蒙药广枣治疗心血管疾病药理活性研究进展及分子对接研究
2021-08-02黄雨佳佟海英黄先菊陈路遥
黄雨佳,佟海英,黄先菊*,陈路遥
(1.中南民族大学 药学院,湖北 武汉 430074;2.北京中医药大学 中医学院,北京 100029)
当今,心血管疾病的发病率已超过恶性肿瘤及其他疾病,且呈逐年上升趋势,严重危害身体健康、降低生活质量。广枣是漆树科南酸枣属植物南酸枣的干燥成熟果实,又名五眼果、酸枣山枣子、人面子、货朗果、鼻涕果、野枣子等,蒙古名译音为“吉如很·肖夏”,或“居日很·芍沙”。广枣为蒙医习用药材,蒙医认为其性味甘、酸、平、脂、重、柔,有行气、活血、养心、安神的功效。广枣鲜果实可用于食滞腹痛,果核用于烧烫伤,树皮入药有解毒收敛、止血止痛之效,外用治大面积水火烧烫伤[1]。广枣主要分布于湖南、湖北、广东、广西、云南、福建、浙江及贵州等地,中南半岛、印度及日本也有分布[2]。现代药理研究表明,广枣临床用于心血管疾病治疗疗效显著。近年来,中国科研工作者在现代医学与民族医学相结合的基础上,积极探索广枣在心血管系统疾病方面的药理作用及其具体机制,取得了显著成效。
分子对接技术可通过半经验的自由能计算方法对受体和配体的能量及稳定性做出评价,将蛋白质或酶与小分子的相互作用模式及细节可视化,预测受体与配体的相互作用机制,进一步推测受体与配体的分子结合能以及结合位点。本研究应用分子对接技术将广枣的主要化学成分与心血管疾病相关蛋白进行对接,探究其分子结合能,旨在为深入探索广枣抗心血管疾病的药理作用提供理论依据与新思路。
1 含广枣复方及临床应用
在蒙医药体系中,各类疾病的发生原因都归于三根失调。蒙药最基本的治疗机制,在于调整机体内部的赫依、希拉、巴达干的偏胜偏衰。心血管疾病损伤发生的常见原因主要有赫依偏盛于心脏,或因血、希拉偏胜侵袭心脏而与赫依相斥,再因巴达干黏液激增、阻塞心脏之脉窍而生[3]。
蒙医学将病证分为20种性质,分别来自于赫依、希拉、巴达干。赫依病的性质是糙、轻、寒、细、强、动等6种。希拉病的性质是脂、锐、热、轻、臭、泄、湿等7种。巴达干病的性质是脂、寒、重、钝、柔、固、粘等7种。蒙医学将药物作用功能分为柔、重、温、脂、固、寒、钝、凉、和、稀、燥、淡、热、轻、锐、涩、动等17种,用以克制疾病的20种基本性质[4]。蒙医学将甘、酸、咸、苦、辛、涩 6种味道概括为蒙药“六味”[5],在临床治疗中不同药味具有不同的药物作用效果,而相同药味则有相似或相同的药物作用效果。
广枣药性脂、重、柔,具有克制赫依的病质,即脂克细、重克轻、柔克糙、强。广枣亦是甘、酸二味相辅的药材,蒙医学认为甘味具有抑制赫依、希拉,生巴达干之效用,兼具调节气血、清热解毒、补益、和中、缓急的功能。酸味主治赫依病,具有抑制赫依、巴达干,生希拉之效用[5]。在蒙医药体系中,用药不是药物性味的堆砌或药物功能的单纯累加,而是遵循君、臣、佐、使的基本原则对药材进行组方。君药针对主病或病所起主要治疗作用;臣药辅佐君药,加强君药对主病的治疗效果且同时治疗兼症。佐药协助君、臣药治疗伴随证并起预防病症作用。使药在方中起引导或调和作用[4]。广枣常作为治疗心血管疾病的复方药材,兼具镇赫依、宁心、理气血、行气血、镇痛等效用,根据其特性可在不同药方中作为君药、臣药、佐药、使药,从而起到不同的药物作用效果。蒙医学著作《蒙医金匮》记载:“广枣、苦参、诃子煎汤服”,用于治疗血瘀所致心痛。
