中药及其成分抗心肌缺血作用机制研究进展＊

孙晓昕，杨 楠，康 琳，谢心悦，黑穆荣，张 泰，董人铭，刘潇聪，尚 东，董佩佩＊＊

（1.大连医科大学中西医结合研究院 大连 116044；2.大连医科大学附属第一医院 大连 116011）

近年来心血管疾病发病率不断升高，严重危害人类健康。心肌缺血（Myocardial Ischemia）是指心脏血液灌注减少、供氧降低，导致能量代谢异常，无法支持心脏正常工作的一种病理状态[1]。血压降低、冠状动脉阻塞、主动脉供血减少均可直接导致心脏供血减少；心瓣膜病、血黏度变化、心肌病变也会减少心脏供血[2]。通过系统整理该研究领域文献，本文总结了对心肌缺血有确切保护作用的中药复方、单味药及活性成分，重点概述了这些成分发挥心肌缺血保护作用的机制，并对中医药抗心肌缺血的治疗前景进行总结与展望。

1 中药复方抗心肌缺血作用

许多中药复方及制剂被证明具有保护心血管，抗心肌缺血作用。如通心方[3]由蜈蚣、广地龙、黄芪、全蝎等配比而成，具有抗凝、抗血栓、改善微循环、扩张血管等作用。邓氏通冠胶囊经黄芪、丹参、冰片和水蛭配比组成，将其处理小鼠心肌缺血模型，能够通过上调内皮型一氧化氮合酶（endothelial Nitric Oxide Synthase,eNOS）mRNA表达，活化eNOs从而促进一氧化氮（Nitric Oxide，NO）生成，抵抗心肌缺血。此外，维心脉[2]、活血通络方[4]、血府逐瘀汤、通脉地仙丸、益气活血方[5]、养心通脉片[6]、芪丹通脉片、芎芍胶囊、参芪扶正方[7]、生脉散[8]、速效救心丸[9]、复方丹参滴丸[10]、温阳通脉方[11]、痰瘀同治方、欣怡胶囊、参附注射液、丹红注射液、丹七片[12]、麝香保心丸[13]、当归四逆汤[14]、芪参益气汤[15]等经研究发现都具有明确的保护缺血心肌作用。如复方丹参滴丸是我国第一例完成美国FDA二期临床实验的中成药，大鼠血浆和尿液的代谢组学研究表明其通过改变机体代谢物的变化,改善机体代谢网络,从而降低心肌耗氧、改善心肌能量代谢、保护心肌细胞。通心方由蜈蚣、广地龙、黄芪、全蝎等配比而成，具有抗凝、抗血栓、改善微循环、扩张血管等作用。邓氏通冠胶囊经黄芪、丹参、冰片和水蛭配比组成，将其处理小鼠心肌缺血模型，能够通过上调eNOS mRNA表达，活化eNOs从而促进NO生成，抵抗心肌缺血。蛋白质组学研究发现生脉散治疗能够调节缺血再灌注损伤大鼠心肌能量代谢的多条通路，包括刺激葡萄糖代谢，抑制脂质代谢以及增强三羧酸循环和ATP合成，这些均有利于能量的生成和心脏效率的提高。丹红注射液对小型猪、狗、大鼠等不同动物模型发挥心肌保护作用，能够激活缺血再灌注大鼠心肌AMPK信号通路，保护心肌及线粒体损伤；同时还可以通过抑制内皮细胞炎症因子IL-1β,TNF-α,and IL-10的分泌及NF-κB,c-jun 和p38的激活达到抗心肌缺血的作用；网络药理学研究揭示丹红注射液对心肌缺血的治疗作用是多成分多靶点多通路的复杂模式。现代研究表明中药复方及其制剂改善心肌缺血的作用机制十分复杂，涉及到多种成分-多个靶点-多条通路；而中医理论认为中药复方主要通过活血、益气、化痰等方面来改善心肌缺血，深入分析这些功效对应的分子机制，对于理解中医的现代内涵具有一定的意义。

