ERs-HIF-VEGF 通路：粗毛甘草素A 干预心血管系统疾病的潜在靶点

彭礼珍，冯果，李来来，许琴，王文静，周志容，任晨晨

(贵州中医药大学，贵州 贵阳 550025)

0 引言

目前，中国心血管疾病(CVD) 患病率持续上升，病死率居各病因之首，危险因素较为复杂[1]，严重威胁国民健康。同时，心血管疾病的临床研究结果出现的性别差异，使得研究人员转向了雌性动物和女性人群的研究[2]。研究发现，心血管疾病发生与雌激素水平有关，采用的雌激素替代疗法对心血管疾病治疗效果显著，能降低疾病的死亡率[3]。雌激素可通过ERs-HIF-VEGF 信号通路促进心血管的新生，发挥对心血管系统疾病的治疗作用[4]。但是长期接受雌激素替代疗法的妇女患者发生脑卒中、乳腺癌、子宫癌风险增加[5]。由此，大量研究转向了作用更为温和的植物雌激素，植物雌激素来源于天然中药提取物，具有与人体雌激素相似的结构，可发挥雌激素效应。异黄酮化合物作为植物雌激素的一类，对心血管系统疾病有治疗作用。GAA是天然植物甘草中具有异戊烯基的黄酮类物质，前期研究有植物雌激素效应。因此，本文主要围绕雌激素、植物雌激素、GAA、心血管疾病之间的关系的探讨，了解粗毛甘草素A 干预心血管系统疾病的潜在靶点。

1 雌激素与心血管系统

1.1 雌激素与心血管疾病关系

流行病学发现，CVD 的患病率存在性别差异，女性在绝经前CVD 的发病率要比同龄男性低，而在绝经后女性CVD 发病风险与男性相近[6,7]。动脉狭窄后男性比女性更容易发生不良的心脏重塑，转录组学特征显示纤维化和炎症相关基因和通路更多发生在男性患者身上[8]。对于介入或搭桥手术后缺血再灌注损伤的临床表征，绝经前女性也显著轻于男性[9]。由于CVD 的发病率在绝经后显著增加，卵巢切除后的女性冠心病(CAD)发病率也高于正常女性，因此心血管保护作用可能与雌激素水平相关[9]。此外大量的研究表明雌激素可通过多种信号通路而发挥心血管系统保护作用[10-13]。

1.2 雌激素可通过ERs-HIF-VEGF 通路促血管新生，防治心血管疾病

雌激素与血管新生存在紧密联系[14,15]。女性的月经周期中，子宫内膜在雌激素的作用下发生增厚，并伴有大量新血管的生成。此外在人类的平滑肌细胞和内皮细胞上分布有大量功能性的雌激素受体(ERs)，其参与多种心血管调控过程，对心血管系统的调节和修复发挥重要作用[16]。在内皮细胞中，雌激素可以刺激ERs 和缺氧诱导因子1(HIF-1) 促使血管内皮生长因子(VEGF)的基因表达量增加，当受到低氧缺血信号刺激时，HIF-1 通过绑定到包含缺氧反应元件和ERα 的内皮上游媒介，使HIF-1 脱离降解，进入核内结合VEGF 启动子，增加VEGF mRNA 表达和下游生长因子分泌[4]，即雌激素可通过ERs-HIF-VEGF 信号通路促血管新生。此外雌激素可以激活MAPK 和PI3K 信号通路的活性，在子宫内膜中，ERs 可以通过介导PI3K信号通路从而诱导VEGF 的表达[17]，促进新血管的生成。实验发现雌二醇能够促进骨髓来源内皮祖 细 胞(endothlial progenitor cells，EPCs) 的 血 管新生[18]。双酚A(BPA)是一类具有模拟雌激素效应的物质，在缺氧环境下，发现1μm 的BPA 可促进血管内皮细胞增殖、血管生成。同时采用蛋白印迹和PCR，结果表明，BPA 可以通过刺激蛋白偶联雌激素受体(GPER)表达升高，诱导HIF-1α 及VEGF 表达(P＜0.05)[19]。临床研究发现[20]，高压氧治疗能够增加急性脑梗死患者血清中血管生长因子的表达，临床选取200 例急性脑梗死患者中，高压氧治疗和非高压治疗均进行30 天，结果两组患者血清中VEGF 均增加。

