青蒿素治疗肺动脉高压的病理生理机制

文 宏（综述），伍伟锋（审校）

（广西医科大学第一附属医院心血管内科，南宁 530021）

肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension，PAH）是一组由肺血管收缩与重构及炎症细胞浸润等因素引起肺动脉压力和肺血管阻力进行性升高为特点的病理生理综合征;预后险恶，如不经治疗，确诊后中位生存时间为2．8年。青蒿素为一种高效低毒的抗疟药物，文献报道青蒿素及其衍生物均有抗细胞增殖、抗纤维化、抗肿瘤等作用。因此，利用青蒿素及其衍生物的上述特性抑制肺动脉的重构，已成为PAH治疗领域的新热点。现就青蒿素对PAH的治疗予以综述。

1 青蒿素的药理学特性

青蒿素是我国药学工作者于1971年从中药黄花蒿Atemisia annua L中提取分离出的一种具有过氧桥的倍半萜内酯类化合物［1］，分子式为C15H22O5，也是迄今我国唯一被国际承认的创新药物。此后，在青蒿素的基础上又开发出了多种衍生物，如DHA（dihydroartemisinin）、青蒿琥酯（artesunate）、蒿甲醚（artemether）、蒿乙醚（arteether）等，均具有抗疟活性，具有高效、速效，低毒等特性。药动学研究证实，青蒿素类药物在体内吸收快，分布广，排泄快。毒理学证实其不良反应轻微。近年来，国内外医药工作者发现，青蒿素及其衍生物除了抗疟作用以外，还有

多方面的药理活性和临床作用，如免疫调节、抗肿瘤、抗纤维化、抗孕以及抗心律失常等。目前临床研究已开始将其应用于PAH的治疗领域。

2 青蒿素治疗PAH的作用机制

2．1 青蒿素的舒张血管作用 PAH最直接的血流动力学改变为肺动脉压的升高，降低肺动脉压无疑是治疗首要靶标。国内李鸿珠等［2］首先发现青蒿素具有舒张血管作用，研究结果认为青蒿素的舒张血管机制可能是通过抑制电压依赖性钙通道及受体操纵性钙通道而发挥作用的;在无Ca2+的重碳酸盐缓冲液中，青蒿素也能够抑制去甲肾上腺素所致的血管收缩，说明青蒿素对钙库操纵性钙通道也有抑制作用。因此青蒿素的舒血管作用并非为内皮依赖性，内皮释放的舒张因子不是决定因素，其舒张机制可能主要与血管平滑肌细胞相关。推测青蒿素可能具有类钙通道阻滞剂或α受体阻滞剂样作用，可能是通过分别抑制钙及去甲肾上腺素与其受体蛋白的结合，通过增加细胞内鸟苷酸环化酶水平 ，使依赖细胞内鸟苷酸环化酶的蛋白激酶对某些功能性蛋白或酶磷酸化，从而舒张血管平滑肌。将其运用于PAH患者可望直接降低其过高的肺动脉压，改善其症状。

2．2 青蒿素的抗炎作用 Zaiman等［3］发现缺氧、自身免疫性抗体、病原微生物等多种因素可以导致促炎性因子表达升高，激活炎性细胞和下游的信号转导通路启动增殖过程和炎性病变，引起肺小血管炎及肺间质纤维化，导致肺血管床闭塞和重建，说明炎症可能参与了PAH的进展。研究发现［4］，一方面，青蒿素、青蒿琥酯、DHA对多种致炎因子包括脂多糖、肽聚糖、刺激性非甲基化胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸的寡脱氧核苷酸、热灭活的大肠埃希菌或金黄色葡萄球菌诱导的巨噬细胞释放促炎细胞因子肿瘤坏死因子α、白细胞介素6有明显的抑制作用，从而减轻炎性反应。另一方面，青蒿素和青蒿琥酯能抑制可诱导型一氧化氮合酶的mRNA上调和蛋白表达，从而抑制重要的炎性介质一氧化氮的产生。青蒿素及其衍生物通过阻止促炎细胞因子及各种炎性介质的释放过程，可能在一定程度上缓解PAH的发生及发展。

