基于血管内皮细胞结构及功能探讨中医药改善心肌缺血再灌注损伤的研究进展

郭文辉，于秋香，高培阳

心肌缺血是心肌细胞氧供需失衡的结果，及早进行血运重建是减少心肌缺血后损伤最有效的方法[1]，但是会伴随出现心肌缺血再灌注损伤(myocardial ischemia-reperfusion injury，MIRI)，最后出现不可逆的细胞凋亡和坏死，这种因血流重建所致的心肌损伤称为再灌注损伤[2]。早期再灌注治疗可加重心肌损伤，成为影响缺血治疗效果的重要因素[3]。再灌注损伤评估与治疗仍然是临床难题，其发生的具体机制目前尚不明确，目前已经发现的一种机制为缺血再灌注会引发内皮细胞功能失调、破坏血管内皮结构进而阻碍了微血管内血液循环。同时，缺血再灌注极易引起微动脉粥样斑块破裂、形成微血栓，进一步加重心肌缺血[4]。

血管内皮细胞不仅存在于血管内壁上，且单层纵向覆盖于心脏和淋巴管腔上，在正常的心脏生理和心脏对损伤的反应中发挥重要作用。主要参与以下生理环节：①血管内皮层由内皮细胞相互连接形成血管内膜屏障，防止白细胞黏附和血小板聚集，维持血管内的血液正常流动；②内皮细胞还作为分泌细胞，分泌血管活性物质，如内皮素(ET)、血管紧张素等血管收缩因子和一氧化氮(NO)、内皮依赖性超极化因子等血管舒张因子，在调节血管特别是微循环血管的张力中发挥重要作用；③内皮细胞可合成和分泌相关凝血因子和纤溶物质在凝血与纤溶之间保持动态平衡，影响凝血纤溶过程，从而维持正常的血液流动、循环；④调节新生血管的形成，参与发育[5]。

内皮细胞的损伤导致内皮结构和功能的改变，是心肌缺血再灌注损伤发生、发展中非常关键的始发和促进因素，目前中医药防治心肌缺血再灌注损伤的基础研究逐渐成为热点，中医药能够通过多种途径保护血管内皮细胞结构，改善血管内皮细胞功能，本研究基于血管内皮细胞结构及功能探讨中医药对于心肌缺血再灌注损伤的最新进展。

1 通过下调细胞间黏附分子-1(intercellularadhesion molecular-1，ICAM-1)保护血管内皮细胞

张莹等[6]通过研究黄芪多糖(APS)对大鼠缺血再灌注损伤心脏微血管内皮ICAM-1和血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)、p38有丝分裂原激活蛋白激酶(p38 MAPK)及p38 MAPK通路的影响。结果显示，缺血再灌注模型组ICAM-1和VCAM-1蛋白表达及信号通路蛋白p-p38均较假手术组明显增加；与缺血再灌注模型组比较，黄芪多糖高剂量与p28有丝分裂原激活蛋白激酶(p28 MAPK)断开剂SB203580联合应用时对ICAM-1、VCAM-1、p-p38蛋白表达的抑制作用要强于单独应用黄芪多糖高剂量或SB203580；黄芪多糖与SB203580联合应用时，可以明显抑制p38通路，下调由其介导的ICAM-1、VCAM-1在内皮细胞质膜上的表达，从而缩短中性粒细胞与血管壁形成的紧密结合，避免黏附后释放的炎症介质对心肌细胞的损伤有关，对抑制再灌注损伤有协同作用。潘少霞[7]通过体外培养的人脐静脉内皮细胞株(ECV304)探讨三七总皂苷抗血管内皮细胞缺血再灌注损伤的作用效果和作用机制，各组培养1 h后通过观察细胞内Ca2+浓度、NO、前列环素(PGI2)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量及ICAM-1表达等，研究结果显示，缺血再灌注可激活ECV304，使细胞氧自由基清除功能明显降低，转录核因子κB(NF-κB)及ICAM-1的表达明显升高；三七总皂苷能明显降低NF-κB及ICAM-1的表达，明显改善内皮细胞活力，改善内皮细胞分泌功能，改善细胞氧自由基清除功能，减轻缺氧再复氧引起的细胞损伤，与钙拮抗剂维拉帕米、抗氧化剂吡咯烷二硫氨基甲酸酯相比，高浓度三七总皂苷作用更强，提示三七总皂苷能有效改善内皮细胞分泌功能，减轻缺氧再复氧损伤。

