桂枝汤抗动脉粥样硬化的分子机制研究进展

华晓琼 李彦杰 秦合伟 金小琴 张淑芹 刘昊源 赵楠楠 王煜普 丁慧敏 朱博超

(1河南中医药大学康复医学院,河南 郑州 450046;2河南省中医院 河南中医药大学第二附属医院康复科)

动脉粥样硬化(AS)是心脑血管疾病中常见的致病因素,动脉内膜下的脂质沉积、糖类积聚、出血及血栓形成后,进而血管壁增厚、血管弹性降低、管腔狭窄,继而引发一系列的继发性病变〔1,2〕。流行病学显示〔3〕,我国每年大约有20万人死于因AS而引发的心肌梗死,严重危害了人类身心健康。目前关于AS的发病机制尚未有明确统一的定论,存在许多假说:如脂质浸润学说、炎症反应学说、内皮损伤反应学说,单体细胞克隆学说、血栓形成学说、干细胞学说等〔4,5〕,这些学说都从某一层面阐释了AS的发病机制,对其临床防治起到积极作用。目前临床常用的他汀类药物在治疗过程中调脂效果显著,但会出现肝肾损伤,肌炎、横纹肌溶解等不良作用,而中医药因毒副作用小,安全绿色等优势,在临床防治AS中从多层次,多靶点改善症状,提高患者生存质量〔6〕。

桂枝汤系《伤寒论》首方,有“群方之冠”之美誉〔7〕,从中医角度来看,桂枝汤可以调整阴阳平衡,使营卫状态恢复正常,进而减少膏脂在体内的过多沉积。方中桂枝味辛、性微温,有发散风寒、温经助阳之功效;从中医学的角度来说,营卫失和是AS形成的一个重要的原因,丁元庆〔8〕提出“命名动脉粥样硬化及其斑块为脉积”,基于营卫功能与血脉之间的密切联系,提出脉积发病与营卫失常密切相关。桂枝汤不仅可以调节营卫失和,并且桂枝汤经研究具有调节血脂代谢、增强抗氧化用,可以积极地改善血液循环和微循环〔9〕。方中桂枝,味辛、甘,能解肌发表、温通经脉、助阳化气、平冲降逆、解肌发表、调和营卫等。已有研究〔10〕证明,桂枝挥发油成分能够降低血清中炎性因子的水平,发挥抗炎作用。白芍,从微寒,味苦,酸,归属于归肺、脾、肝三经,具有滋阴养血、柔肝止痛、止痉、止汗等功能,其中白芍总苷作为主要的一种主要活性成分,在抗炎、抗氧化和调节血脂等方面有良好的效果,使AS大鼠的血脂成分如胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白(LDL)胆固醇(LDL-C)的水平均有显著下降,且显著下调血清中的炎症细胞因子含量〔11〕。甘草味甘,属肺经、心经、脾经及胃经,具有清热解毒、补脾益气、缓急止痛等功效。现代药理学研究发现甘草根的有效成分甘草酸能够调节血脂,发挥抗炎、免疫调节等多方面的功效〔12〕,Ohtsuki等〔13〕通过研究发现甘草次酸能选择性地抑制磷脂酶(PL)A2和脂加氧酶(LOX)的活性,进而减少前列腺素、白三烯等炎性介质的产生,起到抑制炎症反应的作用。大枣性温,味甘,归脾、胃经,能益气养血,补虚安神,现代药理学研究〔14〕表明大枣具有多种作用,如抗炎、保肝降脂、抗氧化等作用。生姜,性微温,味辛,属肺、脾、胃经,有温肺止咳、解表散寒、温中止呕的功效。现代研究〔15〕表明生姜及其提取物可以降低血清中的TC、TG、LDL-C的水平,具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等作用。近年来,针对桂枝汤抗AS作用的研究不断深入,国内外研究团队就桂枝汤、桂枝汤配伍复方如何影响AS分子机制展开了一系列研究,见表1,为桂枝汤抗AS的临床治疗研究提供理论依据,本文综述如下。

表1 中药复方干预AS调节脂代谢、抑制炎症反应、调控氧化应激的机制

1 降脂作用分子机制研究进展

血浆中的血脂水平与AS斑块的形成密不可分,脂质水平的升高刺激了血管壁间质的增生,导致管壁增厚,血管的钙化,最终导致斑块的形成。大量研究表明〔28〕,实验动物给予大量高脂饲料后,可诱导其发生AS病变,血浆中胆固醇水平与AS有着紧密的联系。

1.1下调TC、TG、LDL-C水平,上调高密度脂蛋白(HLD)胆固醇(HDL-C)水平 研究表明〔29〕,血浆中TC、TG、LDL水平的升高与AS的发生率及病死率密切相关,血脂主要包括TG和TC等。TC由分子量大小分别叫为HDL、LDL及极低密度脂蛋白(VLDL)几种。AS斑块的主要成分包括了TG、LDL-C等,当血浆中过多的脂质经氧化后,损伤的内皮细胞堆积在动脉中膜内,形成AS斑块的脂质核心〔30〕。

