中医药通过抗氧化途径防治高血压肾损害的研究进展

龙霖梓,褚剑锋,沈阿灵,彭 军

高血压是我国重大的慢性非感染性疾病,肾脏既是引起高血压的重要器官,也是高血压损害的靶器官。两者之间的联系非常紧密,其损害互为因果,互相促进,存在恶性循环。当平均动脉压达到自我调节曲线上限时,肾小球前动脉的收缩被抑制,升高的系统血压可直接传递到肾小球循环,引起肾小球内高压、高灌注状态,造成肾实质缺血性损害。高血压肾损害的发病机制与肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)激活、肾血管阻力增加、氧化应激反应、细胞凋亡等密切相关。其中氧化应激在高血压导致的肾损害病理过程中起到关键作用。目前,抗氧化治疗成为防治高血压肾脏损害的重要途径,中药具有多成分、多靶点协同作用的特点,在调节肾脏氧化应激、改善肾组织损伤方面具有独特优势。

1 氧化应激是高血压肾损害的关键病理环节

氧化应激(oxidative stress)是指机体遭受各种有害刺激时,机体或细胞内自由基的产生和抗氧化能力失衡,造成活性氧(reactive oxygen species,ROS)在机体或细胞内蓄积引起细胞毒性反应,从而导致细胞、组织病理损伤的过程。近年来有研究表明,氧化应激是高血压肾损害的重要发病机制,在高血压导致的肾损害病理过程中起到关键作用[1]。研究显示在原发性高血压病人中ROS 的生物利用度增加[2],氧化应激的生物标志物过氧化氢(H2O2)含量比正常血压者更高[3]。肾脏是ROS 的敏感靶器官,氧化应激通过ROS 介导多种信号通路引起高血压肾损害。因此,ROS 被认为是高血压肾损害的关键介质。生理情况下肾脏组织的正常代谢会持续产生ROS,而ROS 会被广泛表达的抗氧化酶[如醌氧化还原酶(NQO-1)、氧应激诱导型血红素加氧酶(heme oxygenase,HO-1)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等]所拮抗,ROS 处于一个相对较低的水平,因而不会造成细胞和组织的损伤。当血压持续升高时,血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)水平上升,使肾血管内皮细胞和平滑肌细胞膜上的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶活性增高,ROS 大量生成,不能被及时有效清除,过多的ROS 在体内堆积,就会导致肾脏损伤。氧化应激造成肾损伤的病理机制大致包括7 种情况[4]:①通过脂质过氧化作用,直接作用于肾组织细胞膜的不饱和脂肪酸,破坏细胞膜;②使肾小球毛细血管基底膜磷脂发生过氧化,导致肾小球基膜通透性升高;③通过核酸过氧化作用,直接损伤细胞线粒体减少结缔组织的透明质酸、破坏细胞间粘合使微血管通透性增加;④诱导肾小球足细胞凋亡;⑤通过多种细胞因子抑制肾系膜细胞基质降解,加重细胞外基质沉积;⑥参与内皮间质转化,引起肾小管间质纤维化;⑦激活核因子-κB(NF-κB)信号通路,触发肾血管内皮细胞和血管平滑肌细胞的炎症反应[5]。由此可见,氧化应激是高血压肾损害的关键病理环节。

2 单味中药及其有效成分的抗氧化、降血压及肾保护作用

2.1 天麻 天麻性平,味甘,归肝经,具有息风止痉的功效,在临床被广泛用于高血压治疗。天麻素是天麻的主要成分,具有降血压、抗惊厥、镇静、催眠、抗癫痫的作用。现代药理研究表明,天麻素既能够对抗儿茶酚胺类递质的缩血管效应,非竞争性拮抗电压依赖钙通道(PDC)和受体调控钙通道(ROC),阻止Ca2+的内流和释放起到降压作用,又能够通过清除体内过多的氧自由基发挥抗氧化功效[6]。Liu 等[7]将自发性高血压大鼠(SHR)腹腔注射天麻素[100 mg/(kg·d)]4周,结果显示在接受天麻素治疗后自发性高血压大鼠的收缩压降低,AngⅡ和血清醛固酮(ALD)水平明显下降,血管紧张素1 型受体(AT1R)表达明显下调,提示天麻素可能通过干预RAAS 系统发挥降压作用。天麻素可减少氧化应激导致的细胞凋亡。有实验表明,天麻素能减少心肌细胞中ROS 的生成,并通过抑制线粒体通透性转换孔(mPTP)的开放,防止氧化应激引起的线粒体膜电位降低,减少细胞凋亡[8]。天麻素抗氧化、降压的功效在临床中也得到验证。吴少英[9]将128 例老年原发性高血压病人随机分为两组,对照组给予RAAS 抑制剂治疗,治疗组在对照组基础上加用天麻素注射液治疗,结果显示天麻素注射液能够明显提高病人的抗氧化能力,改善动脉弹性及血管超负荷指数,提高血压控制率。

