基于调节自噬的中药及其复方抗心肌肥厚的研究进展

高展旺，张 昕，王羚郦

（广州中医药大学中药学院，广东 广州 510006）

心血管疾病是人类健康的主要威胁，大多数心血管疾病都会导致心力衰竭。心力衰竭的特点是心肌肥厚或其他代偿机制［1］。心肌肥厚是心脏对各种生理或病理刺激的适应性反应，有助于维持心肌的收缩功能［2］。长期病理性刺激反应最终会导致不可逆的病理性心肌肥厚。病理性肥厚时心脏获得更多心肌质量，因此无法获得足够的血液供应和心脏收缩力，进而发展成心力衰竭［3］。作为一种治疗方式，越来越多的证据表明调节自噬似乎是治疗心肌肥厚的强有效靶点［4］。自噬是一种正常的生理代谢机制，自噬清除途径可以将废物大分子降解为可重复使用的生物活性单体，如氨基酸［5］。此外，该途径不仅限于蛋白质和大分子，还可以分解细胞器，在维持心脏稳态和功能发挥了重要作用［6］。然而，心肌细胞自噬在心脏肥大中的作用是有益或有害仍存在争议，一方面被认为是心肌细胞保护机制，另一方面被认为是导致心肌肥厚病理进展的有害机制［5-6］。因此心肌细胞自噬在心肌肥厚中的确切机制有待进一步研究。本文总结了中药单体、部位提取物及复方通过调节自噬治疗心肌肥厚相关的争议，并提出了对自噬在心肌肥厚发展中的作用的见解。

1 心肌肥厚与自噬

1.1 心肌肥厚的认识 心脏通过心肌肥厚对生理或病理刺激做出代偿性补充［7］。事实上，心肌质量和收缩力的增加发挥有益效果，旨在使心室壁应力正常化并在血液充盈受损时保持心输出量。心脏包含多种细胞类型，如心肌细胞（约占总细胞数的30%，但占心脏质量的70～80%）、成纤维细胞、血管平滑肌细胞、内皮细胞和免疫细胞［3］。由于大多数心脏细胞不能分裂，因此心脏肥大与心肌细胞增大有关。但病理性肥大是由不同的有害过程引起的，例如压力或容量超负荷、心肌梗塞、高血压、药物毒性和先天性心脏缺陷。压力超负荷通常导致心肌细胞宽度相对增加的向心性肥厚，然而，长期向心性肥厚会逐渐得导致心脏恶化和心力衰竭，因为它伴随着心肌细胞的钙处理、代谢和基因表达，以及细胞凋亡、自噬和血管生成的变化［8-9］。心脏在长期病理性刺激时变得适应不良，进一步导致病理性疾病。作为一种治疗选择，抑制病理性心肌肥厚是降低心血管疾病恶化和死亡率的潜在治疗目标。

1.2 细胞自噬 细胞自噬根据清除途径的不同，自噬分为3 类，包括巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬［10］。其中巨自噬是在心肌细胞中最常见的形式，在细胞内降解中起着最重要的作用［11］。巨自噬的过程至少包括4 个步骤，包括诱导成核、延伸和扩张、融合和降解。通过吞噬细胞成核和扩张，随后自噬体与溶酶体融合，形成自噬溶酶体而启动，其中内容物连同膜被降解，产生生物活性单体（氨基酸、脂肪酸）进行重复循环利用［12］。

1.3 影响自噬的分子机制 自噬调节因子调节自噬通常由一些细胞内外刺激物触发。细胞外刺激，如激素、治疗剂、氨基酸消耗和葡萄糖饥饿，会影响自噬过程的活动。细胞内刺激，如错误折叠蛋白质的积累和病原体的入侵，也可导致自噬反应［13］。本文简要介绍几种直接调节心肌细胞自噬的关键信号机制（图1）。

图1 中药调节自噬作用治疗心肌肥厚的作用机制图

研究表明，营养素及生长因子是mTORC1 激活的关键调节因子。此外，大多数自噬诱导条件，如营养或生长因子剥夺和低细胞能量水平，已被证明可抑制mTORC1 活性。这表明自噬诱导和mTORC1 激活之间存在紧密的反向耦合。然而，饥饿或雷帕霉素处理对mTOR 活性的抑制会导致自磷酸化、Atg1 激活和自噬分解代谢过程增加。各种生长因子，如胰岛素、环磷酸鸟苷和环AMP，已被确定为自噬的生理抑制剂［14］。