2 单味中药抗心肌缺血作用

银杏作为传统的活血化瘀中药，其提取物具有广泛的抗心血管疾病的功效。舒血宁注射液为银杏提取物制剂，将急性心肌缺血（Acute Myocardial Ischemia，AMI）大鼠给予舒血宁注射液，发现其清除内源性氧自由基能力显著增强，同时抑制脂质过氧化，保护缺血心肌[16]。此外，干姜[2]、陈皮、薤白、川芎[6]、人参、黄芪[17]、丹参、连翘[18]、刺五加[19]、瓜蒌皮[20]、益母草[21]、黄芩[22]、蜂胶、沙棘、淫羊藿、麦冬、细叶小檗、三七等都具有明确的保护缺血心肌的作用，这些中药主要属于活血药、补气药、清热药、化痰药、补阴药等。韩晶岩教授提出，中医的气包括氧气和水谷精微，通过线粒体内的ATP合成酶生成ATP。ATP是心肌细胞发挥正常功能和保持血管内皮细胞之间的连接完整性必不可少的。补气药的主要药效成分能够上调ATP5D的表达，从而改善能量代谢和保护细胞骨架；活血的单味中药(如丹参)中的酚酸类化合物能够使NADPH氧化酶失活，抑制超氧化物的生成，还可上调线粒体呼吸链复合物I的表达和活性，抑制过氧化物的产生，防止细胞凋亡。清热药黄芩的主要药效成分黄芩苷抑制TLR4介导的炎症信号通路，下调骨髓分化因子88蛋白的表达，减少再灌注后NF-κB的核转位达到保护缺血组织的目的[17]。该论述为补气药、活血药和清热药的现代内涵提供了一种解释。此外，不同功效的中药能够发挥同样的治疗作用，其潜在的机制需要深入研究，如化痰药和补气药、活血药发挥心肌缺血保护作用的共同机制，这对于研究中医理论的内涵和中医药物开发具有指导意义。

3 中药成分抗心肌缺血及作用机制

中药复方及单味药治疗心肌缺血效果确切，历史悠久，但具有多靶点、多向调节等特点，且作用机制复杂。本文对具有抗心肌缺血作用的中药活性成分进行系统总结，并对其保护缺血心肌的内在机制进行概述。

3.1 促缺血心肌血管新生

3.1.1 血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）

VEGF是分布在上皮调节血管生成的因子，能够影响重要环节发生并诱导血管新生。VEGF主要通过特异性促内皮细胞（Endothelial cells，EC）进行有丝分裂、迁移，刺激其分泌血管形成相关物质，促进血管新生[23]。

人参皂苷Rg1通过增强大鼠AMI心肌梗死边缘区VEGF受体、VEGF、NO以及蛋白激酶的表达，减少梗死心肌面积，增加微血管密度[6]。丹参酮ⅡA（TanshinoneⅡA，TanⅡA）预处理可增强大鼠骨髓源性内皮祖细胞VEGF及基质细胞衍生因子1（Stromal Derived Factor 1，SDF 1）的表达起到修复血管、促进缺血心肌血管再生，保护心肌梗死，改善微循环的作用[17]。研究表明，三七皂苷R1能够促进心肌梗死（Myocardial Infarction，MI）大鼠缺血心肌血管新生[24]。MicroRNA-21参与了新生血管内膜的形成，三七总皂苷（Total Saponis of panaxnotoginseng，PNS）有促进心肌梗死后 VEGF 和miRNA-21表达、减小梗死面积及促血管新生作用[25]。有研究认为白藜芦醇（Resveratrol，Res）可促进兔AMI心脏血管及冠脉侧支循环形成，可能与通过诱导缺血心肌增强VEGF表达有关；Res可显著增强兔AMI边缘区VEGF-A表达[6]。另有报道称，红景天苷（Rhodioside）可增强MI大鼠胞浆中VEGF表达[26]。巴戟天糖链（Morinda Officinalis Oligosaccharides，MOO）是巴戟天的主要活性成分，研究发现MOO可促进急性MI大鼠血管新生，其机制可能是通过上调梗死边缘区VEGF表达实现的[27]。

3.1.2 碱性成纤维细胞生长因子（basic Fibroblast Growth Factor，bFGF）

bFGF是诱导缺血心肌血管新生的高效因子，能够特异性诱导EC和平滑肌细胞进行有丝分裂、迁移。向AMI动物模型狭窄冠脉注入bFGF，发现微血管数和血流量均增加[28]。西洋参茎叶总皂苷（Panax quinquefolius Saponin，PQS）由西洋参茎叶提取，通过观察不同PQS剂量组VEGF和bFGF表达的情况[29]，发现PQS可促进大鼠AMI缺血心肌内源性VEGF和bFGF的合成分泌，增加血管密度，促进血管新生，并改善心肌微循环。