2 通过调节血管紧张素和血管内皮生长因子(VEGF)保护血管内皮细胞

林光柱等[8]通过观察人参皂苷Rb3(G-Rb3)联合二甲双胍对心肌缺血再灌注大鼠血管内皮细胞的保护作用。结扎大鼠冠状动脉前降支60 min，松扎再灌注120 min制备心肌缺血再灌注损伤模型，测定心肌梗死面积，血清MDA、NO含量及天冬氨酸氨基转移酶(AST)、磷酸肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)、SOD、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性，血浆ET、血管紧张素Ⅰ(AngⅠ)、PGI2及血栓素A2(TXA2)水平。结果显示，人参皂苷Rb3联合二甲双胍可明显缩小心肌梗死面积，降低血清MDA含量及AST、CK、LDH活性，提高NO含量及SOD、GSH-Px活性，降低血浆ET、AngⅠ及TXA2水平，PGI2水平及PGI2/TXA2比值明显增高。发现人参皂苷Rb3联合二甲双胍对大鼠心肌缺血再灌注损伤具有明显的保护作用，可能通过增强抗氧化酶活性减轻自由基对心肌的氧化损伤，减少血管内皮细胞因子ET及AngⅠ释放，纠正PGI2/TXA2失衡等机制有关。余萍等[9]通过建立大鼠实验性心肌缺血再灌注损伤动物模型，观察丹红注射液对其VEGF表达及氧化应激的影响，将40只大鼠随机分为实验性心肌缺血组(IR组)、血管内皮生长因子B组(VEGFB组)、丹红小剂量组(DS1组)、丹红大剂量组(DS2组)，于治疗前、治疗后7 d、治疗后14 d分别检测VEGF蛋白及mRNA表达，血管内皮细胞生长因子受体2(VEGFR-2/FLK-1)及mRNA的表达，心肌MDA、肌酸激酶同工酶(CK-MB)等指标。结果显示，丹红注射液明显增强VEGF蛋白、VEGF mRNA、FLK-1的阳性表达，增加CK-MB活性，降低MDA合成。可见丹红注射液有与VEGFB类似的减轻大鼠实验性心肌血管内皮炎症反应，促进VEGF增殖、诱导缺血部位血管新生及改善血管内皮功能紊乱的作用，其作用机制可能与其促进VEGF的分泌，抑制心肌缺血时脂质过氧化，促进氧自由基清除酶清除氧自由基有关，对大鼠实验性心肌缺血再灌注损伤有保护作用。

3 通过抑制细胞凋亡保护血管内皮细胞

范宗静等[10]通过培养原代缺血再灌注损伤人心脏微血管内皮细胞(HCMEC)，以缺氧再复氧刺激细胞损伤，并用黄芪多糖进行干预，检测B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)、兔抗人单克隆抗体(Bax)表达。结果显示，与正常组比较，损伤组Bax表达增强，Bcl-2表达减弱，Bcl-2/Bax降低；与损伤组比较，黄芪多糖中浓度组、黄芪多糖高浓度组Bcl-2表达上调，Bcl-2/Bax值升高，黄芪多糖各浓度组Bax均降低。可见Bcl-2、Bax在介导缺血再灌注损伤HCMEC凋亡通路中具有重要作用，黄芪多糖通过上调Bcl-2表达、抑制Bax升高以及提高Bcl-2/Bax比值，对缺血再灌注损伤HCMEC凋亡具有一定的保护作用。王小雄等[11]分离并培养大鼠心肌微血管内皮细胞(CMECs)，发现红景天苷可明显抑制缺血/再灌注损伤诱导的CMECs凋亡，结果与对照组相比较，缺血再灌注(SI/R)组CMECs增殖能力明显降低，凋亡率明显上升，而与SI/R组相比，SI/R+红景天苷组细胞增殖能力明显升高并呈剂量依赖性，其作用机制可能与激活PI3K/Akt，以及上调凋亡抑制蛋白生存素和Bcl-2相关。钱国强等[12]观察当归四逆汤成分组合对心肌缺血再灌注损伤大鼠心肌微血管内皮细胞(MMVEC)凋亡及血清NO的作用，结果发现当归四逆汤成分组合可有效抑制大鼠MMVEC凋亡，电镜观察显示，缺血再灌注组大鼠MMVEC线粒体肿胀，膜不规整，内皱疏松有空泡，嵴粒消失，核膜不规整，染色质浓集，边集，核仁消失，甚至出现凋亡小体，当归四逆汤组与缺血再灌注组比较影像表现大为改善。