蛋白激酶（Akt）是将生长因子信号连接到下游通路的中心节点，与自噬诱导有关。在生长因子存在的情况下，Akt 磷酸化多种底物，包括TSC1／2、PRAS40、GSK3、FoxO，导致这些蛋白质失活。Akt 从而磷酸化mTOR，促进底物的激活。相反，生长因子限制可能导致这些底物的激活，发生随后的自噬启动［15］。Zhao 等［16］发现通过用高糖处理H9c2 细胞48 h 来诱导肥大和自噬。米贝拉地尔治疗通过激活PI3K／Akt／mTOR 信号通路减轻了肥大并减轻了高糖条件下的自噬。Akt 和mTOR 抑制剂逆转了米贝拉地尔对肥大的影响。

作为能量传感器，AMPK 可以被代谢应激激活，例如缺氧期间葡萄糖剥夺。AMPK 可以通过在丝氨酸313 和777磷酸化ULK1 并将其与mTORC1 分离，从而直接启动自噬，促进自噬机制的启动。此外，AMPK 还可以激活TSC1／2 通过mTOR 通路启动自噬，后者反过来抑制Ras 同系物（Rheb），这是一种mTORC1 激活剂［17］。

1.4 自噬在心肌肥厚的作用 自噬在维持能量平衡和细胞存活以应对营养／能量应激方面起着关键作用。心肌细胞自噬的破坏，尤其是自噬通量的受损，在心肌肥厚和心力衰竭的发病机制中起关键作用［3］。而在心力衰竭之前，患者常有心脏肥大，这是心脏重构的标志。Xu 等［18］发现在横向主动脉缩窄（TAC）诱导的小鼠心肌肥厚和心力衰竭模型中，TAC 后心肌细胞中的自噬标志物显著减少，但在接下来的几周内随着心脏肥大的形成而增加。在接受TAC 手术的小鼠中，收缩在术后1 周缓解，自噬相关标志物表达显著增加，肥大心肌细胞逐渐萎缩。当压力负荷增加时，心肌呈现代偿性肥大状态。自噬可以通过增加蛋白质降解，对抗心室肥厚症状。并且在接受携带心脏特异性Atg5 腺病毒（在cTNT 启动子下，Ad-cTNT-Atg5）的小鼠在压力负荷下心力衰竭发生得更早，治疗组通过减弱Atg5 依赖性自噬发现心肌肥厚症状缓解。自噬激活增加出现在多种心力衰竭动物模型中，在从阿霉素或白喉毒素诱导的大鼠心肌细胞中，观察到许多自噬空泡。在异丙肾上腺素诱导的大鼠心肌肥厚模型中［19］，观察到自噬相关标志蛋白（LC3、p62、Beclin-1）异常增加，但给药后其表达均不同程度降低。

miRNA 在调节心肌肥厚和心力衰竭中发挥着重要作用。Ucar 等［20］发现在MiR-212／132 缺失小鼠模型中，压力超负荷诱导的心力衰竭可以被避免，而心肌细胞特异性过度表达可导致小鼠病理性心肌肥厚、心力衰竭和死亡。为了进一步探究miR-212 和miR-132 是如何影响心肌肥厚，通过注射拮抗剂注射液发挥miR-132 的药理学抑制作用，缓解和避免小鼠心肌肥厚及心肌衰竭症状。这些结果表明miR-212 和miR-132 均直接靶向抗肥大和促自噬FoxO3 转录因子，这2 种表达对于驱动心肌细胞的肥厚生长是必要和充分的。自噬在心肌肥厚中涉及许多的作用机制，因此以自噬为基础位点联系其他信号通路成为了中药单体、部位提取物及复方治疗心肌肥厚的新型治疗策略之一。

2 调节心肌肥厚自噬的中药成分及其复方

由于广泛的安全范围和低毒性，具有自噬调节能力的中药为治疗心脏病提供了大量潜在的候选药物。白藜芦醇、藏红花苷、丹参酮、葛根素、槐角苷、车前草种子提取物、佛手柑多酚、参附汤、加味丹参饮等在心肌肥厚模型中均具有调节心肌自噬的作用。