2．3 青蒿素的免疫调节作用 临床发现许多结缔组织病常合并PAH，这些疾病大多表现为自身免疫或自身免疫缺陷，其共同点为T细胞缺陷，包括T细胞绝对不足或/T细胞比例下降，或者/T细胞比例下降。因此T细胞缺陷可导致自身免疫性疾病PAH的发生［5］。此外，30%～40%的特发性PAH（idiopathic pulmonary arterial hypertension，IPAH）患者抗核抗体阳性，10%～15% 的患者抗心磷脂抗体阳性，11%合并雷诺现象，这些均提示IAPH似存在相对或绝对免疫缺陷，免疫调节异常的发生导致致病性的T细胞、B细胞活化，从而导致PAH形成［6］。说明免疫因素在PAH的发病机制中起重要作用。体外实验发现泼尼松龙能抑制IPAH患者平滑肌细胞由G1期至S期的进程，发挥其免疫抑制作用。临床发现糖皮质激素联合免疫抑制剂可以有效减缓PAH的进展，并已有少量病例报道，但是糖皮质激素及免疫抑制剂的长期应用不可避免地会出现严重的不良反应。早在1991年，叶燕霞等［7］发现DHA对Con A诱导的小鼠T细胞增殖有明显的抑制作用，DHA能有效抑制Con A诱导的T细胞增殖，并呈时间——剂量依赖性;DHA阻滞细胞于 G0/G1期，阻止细胞进入S期和 G2/M期;DHA能够下调、Treg细胞CD69的表达。DHA可直接抑制B淋巴细胞增殖，减少B淋巴细胞分泌自身抗体，减轻体液免疫反应，减少免疫复合物的形成，提示对体液免疫有抑制作用。因此，青蒿素类药物可以作为一种新型的免疫调节剂抑制PAH的免疫反应而用于临床，同时又无皮质激素样的不良反应。

2．4 抑制肺血管内皮细胞、血管平滑肌细胞的增殖作用 PAH特征性组织学改变［8］为肺血管内皮细胞、血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）及成纤维细胞的迁移与增殖。在PAH的血管重构中起主导地位，因而如何抑制肺血管内皮细胞及VSMC的过度增殖、逆转肺动脉重构一直是PAH治疗的主要靶点。Chen等［9］报道，DHA和青蒿素均可抑制人脐静脉内皮细胞的增殖、迁移和管状形成。吴国东等［10］利用 3-（4，5-二甲基噻唑-2）-2，5-二苯基四氮唑溴盐法测定经青蒿素处理经过的孵育人脐静脉内皮细胞增殖率时发现，4～128μmol/L的青蒿琥酯作用于人脐静脉内皮细胞24 h或48 h后，细胞逐渐固缩、上浮，漂浮的细胞数和药物浓度呈正比，并随着时间的延长而增加。即随着青蒿琥酯浓度的增加和作用时间的延长，人脐静脉内皮细胞的增殖率逐渐降低。上述青蒿素及其衍生物对内皮细胞的抗增殖作用都与其促凋亡相关。周志明等［11］首次证实了青蒿素在（10～160）mg/L范围对体外培养VSMC的增殖有抑制作用，具有剂量依赖性。并认为，青蒿素对VSMC的抑制作用可能与其干扰细胞的增殖周期有关。实验表明，青蒿素能使细胞发生细胞周期阻滞，使血管平滑肌细胞阻滞于G0/G1期，减少进入S期的细胞比例，并干扰细胞周期由S期至G2/M期的发展。本实验同时发现青蒿素各实验组血管平滑肌细胞3H-TdR掺入率较对照组明显降低，表明青蒿素可以抑制VSMC DNA的复制，从而抑制细胞增殖。青蒿素及其衍生物对血管内皮细胞瘤和VSMC的抑制作用可能在其治疗PAH的过程中发挥了极其重要的抑制血管重构作用。

2．5 抑制基质金属蛋白酶活性 细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）起到细胞结构支架作用。基质金属蛋白酶（matrixmetalloproteinase，MMP）是一类依赖金属离子锌（Zn2+）并以ECM组分作为水解底物的蛋白水解酶，在机体ECM逆转与重构以及疾病的病理损害中起着极其重要的作用。在PAH血管重构过程中，首先被激活、增殖并合成基质的是外膜成纤维细胞;通过内皮素1等因子刺激MMP2、MMP9上调并介导外膜成纤维细胞迁移进入血管中膜甚至内膜，且可直接或间接通过对血管平滑肌功能的调节参与PAH时肺血管重构。有学者研究发现抑制MMP可以明显降低PAH患者的肺动脉压力。Buommino等［12］研究发现，青蒿素可以抑制人类黑色素细胞的迁徙并降低MMP2和avb3整联蛋白的表达，而这两种蛋白都是控制细胞迁徙的重要因素。其他相关研究表明，青蒿素能调节 MMP9（明胶酶 B），MMP11和BMP1的水平，提示MMP基因家族可能是青蒿素在人类肿瘤细胞中发挥作用的目标基因之一［13］。因此，抑制MMP活性，从而抑制肺血管重构是青蒿素治疗PAH的重要基础之一。

