. It is believed that the mechanism of SIMD is mainly related to the direct action of myocardial inhibitory factor， myocardial energy metabolism disorder， calcium ion transport disorder， myocardial apoptosis， renin-angiotensin-aldosterone system （RAAS） abnormalities， adrenergic signal inhibition and other factors. This article will combine the recent experimental research at home and abroad to try to explore the protective mechanism of salidroside on SIMD from the perspective of pathophysiology， and provide theoretical basis for further in-depth research and clinical application.

[Key words] Salidroside; Sepsis; Myocardial dysfunction; Pathophysiology

膿毒症诱导的心功能障碍（SIMD）是造成脓毒症预后不良的重要原因之一[1-4]，40%的脓毒症患者伴有心功能不全，其病死率高达70%～90%[5-6]。因此改善心功能状态将对脓毒症的预后具有重要意义。目前，研究认为SIMD的发生机制主要有心肌抑制性因子（myocardial depressant factors，MDF）的直接作用、心肌能量代谢障碍、肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）异常、钙离子转运障碍、心肌细胞凋亡、肾上腺素信号抑制等[7-8]。随着2014年《中国重症脓毒症/脓毒症休克指南》的提出，中医药治疗脓毒症这一理念得到大多学者肯定。早在公元1200年，红景天被藏医《四部医典》记录为“性平、味涩、善润肺、能补肾、理气养血”。红景天苷（salidroside，Sal）是从中药红景天中提取的一种苯乙醇类化合物，是红景天最有效的活性成分之一，具有保护心脑血管系统、调节免疫系统、防辐射、抗衰老、抗疲劳和抗肿瘤等多种药理活性。本文将结合国内外近期关于Sal在脓毒症治疗方面的相关研究，拟进一步从病理生理角度阐明Sal的药理作用机制，为SIMD的后续深入研究奠定基础。

1 SIMD发生机制及红景天苷的影响

1.1 对心肌抑制性因子的作用

脓毒症的发病过程中存在由MDF引起的“心肌顿抑”现象。早期研究发现的MDF包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-1、IL-6、补体C5a和脂多糖（LPS）。随着研究的深入，观察到Toll样受体（TLRs）、高迁移率族蛋白1（high mobility group box-1 protein，HMGB1）及补体系统激活在炎性因子的表达中扮演了重要角色[9-10]，脓毒症时机体的单核巨噬细胞系统被激活，引起全身“炎性瀑布”反应和宿主自身免疫性损伤，累及心血管系统时引起SIMD。

1.1.1 抑制早期致炎细胞因子  SIMD时，LPS可刺激机体在TLR-4介导下激活多种信号转运通道：通过髓系分化因子88（MyD88）依赖性信号通路并激活c-Jun N端激酶（Jun N-terminal kinase，JNK）、细胞外信号调节激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2）、p38丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和转录因子核因子（NF）-κB信号通路，从而诱导产生TNF-α、IL-1、IL-6等早期致炎细胞因子，通过破坏细胞膜结构，促进氧自由基的产生，激活心肌细胞降解的酶类而损伤心肌细胞[11]。

有研究通过腹腔注射LPS建立脓毒症大鼠模型，发现无论是肺脏组织中髓过氧化物酶（MPO）的蛋白表达水平，还是血清中TNF-α、IL-6和IL-1β等炎性因子活性以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH）等氧化应激指标水平，Sal干预组均较对照组有所降低[12];Lan等[13]研究发现，Sal可显著降低盲肠穿孔结扎（CLP）法建立的脓毒症小鼠模型血清NF-κB p65蛋白表达;Tang等[14]观察到，Sal可作用于TLR/NF-κB途径下游的炎性反应，其机制可能是通过逆转由氧自由基诱导的JNK和p38 MAPK的磷酸化实现的。综上所述，Sal可能是通过抑制SIMD“炎性瀑布”中的TLR/NF-κB信号通路传导过程中的环节之一而发挥心脏保护作用，但具体机制仍待进一步探究。