4 通过调节PGI2和TXA2保护血管内皮细胞

高伟等[13]采用离体心脏灌流方法发现川芎内酯A能提高大鼠离体心脏停灌再灌期的冠状动脉流量，降低冠状动脉中白细胞介素-1β(IL-1β)浓度和血栓素B2(TXB2)/6-酮-前列腺素(6-Keto-PGF1α)的比值。表明川芎内酯A预处理可能通过该途径调节血管舒张与收缩平衡，对血管内皮细胞产生潜在的保护作用，进而减缓心肌缺血再灌注损伤。睢大员等[14]研究发现，刺五加叶皂苷除对心肌缺血再灌注损伤有抗氧化机制外，50 mg/kg、100 mg/kg刺五加叶皂苷可明显降低心肌缺血再灌注损伤大鼠血浆TXA2水平，增加血浆PGI2水平及PGI2/TXA2比值，通过纠正PGI2与TXA2之间的平衡失调，改善血管舒缩功能而发挥抗心肌缺血再灌注损伤作用。翟玉荣等[15]研究发现，苦碟子总黄酮除对心肌缺血再灌注损伤有抗氧化机制外，苦碟子总黄酮亦能降低血浆TXA2水平，升高PGI2水平及PGI2/TXA2比值，减轻内皮细胞PGI2合成的抑制，从而纠正了PGI2/TXA2的失衡，解除冠状动脉痉挛，为改善内皮细胞功能发挥抗心肌缺血再灌注损伤作用。