2．6 青蒿素抑制细胞因子的表达作用 各种细胞因子，如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、血小板源性生长因子、转化生长因子β、成纤维细胞生长因子及胰岛素样生长因子等在PAH发生机制研究中占重要地位，这些因子分别有促进血管内皮细胞增殖，促进ECM合成，刺激平滑肌细胞有丝分裂，促进弹性蛋白和胶原蛋白合成等作用，从不同侧面促进血管构型发生重建［14］。抑制这些细胞因子的表达将来这些有可能成为新的药物治疗靶点。Lee等［15］证实，DHA可下调白血病K562细胞表达VEGF165、VEGF121，且呈剂量、浓度依赖性。Efferth等［16］通过微阵列研究的方法，发现VEGF-A与VEGF-B对青蒿琥酯抑制实验组的半抑制浓度变化存在明显相关。青蒿素及其衍生物抑制上述细胞因子的表达进一步加强其抗血管重构的作用。

2．7 青蒿素的抗纤维化作用 ECM纤维化是PAH肺动脉重构的重要组分之一，其本质是以成纤维细胞为主的细胞成分过度增殖和以胶原为主的ECM过度沉积，其中胶原等ECM主要是由成纤维细胞合成和分泌。研究发现［17］青蒿素对实验性硅沉着病有明显治疗作用，胶原硅沉着病的发生是由于成纤维细胞增生，胶原成增多导致肺内胶原沉积所致，提示青蒿素具有抗纤维化作用。青蒿素抗纤维化作用与其抑制成纤维细胞增殖、降低胶原合成、抗组胺促胶原分解有关。曹治东等［18］将不同浓度的青蒿素作用于体外培养的瘢痕成纤维细胞，在不同时相点观察青蒿素对瘢痕成纤维细胞生物学特性的影响，发现青蒿素在30～120 mg/L浓度对成纤维细胞增殖的抑制可呈剂量和时间依赖性，并明显降低细胞外胶原量，因而将其应用于PAH的治疗有助于逆转肺动脉的重构。

2．8 青蒿素的促凋亡作用 随着对青蒿素类药物药理作用研究的不断深入，证实青蒿素及其衍生物能诱导多种细胞凋亡。细胞凋亡是基因控制的细胞死亡过程 ，PAH过程中，血管内皮细胞及VSMC的凋亡不足是PAH肺血管重构的病理机制之一。研究表明在血管内皮剥脱后，VSMC凋亡在血管初始加厚过程中起关键作用。我国学者［11］首先发现，经过10%RPMI 1640培养液预培养的VSMC悬液，分别加入不同浓度的青蒿素（10，20，40，80，160 mg/L），经HE染色对照组中无凋亡细胞，青蒿素组可见较多凋亡细胞，细胞核固缩深染，核碎裂并呈数个深蓝色颗粒。流式细胞仪检测结果显示，对照组凋亡率为0．10%，青蒿素组（40 mg/L）凋亡率为12．93%，青蒿素 （160 mg/L）组凋亡率为38．72% ，表明青蒿素能够剂量依赖性地促进 VSMC凋亡。青蒿素诱导VSMC凋亡的机制可能是多环节、多途径的，如下调Bcl-2表达、上调Bax表达，激活caspase通路，延迟细胞周期，依赖p53途径及自由基形成和DNA链碎裂等［19］。青蒿素的这种促VSMC凋亡的特性可能是其逆转PAH血管重构最重要的分子生物学基础。

3 结语

青蒿素对PAH的治疗效应是多方面，多角度的。一方面，青蒿素可以通过其扩血管作用，直接缓解PAH的血流动力学异常;另一方面，通过抑制免疫炎性反应，改变PAH的病理生理进程。此外，还可以通过抑制血管内皮细胞、VSMC增殖，抑制各种细胞因子的表达及MMPs活性，抗间质纤维化;促进VSMC凋亡等多种途径逆转肺动脉重构。由于其具有高效、价廉、低毒等特点，可能成为PAH治疗领域一种安全、有效且经济实惠的药物。

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