中药调控Toll样受体4信号通路干预心肌缺血作用机制研究进展

杨梦，胡思远，李琳，钟森杰，王梓仪，杨漾，胡志希

湖南中医药大学中医学院，湖南 长沙 410208

心肌缺血（myocardial ischemia，MI）是各种因素引起的心脏血液供应不足，心肌供氧量降低，导致心肌代谢紊乱的病理状态。长期MI可引起心功能障碍（收缩/舒张功能）、心肌纤维化及心室重构等病理损害，轻者出现心律失常、心绞痛等，严重者可出现心肌梗死甚至死亡。MI属无菌性炎症反应过程，固有免疫系统的激活及白细胞介素（IL）-1、IL-6等促炎因子的分泌在缺血性心脏病具有重要作用，能加重心肌损伤，诱发心力衰竭等严重并发症。Toll样受体4（TLR4）属经典抗炎通路，参与固有免疫反应，通过激活核因子（NF）-κB，促进炎症因子释放，引起一系列炎症反应，导致心肌细胞损伤、细胞凋亡。中医辨证论治在临床防治MI疗效显著，且基于TLR4信号通路治疗MI的中医药研究逐年增加。兹就基于TLR4信号通路的中医药防治MI相关性研究综述如下。

1 Toll样受体4信号通路与心肌缺血

TLR4属Ⅰ型跨膜蛋白，广泛存在于各种细胞，如心肌细胞、淋巴细胞等，主要由3个复合结构域构成：16～28个富含亮氨酸重复序列（LRR）构成的胞外区，可识别相关配体；跨膜区由富含半胱氨酸的结构域构成；胞内区与IL-1 受体的胞内区结构相似，被称为Toll IL-1同源结构域，是负责向下游进行信号传递的核心介质。TLR4作为“门户”蛋白活化细胞内相关的信号途径，以病原体相关分子模式（PAMPs）或损伤相关分子模式（DAMPs）识别相关配体（脂多糖、高迁移率族蛋白B1（HMGB1）等），其调控的炎症信号通路与非细菌性炎症有关。该信号通路主要的调控机制为：TLR4受体与相应配体结合后，将信号转导到TLR4区域，通过信号级联反应激活NF-κB信号通路等，促进各种炎性细胞因子表达，启动机体炎症反应，对MI炎症具有重要作用。根据TLR4的信号传递是否包括髓样分化蛋白分子88（MyD88）分为MyD88依赖性和非依赖性2种途径。详见图1。

图1 心肌缺血的TLR4信号通路

炎症反应是MI重要病理特征，在心肌损伤后早期病理重构过程中具有重要作用，并与预后密切相关。当MI发生时，可引起肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、IL-6等促炎性细胞因子释放，促使中性粒细胞向损伤区域聚集而引发炎症反应，同时产生大量自由基，加剧组织损伤。目前研究较多的炎症介质以TNF-α、IL-6等为主，且炎症因子水平与缺血后心脏功能的损害、细胞坏死数量直接相关。机体遭受心肌缺血/再灌注（I/R）损伤时，通过刺激心肌、内皮细胞释放炎症因子（IL-6、TNF-α 等），从而调节局部炎症反应，且I/R 1 h 后TLR4 mRNA表达至高峰，其表达与心肌组织TNF-α水平呈正相关。心肌梗死大鼠血清炎性因子TNF-α、IL-6水平也显著升高。这些研究表明，炎症反应参与了MI病理过程。因此调控炎症反应是干预MI的有效手段。如飞龙掌血提取物可降低高脂血症MI大鼠血清TNF-α、γ干扰素（IFN-γ）、IL-6水平，升高IL-10含量，调节抗炎/促炎因子平衡，减轻心肌损伤。

炎症、活性氧生成、心肌细胞凋亡及钙离子超载等是引起MI损伤的重要生物学机制。其中炎症因子及氧自由基参与MI病理全过程，加重心肌损伤，导致心律失常、心力衰竭等严重并发症，并可激活多条信号通路，其中以TLR4信号通路研究较多。MI后损伤的心肌细胞释放大量损伤相关因子，激活TLR4受体，参与信号传导，通过激活下游NF-κB信号通路，介导炎症因子分泌和释放，诱导心脏局部炎症反应并进一步加重心肌损伤。TLR4属经典炎症通路，广泛存在于心肌中，其过度激活会导致心肌组织损伤，对MI 具有重要作用。如I/R 大鼠心肌组织中TLR4、p65、IL-1β、TNF-α及IL-6表达明显上调，急性心肌梗死（AMI）大鼠亦如此。HMGB1作用于TLR4受体，上调脾脏组织Th17 细胞、CD4T 细胞比例、CD4/CD8T细胞比值，加重MI炎性损伤。因此，临床可通过抑制该信号通路，发挥抗氧化应激、抗炎、抗凋亡等作用，减轻心功能及心肌损伤。如右美托咪定通过降低I/R大鼠心肌组织TLR4、NF-κB表达，负调控TLR4信号通路，减少心肌损伤，缓解氧化应激反应。异丙酚通过降低I/R 大鼠心肌组织TLR4、HMGB1、TNF-α、IL-6表达，减轻细胞凋亡及炎症反应，改善心功能。可见，TLR4信号通路在MI过程中发挥关键作用，干预此信号通路对减轻MI、保护心肌结构具有重要意义。