陈彦静等〔16〕通过建立高脂血症大鼠模型,采用桂枝汤治疗12 w后,经酶比色法检测TC、TG、LDL-C、HDL-C水平后发现桂枝汤组TC、TG、LDL-C水平下降,HDL-C水平上升;夏寒星〔17〕通过临床研究观察枳实薤白桂枝汤对降脂方面的疗效变化,发现服药后患者TC、TG、LDL-C含量明显降低;HDL-C含量明显升高,且无不良反应;付博伦〔18〕通过研究发现桂枝加龙骨牡蛎汤对于降低TC、TG、LDL-C水平疗效显著,且能够升高HDL-C水平,故桂枝加龙骨牡蛎汤对于降低大鼠血脂水平是有确切疗效的。另有研究表明黄连及黄连提取物也能通过多种途径调节脂质代谢〔31〕,降低血中胆固醇〔32〕、LDL等水平。

1.2下调内皮素(ET)和血管紧张素(Ang)Ⅱ、血栓素(TX)B2,上调血浆6-酮-前列腺素(6-keto-PG)F1α AS的发病机制复杂,有研究证明了内皮细胞损伤及其功能的紊乱与AS的形成密切相关,故通过预防内皮细胞的损伤对于AS的预防和进一步发展亦十分关键〔33〕。血管内皮细胞通过分泌ET和AngⅡ来调节血管舒缩功能、凝血系统及血小板聚集等的作用〔34〕。由花生四烯酸产生的代谢产物内皮细胞活性物质TXB2和前列环素 (PG)I2是代谢产物在抑制凝血和血栓形成等发挥着重要作用〔35〕。

有研究表明〔36〕,AngⅡ通过诱导炎症反应和细胞凋亡,促进氧化(ox)-LDL摄取,产生氧自由基等多方面参与AS的病理过程。焦宏等〔37〕研究表明通过采用桂枝汤对AS大鼠模型持续治疗6 w后,桂枝汤治疗组ET和AngⅡ水平较模型组明显降低 (P<0.01),表明桂枝汤可通过下调ET和Ang来降低血脂保护血管内皮,改善血管内皮功能。

1.3下调高同型半胱氨酸(Hcy)、高敏C反应蛋白(hs-CRP) Hcy主要来源物质是蛋氨酸,当今学者公认Hcy增加冠状AS心脏病(CHD)的发生风险〔19〕。一方面,高水平Hcy通过损伤血管内皮、刺激平滑肌细胞增殖,导致血管舒张功能紊乱〔38〕。另一方面,过高的Hcy导致凝血系统功能异常,强化血小板的黏附功能,使血栓及血小板凝集物增多,斑块形成的风险增高〔39〕。hs-CRP主要是由肝脏合成的糖蛋白,是检测灵敏度极高的一种反应蛋白。hs-CRP直接参与AS进展过程,促进炎症毒素对内皮细胞的破坏,加速脂质沉积;而hs-CRP不断催化形成的脂质核心,斑块基质成分的降解使斑块的脆性不断增加〔40〕,通过hs-CRP的变化能够观测AS斑块的进展进程。马旬旬〔20〕实验研究发现西医治疗联用黄连枳实薤白桂枝汤,能更有效地降低血脂水平,且加用枳实薤白桂枝汤降低Hcy、hs-CRP水平更优,表明黄连枳实薤白桂枝汤能通过降低Hcy、hs-CRP达到对血脂的调控作用。

2 抗炎作用分子机制研究进展

AS是一种多种免疫细胞参与的慢性炎症反应〔41〕。AS斑块的构成与炎症反应密不可分,单核细胞分化的巨噬细胞表达的免疫识别受体Toll样受体(TLR)4,脂质受体CD36等来吞噬脂质成为泡沫细胞,同时分泌炎性细胞因子,不仅引发炎症反应,还募集活化其他免疫细胞,放大炎症反应,进一步促进AS斑块形成,其中肿瘤坏死因子(TNF)-α、核转录因子(NF)-κB、TLR、酪氨酸激酶(JAK)2/信号转导及转录激活因子(STAT)3信号、hs-CRP、白细胞介素(IL)-6等在炎症反应过程中发挥了重要作用,具体分述如下。

