蒺藜皂苷在心脑血管缺血再灌注损伤中的研究进展

于文霞 刘跃 王佳乐 马雪飞 谭明 关利新 翟凤国

缺血/再灌注（Ischemia reperfusion，I/R）损伤是指组织在缺血情况下恢复血液灌注后，组织损伤反而加重，甚至发生不可逆性损伤的现象[1]。研究表明[2，3]，中药对I/R 损伤有保护作用，中药及其制剂治疗靶点多、治疗环节丰富，作用于I/R 损伤的复杂机制效果显著。因此，深入研究中药的作用机制可为临床上治疗I/R 损伤提供理论依据。

蒺藜皂苷（Gross saponin tribulus terrestris，GSTT）是传统中药蒺藜的主要成分，味辛、苦，性温，具有活血祛风、祛痰止咳等多种功效[4]。研究表明，蒺藜皂苷具有抗氧化、抗炎、清除自由基和心脑血管保护作用，以蒺藜皂苷为主要成分的心脑舒通胶囊多用于治疗心脑血管疾病[5]。本研究就蒺藜皂苷对心脑血管I/R 损伤保护作用展开讨论，为日后蒺藜皂苷的开发与利用提供科学依据。

1 蒺藜皂苷在心脑血管I/R 损伤中的作用

1.1 抑制炎症反应炎症反应是I/R 损伤发生发展的重要病理过程。I/R 损伤后的炎症反应主要包括：①刺激内皮细胞、内源性星形胶质细胞、小胶质细胞等；②大量释放多种炎性因子，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-10（IL-10）等；③抑制白细胞活化，细胞间黏附分子（ICAM）表达增高，释放大量的蛋白水解酶和趋化因子；④内皮细胞炎症反应使血-脑屏障通透性增强[6]。因此抑制炎症反应是治疗I/R 损伤的手段之一。殷惠军等[7，8]研究发现蒺藜皂苷可以通过降低核因子κB（NF-κB）p65 核移位活性，抑制炎症因子（TNF-α、IL-1β）和细胞间黏附分子-1（ICAM-1）的表达；降低心肌髓过氧化物酶（MPO）活性，减轻中性粒细胞侵润，起到抗心肌I/R 损伤的作用。翟凤国等[9，10]通过建立大鼠脑I/R 模型，发现蒺藜皂苷可以通过激活PPARγ 的表达，进而抑制NF-κB 炎症信号通路，通过增强IL-10 的表达，降低TNF-α、IL-6 的表达，降低炎症反应，发挥其神经保护作用；蒺藜皂苷也可以通过降低促进细胞外基质分解的蛋白酶—基质金属蛋白酶-9（MMP-9）的表达，对血脑屏障起到保护作用，从而减轻脑I/R 损伤。

1.2 清除自由基自由基参与了I/R 后神经细胞的损害过程。自由基在人体正常的代谢过程中可被抗氧化酶如：超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、过氧化氢酶（CAT）等清除，形成动态平衡。I/R 过程中氧分子被大量还原成活性氧自由基（Oxygen free radical，OFR），这些OFR 氧化作用强，化学性质活泼，具有细胞毒性。自由基产生与清除之间失去平衡，在局部堆积时可引发以下过程：①使脂质、蛋白质过氧化，膜的基本特性被破坏、蛋白质被降解；②诱导DNA、RNA、多糖、氨基酸等物质交联，从而降低其活性；③血管收缩、血小板聚集使组织的血液灌注减少；④自由基攻击一氧化氮（NO）时产生毒性更强的OH-和NO2-，进一步氧化蛋白质，脂类和DNA 加重其损伤[11，12]。自由基在I/R 中起着非常重要的作用，自由基清除率也成为了评价药物对I/R 损伤作用的重要指标。张羽冠等[13]研究发现，蒺藜皂苷能减少自由基的生成、减轻脂质过氧化反应，起到对I/R 后心肌细胞的保护作用；李红等[14]研究表明，蒺藜皂苷通过减少再灌注期心肌组织中NO 含量，减少乳酸脱氢酶（LDH）的释放，降低天门冬酸氨基转移酶（AST）、肌酸激酶（CK）水平，使环磷酸鸟苷升高从而导致血管舒张并抑制血管平滑肌增殖，抵抗OFR 对心肌细胞生物膜的损伤，从而对心肌细胞产生较好的保护作用。姜恩平[15]通过线栓法建立大鼠局灶脑I/R 损伤模型发现蒺藜皂苷具有提高机体抗氧化酶活性、减轻脂质过氧化损伤、增强自由基清除能力，从而减小脑梗死面积。王雪云等[16]研究发现蒺藜皂苷能降低LDH、CK、丙二醛（MDA）和NO 的含量，并提高超氧化物歧化酶（SOD）活性，减轻神经功能障碍，对脑I/R 的大鼠起到保护作用。由此可见，蒺藜皂苷可以通过增强自由基的清除率，减少脑I/R 损伤。