5 通过减轻氧化应激反应保护血管内皮细胞

徐畅等[16]使用血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)刺激人脐静脉内皮细胞后观察到ET-1 mRNA及诱导型一氧化氮合酶(iNOS)mRNA表达明显升高，通过不同剂量活心汤中药血清作用于AngⅡ刺激后的血管内皮细胞后，发现ET-1 mRNA及iNOS mRNA表达明显下降，证明中药制剂活心汤对ET-1 mRNA及iNOS mRNA表达有抑制作用，以此发挥保护血管内皮细胞的作用。吕童等[17]将140只大鼠随机分为假手术组、模型组、培哚普利组、搜风祛痰中药组，观察搜风祛痰中药对大鼠心肌缺血再灌注损伤冠状动脉微循环内皮功能影响。结果显示，与模型组相比，搜风祛痰中药可升高NO含量，降低ET-1含量，增加磷酸化蛋白激酶B(P-Akt)、内皮型一氧化氮合酶(eNOS)蛋白表达，可见搜风祛痰中药可保护大鼠心肌缺血再灌注冠状动脉微循环内皮功能，其机制可能与降低ET-1含量、增加NO含量及上调P-Akt、eNOS蛋白表达相关。张锦等[18]将40只健康Wister大鼠随机分为假手术组、模型组、银杏黄酮组及银杏黄酮磷脂复合物组，每组10只，检测各组血浆ET-1、血清NO水平，并取心尖部心肌通过电镜观察血管内皮的显微结构变化。结果观察到大鼠在心肌缺血30 min、再灌注120 min状态下，银杏黄酮磷脂复合物可明显降低血清NO含量及血浆ET-1水平，同时改善血管内皮超微结构的破坏程度，且变化较银杏黄酮组明显。银杏黄酮磷脂复合物可能通过减少自由基对内皮细胞的氧化损伤，减少内源性血管活性物质ET-1释放对大鼠心肌再灌注血管内皮损伤具有保护作用。李鑫辉等[19]建立血瘀证兔模型，以加味丹参饮对该模型进行干预，检测各组血浆ET-1和6-keto-PGF1α水平变化，透射电镜观察内皮细胞超微结构。结果显示，与空白组比较，心肌缺血再灌注损伤(IRI)组ET-1水平明显升高，6-keto-PGF1α水平降低；与缺血再灌注损伤组比较，加味丹参饮组ET-1水平降低，6-Keto-PGFlα水平提高。电镜观察显示，加味丹参饮可以有效改善心肌缺血再灌注损伤时内皮的超微结构。王多等[20]通过电镜观察到稳心颗粒给药组冠状动脉内皮细胞的超微结构损害明显减轻，其机制可能是减少自由基、抵抗自由基损害、促进内皮细胞合成NO、保持舒缩冠状动脉的物质平衡、改善微循环。上述3项研究均通过显微镜直接发现了中药对于血管内皮细胞结构完整性的保护作用。马文帅等[21]研究显示，与缺血再灌注组比较，白藜芦组吸光度值、外周血SOD活性明显升高，HCMEC凋亡率、Caspase-3相对活性、MDA含量明显降低。证明白藜芦醇可减轻HCMEC的缺血再灌注损伤，这种保护作用可能是通过抗氧化和抗凋亡来实现。杨富国等[22]发现心脏缺血再灌注过程中存在血管内皮细胞功能损伤及血小板活化，丹酚酸B(salvianolic acid B，SA-B)具有保护内皮细胞和抑制血小板活化的作用。魏媛娇等[23]将120例行经皮冠状动脉介入治疗(PCI)的急性心肌梗死病人随机分为常规治疗组和丹参组(在常规治疗组基础上加用丹参注射液)，两组均治疗14 d。检测两组治疗前后外周血SOD、MDA、NO、iNOS、超敏心肌肌钙蛋白T(hs-cTnT)、CK-MB及左室射血分数(LVEF)、心肌梗死面积，并随访观察两组术后3个月内主要不良心血管事件(MACE)和用药不良反应发生情况。结果显示，与常规治疗组比较，丹参组治疗后外周血SOD水平明显升高，外周血MDA、NO、iNOS、hs-cTnT、CK-MB水平以及心肌梗死面积均明显降低，术后随访3个月，丹参组MACE发生率明显低于常规治疗组。证明丹参注射液能够明显减轻急性心肌梗死病人PCI术后血管内皮细胞氧化应激损伤，保护缺血再灌注心肌功能，对预后有改善作用。

6 小 结

冠状动脉内皮细胞是血细胞与心肌细胞之间物质交换的屏障及“桥梁”，参与体内许多重要的平衡调节及细胞功能的调控，因此，保护内皮细胞是预防和治疗心肌缺血再灌注损伤的关键。在缺血再灌注等病理情况可导致血管内皮细胞功能障碍，损害其分泌功能，调节功能失常致内环境失调，促进免疫细胞吸附，扰乱内皮依赖性血管舒张。近年来一些具有内皮细胞自身特异性的血清分子标志物被发现并已经逐渐在临床上应用，为早期发现内皮细胞损伤和及时干预提供了可指标，其中ICAM-1[24]、血管生成素-2(Ang-2)[25]、血管性血友病因子(vWF)[26]、循环内皮细胞(CEC)[27]是较具有代表性的标志物。中医药通过下调细胞间黏附因子，促进VEGF，抑制血管生成素、PGI2、TXA2和组织细胞凋亡，减轻氧化应激损伤多种途径，从而保护血管内皮细胞结构，改善血管内皮细胞功能。但目前中医药对于心肌缺血再灌注损伤的探究大部分还处于基础研究阶段，大量的实验研究从不同角度和层次证实了中药对再灌注损伤心肌的保护作用，今后还需通过高质量临床试验，在辨证论治的基础上对病人进行分组治疗，探究其临床效果，并进行安全性评价。