2.1 中药单体 据报道，中药单体通过调节自噬对心肌肥厚有治疗作用的包括苷类（藏红花苷、黄芪甲苷、竹节参皂苷Ⅳa、淫羊藿苷）、黄酮类（葛根素、木犀草素、槐角苷、桑根酮C）、多酚（白藜芦醇、虎杖苷、姜黄素）、萜类（冬凌草素、葫芦素B、银杏内酯B）、生物碱（黄连素、水苏碱、野百合碱）、有机硫化合物（大蒜素）和醌类化合物（丹参酮）。

2.1.1 苷类化合物 红花作为活血化瘀药，具有活血通经、散瘀止痛之功效，有抗氧化和抗高血脂的作用。藏红花素可抑制心肌重构（肥大和纤维化）并改善由糖尿病引起的心脏收缩功能障碍。这种保护作用是通过上调热休克反应增强细胞保护、抑制糖尿病诱导的细胞凋亡和通过激活AMPK 使心脏自噬正常化多种机制介导的［21］。黄芪甲苷通过激活PI3K／Akt／mTOR 信号通路抑制自噬，逆转心肌纤维化和肥大进程，改善心功能［22］。竹节参皂苷Ⅳa 通过miR-199a-5p／Atg5 信号通路调节心肌细胞自噬发挥对心肌肥厚模型的干预作用。其作用机制可能是miR199a-5p 表达降低而Atg5 表达升高，同时通过生物信息学预测Atg5 是miR199a-5p 靶基因［23］。

2.1.2 黄酮类化合物 黄酮类成分在临床上常被用于治疗心血管疾病。葛根素作为葛根的主要生物活性成分，已被国家食品药品监督管理局批准用于心血管等疾病的临床治疗。与未治疗的主动脉带结扎大鼠相比，葛根素治疗的主动脉带缩窄大鼠的AMPK 的药理学激活抑制了mTOR通路，S6 磷酸化和4E-BP1 磷酸化降低表明葛根素对mTOR 的抑制作用导致自噬的诱导［24］。木犀草素作为一种天然黄酮类化合物，在体外实验中发现木犀草素增加了LPS 处理的心肌细胞的活力，抑制了LPS 诱导的心肌细胞肥大和大鼠心肌细胞自噬体的形成。同时降低了LPS 介导的Wnt 信号通路，β-catenin 的沉默抑制了LPS 诱导的心肌细胞肥大和自噬体的形成。因此木犀草素可能通过调节β-catenin 促进LPS 诱导的心肌细胞肥大和心肌细胞自噬［25］。许多具有植物雌激素特性的异黄酮可调节AMPK并在心脏肥大中发挥保护作用，如积雪草酸、栀子苷和槐角苷。槐角苷促进AMPK 激活并负调节mTORC1 信号通路，促进AMPK 的激活。此外，使用AMPK 抑制剂也证实了槐角苷通过促进AMPK 的激活从而促进自噬并防止心脏肥大［26］。

2.1.3 多酚化合物 白藜芦醇是一种多酚化合物，具有抗氧化、抗炎、胰岛素增敏和抗衰老特性。慢性间歇性缺氧会损害心肌细胞自噬并导致细胞凋亡，从而导致心脏肥大，白藜芦醇可通过PI3K／Akt／mTOR 通路恢复自噬和抑制细胞凋亡减轻心肌肥厚和功能障碍［27］。姜黄素从姜黄提取而得，已用于治疗炎症性疾病，有研究发现姜黄素可能通过依赖Beclin-1 触发自噬，但具体机制尚未明确。姜黄素给药异丙肾上腺素诱导心肌肥厚的大鼠，可以显著降低心肌肥厚程度，下调p-mTOR、LC3Ⅱ、Beclin-1 表达水平，结果表明抑制自噬和激活mTOR 可能是姜黄素在实验动物模型中抗心脏肥大和纤维化的关键机制［19］。

