虎杖苷抗动脉粥样硬化机制研究进展

叶根亿，姜旭，王振兴

(南京中医药大学附属医院心血管内科，南京 210029)

动脉粥样硬化(atherosclerosis，As)是一种影响大中动脉的慢性炎症性疾病，也是老年人群最常见的致死原因，被认为是心血管疾病发生最常见的病理生理因素和关键环节[1-2]。高脂血症往往会加速As的进程，从而增加心脏病、脑卒中和其他血管疾病的发生风险。流行病学资料表明，动脉粥样硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease，ASCVD)的患病率及病死率仍在逐年升高，严重影响患者生活质量，带来沉重的社会经济负担，故As是我国心血管疾病的防治重点之一。既往研究表明，降脂类药物在As治疗中发挥重要作用，尤其是他汀类药物可显著降低低密度脂蛋白胆固醇水平和ASCVD的发生率。然而，随着研究的深入，西药的各种毒性作用被不断证实[3-4]。因此，在As防治过程中，寻找一种更有效且安全性更高的治疗手段具有重要意义。虎杖苷是从中药虎杖中纯化得到的单晶化合物。现代药理学研究证实，虎杖苷在心血管系统疾病的防治过程中具有积极作用，尤其在抗As过程中[5]。现对虎杖苷抗As机制的研究进展予以综述。

1 抗炎作用

1.1抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)信号通路 As的发病是一个炎症反应过程，在疾病形成中起决定性作用[6]。炎症驱动As并最终引发血栓斑块形成，通常会导致心肌梗死、脑卒中和心血管死亡[7]。NF-κB家族转录因子在免疫和炎症反应的调节中起重要作用。NF-κB通路的激活在炎症反应中起核心作用，可由促炎细胞因子、黏附分子、趋化因子、生长因子以及与内皮细胞结合的单核细胞诱导。NF-κB是As发病机制中调控炎症和细胞死亡的关键因子，参与As发生的一些功能基因表达[8]。有研究表明，在高脂饮食诱导的As模型中，内皮细胞NF-κB活性增强，NF-κB基因缺失减轻了高脂饮食引发的As，且使用NF-κB抑制剂能够进一步发挥对As的保护作用[9]。因此，抑制NF-κB在巨噬细胞中的活化可使泡沫细胞形成减少，从而减轻As的炎症反应。

Xie等[10]的实验研究发现，虎杖苷可明显抑制链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠和高糖处理大鼠肾小球系膜细胞中NF-κB的激活，且其细胞间黏附因子-1、转化生长因子-β1和纤维连接蛋白的表达降低，表明虎杖苷对糖尿病肾病的抗炎、抗纤维化作用与抑制NF-κB介导的炎症通路的激活密切相关。对缺血性脑卒中神经保护大鼠模型的研究发现，虎杖苷可通过降低大脑中动脉闭塞后的氧化性和炎症性损伤，改善血脑屏障的通透性，从而保护脑损伤。进一步研究发现，上述作用可能通过上调胶质瘤相关癌基因1、Ptch1(patched 1)和超氧化物歧化酶1的表达以及下调NF-κB的表达实现，故推测NF-κB和Gli1/Ptch1/超氧化物歧化酶1通路可能是虎杖苷治疗脑缺血的有效靶点[11]。虎杖苷对脂磷壁酸诱导的炎症损伤有潜在的保护作用，可能减少活性氧生成，并抑制Toll样受体2/NF-κB信号通路[12]。由此可见，虎杖苷在体内外均可通过抑制炎症信号通路起到明显的抗炎作用，这为抗As治疗提供了新思路，由于As炎症反应并非单一信号通路参与，有助于促进对虎杖苷具体抗炎作用机制的研究。

1.2抑制炎症因子 促炎细胞因子在As进展中发挥重要作用，常见炎症因子包括白细胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6、肿瘤坏死因子-α等。因此，抑制血管内皮细胞中细胞因子的产生对As抗感染治疗有重要意义。IL-1β主要由单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞、B淋巴细胞、自然杀伤细胞等非免疫细胞分泌。IL-1β通过激活模式识别受体，如Toll样受体和病原体衍生的产物或受损细胞释放的炎症因子[13]，以前体形式被迅速诱导并在细胞中积累。As病变中IL-1β的表达水平明显升高，且涉及多种细胞类型的促炎症反应过程，因此IL-1β被视为未来As抗感染治疗的潜在靶点。

在脂多糖诱导的急性肾损伤小鼠模型中，虎杖苷可明显减少脂多糖诱导的IL-1β、IL-6、肿瘤坏死因子-α分泌，其发挥抗炎作用的主要机制可能是通过抑制脂多糖诱导的NF-κB活化、增强核转录因子红系2相关因子2和血红素加氧酶1的表达实现[14]。虎杖苷通过抑制炎症因子的表达减少炎症因子对相关信号通路的刺激，从而减轻炎症反应，并进一步促进相关细胞因子抑制剂在抗As中的基础研究和开发。

