中医药干预扩张型心肌病合并心力衰竭心肌细胞凋亡调控通路研究进展*

2016-01-29陆晓濛南京中医药大学江苏南京0000南京中医药大学附属无锡市中医医院江苏无锡4000

中国中医急症 2016年5期

陆晓濛　陆　曙（.南京中医药大学，江苏南京 0000；.南京中医药大学附属无锡市中医医院，江苏无锡4000）

陆晓濛1陆曙2
（1.南京中医药大学，江苏南京 210000；2.南京中医药大学附属无锡市中医医院，江苏无锡214000）

细胞凋亡是导致心肌细胞损伤的方式之一，是扩张型心肌病心力衰竭心肌细胞丢失和心功能不全的重要机制。中医药能够干预心肌细胞凋亡的不同通路，抑制细胞凋亡。本文就扩张型心肌病心肌细胞凋亡的线粒体信号传导通路、死亡受体信号传导通路以及中医药对细胞凋亡的干预作用作一综述。

扩张型心肌病心力衰竭细胞凋亡中医药综述

扩张型心肌病［1-4］（DCM）是一类病因未明的复合型心肌病，以左心室、右心室或双心腔扩大，引起心肌收缩功能减退等为特征。本病病情呈进行性加重，常导致不可逆的心力衰竭和严重心律失常，甚至心脏性猝死。大量研究表明［5-7］，细胞凋亡是导致心肌细胞损伤的方式之一，是DCM心力衰竭心肌细胞丢失和心功能不全的重要机制。中医药能够干预心肌细胞凋亡的不同通路，抑制细胞凋亡，对维持机体内环境平衡、减轻心肌组织病理损伤、改善心室重塑具有重要意义。笔者就DCM心肌细胞凋亡机制及中医药干预研究进展作一综述。

1　线粒体信号传导通路及中医药的干预作用

细胞凋亡（apoptosis）是受基因控制的主动性非炎症性细胞死亡。目前认为经典细胞凋亡信号传导通路包括线粒体途径（又称内源性途径）和死亡受体信号途径（又称外源性途径）等多条信号通路。

1.1线粒体信号传导通路（内源性途径）线粒体是细胞能量代谢的中心，主要由基质、内膜、外膜和膜间隙组成。膜间隙含有多种促凋亡因子，如细胞色素C （Cytc）、Caspases酶原、腺苷酸激酶、凋亡诱导因子（AIF）、促凋亡线粒体蛋白（Smac/DIABLO）、核酸内切酶G（EndoG）等。心肌细胞内的线粒体位于肌浆网钙释放位点附近［8］，各种胞内或胞外刺激，如钙平衡失调、DNA损伤、缺氧、细胞毒药物等均可破坏线粒体正常功能，导致氧自由基生成增多、细胞内钙超载、兴奋性氨基酸释放增多引起细胞凋亡［9-10］。

研究发现促凋亡信号引起线粒体跨膜电位（ΔΨm）丧失必然导致心肌细胞凋亡的发生［9，11-12］。在凋亡早期阶段，凋亡细胞发生形态学改变之前，位于线粒体膜上的线粒体通透性转换孔（MPTP）不可逆地持续开放，引起线粒体内膜两侧H+梯度消失，细胞跨膜电位崩解，呼吸链解偶联，线粒体基质渗透压升高，内膜肿胀，线粒体涨大，外膜涨破后使膜间隙的细胞色素C、细胞凋亡诱导因子等致死性蛋白释放于胞浆内。细胞色素C与凋亡蛋白酶活化因子-1（Apaf-1）形成多聚复合体，Apaf-1与Caspase-9原域通过两者共有的caspase募集结构域（CARD）发生蛋白-蛋白相互作用，募集胞质中的Caspase-9前体，Caspase-9酶原之间相互靠近并自我剪切而活化，激活下游Caspase-3和Caspase-7，从而启动Caspase级联反应，导致细胞凋亡［13］。

Bcl-2家族蛋白是该途径的关键调节因素，能够调节MPTP的启闭。MPTP主要由外膜的电压依赖性阴离子通道（VDAC）、内膜的腺苷酸转位蛋白（ANT）和基质的亲环蛋白D（CyPD）等组成［14］。Bax为重要的促凋亡基因，可与VDAC或ANT结合，开启MPTP；Bcl-2则是定位于线粒体膜上功能与Bax相反的基因，有稳定MPTP的作用。当Bax/Bax同源二聚体大量解离，形成Bax/Bcl-2异源二聚体时，产生对抗诱导凋亡作用，使细胞趋于存活［15］。Di Napoli等发现，DCM患者心内膜下层Bax表达增多，收缩期室壁张力增高及心肌细胞凋亡指数增加均与Bax/Bcl-2比率增加有关［16］。阿霉素是一种有效的抗肿瘤药物，但其主要的严重副作用是累积性、剂量依赖性的心脏毒性反应，可进一步发展成不可逆性心肌损伤，最终导致心力衰竭。目前认为心肌细胞凋亡是阿霉素诱导心肌病变的一个主要因素［8］。有学者观察了阿霉素对DCM模型SD大鼠心肌损伤各项指标的影响，发现凋亡相关基因P53通过上调细胞色素C、ICE、Bax，下调Bcl-2诱发大鼠心肌细胞凋亡，引起大鼠心功能明显下降，出现显著的心肌损伤［17］。在大鼠原代心肌细胞中，阿霉素孵育24 h后即可检测到MTT吸光度值明显降低，说明阿霉素可直接作用于心肌细胞，引起一系列心肌损害。