2.1.4 萜类化合物 萜类化合物是指具有（C5H8）n通式以及其含氧和不同饱和程度的衍生物，可以看成是由异戊二烯或异戊烷以各种方式连结而成的一类天然化合物，是中药中具有较多化合物的一类，具有许多药理作用［28］。冬凌草素的抗肿瘤活性被广泛认知，但其还具有抗氧化，心脏保护作用。研究发现体内和体外使用冬凌草素对心脏肥大的治疗具有积极作用。确定冬凌草素-P21 诱导的自噬负责保护心脏肥大，但冬凌草素修饰P21，导致自噬激活的具体机制需要进一步探究［29］。葫芦素B 栝楼提取得到的一种四环三萜类化合物，现代研究发现其具有抗癌、抗炎、抗脂肪细胞分化活性。葫芦素B 通过抑制Akt／mTOR／Foxo3a 信号传导，对心脏组织和心肌细胞的自噬具有显着的直接影响，其可能通过抑制自噬发生的从而影响心脏［30］。银杏作为我国特有植物，银杏内酯B 作为银杏叶提取的活性成分，在心脏保护中发挥了很大的作用。其能有效抑制阿霉素所致心肌细胞损伤，其机制主要包括调节细胞内活性氧和钙信号。研究还表明，来自银杏的另一种活性成分银杏内酯A 通过提高压力超负荷小鼠的抗氧化能力和一氧化氮在心肌重构中发挥保护作用［31］。对于自噬调节来说，银杏内酯B 可以在体外有效抑制心肌肥厚，并且SIRT1-FoxO1 介导的自噬是银杏内酯B 在心脏肥大中发挥心脏保护作用的主要机制［32］。

2.1.5 生物碱 小檗碱是一种常见的异喹啉生物碱，存在于多种植物中，具有抗炎、抗氧化和自噬调节活性。小檗碱处理的lncRNA-MIAT 沉默抑制了心肌肥厚的自噬，其机制在于小檗碱的治疗下调了心脏组织中p62，上调了Beclin-1 和ATG5 的表达，lncRNA-MIAT 的沉默降低了pmTOR、p-AMPK 和LC3 的表达［33］。小檗碱还可以通过一种自噬依赖性的心肌肥厚机制模型来减轻左心室重构和心肌细胞凋亡，这种模型至少部分与增强自噬抑制因子p38和k1／2mapk 信号通路有关［34］。水苏碱作为吡咯生物碱，与小檗碱有相似的心脏保护作用，对心肌细胞自噬具有负调节作用。水苏碱抑制了gp91phox 和p67phox 的过度表达，并阻断了p47phox 过度磷酸化和易位至膜，从而抑制了AngII 诱导的NOX2 过度活性［35］。

2.1.6 有机硫化合物 大蒜素是大蒜中的主要生物活性成分。现代科学研究表明，大蒜素对抗氧化、抗菌、抗寄生虫活性、降低低密度脂蛋白均具有有利的生物学作用。研究表明大蒜素可以通过激活PI3K／Akt／mTOR 和MAPK／ERK／mTOR 信号通路抑制自噬来调节病理性心脏肥大［36］。

2.1.7 醌类化合物 丹参作为广泛使用的保护心脏的中药，丹参酮ⅡA 是其主要亲脂成分，其改善缺氧引起的肺动脉高压心肌肥厚的作用机制可能是由于促进细胞凋亡、抑制PI3K／AKT／mTOR 信号通路、上调自噬水平以及抑制炎症反应，还可以通过AMPK／mTOR／ULK1 通路调节自噬以达到保护心脏的作用［37］。

2.2 中药提取物 中药具有多成分，多靶点的特点，中药提取物较好地体现了原中药材的疗效［38］。对心肌肥厚有疗效的中药提取物，如车前草种子提取物、菊花提取物、浙贝母提取物、铁皮石斛提取物、佛手柑多酚、黄芪多糖、三七茎叶皂苷。本文整理了已发表的中药提取物改善心肌肥厚的作用机制。

