柚皮素治疗冠心病机制预测及药理学研究进展

王兆博，王俊志

(1.黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江中医药大学附属第一医院，黑龙江 哈尔滨 150040)

冠心病(Coronary heart disease，CHD)是近几十年来全世界死亡和残疾的主要原因之一，据《中国心血管病报告2018》[1]报道,我国心血管病患者达2.9亿，其中冠心病人数1 100万，心血管疾病的病死率居于首位，占总死亡人数4成以上，且其患病率及病死率持续上升的趋势[2]。

目前通过合成、提取中草药组分进行预防和治疗心血管疾病药物的天然产品潜力巨大。中草药含有多种化学物质，如生物碱、糖苷、多酚和萜类化合物等，其药理作用涵盖扩张血管、抗炎、抗心律失常、镇痛、抗菌、抗哮喘、抗癌和抗阿尔茨海默病等[3]。医圣张仲景《金匮要略》中拟“瓜蒌薤白半夏汤”，用于治疗胸痹、心痛等证，因其疗效显著，至今仍为临床治疗冠心病主方之一。薤白是此方的主要组成药物，其始载于《神农本草经》:“薤, 味辛温, 主治金创, 创败, 轻身, 不饥, 耐老, 生平泽”。薤白味辛、苦, 性温，具有通阳散结、行气导滞的功能，而柚皮素(naringenin)则是薤白中的重要组分。通过查阅文献，笔者对柚皮素治疗冠心病的药用机制进行了深入分析、探讨。

1 柚皮素的作用靶点、通路及分子间作用预测

通过检索TCMSP数据库，笔者筛选得到11种薤白含有的化合物(OB>30%，OB>0.18为筛选条件)，其中柚皮素Degree值(靶基因数量)排名最高(Degree=96)。VEGFA、SRC、PTGS2、NOS3、BCL2L1、PIK3CA、KDR等柚皮素的靶基因多是PI3K-Akt、VEGF、HIF-1等冠心病相关通路上的核心靶位。本研究选择KDR、VEGFA进行了柚皮素-靶点分子间作用探究，结果显示,2种蛋白与柚皮素的结合势能均小于0，说明其具有较强的相互作用趋势(blinding energy分别为-0.38、-1.51 kJ/mol)，如图1。基于以上研究结果，笔者对柚皮素治疗冠心病的具体药理学机制进行了分析。

2 柚皮素和柚皮素的结构、代谢和生物利用度

黄酮类化合物是植物中普遍合成的酚类代谢产物，有广泛的生物活性，包括抗氧化、抗肿瘤和抗菌作用[4]。 黄酮类化合物的主要结构中，在4′C中引入三个羟基则为柚皮素[5]。柚皮素(naringenin)是一种无色无味的黄酮类化合物，其分子式为C15H12O5，亦被称为5,7-Dihydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)chroman-4-one IUPAC。在自然界中，柚皮素有两种形式：糖苷化和糖基化[6]。见图2。

图1 分子间作用3D模型

图2 柚皮素分子结构示意图

3 柚皮素治疗冠心病的药理学研究

3.1 对冠状动脉粥样硬化的药理作用

高胆固醇血症是心血管疾病(CVD)和动脉粥样硬化最常见的危险因素[7]。作为一种慢性炎性疾病，动脉粥样硬化的重要特征之一是血管壁中脂蛋白的沉积，这些脂质被修饰的脂蛋白多糖结合和捕获[8]，然后胆固醇和低密度脂蛋白(LDL)积累到动脉壁的巨噬细胞中[9]，导致管腔狭窄，扰乱血管的基本结构或血栓形成，可能最终导致动脉部分或完全闭塞，各种体外和体内模型的研究都证明了柚皮素对动脉粥样硬化进展具有抑制作用[10]。有学者对野生型小鼠进行了研究，两组小鼠分别进行高脂/高胆固醇喂养，载脂蛋白E敲除(APOE)小鼠则喂食半合成饲料。与APOE-小鼠相比，喂食高脂/高胆固醇饮食的小鼠的神经蛋白会影响动脉粥样硬化脂蛋白分布，并减少斑块进展，而且除了改善内皮功能外，此种蛋白还可降低血浆中低密度脂蛋白的浓度[11]。有学者采用颈动脉球囊损伤大鼠模型，评价了柚皮素对血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导的血管平滑肌细胞(VSMC)的抗氧化干预作用。研究证实柚皮素可通过激活LAS/Rf/ERK途径降低VSMC增殖，也说明ERK激活是神经蛋白诱导细胞生长抑制的重要介质。调节活性氧(ROS)的主要酶包括NADPH氧化酶和超氧化物歧化酶(SOD)，而柚皮素能够降低NADPH氧化酶活性，增加SOD表达，从而降低AngII激活的ROS产生水平。 此外，柚皮素可以通过调节MAPK/NF-κB信号通路和氧化应激，抑制VSMC的体外增殖和迁移，从而抑制新生内膜的增生[12-13]。