1.3 雌激素防治心血管疾病面临的挑战为植物雌激素带来了机遇

综上所述，流行病学和实验研究的结果提示雌激素具有潜在的心血管保护作用。然而绝经后女性的雌激素替代疗法面临很多争议，2000 年之前，大量的流行病学研究以及小规模的临床观察显示雌激素具有心血管保护作用，可以降低心血管疾病的发病率[21]；但2000 年以后，以美国妇女健康研究(WHI)[22]、心脏与雌激素/黄体酮替代治疗研究(HERS)[23]以及二期美国妇女健康研究[24]为代表的三大临床实验结果显示雌激素未能在冠心病一级与二级预防中发挥有益作用。此外长期应用外源性雌激素仍存在很大隐患，接受此技术疗法的妇女心血管事件，脑卒中、浸润性乳腺癌的风险分别增加，这也是目前限制激素疗法仅作短期治疗的主要原因[25-28]。上述的临床实验结果使在更年期妇女中普遍使用雌激素替代治疗受到质疑，降低了临床使用雌激素预防CVD 的热情。但流行病学的强烈提示，使更多的研究转向作用更为温和的植物雌激素(PE)。

2 植物雌激素的心血管保护作用

2.1 植物雌激素对心血管的实验研究

植物雌激素(phytoestrogen，pE)是存在于自然界多种植物内的杂环多酚类化合物，植物雌激素按其具有生物活性可以分为5 类:异黄酮类、香豆素类、木脂素类、二苯乙烯类及真菌类[29-31]。其杂环多酚类结构类似于人体雌激素的雌二醇，可与此竞争体内雌激素受体(Estrogen receptor，ER)[32]。心血管疾病是一系列循环系统疾病，病理过程复杂，一般都与动脉硬化有关。近年，植物雌激素对心血管疾病的应用出现的大量实验研究表明，植物雌激素对心血管具有保护作用，其作用机制涉及的抗氧化、调节血脂、舒张血管、血管新生、抗炎等。据资料显示[33]，高剂量大豆异黄酮通过降低LDL 的含量、及氧化作用、体内脂质过氧化物的血清标志物F2-异前列腺素的水平，保护血管壁免受氧化脂质的损害。平滑肌细胞发生异常增值引发血管功能障碍，Li Qun 等[34]用植物雌激素人参皂苷Rb1 作用大鼠主动脉血管平滑肌细胞(VSMC)，实验结果显示Rb1 能有效抑制5%FBS 诱导的VSMC 增殖和生长，其抑制作用与G(1)细胞周期停滞细胞周期蛋白有关。Aucubin(AU)是一种鸢尾花苷，具有雌激素特性，有实验通过卵巢切除的小鼠右腿股动脉结扎诱发后肢缺血管诱导因子增加，内皮细胞增值、再分化促进血管修复和生长，发现AU 促进外周缺血中血管的生成，并通过PCR 和蛋白质印迹阐明了AU 是通过血管内皮细胞生长因子(VEGF)/Akt/内皮一氧化氮合酶(eNOS)型号传导的途径诱导的血管生成[35]。

2.2 植物雌激素对心血管的临床研究

植物雌激素对血管具有保护作用，目前植物雌激素在临床上的研究缺乏大规模数据资料。Luo Zhi-kuan[36]选取388 例心绞痛患者，随机分为治疗组和对照组，每组194 例。根据常规治疗方案，葛根素注射液为治疗组，丹参注射液为对照组。心绞痛发作率、耗氧量、心电图指标、血液流变学及其他不良反应作为参考指标比较两组临床疗效，结果治疗组总有效率(88.14%，171/194)明显高于对照组(61.86%，120/194)，差异有统计学意义(P＜0.05)。且治疗期间，两组患者未发生不良事件，提示葛根素治疗心绞痛安全有效，对心血管具有保护作用。综上所述，基于实验研究和临床研究，植物雌激素对心血管具有保护作用。

3 异黄酮对心血管疾病的干预

3.1 异黄酮保护心血管的研究进展

异黄酮化合物常见于豆科植物中，早期研究发现，异黄酮对心血管存在有益作用[37]。流行病学发现，东方人患心血管疾病的病率较西方人低，原因是前者日常饮食中含有大量植物异黄酮，后者摄入蛋白较多。异黄酮对心血管系统的调控与降血脂、抗氧化、抑制平滑肌细胞增值、抗血栓等[38]有关。大豆中含有大豆异黄酮，在一项研究调查中，临床随机选择27 名男性和女性患者服用发酵大豆粉，降低了患者总胆固醇和低密度蛋白胆固醇，发酵大豆粉可作为控制血脂的饮食策略[39]。余松平[40]用SD-大鼠为研究对象，野百合碱诱导建立肺动脉高压模型，发现金雀异黄酮能通过PI3K/AKT-eNOS信号通路降低大鼠肺动脉压力，改善其右心功能，提高生存率。

