中医药通过调控Keap1/Nrf2/ARE 信号通路治疗心肌肥厚的研究进展*

张永波，毕颖斐

（1.天津中医药大学第一附属医院，天津 300381；2.国家中医针灸临床医学研究中心，天津 300381；3.天津中医药大学研究生院，天津 301617）

心肌肥厚是心肌细胞对慢性压力或容量超负荷的最初适应性反应，旨在使室壁应力和射血功能正常化。在这一动态反应过程中，心肌细胞体积增大，形状改变，基因表达改变，细胞骨架和细胞外基质重塑[1-2]。然而，长期和过度的病理性肥大可能导致心肌收缩功能障碍和心脏代偿失调的不适应状态，甚至成为心力衰竭等不良心血管事件发生发展的独立危险因素[3-4]。研究表明，氧化应激会加重心肌肥厚的发生发展，当心肌细胞处于氧化应激状态下时，由线粒体及NADPH 氧化酶等产生的活性氧（ROS）增加。这些ROS 是加速衰老，诱导心血管疾病和肿瘤形成等的重要条件，也是心肌肥厚发生发展的重要影响因素[5]。

为了避免氧化应激对机体的损伤，机体会促进多种具有抗氧化作用的物质产生，并作用于氧自由基代谢的不同环节。这些物质在减少ROS 产生，保护细胞膜免受其攻击，减少其对细胞的损伤方面具有重要的作用[6]。而Keap1/Nrf2/ARE 信号通路的激活，能够促进体内抗氧化酶的表达，对于减少氧化应激、改善心肌肥厚具有积极意义。

心肌肥厚以其临床表现多归为“胸痹”“心悸”“心胀”等范畴，其病机多表现为阴阳失调[7]。中医药在治疗心肌肥厚方面有着多向调节、运用灵活、毒副作用小等优势，诸如生姜、大麻等多种中药单体及乌头赤石脂丸等中药复方被发现在调节阴阳平衡，改善氧化应激及心肌肥厚方面发挥重要作用。本文就Keap1/Nrf2/ARE 信号通路及其与心肌肥厚的关系，以及多种中药单体及复方对Keap1/Nrf2/ARE 信号通路的激活作用进行综述，以期为中医药改善心肌肥厚提供思路。

1 Keap1/Nrf2/ARE 信号通路的激活与心肌肥厚的关系

生理状态下，Keap1 与Nrf2 在细胞质内呈耦联状态，若无氧化应激的影响，Nrf2 将在负调节器Keap1 上Kelch 区域或双甘氨酸重复（DGR）区域的作用下泛素化降解。当受到活性氧（ROS）刺激时，Keap1 与Nrf2 的耦联状态被打破，Nrf2 进入细胞核，在Neh1 结构域与小蛋白Maf 异源二聚化，最终被亲电效应原件ARE 识别并与之结合，进而激活体内酶抗氧化系统，刺激包括血红素氧合酶1（HO-1）、氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）在内的多种抗氧化物质的分泌，从而达到消除体内过量ROS，抑制氧化应激的作用[8-9]。然而，在氧化应激的刺激下，Keap1/Nrf2/ARE 信号通路的激活受到抑制，Keap1 调控Nrf2 泛素化增加，Nrf2 表达减少，从而抑制下游抗氧化酶的分泌和表达[10-11]，进而导致心肌细胞内过量的ROS 蓄积。若抗氧化系统不能尽快将其清除则会进一步诱导心肌细胞的损伤及纤维化，导致心肌重构及心室肥厚甚至心力衰竭等心血管事件的产生[12]。

