中药调控自噬防治心力衰竭的研究进展

张晓青，瞿慧燕，赵丹丹，杨晓利，兰真真，杨 涛，周 华

心力衰竭指各种原因导致的心室收缩、舒张功能障碍的一类疾病，病死率极高[1-2]。初期病理改变主要为左心室形状及结构改变，包括心肌细胞肥大、心肌代偿性肥厚，病程日久，导致心肌细胞失代偿，最终凋亡，发展为心力衰竭。正常水平自噬对维持细胞内环境的稳定十分重要，当自噬不足或自噬过度均可能导致疾病发生。因此，干预自噬对缓解心力衰竭症状及延缓心力衰竭发展具有重要的临床意义。中药可有效改善心力衰竭病人的临床症状，其机制包括抑制氧化应激和炎症反应、改善线粒体能量代谢、调控相关通路、对抗细胞凋亡、修复受损的心肌细胞并促进心肌细胞功能恢复。现综述中药调控自噬防治心力衰竭的研究进展，以期为研发具有心肌细胞保护作用的活性成分提供依据。

1 自噬的功能及与心力衰竭的关系

自噬是真核细胞的生物学过程，由自噬体形成、自噬溶酶体形成和自噬溶酶体降解3个步骤组成[3]。正常生理条件下，自噬处于较低水平，当三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)能量耗竭、活性氧释放和线粒体膜通道开放诱导自噬活性迅速升高[4]。一定条件下，适度激活的自噬对细胞具有保护作用，当自噬不足或自噬过度激活时，造成细胞损伤，引发自噬性死亡[5]。心肌肥厚是心力衰竭的主要病理改变，因心肌细胞无分裂增殖能力，当机体压力负荷和代谢需求增加时，通过激活细胞自噬增加蛋白合成和新生肌节诱发心肌肥厚[6]，而激活的细胞自噬又通过维持心肌细胞正常形态逆向阻止心肌肥厚，抑制心肌重构形成，延缓心力衰竭进展[7]。有研究显示，心力衰竭终末期，心肌组织出现大量自噬体囊泡[8]，心肌组织自噬相关蛋白Beclin-1和微管相关蛋白轻链3Ⅱ(LC3-Ⅱ)表达均升高，而功能性自噬又逆向维持心肌细胞稳态[9]。心肌缺血的早期阶段，自噬释放游离脂肪酸和氨基酸，降解细胞内衰老及功能不全的细胞器及多余的蛋白质，之后通过三羧酸循环产生ATP，对心肌细胞的存活产生积极的意义；再灌注阶段自噬过度激活导致自噬性心肌细胞死亡[10]。因此，自噬在心力衰竭的发生发展过程中发挥着保护作用，是导致心肌进一步损伤的原因，目前尚无统一认识[11]。

2 调控自噬防治心力衰竭的中药

2.1 黄芪及活性成分 黄芪甲苷作为黄芪的高纯度提取物，有“超级黄芪多糖”之称，认为是黄芪中发挥抗氧化作用的主要成分，在多种氧化应激动物模型中具有显著疗效，可有效增强机体免疫力并提高机体抗病能力[12-13]。缺氧/复氧导致的H9c2心肌细胞损伤模型研究结果显示，黄芪甲苷上调了转录因子GATA结合蛋白4(GATA-4)、B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)表达，同时下调了自噬和凋亡相关基因Beclin-1、LC3-Ⅱ、聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶(PARP)、Caspase-3，表明黄芪甲苷对缺氧/复氧损伤诱导的H9c2细胞凋亡和自噬具有保护作用[14]。

环黄芪醇(cycloastragenol，CAG)是从黄芪中分离的一种天然化合物，现代药理学研究显示，其具有抗炎、抗纤维化、内皮保护等多种药理作用。异丙肾上腺素诱导的心肌损伤模型中，CAG通过抑制蛋白激酶1-核糖体S6蛋白激酶(Akt1-RPS6KB1)信号通路，降低去甲肾上腺素和醛固酮等多种神经内分泌因子水平，改善心脏血流动力学指标，促进心肌细胞自噬，减轻心肌功能障碍和心室重构[15]。