车前草种子提取物被证明可以减轻异丙肾上腺素诱导的小鼠心脏肥大，这可能是通过抑制心肌细胞的自噬和凋亡来介导的。菊花提取物可改善肾性高血压大鼠的心肌肥厚，其机制可能是通过HIF-1α-PPARα／γ 介导的信号通路来调节心肌能量代谢和改善心肌的氧化应激来实现［39］。同时发现其主要成分木犀草素可以逆转肥大H9c2 细胞培养上清中的葡萄糖、细胞内和培养上清中FFA 的含量，还可下调肥大H9c2 细胞内的HIF-1α-PPARα／γ 介导的的蛋白表达，这与先前的木犀草素通过自噬调节治疗心肌肥厚的研究结果一致。铁皮石斛被列为上品中药，具有很多活性化合物（多糖、生物碱、氨基酸等），具有降血压、降血脂药理作用，通过调节血压从而减轻高血压致心肌肥厚，其机制可能与通过抑制LC3Ⅱ和Beclin-1 表达、抑制心肌细胞过度自噬有关［40］。

中药提取物中含有较多成分，通过化学手段提取结构相似、活性相似的化合物，得到多酚、皂苷、黄酮类等活性较好化合物集合。佛手柑多酚通过其直接抗氧化特性主要抑制阿霉素诱导的ROS 产生、过度自噬激活和心肌细胞凋亡，从而对阿霉素诱导的急性心肌病产生保护作用。此外，这些有益作用似乎不仅限于心肌细胞，因为佛手柑多酚对常驻eCSC 区室起着重要的保护作用［41］。黄芪多糖是从豆科植物膜荚黄芪或蒙古黄芪的干燥根中提取的水溶性多糖成分，研究报道黄芪多糖对心肌缺血再灌注、糖尿病心肌病及心肌肥厚具有有益作用［42-43］。黄芪多糖治疗心肌肥厚大鼠，LC3Ⅱ／GAPDH、Beclin-1 表达降低，自噬体数量减少，表明黄芪多糖可有效抑制自噬活性，达到改善心肌肥厚的作用［44］。从三七茎叶中提取的皂苷是一种有益于活血止血的中药，是治疗心律失常、缺血再灌注损伤、心肌肥厚等心血管疾病的主要生物活性成分。三七茎叶皂苷改善心肌肥厚通过PI3K／Akt／mTOR 信号通路抑制异常自噬和细胞凋亡，从而在大鼠中发挥心脏保护作用［45］。

2.3 中药复方 中药复方的概念是将几种药材按辨证施治，形成一个“方”。广为接受的中医理论是“君臣佐使”。“君” 主治疾病的主因或症状； “臣” 加强“君” 的作用，或治疗伴随症状； “佐” 的主要功能是减少或消除君或臣草药的潜在毒性作用，而“使” 将上述草药输送到靶器官［46］。

2.3.1 参附汤 据《济生续方》 记载，参附汤由人参、附子2 味药组成，可益气回阳固脱，治元气大亏证。高长久等［47］利用参附汤血中移行成分（2 mL／100 g）灌胃心肌肥厚大鼠，结果发现，参附汤血中移行成分给药后能降低caspase-3 mRNA 表达，抑制凋亡，降低Beclin-1、Atg5 mRNA 表达，抑制自噬发生。实验认为参附汤血中移行成分通过抑制凋亡和自噬达到改善心肌肥厚的作用。

2.3.2 芪苈强心胶囊 芪苈强心胶囊是《中国心力衰竭诊断和治疗指南》 2018 推荐的治疗心力衰竭的中成药。Zou等［48］研究发现芪苈强心胶囊可显著抑制4 周压力超负荷小鼠的心肌肥厚、重塑和功能障碍的发展，其机制可能与炎症反应的调节（TNF-α、IGF-1）、心肌细胞凋亡的减弱和自噬（LC3B）有关，可通过抑制AT1-R 和激活ErbB 家族受体促进心肌细胞增殖。Ye 等［49］发现芪苈强心胶囊与奥美沙坦、卡托普利、美托洛尔降压药联合使用，在压力超负荷情况下，对心肌肥厚、纤维化和功能障碍以及心肌细胞凋亡和自噬的改善更明显，这可能表明联合治疗发挥了更强的心脏保护作用。联合给药的作用机制可能与AT1-R或β1-AR 的下调有关。结果表明，比起单独用药，联合用药对慢性压力超负荷导致的心肌肥厚、功能障碍更有效，为中医药治疗疾病开展新的方向。