生理条件下，内皮型一氧化氮合酶（eNOS）在AMP 依赖的蛋白激酶（AMPK）等多种激酶的作用下激活，催化精氨酸和氧气生成NO 和瓜氨酸[13]。NO能够激活Keap1/Nrf2/ARE 信号通路，促进Nrf2 核转移，进一步激活下游抗氧化应激系统[14-15]。研究表明，NO 能够改善左室舒张功能，增加冠状动脉血流，在防止心血管疾病发生发展，改善心肌肥厚方面发挥重要作用[16]。而ROS 的增加能够降低NO 的生物利用度，导致左室舒张功能障碍，进而引发心肌肥厚[17]。亦有研究表明，磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）信号通路能够促进Nrf2的入核表达，进而抑制活性氧导致的线粒体功能障碍、心肌纤维化和炎症等不良影响[18]。

另外，随着对Keap1/Nrf2/ARE 信号通路研究的深入，其在氧化应激以外的作用也逐渐被发现，多项研究表明，Keap1/Nrf2/ARE 信号通路与NF-κB、AMPK 通路等多种信号通路之间存在重要关联，并能够通过调节自噬、细胞凋亡、线粒体功能以及干细胞存活，抑制炎症反应，上调多种细胞防御酶的表达等方面对心脏起到保护作用[19-22]。

2 中药单体对Keap1/Nrf2/ARE 信号通路的激活作用

2.1 姜油酮 姜油酮作为一种生姜提取物，其具有良好的抗氧化、抗炎特性。研究表明，姜油酮能够降低主动脉缩窄（AB）后小鼠心脏重量/体质量（HW/BW）、心脏重量/胫骨长度（HW/TL）等心肌肥厚指标，并通过增加eNOS 的磷酸化和NO 的产生，促进Nrf2/ARE 信号通路的激活，进而提高SOD、HO-1 等抗氧化酶的含量。而且，姜油酮能够降低苯肾上腺素（PE）处理后大鼠心肌细胞的表面积及ROS、NADPH mRNA 的表达水平，起到改善大鼠心肌细胞肥大的作用。而当Nrf2 基因被沉默之后，姜油酮对心肌肥厚的改善作用在体内和体外均被显著降低[10]。

2.2 枸杞多糖 枸杞多糖不仅能够激活力竭运动后大鼠胸主动脉和心肌中Keap1/Nrf2 信号通路，而且对于其下游的谷氨酰半胱氨酸合成酶催化亚单位（GCLC）、谷氨酸半胱氨酸连接酶修饰亚单位（GCLM）、醌氧化还原酶1（NQO1）等抗氧化应激相关蛋白的表达有促进作用。枸杞多糖还能够显著促进体外氧化应激状态下大鼠胸主动脉内皮细胞中Nrf2 的核转位，增加GCLC、NQO1 和GCLM 的表达水平，而在诱导Nrf2 基因沉默后，枸杞多糖的抗炎和抗氧化应激作用减弱[11]。

2.3 大麻素二酚 中药大麻中的大麻素二酚能够减轻运动力竭大鼠心肌组织中胶原纤维的沉积，显著抑制心脏肥大，降低炎症因子白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-10（IL-10）的表达，激活Keap1/Nrf2信号通路并下调Keap1 及NOX-2 的蛋白表达，显著增加Nrf2 从细胞质向细胞核的转运，促进下游HO-1、SOD 等抗氧化酶的表达[23]。

2.4 没药精油 没药具有良好的抗氧化作用[24]。而从干燥的没药油树脂中蒸馏得到的没药精油能够显著降低经异丙肾上腺素（ISO）诱导心肌肥厚小鼠的HW/BW，抑制肌酸激酶同工酶（CK-MB）、乳酸脱氢酶（LDH）、心脏肌钙蛋白T（cTnT）等心肌损伤标志物的表达，减少心肌梗死面积并改善由此引发的心功能障碍，并通过激活Keap1/Nrf2/ARE 信号通路增加Nrf2 和其下游HO-1 蛋白的表达，从而抑制氧化应激对心肌肥厚及心肌细胞损伤的影响，并表现出一定的剂量依赖性[25]。