3.2 异黄酮的雌激素样作用

异黄酮呈双酚结构，是目前发现的在分子结构上与人体自身分泌的雌激素最相似的一种植物雌激素[41]，可与体内雌激素受体结合，发挥雌激素效应，并且可维持体内雌激素动态平衡。孟庆书等[42]研究表明黄豆苷元和染料木素有雌激素样作用，均可通过ER 的2 种亚型ERα 和ERβ 激活雌激素反应原件ERE 报告基因的转录，且这种转录激活作用能被ER 拮抗剂ICI182780 所阻断。大多数植物雌激素对雌激素敏感性细胞具有双相调节作用[32]，目前研究常用乳腺癌细胞(MCF-7) 检测雌激素活性。匡文娟[43]等发现高浓度毛蕊异黄酮抑制MCF-7 细胞增殖，低浓度毛蕊异黄酮促进MCF-7细胞增殖。朱瑞清[44]等用金雀异黄酮与芹菜素能促进MCF-7 细胞增殖；RT-PCR 法检测其对ERα，ERβ，PR，PS2 mRNA 表达水平的影响，金雀异黄酮显著增加ERαmRNA 的表达水平，芹菜素显著促进PR mRNA 表达水平，提示金雀异黄酮与芹菜素均有明显的雌激素样作用。董艳北[45]用CCK-8检测金雀异黄酮对子宫肌瘤细胞影响，发现低浓度促细胞增殖、高浓度抑制细胞增殖。

3.3 异黄酮对血管新生的影响

综上所述，异黄酮作为植物雌激素，具有雌激素作用，可通过与ERs 结合调控HIF、VEGF 的表达影响血管新生。血管新生是血管出芽新的毛细血管的现象，当血管受损，血管新生在心血管疾病的修复过程发挥重要作用[46]。张玉坤[47]探讨葛根异黄酮对肺动脉高压大鼠VEGF 的影响，用野百合碱诱导建立大鼠肺动脉高压模型，结果发现葛根异黄酮有明显降低肺动脉高压作用；且葛根异黄酮组VEGF 的表达较野百合碱组明显上调(P＜0.05)，提示葛根异黄酮可能通过上调VEGF 表达减缓肺动脉高压。黎晌[48]等人以转基因斑马鱼为研究对象，考察毛蕊异黄酮对血管新生效果。毛蕊异黄酮可诱导斑马鱼血管形态变化、刺激内皮细胞生长；转录学发现毛蕊异黄酮能够调节VEGF，FGF 等基因的表达，从而证实毛蕊异黄酮可通过VEGF 和FGF 信号通路促进血管新生。谢利[49]探讨金雀异黄酮对CoCl2缺氧诱导人脐静脉内皮细胞HIF-1α 及VEGF 表达的影响。发现CoCl2能增加细胞中HIF-1α 及VEGF 蛋白表达，金雀异黄酮抑制CoCl2 诱导细胞中HIF-1α 及VEGF 的表达上调。

4 异黄酮化合物-粗毛甘草素A 可介导ERs-HIF-VEGF 通路促进血管新生，保护心血管

综上所述，ERs-HIF-VEGF 通路、异黄酮、心血管疾病三者之间紧密联系。雌激素可通过ERs-HIF-VEGF 通路促血管新生，异黄酮作为植物雌激素有雌激素效应，对心血管疾病具有干预作用。粗毛甘草素A(GAA)是植物甘草中异戊烯基黄酮类物质，课题前期发现GAA 能促进内皮细胞增值及斑马鱼胚胎形成。据综上文献报道及前期基础研究推测，粗毛甘草素A 可介导ERs-HIF-VEGF 通路促进血管新生，保护心血管，ERs-HIF-VEGF 通路可能是粗毛甘草素A 干预心血管系统疾病的潜在靶点。对此，课题进行后续研究，通过建立更年期心肌缺血小鼠模型，从基因、蛋白组学出发明确GAA 保护心血管作用机制，为中药的开发奠定基础。