1.1.2 抑制晚期炎性反应  HMGB1是细胞核内一种高度保守DNA结合蛋白，脓毒症时，其赖氨酸残基发生乙酰化，HMGB1由胞核内释放到细胞外空间，通过刺激巨噬细胞，促使TNF-α、IL-1、IL-6等炎症介质大量释放引起全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）;HMGB1还可以破坏肠道屏障作用，诱导并进一步加重SIRS，引起多器官功能障碍（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）。HMGB1的出现晚于TNF、IL-1，使得在抗炎治疗过程中有了更多的缓冲时间。因此，抑制HMGB1活性可极大程度控制脓毒症的炎症级联反应。

Janus蛋白酪氨酸激酶2/信号转导和转录激活子3（JAK2-STAT3）信号通路近年来被证实参与炎性反应中HMGB1的释放环节。Qi等[15]通过CLP法建立脓毒症大鼠模型发现，Sal通过腺苷酸活化蛋白激酶-去乙酰化酶（AMPK-SIRT1）途径抑制HMGB1乙酰化，进而抑制HMGB1释放，且这种抑制作用可能是通过JAK2-STAT3信号通路实现的。NAD-依赖性去乙酰化酶（NAD-dependent deacetylase sirtuin-1）是人类基因组中由SIRT1基因编码的蛋白。SIRT1的功能是去除蛋白质上的乙酰基团，即去乙酰化。Lan等[13]观察到Sal被发现可以上调SIRT1蛋白的表达，抑制脓毒症的炎性反应，推测其机制可能是通过抑制HMGB1的核内释放而实现其对脓毒症大鼠的肺保护作用。

1.2 预防心肌细胞纤维化

心脏成纤维细胞构成心脏中总细胞数量的60%～70%，Tomita等[16]研究发现，LPS显著增加培养的心脏成纤维细胞中TNF-α和基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-9的表达，广谱MMP抑制剂治疗可显著减轻脓毒症期间的心脏纤维化和心功能不全等组织学和功能变化，可见心肌细胞纤维化所致的心脏重构是SIMD发病环节之一。

研究表明，Sal可上调血管内皮生长因子（VEGF）mRNA表达，同时增强SOD和CAT酶活性，减少血管内皮炎性反应引起的纤维增生，调节MMP-2、MMP-9和组织基质金属蛋白酶抑制剂-1（tissue inhibitor of metalloproteinases-1，TIMP-1）的平衡，從而抑制纤维化的病理过程[17]。随后，黄献欢等[18]对其机制深入研究，发现通过Sal干预后，大鼠肺组织α平滑肌肌动蛋白（α-SMA）表达和Ⅰ型胶原mRNA表达均下降，不难推测其抗纤维化和重构的机制与胶原蛋白的调节相关。由此推测，在SIMD发生发展过程中，Sal可能通过预防心肌细胞纤维化及心脏重构，实现改善心功能及预后。

1.3 减少活性氧的产生

脓毒症时，活性氧主要通过脂质过氧化、蛋白质及DNA的破坏，以及线粒体、内质网等细胞器的损伤，导致心肌细胞收缩功能受限，还可通过炎症介质的级联放大，调控心肌细胞凋亡，抑制钙的转运及自身氧化还原的调节等导致心肌损伤。

王文杰等[19]通过观察Sal对大鼠心肌缺血预适应后VEGF表达的影响，发现Sal预处理组缺血预处理7 d后，缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）和HIF-1α mRNA以及VEGF蛋白和VEGF mRNA表达明显增强，CAT和SOD明显增加，MDA含量显著下降，得出结论为Sal预处理对急性心肌缺血再灌注损伤大鼠有保护作用，可降低血管内皮炎症和损伤程度，促进缺血性心肌血管内皮重生，增强清除自由基酶的活性，抑制脂质过氧化。在神经细胞损伤保护试验研究中，研究者发现Sal可降低细胞凋亡数量及MDA水平，显著增加SOD的活性以及GSH的水平，据此可推测：Sal的神经保护作用可能是通过其抗氧化及抗凋亡作用实现的[20]。以上研究表明，Sal具有通过增强血管生成、抗氧化而起到保护血管内皮损伤的作用。