2 抗氧化应激作用

在正常代谢或受到各种有害刺激时，机体发生氧化应激，产生活性氧、活性氮等高活性分子。当上述高活性分子产生的速度超过其清除速度时，人体氧化系统和抗氧化系统失衡，导致组织损伤。氧化应激在As发展中起着不可忽视的作用，尤其是针对低密度脂蛋白的低氧化修饰(如产生氧化型低密度脂蛋白)。还原型辅酶Ⅱ氧化酶是活性氧的主要来源，广泛表达于免疫系统的吞噬细胞和许多非吞噬细胞(血管内皮细胞、平滑肌细胞、心肌细胞等)[15-16]。

2.1保护血管内皮细胞 内皮功能障碍是As发展的早期关键步骤，是As发展的起始阶段，与斑块形成密切相关。此外，内皮功能状态可潜在反映主动脉As的发生倾向。氧化型低密度脂蛋白是As内皮功能障碍的主要参与者，它的形成由血脂水平升高和氧化应激诱发，并可沉积在血管内皮[17]。Qiao等[18]研究发现，虎杖苷可通过提高细胞活力及其黏附和迁移能力调节细胞内氧化剂和抗氧化剂的平衡，并通过抑制细胞凋亡降低人脐静脉内皮细胞对过氧化氢诱导的氧化应激损伤的影响，其机制可能是虎杖苷通过蛋白激酶C依赖途径对过氧化氢损伤的人脐静脉内皮细胞发挥抗氧化应激作用。可见，虎杖苷对血管内皮细胞的保护作用可通过不同的方式和途径实现，进一步体现天然药物的独特优势，并可促进更多天然药物的基础研发。

2.2保护血管平滑肌细胞 氧化应激可促进血管平滑肌细胞的增殖并诱导血管重构，从而参与As的发病。因此，抑制血管平滑肌细胞的增殖可能成为未来治疗As的一种新策略。既往研究表明，虎杖苷可通过降低氧化应激、抑制细胞间黏附分子-1表达、减弱白细胞-内皮细胞黏附来保护心肌功能免受急性损伤。

基于氧化应激介导的血管平滑肌细胞增殖有助于斑块的形成和As的进展，虎杖苷可通过抗氧化应激保护血管平滑肌。在过氧化氢诱导的血管平滑肌细胞氧化损伤过程中，虎杖苷可通过提高超氧化物歧化酶水平、降低活性氧水平、抑制细胞增殖、上调内皮型一氧化氮合酶/沉默信息调节因子1表达，改善氧化应激引起的相关变化，证实虎杖苷通过靶向内皮型一氧化氮合酶/沉默信息调节因子1通路发挥抗氧化作用[19]。但氧化应激导致血管平滑肌增殖的具体机制以及虎杖苷保护血管平滑肌的具体机制仍需深入研究。

2.3保护线粒体 线粒体在细胞的营养能量代谢以及生理功能中发挥重要作用，是细胞中活性氧的主要来源。正常生理情况下，活性氧是许多细胞活动(自噬、抗微生物作用、细胞分化、凋亡等)的组成部分。一些危险因素(高脂血症、糖尿病、高血压、炎症等)均可导致线粒体损伤，引发活性氧过量产生，从而超过抗氧化剂的防御作用，导致氧化应激发生，促进As进展[20]。虎杖苷对线粒体有保护作用，为虎杖苷抗As的研究提供了新方向。研究显示，可通过活性氧生成、线粒体膜电位损伤、线粒体形态变化等评估线粒体功能[21]。白黎芦醇可改善载脂蛋白(apolipoprotein，Apo)E基因敲除(ApoE-/-)小鼠的内皮细胞线粒体功能障碍，从而减轻As[22]。进一步研究氧化应激对内皮细胞线粒体功能损伤的具体机制，将为线粒体功能的药物针对性干预提供有力依据，且更利于研究虎杖苷相关线粒体保护的潜在靶点。

其实赵三完全不能明白，因为他还不曾听说什么叫做革命军，他无由得到安慰，他的大手掌快乐地不停地捋着胡子。对于赵三，这完全和十年前组织“镰刀会”同样兴致，也是暗室，也是静悄悄地讲话。

虎杖苷具有广泛的抗氧化应激作用，主要表现为对血管内皮细胞、平滑肌细胞以及线粒体的保护，但其具体机制目前仍不清楚。越来越多研究证实，虎杖苷可延缓As进展，从而有效降低ASCVD的发生风险。