广枣作为蒙医的习用药材,常配为复方用于临床。《内蒙古蒙成药标准》收载内服药101种,其中含有广枣的制剂11种,约占总制剂的10%。《中华人民共和国卫生部药品标准·蒙药分册》收载蒙药成方制剂145种,其中含有广枣的成方制剂13种,约占总成方制剂的9%。含广枣的蒙药复方主要有镇静安神、抑赫依、活血化瘀、养心行气之功效,临床多用于心悸、心刺痛、失眠不安、胸闷气短等症(见表1)。
表1 含广枣蒙药复方临床功效
2 蒙医学中广枣对心血管疾病的作用
在蒙医学中,赫依、希拉、巴达干被称为人体的三根,此三根为人体赖以生存的基本物质[18]。在正常人体状态下,三根平衡稳定。当三根中任何一方出现偏盛或偏衰时,这种平衡就被打破,机体即产生病变,心血管疾病产生的原理亦在于此。蒙医将心血管系统疾病分为心悸、心刺痛、心黄水病、心热、心迷、高血压心脏病、肺源性心脏病、先天性心脏病等多种类型,一般表现为气血相搏或神经功能失常[28]。广枣性味甘、酸、平、脂、重、柔,其功效以清心热、镇赫依为主,可用于治疗心刺痛、心悸等症。蒙医学将冠心病中的稳定型心绞痛、不稳定型心绞痛、心肌梗塞等心肌缺血病症归属于心刺痛范畴,将心律失常归属于心悸、心赫依范畴[29]。广枣可镇赫依、宁心、理气血、行气血、镇痛等,其对心刺痛、心悸等病症均药效良好。
2.1 治疗心刺痛症
心刺痛蒙医病名为朱日很·哈特勒嘎。心刺痛的症状表现为心前区忽然猛烈刺痛,伴有胸闷、气短、乏力、反复疼痛等。病因以长时间强力负重、思虑过度、年老体虚等为主。产生心刺痛的原因是由于三根七素平衡失调,赫依盛,尤其以普行赫依受损,心脉瘀积浑浊之血,导致心脏功能障碍。蒙医将心刺痛分为4型,分别为赫依型、血型、粘邪型、乎杨型,可针对不同分型进行对症治疗。赫依型心刺痛以调理赫依、镇痛为治疗原则;血型心刺痛以活血、清心、疏通血脉为治疗原则;粘邪型心刺痛以杀粘、清热为治疗原则;乎杨型以行气血、祛白脉为治疗原则[30]。广枣镇赫依、清心热功效显著,其对心刺痛病症之效用前人已有考证。蒙医名著《观者之喜》载:“广枣清热养心,主治心病。”当心血管中血小板聚集,产生血栓,可能导致中风、冠心病、心肌梗塞等病症。冠状动脉粥样硬化、血小板聚集、冠状动脉闭塞、血栓形成造成冠状动脉血流锐减等冠心病病症在蒙医学中均属于心刺痛范畴。蒙医学认为,心刺痛主因精微不消化、血体素浑浊黏稠、气血运行受阻,赫依功能紊乱而发病。蒙医临床惯用广枣十七味丸、广枣七味丸、三味檀香散等药治疗,医治原则为清心热、清浊血液、理气血、镇痛等。
2.2 治疗心悸证
心悸症状体现为心慌、胸闷、头痛、失眠、耳鸣、浮肿、头昏乏力、易怒或易惧等,根据症状不同辨证可分为4型,即赫依盛型、血盛型、热盛型、寒盛型。根据累及部位不同病位可分为累及心脏、累及肾脏、累及白脉等[31]。产生心悸的原因为体内三根、七素失调,赫依偏盛而破坏三根平衡,其轻、动秉性病变从而累及心脏,心脏功能出现障碍。心悸证的治疗方式以镇赫依、纠正赫依功能紊乱、调节体素、平赫依血紊乱相搏、稳心、宁心为主,使药物促进赫依血运行、恢复心脏正常功能[32]。广枣对于气滞血瘀、心悸气短、心神不安等均有良好疗效,常制成复方用于治疗此类病证。十八世纪时,名医伊舍巴拉珠尔就曾记载:“广枣沉香散或汤,主治心痛、心悸、心神不安等诸心病……堪称屡验简洁良方。”
3 现代药理学中广枣对心血管疾病的作用