2.3.3 芪参桃红颗粒 芪参桃红颗粒以益气活血辅以利水作为辨证原则对气虚血瘀心力衰竭进行治疗。研究发现，芪参桃红颗粒通过二代转录发现mTOR 信号通路调节相关miRNA，在心衰前期上调心肌细胞自噬水平发挥保护作用，在心衰后期抑制自噬发挥保护作用。通过有效改善压力负荷心衰小鼠的心功能和心室重构［50］。

2.3.4 稳心颗粒 稳心颗粒中国中医科学院广安门医院研制，由党参、黄精、三七、甘松、琥珀组成，主要功效为益气养阴、活血化瘀、定悸安神。研究显示稳心颗粒治疗35 例高血压左心室肥厚并室性期前收缩，减轻高血压患者的左心室肥厚程度及心肌损伤，进而减少心律失常的发生。稳心颗粒灌胃给药主动脉缩窄致心肌肥厚大鼠，能够降低重构心肌CaMKⅡ表达，改变过表达CaN 所诱导的心肌细胞自噬水平，降低心肌细胞凋亡，从而发挥心脏保护作用［51］。稳心颗粒在AngII 至心肌肥厚模型中发挥有益作用，抑制mTOR 的活性，降低LC3 II 蛋白的表达，抑制AngII诱导的心肌细胞自噬，从而增加ATP 的生成，抑制心肌细胞凋亡，进而发挥抑制心肌肥厚的作用［52］。

2.3.5 吴门降压膏方 吴门降压膏方以10 mL／kg 连续2周对大鼠灌胃给药，取血，制备含药血清对H9c2 心肌细胞进行给药。结果表明吴门降压膏方可以有效的抑制AngⅡ诱导的H9c2 心肌肥厚，其作用机制可能是通过降低自噬蛋白Beclin-1、LC3，提高p62 表达从而保护心脏［53］。

3 结语与展望

近年来，中草药已被证明具有抗纤维化、抗炎、抗氧化、抗细胞凋亡、调节自噬、促血管生成和代谢调节作用，中草药有望作为心肌肥厚和心力衰竭的有效疗法［54-55］。在对心肌肥厚的实验治疗中，出现了很多良好调节自噬能力的中药单体、提取物及其中药复方，详见表1。自噬在维持能量平衡和细胞存活以应对营养／能量应激方面起着关键作用，在基础条件和疾病环境下对心脏的稳态和功能至关重要。自噬在心肌肥厚发挥着双重作用，这可能取决于疾病阶段和严重程度［4，56］。研究表明，在心脏肥大的早期阶段，自噬发生在有益的基础水平。相反，随着心脏肥大的发展，肥大心脏中持续的过度自噬可能是导致心力衰竭的原因。但无论在心肌肥厚任何发病阶段，自噬都发挥着着重要的调节作用，因此在心肌肥厚调节自噬可能是治疗心肌肥厚的有效方法［5，57］。

本文总结了相关文献，以调节自噬机制的角度更好地理解已被报道的中药对心肌肥厚的药理作用，发现中药在调节自噬治疗心肌肥厚出现双重作用，有些中药可以通过增强自噬从而减轻心肌肥厚，部分中药则需要抑制自噬达到减轻心肌肥厚的目的。因此未来对自噬的研究应该更加关注与心肌肥厚的发病阶段和程度的关系、自噬通量和选择性自噬，并通过相关研究阐明中草药对自噬的整体调控关系。但目前基于自噬的中药治疗心肌肥大的研究有限，欠缺广度及深度，亟待更系统、详细的中药药理研究。

中药及其复方具有多成分，多靶点的作用特点，除了对自噬的影响外，中草药还有其他药理作用，如代谢调节、抗细胞凋亡、抗炎和抗氧化应激。且正因多靶点、多药理作用的特点，中药成分及复方的作用不止局限于调节自噬，同时还可能联合多条通路保护心脏，但目前大多数已报道的研究都集中在探究中药对造成心肌肥厚的一个或几个方面的影响，亟需对中医药治疗心肌肥厚的机制进行系统评估，为治疗心肌肥厚寻找新的治疗药物及靶点，促进中医药预防和治疗心肌肥厚的现代化。