2 基于Toll 样受体4 信号通路治疗心肌缺血的中药研究

2.1 单体有效成分

TLR4信号通路相关蛋白TLR4、NF-κB、TNF-α等激活是MI损伤的重要机制，中药可通过调控上述蛋白减轻心肌炎症，抑制细胞凋亡，缩小梗死面积。目前临床研究较多的单味中药有效成分可分为活血药（姜黄素、羟基红花黄色素A）、解表药（葛根素）、清热药（小檗碱、胡黄连苦苷Ⅱ、穿心莲内酯、丹皮酚）、温里药（吴茱萸次碱）、补气药（人参总皂苷、西洋参皂苷）、补阴药（铁皮石斛多糖）6类。其治疗MI作用机制以抑制TLR4、核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（NLRP3）炎症小体及相关通路（TLR4/Myd88/NF-κB、HMGB1/TLR4/NF-κB信号通等）为主。

羟基红花黄色素A通过下调I/R大鼠心肌中TLR4、NF-κB过度表达，减少炎症介质过度分泌，保护心肌组织；姜黄素通过抑制TLR4/NF-κB信号通路，降低I/R小鼠心肌TLR4、NF-κB及TNF-α表达，减少心肌梗死面积；丹皮酚对I/R大鼠具有保护作用，可通过降低TLR4、TNF-α表达以保护缺血性组织，改善心室重构。葛根素通过下调TLR4/Myd88/NF-κB通路及抑制NLRP3炎症小体激活，降低I/R损伤大鼠心肌IL-6、IL-1β及TNF-α的含量，减轻炎症反应。穿心莲内酯通过抑制I/R大鼠心肌HMGB1、TLR4及NF-κB表达，降低炎症因子（IL-6、TNF-α及IL-1β）含量，以减轻炎症反应，保护缺血性心肌；小檗碱通过调节HMGB1-TLR4 轴，降低急性心肌缺血大鼠血清TNF-α、IL-6及丙二醛（MDA）含量，提高心肌组织总超氧化物歧化酶（T-SOD）活性，缓解心肌损伤；胡黄连苦苷Ⅱ能抑制TLR-4、NF-κB及炎性因子（IL-6、TNF-α）表达，减轻大鼠心肌I/R损伤。吴茱萸次碱具有较强的正性肌力、正性频率及舒血管作用，通过介导TLR4/NF-κB信号通路保护心肌I/R损伤。人参总皂苷联合异氟醚可显著下调TNF-α、IL-6 含量，保护心肌细胞，其作用机理与抑制TLR4、NF-κB蛋白表达有关，疗效优于单纯人参总皂苷；西洋参皂苷具有提高免疫力、抗炎等作用，通过下调TLR4、MyD88、p-NF-κB 和 NLRP3 炎症相关蛋白，减少缺血、梗死面积，改善心肌I/R无复流现象。铁皮石斛多糖具有抗氧化、抗炎及调节免疫等作用，通过抑制TLR4/NF-κB信号通路，增强抗氧化损伤能力，抑制细胞凋亡，对缺氧/复氧的H9c2细胞起到较好的保护作用。详见表1。