3 调节脂质代谢

血脂异常是As发生的首要原因之一，且高水平的总胆固醇或低密度脂蛋白胆固醇与冠心病的发病率和病死率呈明显正相关，降低循环中低密度脂蛋白胆固醇水平可明显降低ASCVD的发生率和病死率[23]。冠心病的主要危险因素包括血清总胆固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白胆固醇水平的升高以及高密度脂蛋白胆固醇水平的降低。因此，通过靶向治疗调控脂质稳态是目前治疗ASCVD最有前景的策略[24-25]。现代西药虽然有较好的降脂作用，但其严重不良反应较多，且一些新型降脂药物价格昂贵，限制了其临床应用。虎杖苷作为一种天然药物，与西药相比，具有不良反应较少等特点，其在血脂调节中的作用逐渐受到心脑血管疾病基础研究领域的关注[5]。

3.1抑制胆固醇代谢相关基因 前B细胞集落增强因子(pre-B-cell colony-enhancing factor，PBEF)优先在人和动物的内脏脂肪中表达。人血浆PBEF水平与内脏脂肪含量密切相关。既往研究证实，PBEF参与了葡萄糖与血脂的稳态调节[26]，可影响脂质沉积与炎症反应，并参与As发病。

对ApoE-/-小鼠的研究表明，虎杖苷可显著抑制细胞因子的分泌和胆固醇代谢相关基因的表达，并可下调PBEF基因和蛋白水平[27]。体外细胞实验证实，虎杖苷可保护经氧化型低密度脂蛋白处理的RAW264.7细胞，并抑制巨噬细胞摄取胆固醇；对PBEF-干扰小RNA的研究表明，虎杖苷可调节巨噬细胞摄取胆固醇，并部分下调PBEF；虎杖苷主要通过下调PBEF以及抑制PBEF诱导的巨噬细胞胆固醇沉积，减轻ApoE-/-小鼠As损伤[27]。由此可见，虎杖苷可通过抑制胆固醇代谢相关基因降低胆固醇水平，从而维持血脂水平的稳定，延缓As发展。虎杖苷具有抑制胆固醇代谢PBEF基因的独特优势，但其对胆固醇代谢途径中相关酶学基因的抑制作用仍需要进一步研究。

3.2促进胆固醇逆向转运 胆固醇逆向转运指外周组织细胞(包括As斑块中的泡沫细胞)中的胆固醇进入循环，并随粪便排出[28]。胆固醇逆向转运不仅是胆固醇的一种代谢途径，也是As进程中潜在的重要防御机制之一，故可通过干预胆固醇逆向转运维持稳定的胆固醇水平。

Peng等[29]研究发现，虎杖苷可降低高脂ApoE-/-小鼠的血脂水平，减轻As和肝脏脂肪变性。虎杖苷通过刺激巨噬细胞内ATP结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter，ABC)A1、ABCG1和B类Ⅰ型清道夫受体促进胆固醇外排，提高血清高密度脂蛋白胆固醇和ApoAⅠ水平，促进B类Ⅰ型清道夫受体介导的肝脏对胆固醇的摄取，从而促进胆固醇的逆向转运。虎杖苷还可以通过ABCG5/ABCG8增加胆固醇向胆汁的分泌，并能通过胆固醇7α-羟化酶(cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1)通路改善胆固醇代谢，从而促进胆固醇逆向转运。高胆固醇血症可加速As的发生，而胆固醇逆向转运有助于降低高胆固醇血症的发生率。

4 抗血小板聚集和血栓形成

血液是红细胞、白细胞、血小板和蛋白质大分子在血浆中的浓缩悬浮体。在上述血液元素中，血小板是正常止血和病理性血栓形成的关键成分[31]。在生理情况下，血小板通常不会黏附或激活完整的、未激活的内皮细胞。但在As早期阶段，炎症导致内皮激活，进而可能刺激血小板附着[32]。血小板附着于不完整的内皮细胞上并参与As的进展，在As斑块侵蚀或破裂的血栓形成中起关键作用[33]。因此，天然药物可能是目前避免内皮细胞受损引发血栓形成的一种较理想的选择，既可用于ASCVD的治疗，又可避免发生药物相关不良反应。