1.2中医药对线粒体通路的影响一些具有抑制心肌细胞凋亡作用的中药，都有良好的线粒体保护作用。中药黄芪具有健脾补中、升阳举陷、益卫固表、利尿、托毒生肌的作用，其主要成分是黄芪总黄酮、黄芪总皂苷和黄芪多糖。无论是临床研究还是体外实验，都已证实黄芪对心血管系统有明显的保护作用。胡鸣旭等发现黄芪甲苷组大鼠线粒体膜电位MMP较模型组增加，细胞凋亡率减低，端粒酶反转录酶表达阳性增加，说明黄芪甲苷能够维持受损心肌细胞MMP的稳定性，提高心肌细胞端粒活性，调节能量代谢，改善心肌供血，抑制心肌细胞凋亡促进增殖［18］。黄芪注射液具有正性肌力作用，稳定缺血心肌细胞膜，保护线粒体及溶酶体，从而保护心肌细胞，减轻心肌损伤的作用［19］。从川芎伞形科蒿本属植物的根茎中提取的活性成分川芎嗪具有活血行气、祛风止痛、抑制钙通道的作用，通过缩短钙通道开放时间，抑制钙离子跨膜内流从而稳定了线粒体跨膜电位［20］。牛黄的重要活性成分牛黄酸［21］在心肌组织中含量最丰富，可平衡细胞压、调节细胞内钙浓度防止钙超载、关闭PT孔阻止致死性蛋白释放，干预凋亡通路，从而延缓心力衰竭和抗心律失常，具有良好的心肌保护作用。心肌细胞凋亡所致心肌细胞数目减少及剩余的心肌细胞收缩功能代偿不足，是促发心力衰竭时左心室功能障碍不断恶化和心室重塑的重要因素，因此阻止细胞凋亡能减轻心脏重构和心力衰竭的程度。贾清华等［22］采用腹主动脉缩窄法构建大鼠慢性心力衰竭模型，用免疫组化法检测发现，参芪强心口服液（主要成分党参、炙黄芪、柴胡、当归、川芎等）干预1月后，Bcl-2表达明显增高，细胞凋亡率降低，证实了该方可能通过上述作用保护心肌细胞，延缓或逆转心力衰竭进程。此外，人参皂苷Rb1［23］和葛根素［24］以及具有β受体阻滞作用的淫羊藿总黄酮［25］均可抑制心肌细胞凋亡，改善心室重塑。

2　死亡受体信号传导通路及中医药的干预作用

2.1死亡信号传导通路（外源性途径）诱导细胞凋亡的另一条重要途径是死亡信号传导通路。死亡受体属于肿瘤坏死因子受体（TNFR）超家族，胞浆区/胞内有一诱导细胞凋亡的关键区域，称为死亡域（DD）。死亡域由同源氨基酸残基构成具有蛋白水解功能，以此招募下游的凋亡蛋白［26］。典型的死亡受体为Fas和肿瘤坏死因子受体（TNFR）。目前认为凋亡刺激基因Fas及其配体Fasl是调控凋亡信号途径的重要基因［27］。

死亡受体Fas（CD95）属于Ⅰ型跨膜蛋白，在膜内的C端含有一段氨基酸序列与细胞凋亡信号传递有关的死亡域（DD）。Fas的天然配体为具有同源三聚体结构的Fasl，为Ⅱ型跨膜蛋白，但Fasl仅存在于活化的T细胞和NK细胞中［9］。Fas与其配体Fasl构成的Fas/Fasl系统对维持细胞正常发育和细胞稳态至关重要［8］。

当表达Fas阳性的靶细胞与其配体Fasl衔接后，连接蛋白即Fas相关死亡域蛋白（FADD）直接与Fas的死亡域结合［11］，同时FADD氨基端的死亡效应受体（DED）与Caspase-8原域中的DED相作用，通过蛋白-蛋白相互作用形成了由Fas、FADD和Caspase-8组成的死亡诱导信号复合体（DISC）［10］。寡聚复合体中酶原相互接近，局部酶原浓度升高，使蛋白水解活性很弱的Caspase-8酶原自我剪切而活化，自活化的Caspase-8释放到胞质中启动Caspase级联反应，激活下游的效应Caspase（如Caspase-3、Caspase-7）［26］，引起核酸内切酶及需钙蛋白酶活化，降解DNA修复酶，从而导致Fas表达阳性的靶细胞凋亡。TNFR介导凋亡同样由不同的胞质蛋白与其配体TNF的死亡结构域结合，通过Caspase级联反应将死亡信号传递给TNFR蛋白阳性细胞并激活该细胞的凋亡程序。