1.4 改善心肌能量代谢障碍

心肌线粒体是心肌能量代谢的主要场所。研究发现，在注射LPS 6 h后大鼠心肌线粒体出现肿胀、嵴结构消失，肌丝溶解，24 h出现空泡样变性，可见脓毒症时，各种原因导致的心肌线粒体结构和功能损伤均是导致心肌能量代谢障碍的主要原因。已知Pink1-Parkin途径参与膜电位降低引起的线粒体自噬，刘萌萌等[21]在观察氯气对大鼠肺线粒体结构和功能的影响的实验中观察到：暴露于氯气的大鼠肺血管内皮细胞中的线粒体发生了肿胀、嵴结构消失甚至崩解，Sal治疗组大鼠肺组织中Pink1和Parkin的表达水平均降低。肺组织Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶和血清LDH均降低，因此得出结论：Sal可通过降低大鼠线粒体结构和功能损伤发挥有益作用。

1.5 改善钙离子转运障碍

心肌细胞内Ca2+转运功能异常也是SIMD的基础之一，LPS通过抑制Na+/Ca2+泵和胞膜上Ca2+-ATP酶的功能，导致细胞内Ca2+超载[22]，此外，心肌细胞中Na+内流减少，降低了心脏的兴奋性，而这种Na+通道密度的减少可能是通过去极化减少引起的动作电位期间打开的Ca2+通道数量减少或开放时间缩短实现的[23]。可见脓毒症心肌细胞中细胞Ca2+稳态的这种破坏可引起SIMD。

Sal能促进心肌细胞肌质网钙库释放，增加细胞内Ca2+浓度。雷尚芳等[24]通过建立体外急性心肌缺血再灌注损伤大鼠心脏模型，发现Sal在急性缺血缺氧时具有正性肌力作用，可以增强心肌收缩力，改善心输出量和心功能。邓节喜等[25]发现Sal对复苏后大鼠的心脏功能正性作用机制与心肌肌质网Ca2+-ATP酶（SERCA）激活有关，当细胞内[Ca2+]>10-7 mol/L时，SERCA可消耗ATP逆浓度梯度将Ca2+由胞浆排入肌质网内，因此可以通过提高SERCA的活性来矫正心力衰竭。

1.6 抑制细胞凋亡

研究证实，细胞凋亡通路的激活在SIMD中发挥了重要作用。Caspase-3蛋白是IL-lβ转化酶家族成员之一，正常状况下以无活性的Procaspase-3形式存在于胞质中。当细胞接受凋亡刺激时，Caspase-3被系列反应激活，是凋亡进入不可逆阶段的标志，因此活化Caspase-3蛋白表达的水平常被作为凋亡发生高低的标志。Bcl-2家族参与细胞凋亡的“线粒体途径”，其中Bcl-2为抑凋亡基因，Bax为促凋亡基因。李杰等[26]用H2O2刺激心肌细胞，观察到Sal组的Bcl-2蛋白表达显著增加，Bax、Cyt-C、切割Caspase-3和Caspase-9蛋白表达显著降低。刘善淘等[27]发现，Sal可通过增强丝氨酸/苏氨酸激酶（PI3K/Akt）通路减少辐射导致的细胞凋亡。以上研究结论均说明：Sal可抑制细胞凋亡，可能是通过使线粒体依赖性途径失活来实现的。

2 展望

综上，目前已有大量研究试图阐明SIMD的发病机制，可以肯定的是有多种因子相互作用、互为因果，共同参与其发生、发展及预后，仅通过阻断单一因子难以达到改善心功能的目的。随着2014年提出的“中国重症脓毒症/脓毒症休克指南”使中医药在脓毒症治疗方面的研究存在应用前景得以体现。目前关于Sal的研究大部分集中在组织缺血-再灌注、肿瘤、高原缺氧等方面，SIMD的治疗大多着眼于抗MDF作用、改善能量代谢、抑制凋亡、改善钙离子转运、调节RAAS等几个方面，鲜少有抑制补体系统激活、调节RAAS功能和交感神经过度刺激方面的研究。因此亟待研究者们进行多层次、多靶点的深入探索，以期闡明Sal的作用机制，为中药有效单体在脓毒症的治疗开辟新思路，并为Sal进一步用于脓毒症的临床治疗奠定研究基础。

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（收稿日期：2018-11-05  本文编辑：张瑜杰）