1.3 抑制细胞凋亡细胞凋亡是指为维持内环境稳态由基因控制的细胞程序性死亡的过程，细胞凋亡与I/R 损伤具有密切联系。I/R 后会释放兴奋性氨基酸（EAA），通过启动凋亡相关基因的激活、诱导凋亡信号转导通路，最终导致细胞凋亡。凋亡的发生是细胞内外多因素共同调节的结果，如：缺血缺氧本身激活了凋亡相关基因；I/R 后产生的大量氧自由基在对细胞造成损伤的同时也促进了凋亡相关基因表达的增加；细胞内钙超载、线粒体损伤及炎性细胞因子启动了凋亡信号通路等。目前认为细胞凋亡有三条路径：①内源性凋亡路径，又称线粒体凋亡路径，线粒体内储存了很多促凋亡蛋白，I/R损伤发生后促凋亡蛋白被释放，与凋亡蛋白结合因子形成复合体，使下游凋亡蛋白如半胱氨酸蛋白酶Caspase3、Caspase6 等被激活；②外源性凋亡路径，又称死亡受体路径，与细胞表面死亡受体的激活有关；③不依赖Caspase 的凋亡诱导因子途径[17]。研究表明[18，19]，蒺藜皂苷在心肌缺氧复氧损伤和氰化钠（NaCN）诱导大鼠乳鼠心肌细胞I/R 损伤中，可以使Caspase-3 的表达减少、上调抗凋亡蛋白Bcl-2、下调促凋亡蛋白Bax、稳定线粒体膜电位，从而抑制心肌细胞凋亡。孙巍等[20，21]发现，蒺藜皂苷可能通过激活蛋白激酶C（PKCε）、细胞外信号调节激酶（ERK1/2）传导的通路而抑制心肌细胞凋亡，从而发挥其对心肌细胞的保护作用。研究发现[22，23]，蒺藜皂苷可通过阻断Caspase 依赖的凋亡通路抑制由脑缺血引起的神经细胞凋亡，也可以通过增加Bcl-2表达量，降低Bax 蛋白的表达量，调节Bcl-2/Bax 蛋白比值来抑制神经细胞凋亡，从而减少由I/R 引起的大鼠脑组织神经细胞和H2O2诱导的PC12 细胞凋亡。蒺藜皂苷也可以激活PKCε-ERK1/2 信号转导通路，抑制神经细胞的凋亡而产生保护作用，实现对脑I/R 损伤的保护作用[24]。

1.4 抑制细胞内Ca2+超载Ca2+是细胞膜电生理活动的重要组成部分，在正常情况下参与多种代谢活动，I/R 发生后细胞外液H+浓度下降，形成浓度差，使Na+/H+交换蛋白被激活，细胞内Na+浓度升高，Na+/Ca2+交换异常，Ca2+内流并引起细胞损伤的现象即Ca2+超载。I/R 损伤引起的Ca2+超载会导致：①线粒体能量代谢障碍；②内质网稳态被破坏；③使膜酯酶分解，破坏细胞和线粒体膜，使膜的通透性提高；④激活巨噬细胞，释放大量水解酶和细胞因子；⑤促使黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶，使自由基生成[25]。加重I/R 损伤以及一系列的级联反应。于昕等[26]研究表明，蒺藜皂苷通过阻滞钙通道减少细胞内Ca2+浓度，使心肌收缩力下降，在减少心肌耗能的同时，也避免钙超载从而起到保护心脏作用。刘雪梅[27]建立缺氧/复氧损伤的皮层神经元凋亡模型，研究发现蒺藜皂苷可降低皮层神经元胞浆内游离的钙浓度，减轻其引起的早期细胞凋亡状况，从而减轻细胞损伤。因此推断抑制细胞内Ca2+超载可能是蒺藜皂苷抗脑I/R 损伤作用的原因之一。

1.5 改善能量代谢能量代谢障碍是I/R 损伤发生的关键环节。细胞维持正常的功能和代谢需要的能量正常情况下由葡萄糖有氧代谢提供，当细胞出现能量代谢障碍时，能量代谢主要以无氧代谢为主，ATP 生物合成减少，Na+-K+-ATP 酶活性改变，导致细胞内外钠钾失衡，细胞外K+增多导致细胞膜持续去极化而影响兴奋传导、递质释放等；当I/R 后，缺血缺氧会使细胞出现能量代谢障碍，糖酵解产生的ATP 成为维持细胞存活的唯一能量来源，但糖酵解产生的ATP 不能满足细胞的需求，I/R 后的一段时间内乳酸等代谢产物会在细胞内大量堆积，使细胞发生酸中毒。心肌能量代谢会诱发心律失常，引起心肌细胞的电生理改变。能量代谢异常引起的线粒体结构和功能异常也会加重脑I/R 注损伤。Zhang等[28]建立Langendorff 离体心脏灌流系统，制备大鼠I/R 实验模型，发现蒺藜皂苷可舒张大鼠冠状动脉，增加冠脉血流量，改善心肌的供血、供氧，增加心肌组织ATP 酶活性，提升大鼠心肌功能，从而对心肌I/R 损伤起到保护作用。有研究发现，蒺藜皂苷可以通过促进神经细胞ATP 酶活性恢复，发挥保护细胞完整性，增强机体清除自由基的能力，起到改善脑组织能量代谢障碍的作用[29，30]。因此提示蒺藜皂苷可能通过减轻能量代谢障碍对抗脑I/R 损伤。

2 总结与展望

心脑血管疾病是世界第三大疾病，其发病率、死亡率、致残率极高。我国已经逐渐进入老龄化社会，其中尤其明显的是心脑血管疾病发生率不断的增高，给人们的生活带来巨大的影响[31]。缺血性心脑血管疾病占心脑血管疾病的70%～80%[32]。目前临床上治疗缺血性心脑血管疾病的主要方法是尽快恢复血液供应，减轻组织或器官的损伤，I/R 会导致组织或器官功能障碍等一系列损伤反应发生。研究表明，中药具有多靶点、多效应的心脑血管保护作用，蒺藜皂苷可以通过抑制炎症反应、减少自由基的生成、抑制细胞凋亡、抑制细胞内Ca2+超载、改善能量代谢等方面干预I/R 损伤，从而对I/R 损伤发挥保护作用。因此，进一步研究蒺藜皂苷类在心脑血管疾病方面的活性成分及其作用机制，将对蒺藜药材在心脑血管疾病临床开发与应用具有重要意义。