2.2 黄芩 黄芩的有效成分主要有黄芩苷、汉黄芩素、汉黄芩苷、黄芩新素Ⅰ和黄芩新素Ⅱ,这些单体大多含有酚羟基结构,具有清除自由基、抗氧化、降血压、肾保护的作用。Ding 等[10]研究表明,黄芩苷通过减弱AngⅡ引起的自发性高血压大鼠主动脉血管收缩,并调节血管平滑肌细胞内Ca2+水平产生舒张血管作用而降低血压。黄芩苷是一种有效的氧自由基清除剂。郭少英等[11]研究黄芩苷体外抗氧化作用,证实黄芩苷可以有效清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH),抑制超氧阴离子产生,抑制黄嘌呤氧化酶活性,具有明显的抗氧化能力。肾组织中ROS 的增加是肾组织损伤的主要原因,而黄芩及有效成分通过抗氧化应激,发挥对肾脏的保护作用。李亚芹等[12]采用黄芩干预自发性高血压大鼠,结果显示不同剂量的黄芩均能够降低大鼠的收缩压及肾组织中丙二醛(MDA)水平,提高超氧化物歧化酶(SOD)水平,改善氧化应激导致的高血压肾损害。郭亚菊等[13]采用不同浓度黄芩素干预H2O2诱导的肾小管上皮细胞NRK52E 细胞株凋亡,结果显示黄芩素能通过下调半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)的表达,抑制肾小管上皮细胞凋亡,减轻肾脏细胞损伤。

2.3 钩藤 中药钩藤属茜草科植物,其性凉,味甘、苦,归肝、心包经,具有清热平肝、息风定惊的功效。用于治疗原发性高血压、高血脂、动脉粥样硬化等心血管疾病。钩藤的有效成分是钩藤总生物碱。Hao 等[14]研究发现钩藤碱可使自发性高血压大鼠肾动脉的内皮型一氧化氮合酶(eNOS)、丝氨酸/苏氨酸激酶(Akt)和Src 酪氨酸激酶磷酸化水平升高,舒血管物质一氧化氮(NO)增多,从而激活Src-PI3K/Akt-eNOS 信号通路改善肾动脉内皮依赖性舒张功能,产生降压及肾保护作用。李运伦[15]研究表明,钩藤碱可以减少AngⅡ在血管平滑肌细胞上的1 型受体(AT1R)的表达,阻断AngⅡ增殖信号的细胞间传递,抑制血管平滑肌细胞的增殖,从而降低血压。异钩藤碱(IRN)是从钩藤中分离得到的一种四环氧化吲哚生物碱,具有抗炎和抗氧化活性。Zhou 等[16]通过体外实验表明,异钩藤碱可以增强SOD、GSH-Px、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶的活性,减少脂质过氧化代谢产物MDA 的生成,降低氧化应激水平,保护细胞免受氧化损伤。此外,钩藤碱还可以透过血脑屏障,阻断中枢神经系统突触传递,减轻神经递质对心脏、血管的兴奋作用,进而达到降压效果[17]。