现代药理研究表明,广枣的主要成分为黄酮类、酚酸类、有机酸类、挥发油类、香豆素类、多糖类及氨基酸类等。广枣中大量的不同活性成分具有多种生理活性,通过不同的作用机制作用于心血管系统对抗心律失常、心肌缺血、血栓等心血管疾病,其中包括抗氧化应激损伤、抗细胞内Ca2+超载、调控炎症反应、干预缺血心肌蛋白表达等。
3.1 抗心律失常
研究显示,广枣的主要活性成分广枣总黄酮(Total flavones ofChoerospondiasaxillaris,TFC)可对抗氯化钙、乙酰胆碱、乌头碱、哇吧因等引起的多种实验性室性、房性心律失常,改善因心肌缺血产生的心律失常。还有研究者应用自广枣中提取的鞣质类成分进行实验,发现该成分可加重乌头碱、哇巴因及心肌缺血所致的心律失常,作用与TFC相反。
刘婷等[33]发现,TFC能抑制血管紧张素Ⅱ所致的大鼠心脏成纤维细胞的增值与胶原合成,进而抑制心肌纤维化病程进一步延长,有效避免心室重构。TFC可有效阻断细胞膜上L型钙离子通道,从而致使细胞外Ca2+经细胞膜上的特异性钙离子通道进入细胞受限,结果显示细胞内Ca2+浓度显著降低[34],心肌收缩力降低。TFC还可令豚鼠右心室乳头肌的收缩力、收缩速率均明显下降,在TFC浓度为30.4 μmol/L时可显著延长右心室乳头肌功能性不应期(Functional refractory period,FRP),阻滞细胞外Ca2+进入细胞,呈浓度依赖性[35],且对瞬时外向钾通道有明显的抑制作用。
尹佳等[36]通过建立大鼠心肌缺血再灌注损伤(MIRI)模型探究TFC对大鼠心肌的保护作用,实验证明模型组大鼠较假手术组室性心动过速(VT)、室颤(VF)发生次数均明显增多,持续时间明显增长。而给药组VT、VF发生次数较模型组明显下降,且持续时间亦下降,证明TFC可抗MIRI所致心律失常。
环磷酸腺苷(cAMP)是细胞内的第二信使,在心血管调节方面作用重要[37]。cAMP的升高被认为是导致缺血性心律失常的重要原因,研究表明TFC对离体大鼠心肌组织中的腺苷酸环化酶(Adenylate cyclase,AC)有明显的抑制活性作用,可致cAMP含量明显降低,从而抑制心律失常疾病发生[1]。
3.2 抗心肌缺血与缺血再灌注损伤
现代药理研究表明,心肌缺血是指心脏的血液灌注较正常血量减少,从而导致心肌供血量不足、心脏供氧量不足、心肌能量代谢异常等疾病。药理研究表明,广枣提取物及注射液可显著减轻心肌缺血,其主要成分TFC可显著改善犬冠脉循环,增加心肌组织血流量与供氧量,缩小心肌梗死范围,使心肌代谢恢复正常[38]。TFC亦对垂体后叶素所致的急性心肌缺血有显著的拮抗效用[39],且具有提高小鼠耐缺氧能力的作用[36]。
汤喜兰等[40]应用柠檬酸、琥珀酸、L-苹果酸、酒石酸400 mg/L模拟广枣总有机酸,证明在建立大鼠心肌缺氧复氧损伤模型后,广枣模拟总有机酸0.5 g/kg组大鼠心肌梗死面积较模型组大鼠明显缩小,且广枣模拟总有机酸400 mg/L可降低大鼠心肌细胞缺氧复氧损伤后LDH漏出率,而在单个有机酸此作用比较中,柠檬酸作用较明显,这提示广枣模拟有机酸对心肌缺血损伤保护作用明显。唐丽等[41]研究证明,广枣60%乙醇洗脱物可明显缩小大鼠心肌梗死范围,降低心肌缺血损伤程度,使结扎冠状动脉前降支造成急性心肌缺血的大鼠心电图呈显著改善,其作用机制可能与广枣提取物调节机体内各种酶活性平衡有关。