2.2 丹参及其活性成分 丹参酮ⅡA(tanshinone ⅡA，TSA)作为丹参的主要单体和有效成分，具有抗肿瘤、抗氧化、保护缺血再灌注(I/R)损伤等作用。TSA促使心肌细胞存活是通过诱导自噬介导的，TSA通过激活磷酸腺苷活化的蛋白激酶-雷帕霉素靶蛋白(AMPK-mTOR)信号通路促进自噬，从而改善心肌梗死后心功能。体外研究显示，利用雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)激动剂MHY1485可阻断TSA的治疗作用[16]。

丹参酚酸B(salvianolic acid B，SA-B)在临床中广泛用于治疗心肌梗死、不稳定型心绞痛、纤维化疾病等。Han等[17]通过观察6 h内不同时间饥饿条件下诱导心肌损伤造模成功后的心肌细胞，发现自噬标志基因LC3-Ⅱ的荧光斑点较对照组增加，且随着时间延长呈进行性增长趋势，SA-B干预后的治疗组3 h后出现自噬标志基因LC3-Ⅱ荧光斑点及细胞损伤。由此表明SA-B通过抑制自噬保护3 h内的饥饿细胞免受损伤。丹参酚酸促使自噬对急性心肌梗死的心脏发挥保护作用，从而抑制心肌梗死后心力衰竭[18]。

2.3 川芎及其活性成分 川芎嗪(tetramethylpyrazine，TMP)是川芎中的主要生物碱活性成分，川芎嗪注射液广泛用于治疗缺血性疾病。有研究显示，TMP通过磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/Bcl-2减轻了Beclin-1相关的自噬功能障碍，促进心肌细胞自噬通量，降低了肌酸激酶、乳酸脱氢酶活性，有效地减轻了缺氧/复氧造成的心肌损伤[19]。TMP治疗缓解了缺氧引起的H9c2心肌细胞活力丧失和凋亡，TMP发挥心肌细胞的保护作用可能与下调miR-499a，上调沉默调节蛋白1(Sirt1)并激活PI3K/蛋白激酶B(AKT)通路有关[20]。

阿魏酸(sodium ferulate，SF)是川芎中的主要有机酸活性成分，以结合型存在于川芎中，通过调节自噬通量发挥心脏保护作用。腹主动脉缩窄导致的心肌肥厚模型中，给予SF连续用药25 d，结果显示，血管紧张素Ⅱ和内皮素1表达降低，抑制了心房钠尿因子、蛋白激酶C-β、细胞外调节蛋白1/2表达，可能与抑制蛋白激酶C(PKC)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路有关[21]。川芎的有机酸活性成分在治疗心血管疾病方面发挥了有益作用。Wang等[22]通过注射异丙肾上腺素制备大鼠心肌缺血损伤模型，结果显示，给予有机酸活性成分干预后，血清乳酸脱氢酶、肌酸激酶、肌钙蛋白水平均降低，心肌梗死面积缩小，在氧糖剥夺模型中观察到类似结果，有机酸可抑制心肌缺血损伤诱导的自噬，表现为自噬空泡增加、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值增加、Beclin-1表达增加及p62表达减少。PI3K抑制剂LY294002可消除有机酸对心脏的保护作用。上述研究表明SF的心脏保护作用与激活PI3K/Akt/mTOR信号通路恢复自噬通量有关。

2.4 中药复方 周俊佟等[23]通过腹腔注射盐酸异丙肾上腺素制备大鼠急性心力衰竭模型，并对模型组大鼠进行参附汤水煎液2 mL(100 g)灌胃干预，发现参附汤可降低Beclin-1、自噬相关蛋白5同源物(Atg5)、Caspase-3 mRNA表达，表明参附汤具有抑制细胞凋亡损伤和调控细胞自噬的作用，同时通过改进心脏功能性作用和结构形态保护急性心力衰竭大鼠心肌细胞免受损害。雷雪等[24]细胞实验显示，参附汤含药血清通过降低Beclin-1、Atg5、Caspase-3 mRNA表达提高血管紧张素Ⅱ和阿霉素干预后心肌细胞存活率，进一步证实参附汤通过调控自噬保护受损的心肌细胞。