2.4 莲子心 中药莲子心具有清心安神、交通心肾、涩精止血的功效。现代药理学研究证明,莲子心中含有大量生物碱,包括莲心碱、异莲心碱、甲基莲心碱等,这些生物碱具有降血压、抗氧化、清除自由基的作用。在降血压研究方面,陆曙等[18]采用二肾一夹构建肾性高血压大鼠模型,给予莲心碱和莲心季铵碱治疗10周,结果发现两者均能有效降低肾性高血压大鼠的血压。有研究指出,莲心碱具有短时的降压作用,经转变成季铵盐后,降压作用会明显增强,作用时间也更加持久[19]。莲子心的有效成分在抗氧化研究中得到证实。有研究表明莲子心的水提取液和乙醇提取液对羟基自由基和超氧阴离子均有清除作用[20]。陈铭等[21]发现超微粉碎莲子心后,其清除氧自由基及抗氧化能力明显增强。Xie 等[22]通过高效液相色谱分析显示甲基莲心碱抗氧化的活性最强,这可能与其抑制ROS 的生成、增加GSH-Px 水平有关。有学者进一步验证了甲基莲心碱具有明显的降压作用,且降压效果随剂量的增加而增强,其机制通过直接扩张血管平滑肌而实现[23]。此外,莲子心的活性成分具有保护肾功能作用。Li 等[24]通过体内外实验证实甲基莲心碱可以抑制肾脏炎性因子的产生,减少炎性细胞(粒细胞、巨噬细胞)的浸润,抑制NF-κB 的激活而减轻炎症反应。同时甲基莲心碱可抑制Caspase-3 活化,降低Bax/Bcl-2 比值,减少肾小管上皮细胞的凋亡从而发挥肾脏保护作用。

2.5 人参皂苷 近年来,关于人参皂苷的研究主要集中在Rb1、Rg1、Rg2、Rg3 方面。其中Rb1 具有较为明显的降血压效应,可有效降低暂时性或者持久性的高血压,其机制可能与调节内皮细胞eNOS 表达、释放NO、刺激内皮细胞依赖性血管舒张[25]、阻断钙离子通道[26]、降低肾素活性[27]有关。李超民等[28]研究发现,人参皂苷Rg2 能够明显降低自发性高血压大鼠的血压,降低大鼠肾脏组织基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的mRNA 和蛋白表达水平,具有肾脏保护作用。Wang 等[29]通过培养自发性高血压离体肾动脉环发现,人参皂苷Rb3 能够逆转大鼠离体肾动脉环上还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶的过表达和ROS 的过量生成,减轻大鼠肾血管氧化损伤,保护血管内皮。黄芪的有效成分黄芪甲苷和黄芪多糖都具有较强的抗氧化作用,能够清除氧自由基、调节钙稳态、预防线粒体损伤[30]。

线粒体是ROS 产生的主要场所。当线粒体呼吸链功能障碍时,ROS 不能被清除,产生大量ROS 可导致细胞凋亡。Luo 等[31]通过实验表明黄芪甲苷通过抑制线粒体通透性转换孔(mPTP)的开放,维持线粒体膜电位,恢复线粒体的呼吸功能,从而减少ROS 的生成,减轻氧化应激、防止细胞凋亡。何自育等[32]通过肾性高血压大鼠模型证实黄芪甲苷可以调节诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、NO、AngⅡ水平,升高血清铜锌超氧化物歧化酶(Cu-Zn-SOD)水平,减少MDA 生成,从而降低血压,减轻氧化应激反应,保护肾功能。葡萄籽原花青素(GSP)是国际公认的氧自由基清除剂,主要由儿茶素及表儿茶素组成,近年来,研究发现GSP在调节血压方面具有重要作用。吴秀香等[33-34]研究发现,GSP 可促进血管内皮细胞合成和释放NO,抑制内皮素-1(ET-1)蛋白的表达,减轻肾内小动脉管壁的病理损伤,从而降低血压,保护肾功能。兰潮棕[35]研究发现GSP 可以降低机体氧化应激水平,改善去氧皮质酮(deoxycorticosterone acetate,DOCA)-高盐诱导的大鼠肾脏损伤及肾脏重构。刘尚军等[36]研究发现GSP 既能升高自发性高血压肾大鼠组织中SOD、GSH-Px、总抗氧化能力(T-AOC)水平,降低MDA 含量,又能够下调NF-κB、白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)蛋白表达,发挥抑制炎症反应和肾脏保护作用。