血管内皮是治疗冠心病的重要靶器官，而内皮的病理状态通常称为“内皮功能障碍”，与动脉粥样硬化的开始和发展关系密切。一项研究通过果糖喂养诱导形成内皮功能障碍模型，并运用柚皮素联合神经蛋白[100 mg/(kg·d)]对动物进行4周的干预。结果显示柚皮素可显著提高硝酸盐/亚硝酸盐(氮氧化物)水平，上调磷酸化eNOS(p-eNOS)和内皮一氧化氮合酶(eNOS)的表达，而高果糖饮食则会降低这些水平[14]。见表1。

表1 CVD动物及细胞研究信息概览表

3.2 柚皮素对心肌梗死的保护作用

心肌梗死(MI)是冠心病中常见和致命的病理表现，可导致心肌细胞功能丧失、瘢痕组织形成以及心室功能和结构的改变[15]。最近的一项研究报告认为,缺血/再灌注(I/R)损伤可损害心血管功能，亦能导致细胞凋亡和MI。柚皮素治疗通过刺激线粒体分泌和激活AMPK-SIRT3信号通路改善线粒体功能，为I/R损伤提供有效保护。另一项研究则对异戊二烯醇诱导的Wistar心梗大鼠中进行了柚皮素预处理。血清、心脏和心脏磷脂中的总胆固醇和游离胆固醇、游离脂肪酸、胆固醇酯和甘油三酯水平显著降低。其机制可能是柚皮素抑制了HMG-CoA还原酶的活性，从而产生了降胆固醇作用。这些发现证实了柚皮素能保护心肌免受脂质积累所带来的损伤[16]。Meng L M等[17]报道了柚皮素治疗(2.5 μmol/L以上)能够通过激活KATP通道恢复I/R大鼠心脏左室(LV)功能。此外，柚皮素处理后的冠状动脉分泌物乳酸脱氢酶(LDH)减少，心肌抗氧化能力显著提升。内质网和氧化应激在心肌损伤和心肌细胞死亡中起到了关键作用[18]。有研究使用心肌细胞模拟H9c2心肌细胞缺氧/复氧(H/R)试验的I/R损伤，发现柚皮素可在体外和体内激活心肌cGMP-PKGIα信号，降低氧化应激和ER应激水平，并抑制I/R条件下心肌的凋亡。大量证据表明，柚皮素通过作用于ATF6、PERK和IRE1α，对ER应激信号通路进行了抑制，从而发挥对I/R损伤心脏的保护作用[19]。一项研究中说明因其能够激活NRf2信号通路，使H9c2心肌细胞进行神经蛋白预处理而免受缺氧/再氧化(A/R)损伤。数据表明，神经可以通过增加PKC、AKT和ERK1/2的磷酸化，激活Nrf2信号，从而减少急性心肌梗死对心肌的损伤[20]。

