附子多糖血管保护作用的研究进展

刘 宇 王 成

附子是我国传统中医药中极具代表性的中药材，传统医学认为附子大辛、大热、甘，有毒，归心、肾、脾经。有回阳救逆、补火助阳、散寒止痛的功效。现代医学认为附子水提取物可以激活心肌保护信号转导通路，具有双向调节血压和抗心律失常的作用[1]。附子多糖(fuzi-polysaccharides，FPS)是来源于中药附子的活性成分，是一种多糖化合物，无明显毒性[2]。既往FPS的研究中提示其具有良好的血管保护作用，主要有以下几种方式。

一、调节血糖

微血管病变是糖尿病的特异性并发症，其存在着许多危险因素，最重要的是胰岛素抵抗。目前大多数研究者认为胰岛素抵抗可能是2型糖尿病(diabetes ellitus,type 2，T2DM)的起始原因，它可先于糖尿病及心血管疾病存在多年，如果能在早期进行干预，则对糖尿病以及心血管疾病的发生、发展起到防治或延缓作用，对于临床实践具有十分重要的意义。2010年于乐等[3]通过实验得出FPS可以在基本无毒性不良反应的前提下促进脂肪细胞对葡萄糖的吸收来降低血糖。脂肪细胞在胰岛素刺激条件下，大部分通过葡萄糖转运4(glucosetransport4，GLUT4)来运输葡萄糖。为揭示上述初步实验结果的作用机制，于乐等[4]进一步观察了FPS对胰岛素抵抗脂肪细胞模型中GLUT4的作用，结果显示，FPS对GLUT4蛋白的表达并无明显影响，但能促进其转位的发生。

胰岛β细胞产生胰岛素供机体糖代谢的使用，即通过保护胰岛β细胞可有效控制血糖。糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)是参与肝糖代谢的关键酶，其在胰岛素信号通路中受胰岛素控制。通过磷酸化糖原合成酶使GSK-3β活性下降，减少肝糖的合成，使体内血糖浓度升高。王猛等[5]研究证实，如果能有效抑制GSK-3β活性，便可抑制由内质网应激作用引起的胰岛β细胞的凋亡，起到保护胰岛β细胞的作用。而肖晓霞等[6]研究表明，FPS可以通过增加GSK-3β磷酸化的表达量来减弱GSK-3β的活性，这两种机制的有效结合能否成为FPS调节血糖的另一种机制，目前尚无相关的进一步研究。

二、调节血脂

对于高脂血症的患者，临床上常以总胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C)增高作为评估患者病情以及治疗的参考指标。在长年高血脂等因素的作用下，LDL-C等经被破坏的血管内皮进入管壁内膜，形成氧化型低密度脂蛋白胆固醇，并对血管内膜造成损害。2006年一项实验表明，FPS具有降血脂作用，后续的研究发现其主要包括以下几种作用方式：①通过促进肝脏中低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)受体蛋白的数量及活性的上升，达到清除体内LDL及胆固醇的目的；②促进胆汁酸合成限速酶即胆固醇7α-羟化酶的基因转录和蛋白表达，进而加快肝脏中胆固醇转变为胆汁酸，随粪便排出体外；③抑制肝脏内羟甲基戊二酰辅酶还原酶mRNA表达，降低内源性胆固醇的表达作用，减少血中胆固醇含量[7]。上述几种方式均可有效地调节血脂，减少高血脂对血管的损害，从而保护血管。

三、保护血管平滑肌细胞

血管钙化是多种慢性疾病普遍存在的共同病理表现，其前期一贯被认为是一个非主动的变化过程，但在后期进一步研究中发现，血管钙化是主动的、可调控的。血管钙化的关键问题是血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)在各种影响因素作用下发生的成骨样分化，而且VSMC成骨样分化是导致VSMC钙化的关键步骤，因此如能有效抑制VSMC的钙化和凋亡，便能延缓血管钙化的发生，起到血管保护作用[8]。氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，Ox-LDL)是低密度脂蛋白的氧化产物，其在血浆中浓度的升高，是血管钙化的主要形成原因之一。有文献报道了Ox-LDL可提高酶中性鞘磷脂酶(N-SMase)的活性和神经酰胺(ceramide)含量来诱导VSMC发生凋亡和钙化[9]。陈燕亭等[10]研究发现，FPS可以通过抑制N-SMase/ceramide信号通路，减少ceramide的含量，从而抑制VSMC凋亡和钙化。上述机制的发现是近年来国内关于FPS研究的一项重大成果，也为FPS血管保护作用再添新证据。

自噬是一个非静态且具有高度调控能力的自我消化过程，负责细胞存活和应对氧化应激反应。有实验证明，其通过抑制基质囊泡的释放来限制VSMC钙化[11]。据报道在体外磷酸盐诱导的VSMC钙化和慢性肾衰竭的体内模型中，丙戊酸诱导的自噬可降低VSMC钙化，而自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3MA)抑制自噬可显著促进磷酸盐诱导的基质囊泡释放[12]。根据这些结论，可以假设自噬是抵抗血管钙化的内源性保卫机制，而自噬诱导可成为血管钙化的治疗策略。研究显示，Ox-LDL诱导的细胞损伤是许多心血管疾病发病机制的主要促成因素，并且可以检测到伴随的自噬抑制作用。例如，在Ox-LDL导致人脐静脉内皮细胞破坏的模型中，自噬体的数量和自噬相关蛋白的表达水平降低了[13]。在Ox-LDL诱导的小鼠单核-吞噬细胞(RAW264.7)损伤模型中，自噬活性也被认为受到抑制[14]。以上研究表明，任何促进自噬的治疗都可被认为在与Ox-LDL相关损伤的治疗中具有潜力。据国外文献报道，FPS能减轻Ox-LDL诱导的自噬活性的下调，并且3MA减弱了FPS对Ox-LDL诱导的钙化的保护作用[15]。该实验证实FPS可通过激活自噬活性而抵御Ox-LDL诱导的人VSMC钙化，并推断FPS可能会发展成为用于血管钙化治疗的新型药物。