3.1.3 调节Akt/NOS/NO通路

NO可促进内皮细胞增殖、迁移，粘附细胞外基质，调节血管生成因子，是重要的血管生成介质。杨惊宇等[30]通过大鼠MI模型，发现葛根素发挥促血管生成作用的机制可能是活化AKT，促使其磷酸化，进而激活内皮型eNOS，促进NO生成，NO与其他分子共同作用促进内皮细胞增殖及血管形成。丹酚酸B（Salvianolicacid B，Sal B）能够启动内皮细胞NO合成系统，清除细胞内活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS），调节NO和ROS相互作用。Sal B通过上调内皮细胞eNOS表达，激活诱导型一氧化氮合酶（inducible Nitric Oxide Synthase,iNOS），促使NO的合成适度增加；另外，Sal B能提高eNOS转录活性，并且具有长效的增强eNOS表达的作用，表现为转录后调控机制[31]。有研究证实，人参皂苷Rb1预处理通过上调eNOS表达减轻缺血心肌损伤[32]。毋亚男等[33]发现Res可能通过提高总NOS活性，增加NO生成，保护AMI大鼠心肌细胞损伤。

3.1.4 PI3K、Akt、MAPK等信号转导通路

Akt是影响血管生成通路磷脂酰肌醇3激酶（Phosphatidyl Inositol 3 Kinase，PI3K）/蛋白激酶（Akt）的重要因素。丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinases，MAPK）家 族 包 含 ERKl/2、JNK 和p38MAPK共3个亚类，同样影响血管生成[34]。研究人参皂苷Rg1对AMI大鼠心肌的作用，发现其可能通过上调VEGF表达，活化PI3K/Akt通路，降低p38MAPK的表达缩小心肌纤维化面积，促进血管新生[35]。

3.2 扩张冠状动脉

NO作为重要的扩血管因子，与血管内皮细胞分泌的缩血管因子内皮素（Endothelin，ET）共同维持血管收缩平衡。有研究发现麝鼠香可明显降低AMI大鼠血浆ET含量[36]，而鹿衔草总黄酮、红景天苷、绞股蓝总黄酮可显著提高其中NO含量。有报道称，大蒜素可调节AMI兔模型的ET和NO平衡关系，改善血管内皮功能，从而增加缺血心肌血流量，保护受损心肌[3]。

3.3 清除自由基、抗氧化作用

当活性氧与抗氧化系统之间平衡打破，即产生氧化应激，其在心血管疾病的发生发展中起主要作用。氧化应激会加重心肌缺血、细胞凋亡和组织坏死[37]。丙二醛（Malondialdehyde，MDA）是评价心肌损伤的重要指标之一，含量越高心肌损伤越重。氧化应激状态下血红素氧合酶-1（Heme Oxygenase-1，HO-1）对细胞起重要保护作用，HO-1是反映细胞损伤最敏感的指标之一[38]。超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase，GSH-Px）能够清除氧自由基，因而二者活性强度间接反映机体抗氧化能力。

研究中利用赤芍总甙给予犬AMI模型[3]，发现赤芍总甙可以增加SOD及GSH-Px含量。杜鹃花总黄酮（Total Flavonoids Rhododendron，TFR）给予异丙肾上腺素（Isoprenaline，Iso）所致的小鼠AMI模型，可显著减少MDA含量升高，提示TFR通过抗自由基作用抵抗心肌缺血[23]。山楂叶总黄酮剂量依赖性地增加HO-1的表达，表明其抗心肌缺血损伤机制可能通过诱导HO-1高表达实现[36]。异丙肾上腺素诱导大鼠AMI，后给予Sal B治疗，能够明显降低血清中MDA含量，提高血清中SOD、GSH-Px浓度，提示Sal B通过提高SOD的活性发挥抗氧化作用，抵抗心肌缺血。因此，中药成分抵抗心肌缺血可通过减少血清MDA含量及脂质过氧化，增加血清SOD、GSH-Px的活性，提高心肌供血、对抗脂质过氧化反应能力[39]。