2.5 白藜芦醇 白藜芦醇作为中药藜芦中发现的一种多酚化合物，其不仅能够减少缺血再灌注损伤后大鼠的心肌梗死面积，降低心肌损伤标志物肌酸激酶（CK）、LDH 水平，还能够通过激活Nrf2/ARE信号通路增加SOD、GSH-Px 等抗氧化酶的分泌[26]。另一项关于白藜芦醇的研究显示，抗坏血酸（AA）和白藜芦醇处理能够显著提高慢性镉暴露下心肌细胞活力，减少ROS 生成及细胞损伤，减轻脂质过氧化，提高抗氧化酶活性，改善心肌细胞肥大及形态异常，降低心房钠尿肽（ANP）、脑钠肽（BNP）和肌球蛋白重链β（β-MHC）的表达，促进Nrf2 核易位，增加抗氧化酶HO-1、NQO1、SOD、CAT 的表达[27]。

2.6 大蒜素 中药大蒜中的提取物大蒜素能够通过显著降低室间隔舒张期厚度（IVSd）、左心室舒张末期直径（LVIDd）、左室后壁舒张厚度（LVPWd），降低HW/BW、心重尾长比（HW/TL）等心肌肥厚指标，降低心肌肥厚标志物BNP 和β-MHC 的基因表达，有效减少心肌细胞的凋亡和纤维化并降低ROS 水平，激活Nrf2 信号通路并促进GSH、HO-1、NQO1等抗氧化酶的表达等方面降低血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）对大鼠心肌肥厚的促进作用[28]。

2.7 香叶木素 香叶木素是一种具有抗氧化作用的黄酮类物质，是枳实等中药的有效成分，具有良好的抗氧化作用。研究表明，香叶木素能够降低AB术后小鼠HW/BW、HW/TL 等心肌肥厚指标，缩小肥大心肌细胞的横截面积，并通过激活Keap1/Nrf2/ARE 信号通路上调NQO1、HO-1、SOD 等mRNA 水平；香叶木素还能降低PE 处理后大鼠心肌细胞的表面积，起到改善大鼠心肌细胞肥大的作用[29]。

2.8 汉黄芩素 汉黄芩素可以通过抑制Keap1 蛋白的表达，缩小IVSd、LVPWd、LVIDd，显著促进Nrf2、HO-1、NQO1、SOD 的表达，抑制ANP、BNP、β-MHC 等mRNA 的表达等方面抑制AngⅡ诱导的大鼠心肌细胞肥大[30]。

3 中药复方对Keap1/Nrf2/ARE 信号通路的激活作用

3.1 乌头赤石脂丸 王鑫赫等的研究发现乌头赤石脂丸（蜀椒、乌头、附子、干姜、赤石脂）较培哚普利叔丁胺在降低心肌梗死后心肌肥厚大鼠的心脏质量指数、左心室质量指数、心肌细胞横截面积、丙二醛（MDA）及ROS 水平方面效果更为显著，并能通过降低Keap1 的表达，促进SOD、Nrf2、HO-1、NQO1 等蛋白表达，从而减少化应激对心肌肥厚的影响[31]。

3.2 心肌尔康 心肌尔康（黄芪、人参、玉竹、麦冬等）对ISO 诱导小鼠心肌肥厚的改善作用的研究显示，各给药组小鼠心血管重塑（CR）均得到改善，表现为心肌肥厚指数HW/BW 比和心肌细胞横截面积（CSA）降低，胶原沉积减少，ANP、BNP、β-MHC 水平降低；还能抑制心肌肥大小鼠血清中SOD 和CAT活性的降低和MDA 水平的升高，并通过激活Keap1/Nrf2/ARE 信号通路促进Nrf2 核转移和HO-1 表达增加[32]。

3.3 参附芎泽方 周丹丹等分别用万爽力和不同剂量的参附芎泽方（人参、附子、川芎、泽泻、黄芪、丹参）治疗慢性心衰大鼠。研究结果表明，各治疗组可在不同程度上改善大鼠心肌肥厚及心功能状况，并通过激活Keap1/Nrf2/ARE 信号通路降低MDA、ROS 含量，促进SOD、Nrf2、HO-1 等蛋白表达。