在心肌缺血疾病中,缺血的心肌组织与细胞可能存在多种基因及蛋白变化,导致细胞凋亡,张琪等[42]采用SELDI蛋白质芯片技术检测了TFC对大鼠缺血心肌组织蛋白表达的影响,证明有7个差异蛋白存在,提示TFC可调节缺血心肌组织蛋白质表达水平。
当心肌组织缺血时,炎症因子就会被大量释放。其中,白介素-6(IL-6)可导致中性粒细胞流至缺血心肌组织中,诱导中性粒细胞与心肌细胞相结合从而损害心肌细胞;肿瘤坏死因子(TNF-α)可促进多种促炎症因子及活性氧释放,从而加重心肌损伤程度;活化的核转录因子(NF-κB)可启动、调节炎症反应有关炎症因子、细胞因子编码基因表达,加深炎症程度。故可知血清中的IL-6、TNF-α、NF-κB含量是心肌损伤评价的重要指标[43]。尹佳等[36]研究发现,经几种不同浓度TFC预处理后的大鼠与模型组比较,其血清中的 TNF-α、 NF-κB、IL-6 含量均有明显下降,表明广枣叶总黄酮对相关炎症因子表达有显著抑制作用。还有研究发现,广枣中除TFC外,其有机酸成分在心肌细胞缺氧复氧损伤过程中亦可抑制炎症因子表达。
3.3 对血液流变学的影响
经药理实验研究证实,TFC可显著抑制血小板聚集,降低血液流变学各项指标,加快血液流速,改善血液循环与微循环[8]。石山等[44]将TFC注射液20 mg/kg(LD的1/20)注射家兔,发现给药后家兔血小板聚集率明显下降,血液流变学各项指标显著降低。这提示TFC能明显抑制血小板聚集,改变血液流变性、加快血液流速,且实验证明,TFC可显著降低血液流变学高、低切变速度下全血比黏度、血浆比黏度、压积及血沉等数项指标。吴秀英等[8]发现,复方广枣注射液可显著抑制ADP诱导的家兔体外血小板聚集,对ADP诱导的大鼠体内血小板聚集亦可发挥明显抑制作用,且抑制效果与给药剂量相关。实验证明,1.172 g/kg复方广枣注射液与4.0 mg/kg阿司匹林精氨酸治疗效果相当,均可明显延长大鼠颈动脉血栓形成时间,呈良好量效关系。这提示TFC可升高血液流速、降低血液流变学各项指标,加快全身血液循环、改善微循环。
4 分子对接实验
实验采用的分子对接软件是Scripps研究所研发的AutoDock Vina软件,将大分子设置为刚性不变,小分子设置为柔性,在软件中进行半柔性分子对接运算,一般认为结合能打分越低,结合构象越稳定。
根据已发表的相关文献挖掘广枣的化学活性成分,共筛选出广枣11种核心成分,这11种化合物的结构信息均来源于Pubchem(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)数据库。结合上述研究发现,当心肌缺血发生时,炎症因子的大量释放会使心肌细胞损害更加严重,TFC对IL-6炎症因子的含量有明显抑制作用。研究发现,TFC可通过抑制AC使cAMP含量明显降低,进而抑制心律失常。TFC还可改变血液流变学各项指标,抑制血小板聚集。故选用IL-6、AC及凝血酶(Thrombin)3种蛋白与广枣的11种核心成分进行分子对接实验,蛋白相关信息从PDB数据库(https://rcsb.org/)中获取。将小分子与蛋白结构文件依次导入Pymol 2.4、Autodock Tools 1.5.6软件,对其进行对应结构修饰,输出为pdbqt格式文件,再设置好相关参数并运行AutoDock Vina软件,进行蛋白与化合物的半柔性分子对接验证。