四、抗氧化应激作用

氧化物可以造成血管内皮细胞的损伤。有研究显示，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)能减轻活性氧造成的组织损伤[16]。从附子中提取的FPS具有一个半缩醛羟基，可与活性氧发生反应，能够清除各种活性氧，从而保护处于氧化应激反应中的细胞，具有强大的抗氧化应激损伤潜力[17]。抗氧化作用涉及多种细胞因子，主要有SOD、丙二醛等。在早期一项动物实验中证实了经FPS干预的小鼠运动性疲劳模型，其运动耐力得到明显提高，血液中抗氧化酶SOD活性显著增加，而丙二醛含量下降，并且其作用能力与维生素C比较，差异无统计学意义[18]。另有研究证实，FPS能减少经缺氧/复氧后的小鼠心肌细胞的丙二醛生成和乳酸脱氢酶释放，促进金属硫蛋白的合成，清除活性氧，从而当心肌细胞受到氧化应激损伤时起到保护作用[19]。由此可证实FPS具备良好的抗氧化损伤能力，同时也推断出其具有抗血管内皮细胞氧化损伤作用。

五、保护血管内皮细胞

2003年FPS首次应用于抗肿瘤作用的实验研究中发现FPS可以诱导肿瘤细胞凋亡和上调抑癌基因。有国外文献报道FPS可以通过促进抗凋亡基因Bcl-2的表达，抑制凋亡蛋白酶即半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)的活化，实现抗凋亡作用。2012年一项研究结果显示，FPS处理经缺氧/复氧影响的小鼠心肌细胞后能发挥出促进抑凋亡基因Bcl-2表达、维护线粒体膜电位的稳定、抑制心肌细胞凋亡发生等心肌保护效应[20]。据报道，机体中的高糖环境能通过多种方式诱导血管内皮细胞功能障碍，使其通透性增加，从而加速血管内皮细胞凋亡和衰老[21]。另一项研究则显示在30mmol/L高糖环境下人脐静脉内皮细胞内caspase-3蛋白表达活跃，而通过有效降低活性氧在内皮细胞中聚集的程度，就能达到减少caspase-3的过度表达，从而抵抗高糖导致的内皮细胞凋亡。目前虽暂未将FPS应用于此项研究中，但是可从中推断出FPS可能通过该机制达到抑制血管内皮细胞凋亡的作用。

六、展 望

近年来对FPS抑制血管钙化、延缓心肌衰老、保护心肌细胞等的研究中，有少量其血管保护作用的相关内容，文章从中总结出了5种作用方式及可能的作用机制，这些方式所涉及的分子机制仍处于初步探究阶段，缺乏整体性或系统性的实验研究。

FPS相关作用机制的研究中曾涉及到保护线粒体、抑制内质网应激及提高自噬活性的内容。这些相关机制同整形手外科临床工作中的一大难题——深低温冷冻保存血管所涉及的相关细胞学、分子生物学机制中有相通之处。目前国内外对于深低温冻存血管机制中研究较多的是线粒体，其对低温很敏感，在强烈的低温刺激后，线粒体氧化脱氢酶系活性显著下降，呈现膨胀直至破损，内容物流出，使得原先被线粒体紧闭在其中的凋亡分子通过线粒体通透性转换孔从线粒体大量释放进入胞质发挥作用，从而引起内皮细胞发生凋亡。在血管降温和复温过程中液相和固相的相互转变对组织细胞产生线粒体氧化损伤，细胞会发生不同程度的自噬，当细胞体内自噬无法平衡细胞内稳态时细胞会发生凋亡甚至坏死，但是通过对自噬的研究发现其可通过清除受损的线粒体来延迟和对抗凋亡。再者血管在降温和复温过程中内皮细胞缺血再灌注损伤、氧化应激反应、自由基释放、酶抑制等事件同样成为复苏后一段时间内造成血管内皮细胞发生凋亡的刺激因素，这会导致血管断裂和移植后形成血管瘤，造成血管损伤。

从我国传统医学的观点来看深低温保存温度为-196℃，具有阴寒之环境，附子温阳散寒、补火助阳，回阳救逆，具有阳热之功效，根据中医“阴阳”辩证关系，性大热的附子有可能对抗深低温之寒冷。基于上述理论和FPS对血管保护作用的表现，可将FPS引入血管的深低温保存研究中，并从多层次探讨FPS对深低温冻存血管内皮细胞自噬、线粒体功能和细胞凋亡的影响，这将是对FPS的一次系统性、整体性的实验研究，以此扩大FPS在临床的应用范围，使其更好地造福于人类。