3 中药复方的抗氧化、降血压及肾保护作用

中医经典复方具有良好的降压和肾保护作用,其作用机制与抑制氧化应激密切相关。天麻钩藤饮是临床用于治疗高血压的经典方,现代研究显示其能够改善血管内皮功能、抑制钙离子内流,对高血压病人的心、脑、肾等具有保护作用。郭丰义等[37]选取原发性高血压合并早期肾损害的病人96 例,随机分为两组,对照组给予氯沙坦钾治疗,治疗组在氯沙坦钾基础上加用天麻钩藤饮,治疗12 周。结果显示治疗组尿微量白蛋白、血β2-微球蛋白、尿β2-微球蛋白的改善程度明显优于对照组,说明天麻钩藤饮能够有效减少尿微量蛋白的排泄,减缓高血压早期肾损害的进展。有研究采用天麻钩藤饮干预自发性高血压大鼠,结果发现自发性高血压大鼠的早期血压明显下降,肠系膜上动脉血管舒张度明显改善,肾脏上7 种氧化应激相关蛋白含量的表达改善,表明天麻钩藤饮对高血压早期肾损伤的干预机制可能与调节NO 系统与抗氧化应激相关[38]。李伟等[39]通过实验证实天麻钩藤饮可以明显降低自发性高血压大鼠的脉压和肾脏ET-1 水平,增强肾脏NO 水平,升高肾脏NO/ET-1,从而发挥肾脏保护作用。半夏白术天麻汤是临床上治疗痰湿阻滞型高血压的经验效方。苗灵娟等[40]采用半夏白术天麻汤联合卡托普利治疗痰湿阻滞型高血压病人,能有效降低病人血清AngⅡ、群体反应性抗体(PRA)、醛固酮水平,抑制RAAS 活性,使血压水平得到有效的控制,从而降低不良心脑血管疾病的发生风险。沈秋生等[41]将60 例风痰上扰型高血压病人随机分为两组,对照组采用厄贝沙坦氢氯噻嗪片治疗,治疗组采用西药联合半夏白术天麻汤治疗,结果显示治疗组的降压效果优于对照组,C 反应蛋白、IL-6 等炎性因子水平和肾功能水平均明显低于对照组。罗珊珊等[42]分析了自发性高血压大鼠与WKY 大鼠肾脏蛋白表达差异,发现11种差异蛋白与氧化应激相关,并通过实验进一步验证了半夏白术天麻汤的药效,结果发现半夏白术天麻汤能够明显升高自发性高血压大鼠肾脏的铜锌超氧化物歧化酶和过氧化物酶的含量,增强肾组织的抗氧化能力,保护肾功能。清眩降压汤是国医大师陈可冀院士创立的治疗高血压的临床验方,余军等[43]通过临床研究证实,清眩降压汤联合西药治疗肝肾阴虚、肝阳上亢型高血压的疗效明显优于单用西药治疗,且清眩降压汤能够更好地改善病人的临床症状和左室舒张功能,提高生存质量。宋三军[44]采用清眩降压汤联合厄贝沙坦治疗围绝经期原发性高血压,结果显示在降压疗效和改善血压波动方面,联合用药明显优于单用厄贝沙坦治疗。He 等[45-47]通过实验研究探讨清眩降压汤的作用机制,结果证实清眩降压汤能够明显降低自发性高血压大鼠血压,降低血清AngⅡ、ET-1、群体反应性抗体水平,抑制胸主动脉增殖细胞核抗原(PCNA)、Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原的表达,调节转化生长因子-β1(TGF-β1)/Smad 信号通路,从而逆转血管平滑肌细胞增殖和血管重构,减轻肾间质纤维化的发展。褚剑锋等[48-49]研究证实清眩降压汤能够明显降低大鼠肾组织NOX2、NOX4、TNF-α、IL-6 的表达,降低肾组织氧化应激水平和减轻相关炎症反应,抑制高血压导致的大鼠肾小球和肾小管增生,从而发挥肾脏保护作用。

4 小 结

氧化应激反应是导致高血压肾损害的重要环节,抗氧化治疗能够为高血压肾损害的防治提供新的策略,中医药能够通过多途径、多靶点抑制氧化应激反应,在高血压肾损害治疗方面具有一定优势。目前研究显示,单味中药以及中药复方都具有较明确的降压效果,对高血压引起的肾损害也具有保护作用,为中医药防治、延缓或者逆转高血压肾损害的发生发展提供了部分依据。但目前还缺乏严格设计的、多中心大样本的临床试验来进一步验证中医药的降压和肾保护效果,同时也需要大量实验研究从氧化应激角度深入阐释中医药的作用机制。因此,围绕氧化应激在高血压中的分子机制及信号通路开展更加深入的研究,寻找更加精准的作用靶点,将有望为中药新药研发及转化应用带来新的希望。