解欣然等[25]通过制备缺氧复氧心肌细胞损伤模型，对造模后心肌细胞进行参元丹(黄芪、玄参等组成)含药血清干预，采用免疫细胞化学法观察干预组与模型组心肌细胞Beclin-1、Caspase-3及PI3K表达，结果显示，参元丹含药血清通过抑制PI3K下调Beclin-1和Caspase-3 mRNA表达，减少缺血/再灌注诱导的心肌细胞自噬水平，从而抑制心肌细胞应激损伤发挥心脏保护作用。

芪丹利心丸是由黄芪、党参、丹参、葶苈子等中药组成，在临床治疗慢性心力衰竭中取得了良好的疗效。Shi等[26]通过结扎冠状动脉左前降支制备心力衰竭模型，对造模成功的大鼠灌胃芪丹利心丸，与缬沙坦和生理盐水对照组比较，芪丹利心丸治疗可改善左心室重构和心功能，其机制可能与调控mTOR/P70S6K信号通路、增强心肌细胞的自噬作用相关，进一步明确芪丹利心丸在心脏保护中的有效性。

Ren等[27]研究显示，给予心肌梗死大鼠连续灌胃4周养心康片，可有效提高心脏射血分数、减少心肌细胞凋亡、减轻心肌纤维化，其机制与抑制AMPK/mTOR信号通路活化，降低p-MAPK、LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin-1表达相关。

3 中药调控自噬防治心力衰竭的机制研究

3.1 抑制氧自由基的生成 氧自由基包括超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)、羟自由基(OH)等。氧自由基具有活性强、易发生反应的特点，分为外源性氧自由基和内源性氧自由基。氧自由基的产生可破坏细胞膜、线粒体、肌质网、溶酶体，在心力衰竭发生、发展过程中发挥着重要作用。董顺福等[28]通过测定丹参中总黄酮含量、抗氧化性及其清除自由基的能力，并与黄芪、人参相比，证实丹参在3种中药中总黄酮含量最高，抗氧化性及清除超氧阴离子自由基能力最强，且丹参中所含的丹参素钠可提高心力衰竭大鼠左室射血分数及左室短轴缩短率，降低心力衰竭大鼠死亡率[29]。人参的主要药用有效成分人参皂苷可清除超氧阴离子自由基，增加超氧化物歧化酶活性，提高血管内皮活性。蔡镇[30]研究显示，中药人参煎剂能有效扩血管、增强心功能、降低脑钠肽水平，有效延缓心力衰竭进展。

3.2 改善线粒体能量代谢 线粒体是进行能量代谢的主要场所，也是能量代谢底物转化与转运的必要环节。线粒体病变及功能紊乱导致机体多系统及多器官的病理变化。陈维中等[31]研究发现，丹参素钠注射液可改善心肌细胞能量代谢，提高心肌收缩性，从而增强心脏泵血能力并提高心排血量。张琳等[32]研究显示，丹参素可提高大鼠离体心脏ATP含量及腺苷酸能荷值，乳酸含量降低，降低了缺血再灌注心肌组织乙酰辅酶A/辅酶A比值，抑制心肌脂肪酸氧化，调节心肌能量代谢，从而保护受损的心肌细胞。

3.3 抑制自噬相关基因的表达 参与自噬调控的基因称为Atg，目前酵母中至少确定了32种Atg，这些基因在自噬不同阶段发挥着重要作用，共同参与自噬在细胞内的整个作用过程[33]。人参皂苷Rg3可上调心肌组织Atg7和Beclin-1表达，提高了过氧化物酶体增殖物激活受体共激活因子1α(pGC-1α)和核因子E2相关因子2(NRF2)蛋白水平，促进了心肌组织线粒体适应性[34]。

4 小 结

对大鼠急性缺血和缺血再灌注模型研究显示，缺血6 h内心肌细胞通过自噬保护受损心肌，6 h后激活机体凋亡途径，加速心肌细胞死亡[34]。乳鼠心肌细胞缺氧研究显示，6 h内细胞存活率较高，6 h后细胞出现自噬性死亡[35]。自噬的两面性表明，一方面可保护受损的心肌细胞，另一方面又启动细胞自噬性死亡。因此，明确自噬发挥心肌细胞作用的时间段至关重要。

中药通过多靶点调节自噬，保护受损的心肌细胞，延长治疗作用的时间窗。中药活性成分丰富，具有广阔的开发前景，随着多学科交叉的不断深入研究，中药在心肌细胞保护方面发挥较大的作用，为心血管疾病的治疗提供新途径。