人参对缺血性心脏病的保护作用及机制研究进展

韩晓玲 杨云 唐华靖 毛浩萍

人参是五加科植物的干燥根，盛产于中国东北、朝鲜、韩国、日本、俄罗斯东部的多年生草本植物，是中国中草药的宝藏。现代药理学研究发现人参具有抗氧化、抗肿瘤、神经保护等作用。在临床上广泛用于治疗心血管、胃和肝脏疾病、神经衰弱及肿瘤等。心血管疾病的发病率和死亡率仍在上升，冠心病是世界上死亡率最高的疾病之一，也是心血管疾病中的高危疾病。2018中国心血管报告指出近几年来心血管疾病患者的病发率及死亡率仍处于上升阶段，乡村居民的心血管病死亡率大幅增加，治疗心血管疾病刻不容缓[1]。临床上常引入外科介入手术或心脏搭桥手术，通过改善冠脉血流或建立侧支循环来拯救、维持心脏的功能。治疗性血管生成通过一定的干预，促进原血管生成因子从缺血心肌释放，形成新的小血管，在缺血心肌附近建立有效的侧支循环，从而恢复缺血心肌的血供，改善患者症状，由于其潜在的毒性、可能的长期副作用和生物相容性，其仍然不是一个理想的冠心病治疗策略。最近的体外和体内结果表明,人参有心肌保护的作用，包括抗氧化作用、血管收缩功能,调节离子通道和信号传导,改善血脂水平、调整血压,改善心脏功能,降低血小板黏附[2]。本文从抗氧化，抗凋亡，抗心律失常、抗炎，抑制心室重构、能量代谢、促血管生成等方面综述了人参抗心肌缺血的作用机制，为临床安全用药提供依据。

1 人参的主要有效成分研究现状

1.1 人参皂苷 人参中的主要活性成分是人参皂苷，占3%～6%。人参皂苷属于糖苷类化合物，由糖和苷元组成，人参皂苷是三萜类皂苷，有达玛烷型四环三萜类皂苷和齐墩果烷型五环三萜皂苷，其中达玛烷型占多数，根据苷元的不同，达玛烷型皂苷可以分为两类：原人参二醇型：Ra1、Ra2、Ra3、Rb1、Rb 2、 Rb3、Rs1、Rs 2、Rg3、Rd、RH2、Rc 等； 原人参三醇型：Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1、三七皂苷 R1、三七皂苷 R4 等，齐墩果烷型有人参皂苷Ro[3]。

1.2 多糖类 人参糖类主要有三种类型：单糖、低聚糖和多糖。根据其单糖组成不同，人参多糖主要被分为中性糖和酸性果胶两大类。中性糖包括葡聚糖、阿拉伯半乳聚糖(AG)等。酸性果胶常为杂多糖，富含半乳糖醛酸(GALa)。

1.3 其他 包括氨基酸、蛋白质类、糖类、维生素类、有机酸类、微量元素类、黄酮类及多肽类等活性成分。

2 人参治疗缺血性心脏病的机制研究进展

心肌梗死时，心肌细胞缺血坏死失去收缩能力，并且释放炎性因子和促纤维化因子，促进细胞外基质心肌成纤维细胞(CFs)生成，取代坏死的心肌细胞，维持心脏的结构完整。然而，心脏重塑过程可能引起心功能障碍。心肌发生纤维化后心脏体积增大，重量增加，过度的肥厚压迫非梗死的心室，导致左心室(LV)扩张，最终导致心功能障碍或心力衰竭，梗死心肌的僵硬程度增加影响心脏的收缩、舒张和电生理等功能。

2.1 抗氧化 活性氧(reactive oxygen species,ROS)是一类化学性质活泼具有较高氧化活性的分子或离子的总称，如：单态氧、过氧化物、自由基等。线粒体是ROS产生的主要场所，ROS过多会对蛋白质、核算、脂质等生物大分子造成损伤，从而影响其正常的生理生化功能。生物体本身存在清除ROS的体系即抗氧化体系，包括SOD酶、过氧化氢酶，谷胱苷肽还原酶、抗坏血酸等，ROS的过量产生或抗氧化剂的消耗会导致氧化应激状态。缺血时ROS的产生诱导心肌成分的过氧化，在心肌缺血后，ROS的产生通常会增加，从而导致心肌的进一步损伤[4]。生物体拥有一个复杂的抗氧化系统(抗氧化物质和抗氧化酶)，其作用是消除ROS或是减少其负面影响，防止心脏和大多数组织氧化损伤的第一道防线是抗氧化酶。