Fas/Fasl系统作为凋亡信号传导途径，参与了DCM心力衰竭的发生和发展。魏淑荣等应用免疫组化等技术对DCM猝死者心肌Fas蛋白进行定性定量检测，发现DCM猝死组心肌Fas蛋白表达明显增多，阳性着色在心肌纵切面细胞膜及胞浆内呈棕黄色颗粒状或条状分布，横断面细胞膜见环形棕黄色颗粒带，而对照组未见明显变化，说明心肌Fas蛋白的这种数量改变可能与DCM发生的因心律失常和心力衰竭所致猝死有关［27］。另有研究报道，DCM患者心功能与血浆sFas水平呈负相关，心功能越差者sFas增高越明显，心力衰竭进行性加重［28］。

2.2中医药对死亡受体途径的影响有研究发现，急性病毒性心肌炎向慢性扩张型心肌病转变的过程中，可能是由于病毒感染心肌细胞，引起凋亡相关蛋白高度表达并与特定配体结合后启动细胞凋亡信号，导致心肌细胞不断丢失，最终进展为DCM［29］。周亚滨等学者用腹腔注射柯萨奇病毒B3的方式，建立重复感染的早期病毒性DCM小鼠模型，证实了机体在应对病毒感染时启动了细胞凋亡以清除入侵的病毒，同时促发宿主细胞过度凋亡引起宿主病理损伤，从而对心肌组织造成一定的损害［29-30］。观察益气养阴、活血化瘀方（由黄芪、红参、生地黄、麦冬、五味子、川芎、丹参、兰根、大青叶等药物组成）高剂量组的心肌超微结构，可见心肌肌纤维走行基本规则，线粒体轻度增生，间质胶原纤维增生不明显，用TUNEL法检测到其Fas/Fasl蛋白阳性表达也低于模型组，说明益气养阴、活血化瘀方能够减轻病毒性DCM小鼠的病理损伤，抑制心肌细胞肥大，抑制凋亡。川芎嗪不仅具有保护线粒体的功能，还可通过下调促凋亡基因Fas的表达，阻止细胞凋亡，且这种保护作用呈剂量依赖型［31］。董波等观察益气强心饮不同剂量干预慢性心衰阳虚水泛证大鼠细胞凋亡及Fas/Fasl基因蛋白表达的影响，该方由红参、制附子、黄芪、葶苈子、泽兰、五加皮、丹参等组成，共具益气温阳、活血利水之功，补虚不留邪，标本兼治，能明显下调慢性心衰大鼠心肌组织Fas、Fasl基因蛋白表达，调控慢性心衰大鼠的心肌细胞凋亡，具有治疗及延缓心衰的发展等作用［32］。

3　中医药对多条凋亡通路联合作用的影响

研究发现，DCM病程中心力衰竭常多次反复发生，有逐渐加重趋势，虽然凋亡信号能激活多种途径中的一种，但是某些情况下细胞凋亡途径常常相互交错、相互影响，被称为“死亡执行蛋白酶”的Caspase-3就是多种凋亡途径的共同下游效应部分。部分中医药不仅能够单独作用于某一条凋亡途径发挥抗凋亡作用，亦可对多条凋亡途径同时产生作用。黄芪甲苷既可保护线粒体，稳定线粒体膜电位［18］又能下调阿霉素心肌损伤大鼠心肌组织死亡结构域相关蛋白（Daxx）的表达［33］。袁锦可等［34-36］分别通过临床实验和动物及H9C2心肌细胞实验，发现在西药常规治疗基础上辅以益气温阳，活血通络，利水消肿的芪苈强心胶囊（由黄芪、人参、附子、丹参、葶苈子、泽泻、玉竹、桂枝、红花、香加皮、陈皮等组成），可使左室射血分数增加、心室容积下降、6 min步行时间延长，血浆NT-pro BNP水平下降，明显改善心功能，其机制可能为通过Fas/Fasl介导的死亡受体途径和Bax/Bcl-2介导的线粒体途径双路径共同抑制了心肌细胞凋亡。

4　结　语

综上所述，在DCM心力衰竭的发生发展中，可明确存在心肌细胞的凋亡。许多触发因素可经线粒体或死亡受体途径诱导心肌细胞凋亡发生，成为扩张型心肌病的重要发病机制之一。中医药在这方面的研究方兴未艾，无论实验研究还是临床观察，均发现许多方药如黄芪及其注射液、川芎嗪、牛磺酸、参芪强心口服液、益气强心饮等可通过上调凋亡抑制基因蛋白表达、下调凋亡刺激基因蛋白表达等机制对心肌细胞起保护作用。但大部分抑制细胞凋亡的中药有效成分尚未分离、鉴定，仍不能详尽说明复方的复杂作用机制。因此，笔者认为今后尚需加强中药有效成分的提取和鉴定，并开展大样本临床实验研究，进一步探索中医药干预本病的作用机制。对这一课题的深入研究可以更好地保护心肌，提高心功能，改善心室重构，减少DCM患者发病率和病死率，延缓病情进展，改善心力衰竭患者预后，对心血管疾病的防治产生深远意义。

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