3.3 柚皮素对心肌细胞的保护作用

心脏功能下降，这与线粒体衰竭在细胞死亡中广泛相关，随着年龄的增长，衰老的心脏容易凋亡。 结果表明,使用柚皮素可提高老年大鼠心脏对I/R损伤的心脏活性。根据在1岁大鼠中的发现，柚皮素通过激活线粒体钙-钾通道(MitoBK)来保护心脏，并可在衰老的H9c2心肌细胞中给予保护作用[21]。心脏老化常由ROS引起，如超氧化物自由基和过氧化氢等。Pozzo评价了柚皮素在过氧化氢诱导的H9c2细胞衰老过程中的疗效和药理机制。柚皮素通过调节ROS水平、雌激素相关途径和线粒体K通道对心肌细胞衰老损伤具有潜在的保护作用[22]。胆固醇的排出能力是人类HDL功能的主要指标，它将胆固醇从巨噬细胞转移到HDL颗粒。几项流行病学研究已经证明，胆固醇排出能力是冠心病事件的一个指标[23]。柚皮素具有显著的增加胆固醇排出量和改善脂蛋白分布的能力，其可以激活由于抑制ER应激-ATF6活性而产生的AKT通路，从而降低巨噬细胞中的胆固醇外流[24]。冠心病的心肌纤维化作为瘢痕重构组织引起了越来越多的关注，因为它与心力衰竭、高血压、心律失常和心脏骤停导致的死亡有关[25]。此外，一项体外研究表明柚皮素抑制了转化生长因子-β1介导的心脏成纤维细胞的增殖，从而抑制了纤维组织的增生[26]。

3.4 柚皮素和柚皮素对糖尿病心脏的保护作用

冠心病(CHD)与糖尿病之间有密切的联系。心脏病是导致糖尿病患者死亡率的最常见原因[27]。因此，选择适当的治疗高血糖及其并发症的策略，同时管理CHD危险因素对于降低糖尿病和CHD的进展非常重要。过氧化物酶增殖剂激活受体(PPAR)作为核受体在治疗炎症、高血压、血脂异常和糖尿病等障碍中发挥重要作用。增加PPAR的主要黄酮之一，可改善糖尿病及其并发症，如糖尿病心肌病。

为了证明柚皮素在糖尿病心脏凋亡中的作用，研究人员使用高糖刺激下的H9c2细胞凋亡作为体外模型并使用柚皮素进行了干预，研究发现柚皮素通过调节p38信号通路的活性，减轻线粒体功能障碍，可抑制高糖条件下H9c2细胞心肌细胞凋亡。此外，柚皮素可抑制丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和氧化应激途径的激活[28]，有效减少高糖导致的H9c2心肌细胞损伤。因此柚皮素通过抗凋亡、抗氧化、抗线粒体、抗纤维化和抗炎作用，为高血糖所致的损伤提供了保护[29]。内皮功能障碍患者常见多种危险因素和病理过程，包括胰岛素抵抗、动脉粥样硬化、血脂异常、高血糖和冠状动脉疾病[30]。柚皮素通过减少内皮细胞ROS的积累和增加NO的产生来改善内皮功能。此外，柚皮素抑制蛋白激酶CβII(PKCβII)激活和NF-κB的磷酸化，促进Akt的磷酸化，从而保护心肌。

针对心肌肥厚的研究表明，糖尿病可促使心肌纤维化和肥大，并严重损害了心血管结构和功能[31]。柚皮素在糖尿病心肌肥厚模型中通过提高EETs-PPARs的含量和调节CYP2J3蛋白的表达，可能对糖尿病心肌病产生有益的作用。亦可通过激活Nrf2和PI3K/Akt或JNK信号通路，在高糖诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)损伤中增加HO-1的表达[32]。心肌纤维化是导致糖尿病心脏衰竭的主要结构变化之一[33]。运用1型糖尿病大鼠的心脏进行了一系列实验表明，柚皮苷通过减轻氧化应激延缓心肌纤维化的发展，其抗氧化能力可以调节蛋白激酶C(PK C)-β和p38的表达，通过降低心肌ROS浓度来降低心肌组织中NADPH氧化酶的活性。与模型组比较，柚皮素治疗组的纤维化面积显著减少约67%[34]。鉴于这些试验的结果，可以认为柚皮素具有治疗冠心病合并糖尿病患者的有效潜在价值。

4 结论及未来展望

柚皮素对于心血管疾病的保护作用得到了较为广泛的研究，此类化合物具有良好的抗氧化和抗炎活性。笔者发现,很多证据表明柚皮素等中药化合物在许多心血管并发症方面亦具有潜在作用。上述研究显示了中草药治疗心脏病的光明前景，同时仍需要通过临床试验来充分评估柚皮苷的作用，而且目前还缺少关于柚皮素纳米级分子改善药代动力学特性的研究，有关这些中草药化学物质的研究仍有较大空间。