大量研究表明，人参皂苷是一种强氧化剂，通过清除自由基、降低脂质过氧化抑制心肌损伤。人参皂苷Re能抑制心脏组织中丙二醛含量的增加和谷胱甘肽含量的降低，提示人参皂苷Re可调节心肌细胞的抗氧化能力，减轻异丙肾上腺素所致心肌缺血损伤的作用[5]。体内研究表明，人参多糖通过抑制ROS水平和凋亡保护H2O2诱导的心肌细胞氧化应激损伤[6]。体外研究表明，人参皂苷Rb2预处理可明显改善心功能，显著提高SOD、CAT、GSH-PX的活性，降低组织中丙二醛的含量，其机制与氧化应激产物的清除增强有关[7]。

GRb2和GRb3合用可改善心脏功能,减少心肌缺血面积,降低血清天冬移酸转氨酶的活动,乳酸脱氢酶和肌酸激酶MB,降低血清白介素-6(IL-6)的浓度和肿瘤坏死因子-α(TNF-α),降低心肌组织丙二醛含量,提高SOD的活动,改善心肌组织中谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶状态，减少心肌组织的组织病理学改变[7]。

2.2 抗细胞凋亡 心脏的正常活动离不开心肌细胞的收缩功能，然而心肌细胞的再生能力是有限的，因此为了维持正常的功能，保护现有的心肌细胞是很重要的，心肌梗死引起心脏局部缺血，可导致多达10亿个心肌细胞死亡。细胞凋亡是心肌缺血时心肌细胞损失的主要机制，是一种独特的细胞死亡形式。梗死周围和非梗死心肌细胞凋亡增高，左心室直径增大，心功能下降，因此抑制心肌细胞凋亡是改善心肌梗死后心功能的一种有效的方法[9]。细胞凋亡是一种受基因调控的主动性细胞死亡，表现为凋亡信号通路的启动及相关基因的表达，参与细胞凋亡的不仅有促凋亡因子，抑制凋亡的因子，还与细胞应激反应中的信号通路有一定的关系。心肌细胞的凋亡对心肌缺血和心肌梗死的发生发展均有一定的影响，其过程是受到许多因子的共同作用，其中最主要的就是caspase-3、Bcl-2、Bax 蛋白的表达。

人参皂苷Rb1预处理可以改善心肌缺血再灌注损伤，改善心功能，更重要的是研究发现GRb1通过激活雷帕霉素mTOR信号通路保护心肌细胞，抑制心肌细胞的凋亡[10]。Liu等[11]通过结扎LAD的方法建立MIRI模型，结果表明人参皂苷Rb2/3联用不仅改善心脏功能，减少心肌缺血面积，还可以减少凋亡心肌细胞的数量，改变caspase-3、Bcl-2和Bax的表达含量。益气复脉方不仅可以改善心功能还可以抑制H9C2细胞的凋亡，阻断caspase-3的表达，调节Bcl-2/Bax蛋白的表达，益气复麦方可激活蛋白激酶AMPK信号通路抑制心肌细胞的凋亡[12]。

2.3 抗炎 炎症是机体清除有害刺激物包括受损细胞、病原体和刺激物的保护性反应。炎症是一个由多个步骤组成的生物反应。第一步是识别外部刺激。这主要是通过编码受体实现的，如toll样受体(TLRs)和富含亮氨酸重复的受体(NLRs)，这些受体可检测病原体或损伤相关的分子，然后激活受体刺激一系列信号通路，包括核因子-kappa B (NF-κB)和激活蛋白-1(AP-1)通路，这些转录因子表达促炎细胞因子，如TNF-α、白介素-1b(IL-1b)、IL-6和干扰素-g (IFN-g)[13]。心肌梗死后，心肌细胞缺血坏死，促进炎性因子的释放，以保护心脏功能的完整。因此抑制缺血区的炎性反应，挽救更多的心肌细胞，可提高临床患者的生存率。