4.1抑制花生四烯酸诱导的血小板聚集 在血栓形成过程中，血小板可促进凝血反应，血小板中可溶性磷脂酶A2激活后可释放花生四烯酸，其可被环加氧酶和脂合酶代谢，最终形成血栓烷A2、前列腺素D2和前列腺素E2，这些物质可激活血小板并促进血小板聚集。血栓烷A2是一种成熟的血小板聚集刺激剂，而前列腺素D2可触发环腺苷酸的形成，这是刺激血小板抑制的主要途径之一[34]。因此，花生四烯酸参与了血小板聚集及血栓形成的凝血反应过程。陈鹏等[35]分别采用电刺激颈动脉、花生四烯酸静脉注射、结扎下腔静脉的方法促使实验大鼠形成动静脉血栓，经虎杖苷药物处理后，大鼠动静脉血栓明显减轻，提示虎杖苷具有较强的抗微血栓形成作用，其机制可能与抑制花生四烯酸诱导的血小板聚集有关。另有研究发现，中性粒细胞与血小板之间的相互作用参与了血栓形成，虎杖苷的抗血栓形成作用可能也抑制了血小板-中性粒细胞间的相互作用[36]。可见，虎杖苷可通过抗血小板聚集延缓As的发展。

4.2抑制Ca2+释放及其向血小板内流 细胞内Ca2+水平的变化是调节各种细胞功能的关键信号之一。细胞内Ca2+水平升高导致血小板聚集，形成血栓。因此，可以尝试通过降低细胞内Ca2+水平，进一步抵抗血小板的聚集。虎杖苷是白黎芦醇前体，而白黎芦醇可通过保护纤维蛋白原抑制血小板聚集[37]。研究发现，白藜芦醇通过减少储存的Ca2+释放和抑制储存的Ca2+流入血小板来抑制凝血酶诱导血小板聚集[38]。Ca2+水平变化与血小板聚集及血栓形成有关，故加强对影响Ca2+吸收与释放药物的研发，可抑制血小板聚集和血栓形成，从而减少心血管事件的发生。

在细胞分子水平上，虎杖苷治疗As的过程具有明显的抗血小板聚集和抗血栓形成作用，且副作用少、可多靶点起效。中医认为，中药虎杖具有活血通淋功效。现代西药的抗血小板聚集和抗血栓形成的作用明显，但可能引发特殊群体(瘦弱老年患者)的消化道出血。

5 调控靶向前蛋白转化酶枯草溶菌素9/LDLR的表达

前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9)是一种丝氨酸蛋白，通过LDLR参与调节肝脏Apo摄取和胆固醇代谢[39-40]。血浆低密度脂蛋白胆固醇主要通过LDLR途径清除。与LDLR结合后的低密度脂蛋白内化到网格蛋白涂层的凹坑中，随后发生溶酶体降解[41]。PCSK9通过干扰LDLR的正常循环，降低细胞表面受体密度，导致血浆低密度脂蛋白水平升高。抑制PCSK9蛋白表达是基于PCSK9的新型治疗方法，可减少ASCVD的发生，同时增加肝脏LDLR数量，从而进一步消耗循环中的低密度脂蛋白[42]。PCSK9/LDLR的相互作用目前被认为是治疗高胆固醇血症的重要靶点。近年来，中草药被广泛应用于高胆固醇血症的治疗，一些天然产物通过调控PCSK9的转录和表达发挥降低胆固醇的作用[43]。研究发现，小檗碱、姜黄素、虎杖苷等天然药物可通过降低低密度脂蛋白水平调节PCSK9的表达[44]。

在胰岛素抵抗的HepG2细胞中，虎杖苷可明显上调LDLR和葡萄糖激酶水平，同时抑制PCSK9的表达，还可抑制PCSK9与LDLR的结合。分子对接实验发现，虎杖苷与PCSK9晶体结构之间形成稳定的氢键，表明与虎杖苷结合后的PCSK9构象改变，PCSK9与LDLR的相互作用以及LDLR的降解被阻断[45]。虎杖苷对PCSK9的表达及其与LDLR的结合有明显抑制作用，可进一步降低血脂，发挥抗As作用。目前关于虎杖苷对PCSK9表达影响的研究相对较少，且虎杖苷对LDLR水平的影响缺乏大量实验研究的验证。因此，进一步研究虎杖苷及其类似天然药物对PCSK9和LDLR的影响将为临床As患者的降脂治疗提供更多选择。

6 小 结

虎杖苷在抗As过程中发挥积极作用，可通过抑制炎症信号通路和炎症因子以及抗血小板聚集、抗血栓形成、调控靶向PCSK-9/LDLR的表达与功能；此外，虎杖苷可通过抗氧化应激维持细胞内氧化剂与抗氧化剂之间的动态平衡，并通过调节脂质代谢降低血脂水平。As的发病机制比较复杂，且具体机制仍不明确。西药治疗As的机制明确，疗效单一，且不良反应多；随着研究的深入，中药抗As的优势逐渐凸显。以中医理论指导用药，中药通过多靶点、多途径发挥抗As作用。近年来，肠道菌群与心血管疾病之间的关系备受关注，尤其是肠道菌群与As的关系，而虎杖苷能否通过影响肠道菌群发挥抗As作用将是未来研究的重点。