3.4 玉香参附汤 李涵等研究表明，不同剂量的玉香参附汤（玉竹、香加皮、红参、制附子、女贞子、白前等）均能够改善心脏骤停大鼠心肌纤维断裂、破碎、坏死和炎性细胞浸润状态，改善心肌细胞肥厚，并显著降低MDA、ROS 含量，促进GSH、CAT 和SOD 分泌。且在促进NQO1、HO-1 蛋白表达及Nrf2核移位方面表现出明显的剂量依赖性[33]。

4 讨论

中医学中对于心肌肥厚的认识相对较少，多数医学家对其病机的总结不外乎阴阳失调。杨传华等认为心肌肥厚的本质是阴阳失调[7]。在阴阳失衡的基础上，肝木失调，肾脏虚弱，心君失宁，心包相火失藏，痰浊、瘀血、水饮贯穿其中。而人体内氧化应激机制失调，氧化与抗氧化的平衡被打破时，各种细胞损伤及功能失常便会发生。心之阴阳失调导致的心脏损伤以及氧化与抗氧化平衡的打破导致心肌细胞损伤及功能失调从不同角度解释了机体内环境稳态的重要性。

心之阴阳失调，导致心主血脉及心主神明的功能失调，一方面表现在心推动血液运行功能障碍，致使瘀血留滞，新血不生，血不养心，故而产生心中悸动、动则气短等症状。另一方面，正虚之处，便是容邪之所，心之阴阳失调导致心气虚弱，易致痰浊、水饮等病理产物聚集，这些病理产物将进一步作为病因加重心脏阴阳失调，进而引起心衰等严重病变。故而笔者认为调理阴阳是改善心肌肥厚之关键。文中所提生姜、大麻性温助阳，《伤寒论》中多用生姜、大枣调理阴阳错杂。枸杞子性平滋补，《本草思辨录》曾言：“枸杞子内外纯丹，饱含津液……故阴阳并补。”而阴阳具有互根互用、互为消长的特点，辨证使用滋阴助阳之法可以起到平衡阴阳之功效。藜芦、生姜能泻水祛痰，对于调理心脏阴阳、祛除痰饮等病理产物发挥重要作用。另一方面，乌头赤石脂丸大补心阳，对于虚寒胸痹的治疗能够起到重要作用[31]；心肌尔康气阴双补；参附芎泽方补气利水、温阳化浊，玉香参附汤亦有滋阴补阳、调和阴阳的功效，三者均能从病因、病机等多方面改善心脏阴阳失调的状态，从而达到改善心肌肥厚的作用。除此之外，中医药对于阴阳的协调作用不仅能够为改善氧化应激，纠正机体阴阳失调状态，改善心肌肥厚提供思路，更是“阴平阳秘”思想的重要体现。

Keap1/Nrf2/ARE 信号通路的激活对于促进下游SOD、NQO1、CAT 等抗氧化物质的分泌。减少氧化应激对心肌肥厚的影响有重要意义。然而，氧化应激及心肌肥厚的产生机制复杂，涉及到多种离子通道及信号通路。前文中亦提到，Keap1/Nrf2/ARE信号通路与PI3K/AKT 等多条信号通路之间存在串联，其激活方式多样，调控的细胞功能复杂。这也充分表明了从多靶点、多途径对氧化应激及心肌肥厚进行干预治疗的必要性，突出了中医药干预治疗的优势。不仅如此，作为心力衰竭等不良心血管事件发生的重要影响因素，及时抑制心肌肥厚的发生发展体现了中医“治未病”的思想。在心肌肥厚初期早发现、早干预，及时去除心肌肥厚的致病因素，减少高血压、瓣膜病变等导致的压力负荷对心脏的长期刺激对于心血管系统的健康有重要的积极意义，更是“未病先防、既病防变”理论的充分体现。