人参总皂苷可以减弱MI/R损伤，主要是通过增加抗炎分子如白介素-10 (IL-10)的表达，抑制炎症分子如IL-1β和IL-6的表达水平，发挥心脏保护作用[14]。Ma等[15]通过体内研究发现人参皂苷Rb3可以减少炎症相关因子的表达,如单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1)、MMP-2和MMP-9，抑制JNK介导的NF-κB信号通路。这些结果提示人参皂苷的抗炎作用可能是其保护心肌缺血再灌注损伤的重要机制之一。

2.4 促血管新生 血管生成是由血管生成因子与内皮细胞上的受体结合而生成的，VEGF(vascular endothelial growth factor)是促成血管生成的主要因子[16]。血管内皮生长因子(VEGF)基因家族包括VEGF-a、VEGF-b、VEGF-c、VEGF-d、VEGF-e、PIGF，我们所熟知的VEGF是指VEGF-a,VEGF-a有四种亚型:VEGF121、VEGF165、VEGF189和VEGF206。VEGF通过VEGFR1、VEGFR2和VEGFR3[17]三种结构相关的VEGF受体酪氨酸激酶在血管生成中发挥重要的作用。VEGFR2是内皮细胞中主要的VEFG受体，对于内皮细胞的分化、增殖、迁移以及血管生成都是必不可少的，VEGF可以通过与VEGFR2结合，增加血管通透性，促进血管生成。因此VEGF在缺血性心肌新生血管成熟过程中起关键作用，为心肌细胞提供长期血液供应，抑制心肌梗死后心室重构[18]。VEGF在调节血管生成中发挥重要作用，促进血管内皮细胞的增殖、分化和迁移，增加血管通透性，抑制细胞凋亡。除此之外血管内皮细胞可表达Notch1、Notch4、Delta4等，Delta4是一种重要的血管生长调节剂，与Notch1结合促进血管生成，恢复血液供应，维持正常的心脏功能，发挥心肌保护作用。

宣痹通瘀方在促进心肌细胞血管生成的同时，减轻线粒体损伤和细胞凋亡[19]。相关机制可能与VEGF-Notch1/Dll4通路有关。麝香心通宁通过刺激内皮细胞迁移、成管、激活VEGF/VEGFR2和ERK1/2通路促进心肌缺血损伤大鼠血管生成[20]。芪参胶囊2008年在中国已被广泛应用于临床，治疗冠心病和不稳定心绞痛。后来科研人员对其机制进行了研究发现芪参胶囊可促进血管生成改善心肌梗死后大鼠的心功能，发挥心肌保护作用，此作用可能与激活Akt信号通路和抑制MEK/ERK磷酸化相关[21]。

2.5 抑制心室重构 心室重构主要表现为心功能减退、心肌肥厚和心肌纤维化等改变，心肌损伤后心脏出现基因表达、细胞、分子和间质的改变。心肌梗死后，心肌细胞缺血坏死，心脏收缩功能发生障碍，随后释放炎性因子和促纤维化因子修复心脏，以保持心脏功能完整，但是心脏这个自我修复、心肌重塑的过程可能诱发心脏功能障碍，过度肥厚导致左心室扩张最终导致心力衰竭，梗死区域的纤维化改变和非梗死区域的扩张都被称为心脏重构。

人参皂苷Re 能明显改善心功能，防止心肌梗死引起的左室扩张，改善心肌梗死大鼠左室间质纤维化，减轻心室重构这一作用可能与AMPK/TGF-b1/Smad2/3 and FAK/PI3K p110a/akt 信号通路有关[22]。

研究表明，人参皂苷能显著改善TAC小鼠收缩功能障碍、纤维化程度、心肌肥厚、炎症和氧化应激[23]。人参皂苷Rd可改善TAC引起的心功能障碍和心室重构。参麦注射液可改善急性心肌梗死后大鼠的心功能，如：改善受损左室的收缩与舒张功能，改善心肌损伤和纤维化程度，降低心室重量指数，抑制心肌细胞肥大[24]。