将结合能≤-5.0 kJ/mol 作为筛选标准,可发现广枣的11种核心成分与IL-6、AC及凝血酶(Thrombin)的对接打分均远小于-5 kJ/mol,提示广枣的11种核心成分均具有良好的结合能。其中,鞣花酸、胡萝卜苷与IL-6对接得分最低,分别为-29.30 kJ/mol、-27.63 kJ/mol;胡萝卜苷、β-谷甾醇与AC对接得分最低,分别为-33.91 kJ/mol、-31.81 kJ/mol;柚皮素、β-谷甾醇与Thrombin对接得分最低,分别为-33.49 kJ/mol、-33.07 kJ/mol,将以上最优结果应用Pymol 2.4软件作图展示,并标出氢键位置,结果见表2、图1。
表2 分子对接实验结果
图1 分子对接结果展示
5 展望
蒙药广枣具有显著的心血管活性,治疗心血管疾病作用良好,应用前景广阔。长期以来,西药治疗是临床治疗心血管疾病的常用方式,但也存在许多不足之处,例如,靶向性不强、长期治疗副作用大、药物依赖性强等。而蒙医药治疗心血管疾病不但效果显著,且具有副作用小、靶向性强、价格低廉、专属性强等优势。
本研究综述了自上世纪80年代至今国内外学者对于广枣抗心血管疾病的药理研究,研究围绕蒙药广枣镇赫依的传统认识,主要涵盖抗心律失常、抗心肌缺血、抗凝血、抗炎等方面。广枣含有多种化学成分,其中主要活性成分包括黄酮类、有机酸类等。黄酮类化合物具有抗氧化、清除自由基的作用,在防治心血管疾病上可发挥良好疗效,如抗动脉粥样硬化、降血脂、降血糖、舒张血管等,可改善血管通透性,减少冠心病、心律失常、心肌梗死发生率。有机酸类成分具有抑菌、抗炎、抗氧化、降血糖、调节机体免疫能力等药理作用,可增加冠状动脉血流量、软化血管、抑制心血管组织中过氧化物的生成,从而保护心血管系统。
本研究将自文献挖掘获取的11种广枣核心活性成分与IL-6、AC、Thrombin进行了分子对接实验。IL-6是一种功能广泛的多效性细胞因子,在炎症反应中具有重要作用,且可调节多种细胞的生长、分化。在感染、外伤、手术、急性炎症等过程中IL-6可快速诱导从而大量表达,因此IL-6含量的变化可作为预测多种疾病发生的指标。AC是G蛋白偶联系统中的效应物,主要分布于细胞质膜、核膜及内质网膜上,可通过催化ATP产生cAMP并释放出焦磷酸。Thrombin在人体内通常以酶原的形式存在于血液循环中,当机体发生缺血时即可被激活为凝血酶参与催化凝血作用,直接作用于血液中的纤维蛋白原,促使纤维蛋白原转变为纤维蛋白,加速血液的凝固从而止血。分子对接实验结果显示,广枣活性成分与靶点蛋白的配对评分均较高,提示其结合较为紧密,预测这些成分在治疗心血管疾病中均可发挥良好的疗效。
广枣作为蒙医的习用药材,在成方中可分别以君、臣、佐、使的不同角色发挥其药效。蒙医药在治疗心血管疾病中已形成一套独具特色且行之有效的方法,可根据患者发病规律灵活应用,依据病情轻重、合并症状与否,以及季节与时辰等情况适宜用药,从而提高药效。蒙医药用药方式独特、理论体系完备、药物品种丰富,已成为研究热点,开发前景广阔,应加强对蒙医药的探索,应用现代技术与创新思维,促进民族医药理论与实践快速发展,服务广大患者。
综上,广枣作为中国传统蒙医药材之一,其治疗心血管疾病的药用价值十分重要,但广枣对于心血管疾病的作用途径与作用靶点的研究尚待深化,其抗心律失常、抗心肌缺血、抗凝血的作用机制仍未明确,需应用更先进的研究手段展开系统性研究,其用药特点及科学内涵还有待进一步探究。