表1 基于TLR4通路防治MI中药单体作用通路及部分生物学标志物

2.2 复方

中药复方治疗MI的相关方药可分为益气活血、通络解毒、益气温阳及养阴4大类，其作用机制主要以抑制TLR4/NF-κB信号通路为主。

益气活血类通过抑制TLR4/NF-κB信号通路，减少炎症因子分泌及白细胞聚集，抑制心肌细胞凋亡，改善冠脉微循环。如二参颗粒通过抑制心肌组织TLR4、NF-κB基因表达，阻止MI炎症反应，充分发挥心肌细胞的营养及再生作用；通心络具有益气活血、通络止痛功效，通过抑制TLR2/TLR4-NF-κB 信号途径，减轻I/R大鼠炎症因子（IL-6、TNF-α）释放，改善心功能及心肌缺血；麝香通心滴丸通过上调心肌组织沉默信息调节因子（Sirt1）、过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活子-1α（PGC-1α）、过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα），以及下调细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）、TLR4、解偶联蛋白2（UCP2）蛋白表达，发挥抗炎、改善冠状动脉微循环及心功能作用；桂枝汤复合方剂通过下调新西兰兔心肌组织TLR4、NF-κB p65、TNF-α及IL-6表达，减少心肌炎症，改善心功能；活血安心方能通过抑制梗死边缘TLR4-NF-κB-TNFα信号通路活化，改善AMI大鼠心肌损伤，且呈剂量依赖性；心悦胶囊通过下调I/R无复流大鼠心肌组织中 TLR4、My D88、NF-κB、NLRP3及半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1（Caspase-1）蛋白表达，降低IL-1β、IL-18、IFN-γ分泌，减少白细胞聚集、黏附，从而缓解I/R无复流现象。

通络解毒类复方龙脉宁通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB p65 信号通路及相关炎症因子 IL-1β、IL-6、TNF-α、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、一氧化氮（NO），改善炎性细胞浸润及MI，对AMI起到良好的保护作用；丹参通络解毒汤通过抑制TLR4/NF-κB信号通路，下调AMI大鼠心肌组织TNF-α、IL-6、细胞间黏附因子-1（ICAM-1）及MCP-1 表达，减轻炎症损伤。

益气温阳类和养阴类主要有活心丸、芪苈强心胶囊、冠心Ⅴ号合剂、天王复心方等。其中桂枝甘草汤通过抑制TLR4/NF-κB信号通路，减少炎症反应及细胞凋亡，对心肌I/R损伤具有保护作用；活心丸通过调控TLR4、p-NF-κB蛋白表达，改善AMI所致心脏炎症；芪苈强心胶囊通过降低TLR4/NF-κB信号通路活性，减轻免疫炎性反应，抑制心肌损伤及心肌细胞凋亡；冠心Ⅴ号合剂通过抑制TLR4/My D88/NF-κB p65途径，改善心室结构，以延缓心肌梗死后心室重构进程，且以高剂量疗效最优；天王复心方通过调节TLR4/NF-κB炎症信号，减轻心肌损伤，缩小坏死面积；补肾通脉方通过抑制炎性信号通路，降低下游炎症因子（TNF-α、IL-6）表达，发挥抗炎作用以保护心肌。详见表2。

表2 基于TLR4通路防治MI的中药复方作用通路及部分生物学标志物

3 展望

综上所述，目前基于TLR4信号通路防治MI的中药具有以下特点：①单体有效成分多具有活血化瘀、清热、补气温阳之功效；②复方包括中成药及汤剂，以益气活血、解毒通络、益气养阴及温阳为主；③分子机制中以单味药有效成分、复方研究较多。

炎症反应贯穿MI病理全过程。TLR4属经典炎症通路，MI损伤后，心肌细胞释放HMBG1蛋白或激活TLR4受体，通过MyD88信号依赖途径向下游传导信号，激活NF-κB途径并刺激炎症因子、趋化因子及免疫调节细胞因子的分泌及释放，介导炎症反应，加重心肌损伤。中药通过调控相关蛋白（TLR4、TNF-α、HMBG1 及NLRP3）及抑制相关信号通路（HMGB1/TLR4/NF-κB、TLR4/MyD88/NF-κB、TLR4/NF-κB/NLRP3等），减轻心肌损伤及细胞凋亡，减少缺血面积，保护心肌结构及心功能，以延缓MI 进程。详见图2。

图2 中药基于TLR4信号通路抑制MI炎症损伤机制

目前，基于TLR4信号通路中药治疗MI相关性研究尚存在一些不足：①MI发病机制复杂，目前研究以（急性）心肌梗死、I/R为主，其他心肌缺血类疾病研究较少；②药物以活血化瘀类为主，研究对象集中于MI的心血瘀阻证，其他证型涉足较少；③MI动物模型以手术造模、药物诱导为主，如冠状动脉结扎、异丙肾上腺素诱导等，但临床引发MI原因甚多，动物模型难以模拟人体所有病因及发病过程；④中药治疗MI具有多靶点、多通路特点，是一种网络性质的整体调节，目前研究少有阐明中药单体或复方的有效成分与炎症机制间复杂关系，以及系统阐明活血化瘀、通络解毒、清热、益气温阳及养阴等具体功效与现代生物学机制间关系。建议今后引入网络药理学、生物信息学等技术，有机结合中医辨证论治思路，从分子机制探索中药功效及中医理论的具体内涵，促进中医药现代化研究。