2.6 能量代谢-线粒体 缺血性心脏病造成的心肌损伤是一个复杂的病理过程，其中线粒体功能异常起着重要作用。线粒体作为细胞内的能量站，利用氧气和营养为机体提供机体所需的ATP，这是细胞活动所必需的，也是保持细胞结构完整性所必需的。缺血会阻止线粒体的氧化磷酸化，降低呼吸链复合物的活性或影响其表达[25,26]，最终导致ATP合成减少。ATP合成减少会导致纤维肌动蛋白F-actin解聚，心肌细胞薄丝排列紊乱，破坏心肌薄丝与厚丝之间的相互作用，进而破坏肌球蛋白的交叉桥循环，最终导致心脏结构和收缩功能的异常。此外线粒体也是ROS的主要来源，特别是在再灌注时，当大量的氧溢出呼吸链时，在受损复合体Ⅰ和Ⅱ中积累的电子可能与氧结合形成过氧化物，造成细胞损伤。线粒体功能的障碍会引起细胞凋亡，细胞凋亡与活性氧加大了能量损失所引起的心肌损伤[27,28]。因此，在IHD治疗中保护线粒体和改善心肌缺血/再灌注期能量不足是至关重要的。

心肌能量不足、代谢酶过表达和基因异常会改变心肌功能，严重影响心肌的恢复。I/R损伤是由于缺氧在缺血期启动，再灌注期加重的过程，其中线粒体，尤其是ATP酶在这过程中起重要作用。人参多糖(AP1)[29]被认为是保护心肌细胞免受H/R损伤的最有效的成分。AP1通过维持线粒体膜电位(MMP)，阻断细胞色素C的释放，增加心肌细胞ATP生成和氧耗率(OCR)，恢复线粒体的功能。研究结果表明,AP1发挥心肌保护作用的H/R损伤主要通过维持心肌线粒体功能,从而抑制心肌H/R引起细胞凋亡。

为探讨参脉注射液对缺血性心肌病的保护作用机制，Wang等[30]采用参麦注射液(SM)治疗SD大鼠原代心肌细胞，Western blot 检测了心肌能量代谢关键酶和转运蛋白，研究结果表明，SM和TSPG(人参总皂苷)可以显著缓解I/R后关键酶和转运体的减少和代谢底物的利用，防止细胞异常凋亡，恢复I/R导致的ATP损耗，SM的作用优于其主要成分TSPG。

体外对H9C2心肌细胞的研究表明，Rg1可增加细胞内ATP含量[31]。Rg1可恢复I/R后心肌ATP的产生。Rg1能与RHoA结合并下调RHoA信号通路活性。这些结果表明，Rg1对I/R诱导的心肌损伤具有保护作用，可能通过与RHoA结合抑制心肌细胞凋亡，调节能量代谢相关。Rg1可抑制H/R诱导的H9C2心肌细胞自噬体的形成和凋亡，这与细胞内ATP含量的增加和氧化应激的缓解有关[32]。此外Dong等[33]也研究了Rg1在缺氧/复氧心肌细胞模型(H/R)中的作用及其机制，通过测定ATP含量、MMP、ROS、OCR、ECAR评估线粒体功能，Rg1调节GDH失调，并以剂量依赖的方式保护GDH不受H/R诱导的细胞损伤和线粒体功能障碍的影响。结果表明Rg1通过调节GDH和Mfn2维持线粒体动力学，从而对H/R诱导的心肌细胞损伤产生保护作用。

3 其他

人参是我国延用至今的名贵药材，具有重要药用价值,随着现代研究越来越多，其在临床上有着广泛的应用价值。其化学成分多，药理活性明显，在治疗心血管方面有很多保护作用，尤其是人参皂苷是人参发挥药理作用的中药活性成分。人参单体与人参成方制剂广泛应用于临床如：人参注射液、人参多糖注射液、人参滴丸、人参皂苷、参一颗粒、人参口服液、通心络、参松养心颗粒、活血通脉片、芪参益气滴丸、益麦颗粒、心脑通、麝香心痛宁、益气复脉口服液、宣痹通瘀方、参附注射液、参麦注射液、益气复脉散、 麝香保心丸[34]。临床上常使用方剂较多如:麝香保心丸、芪参胶囊、参麦注射液、通心络等。缺血性心脏病乃至心血管疾病的发生及发展过程是一个复杂的病理过程，而中药人参和其主要活性成分人参皂苷具有多成分多靶点的优点，对治疗心血管疾病有较好的效果。但其临床使用安全性是否能得到保障对科研人员及临床研究人员是一个难题和挑战，所以对其成分及机制的深入研究显得尤为重要，以期为扩大其使用价值、临床安全用药提供指导与帮助。