化疗相关认知障碍(chemotherapy-related cognitive impairment，CRCI)又称“化疗脑(chemobrain)”，是一类癌症化疗的副反应或后遗症，主要涉及注意、记忆、执行功能等认知领域。由于乳腺癌具有发病率较高、化疗应用率较高、治愈率较高、生存时间较长、回归社会率较高等特点，因而成为研究CRCI的理想对象，既往80%以上的研究均以乳腺癌患者为研究对象[1]。

3.4 抑制心肌细胞凋亡

细胞凋亡又称程序性细胞死亡，是一种主动性的由基因控制的有序的细胞死亡方式。研究证实，在急性或长时间缺血以及缺血-再灌注时均有大量的心肌细胞发生凋亡。促凋亡蛋白Bax与凋亡抑制蛋白Bcl-2相互制约决定细胞命运，二者比例反映细胞凋亡状态[40]。

对Iso所致小鼠AMI模型，吴茱萸次碱（Rutecarpine）可降低心肌细胞凋亡水平[36]。黄芪多糖（Astragalus Polysacharin，APS）在上调BCL-2的同时下调半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（caspase-3）表达，显著减轻心肌梗死。观察红景天苷预处理兔AMI模型，发现其能够降低缺血诱导的心肌细胞凋亡水平。银杏酮酯（Ginkgo biloba extract，GBE50）是我国自主研发的第四代银杏叶提取物制剂[41]，研究发现GBE50(400 mg·kg-1)能够显著抑制缺血再灌注诱导的大鼠心肌细胞凋亡，促进Bcl-2升高，保护缺血心肌。

3.5 改善血液流变学

血液流变学涵盖血液流动性、黏滞性、变形性等方面，是衡量血液内摩擦或流动阻力的指标[3]。血液黏度增加，血流阻力增加，冠脉供血不足，诱发或加重心肌缺血。研究发现，给予无症状心肌缺血患者川芎嗪（Ligustrazine）治疗，能够抑制血小板聚集并扩张冠状血管，抑制再灌注时乳酸脱氢酶（Lactate Dehydrogenase，LDH）及血栓烷素A2（Thromboxane，TXA2）的释放，促进前列环素（Epoprostenol，PGI2）合成，降低 TXA2/PGI2比值，抵抗心肌缺血。杨明等[42]研究蜂胶总黄酮对AMI大鼠血液流变学的影响，发现其可显著减少AMI大鼠梗塞面积并改善血液流变学相关指标。通过观察西洋参总皂苷（American ginseng total saponin，AGS）对心肌缺血再灌注大鼠血液流变学影响[43]，发现AGS可明显改善术后血液流变学指标，对缺血心肌有明显保护作用。

3.6 调节Ca2+平衡，抑制Ca2+超载

当细胞内Ca2+浓度增加，黄嘌呤氧化酶活性增强，氧自由基生成增多，引发脂质过氧化，Ca2+通透性增加，加剧Ca2+内流，使心肌受损。因而，抑制Ca2+通道活化能够在一定程度上增强心肌抗氧化能力，保护缺血心肌[3]。将黄芪总皂苷给予大鼠心肌细胞Ca2+超载模型进行培养[2]，发现黄芪总皂苷在减轻心肌细胞Ca2+负荷的同时抑制脂质过氧化，稳定心肌细胞膜。使用不同剂量槲寄生黄酮苷（Viscum coloratum flavonoid glycoside，VCFG）处理大鼠MI模型[36]，观察VCFG对心肌缺血大鼠的疗效，结果显示VCFG可直接抵抗血小板活化因子（Platelet Active Factor，PAF）诱导的心肌细胞Ca2+超载。提示VCFG通过抑制PAF诱导的心肌细胞内Ca2+超载发挥其抗心肌缺血作用。利用膜片钳观察葛根素对大鼠心室肌细胞L型Ca2+通道的影响，发现其对心肌细胞L型Ca2+通道发挥一定程度时间依赖性阻断作用，提示葛根素抵抗心肌缺血的可能机制之一是抑制L型Ca2+通道。检测AMI大鼠心肌细胞L型Ca2+通道蛋白RNA表达，发现氧化苦参碱（Oxymatrine）通过下调心肌细胞膜上L型Ca2+通道蛋白RNA表达，抑制Ca2+内流，保护缺血心肌。有研究证实，川芎嗪可增强AMI大鼠心肌细胞线粒体酶活性，稳定Ca2+及Mg2+含量，抑制Ca2+超载。研究发现丹参素能够通过阻断Ca2+通道，活化K+通道，抑制Na+通道而发挥调节胞浆内Ca2+平衡的作用[44]。

3.7 自噬调节

自噬在心肌缺血中发挥重要作用，可为受损心肌提供能量。心肌细胞经过自噬的降解作用，将受损细胞器及错误折叠蛋白等转化成可用于供能的氨基酸、脂肪酸等物质，通过氧化分解生成大量的可供细胞重新利用的ATP，以缓解心肌细胞能量危机[45]。研究发现姜黄素可通过FOXO1通路诱导氧化应激损伤细胞发生自噬[46]，保护血管内皮细胞，抵抗心肌缺血。虎杖苷通过加强心肌细胞自噬[47]，修复线粒体功能，保护受损心肌。Mao等[48]发现丹参素能够激活mTOR通路，从而降低心肌缺血诱发的自噬，减少细胞凋亡。Hu等[49]发现木犀草素下调Mst1表达，增强细胞自噬水平，促使线粒体活力提升保护心肌细胞。

3.8 抑制炎症损伤

在心肌缺血、缺氧损伤中，炎性因子及介质产生重要影响。广枣总黄酮（Total flavnoids of Fructus Choerospondias，TFFC）通过抑制NF-κB通路保护缺血心肌[50]。有报道称，香青兰总黄酮能够下调AMI大鼠心肌组织白介素 1（Interleukin-1，IL-1）、白介素 6（Interleukin-6，IL-6）、肿瘤坏死因子-α（Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α）表达，减少炎性因子释放，保护心肌。另有研究发现，银杏黄酮通过下调AMI大鼠NF-κB表达并限制中性粒细胞浸润发挥抵抗心肌缺血作用[51]。

3.9 改善能量代谢障碍

心脏作为耗氧量较大的器官，其功能受损与能量代谢障碍关系密切。有报道称，心肌在缺血缺氧状态下，生成ATP的能力明显下降，而细胞的ATP水平决定了细胞走向细胞坏死或凋亡[52]。研究中将丹参中提取的多糖成分SMP1作用于缺血心肌[53]，发现其能够减轻自由基对线粒体损伤程度，稳定膜电位，增加线粒体供能，调节能量代谢障碍。将红景天苷给予缺氧/复氧心肌细胞模型进行体外培养，发现其能够减少活性氧生成量，改善心肌能量代谢不足。此外，淡竹叶黄酮可通过减少糖酵解，促进有氧氧化产能，减轻能量代谢障碍，保护缺血心肌[54]。

4 结语与展望

中医药学是一个伟大的宝库，中药及其有效成分在治疗心肌缺血方面的疗效已经被临床和实验证实，目前已有大量的中药复方及制剂在临床中广泛应用，复方丹参滴丸通过美国FDA二期临床实验为抗心肌缺血中医药的开发带来了信心。但是由于中药多成分、多靶点和多药理活性的特点，其保护心肌缺血作用机制非常复杂，同时传统中医理论与现代生物学机制的衔接还存在问题。虽然本文对中药复方及其制剂促血管新生、扩张冠脉、抗氧化、抑制细胞凋亡、改善血流变学、调节Ca2+平衡、能量代谢等方面改善心肌缺血的作用机制进行了总结，但是中医药治疗疾病是一种网络性质的整体调节，如何进一步明晰中药成分和机制之间的复杂网络关系，明确活血、补气、清热等具体功效与现代生物学机制之间的成分-靶点对应关系，理清中药抗心肌缺血的物质基础，对于拓展中医理论的现代内涵及中药新药的开发具有重要意义。今后在中药治疗心肌缺血的药效物质基础及机制研究方面，还需要进一步融合中医理论和现代科学技术，引入网络药理学、生物信息学等先进技术手段和研究思路，从分子机制上详细阐释中药的功效内涵，促进抗心肌缺血中药现代化研究。此外，中医药研究需要深入挖掘已有知识，现代药物研发已经开始广泛引入人工智能，提高了药物研发的成功率，中医药在确有疗效的基础上，如果能够结合人工智能，加速数据挖掘和整理，结合现代研究技术，那对于传统中医理论发展和中药的开发应用都具有促进作用。