2.1调节TNF-α水平和NF-κB通路 NF作为一类重要的炎症因子之一,包含 TNF-α和 TNF-β两种亚型,TNF-α能够调控中性粒细胞对内皮细胞表面的黏附,来引发机体的炎症反应,且TNF-α能激活NF-κB 通路进一步发挥作用〔42〕。袁晓雯〔21〕通过实验研究发现无论是桂枝汤短期干预或长期动态干预均能够降低高脂饮食的ApoE-/-小鼠全身炎症反应和主动脉血管局部的炎症反应,且对局部炎症反应的抑制作用强于全身炎症反应,具体表现为小鼠主动脉斑块的面积的减少、主动脉炎性细胞因子TNF-α表达显著减少(P<0.01)及主动脉抗炎细胞因子TGF-β表达显著减少(P<0.01)。姜萍等〔22〕通过研究中药调心饮(以桂枝汤和黄连解毒汤进行加减)对家兔AS冠脉微循环的影响,高剂量调心饮组制NF-kB的表达降低,与丹参组有显著性差异 (P<0.01),表明调心饮可抑制心肌NF-κB表达,防止免疫、炎症造成的微循环损伤,阻止斑块的形成与破裂。

2.2抑制TLR TLR家族是新发现的一组跨膜受体,能识别外源性病原微生物及内源性配体启动免疫应答及炎症反应〔43〕。已知,TLR3与病毒性疾病有关,其中TLR4与动脉硬化的发生发展有关。TLR4作为前炎症感受体,能调控炎症,介导泡沫细胞的形成〔44〕。革兰阴性杆菌释放出的脂多糖(LPS)能够激动TLR4,进而通过髓样分化因子(MyD)88依赖和非依赖信号转导途径作用于炎症基因和干扰素诱导基因的转录调控免疫细胞反应〔45,46〕。

袁晓雯等〔47〕通过实验研究证明桂枝汤引发机体固有免疫应答,具体表现为降低炎症单核细胞的比例及单核细胞表面TLR4和CD36表达。赵保胜等〔23〕通过桂枝汤含药血清对小鼠巨噬细胞TLR3、4型及其下游信号转导发现桂枝汤含药血清能够降低TLR3表达,进而降低TNF-α、干扰素(IFN)-β的过度分泌,产生TLR3拮抗剂样作用;另有文献〔48〕发现,肠道菌群的失衡能够对不同的T细胞分化产生作用,诱导进一步免疫损伤,但桂枝汤能否通过肠道菌群进一步发挥对T细胞分化的影响,尚需进一步研究。

2.3调控JAK2/3信号转导通路 JAK2/STAT3作为经典的炎性信号通路之一,通过发挥抗炎、免疫调节等作用与AS的发生发展密切相关。JAK2是STAT3上游的因子之一,能特异性激活STAT3来参与内皮细胞的修复机制控制AS的发展〔49〕。相关研究表明〔50〕炎症因子能通过JAK2/STAT3信号通路促使动脉内膜的增殖,而主动脉内皮细胞内JAK2/STAT3介导的抗炎因子的上调,能促进动脉斑块的恢复〔51〕。

朱芹英等〔24〕通过实验研究发现,桂枝提取物能够通过调控炎症因子的水平调控AS大鼠模型及JAK2/STAT3信号转导通路的影响,治疗后与空白组对比发现,桂枝提取物组IL-6水平降低、p-JAK1阳性表达率降低,p-STAT3阳性表达率升高,这表明桂枝提取物能降低大鼠炎症水平,改善大鼠症状,同时调控JAK1/STAT3信号通路来发挥抗AS的作用。

2.4下调hs-CRP、IL-6 IL-6由多种淋巴及非淋巴细胞分泌,是广泛存在于机体内IL之一〔52〕。IL-6的分泌受多种因素调节,TNF-α、IL-1能增强成纤维细胞合成IL-6,IL-4、糖皮质激素可促进单核巨噬细胞合成IL-6等。IL-6兼具有增强免疫反应细胞增殖、分化能力,并提高其功能的效用〔53〕。研究表明〔54〕,IL-6与AS慢性炎症反应密切相关,且有预测价值。hs-CRP作为肝脏中合成的一种球蛋白,密切参与血栓形成及AS的病理过程,是冠心病、脑卒中等危险因素之一〔55〕。高颖等〔25〕通过探讨加味黄芪桂枝五物汤对2型糖尿病合并下肢AS患者血流动力学及脂蛋白相关磷脂酶(Lp-PLA2)、Hcy水平的影响,发现治疗后观察组患者血清Hcy、hs-CRP、Lp-PLA2均显著低于对照组(P<0.05),提示加味黄芪桂枝五物汤能够有效抑制炎症反应,从而可能延缓病情进展。李成鹏等〔26〕通过实验发现桂枝组AS大鼠血清hs-CRP、基质金属蛋白酶(MMP)-9、IL-1、TNF-α浓度明显下降,提示桂枝组中药能够减缓AS大鼠出现的炎症反应,降低促炎因子表达,进而发挥抗AS作用。

3 氧化应激

当体内的氧化系统与抗氧化系统出现失衡,就会出现氧化应激,进而中性粒细胞的炎性浸润,蛋白酶分泌增加,大量氧化物产生,从而发生损伤机体的一系列过程〔56〕,动脉内膜沉积LDL是发生AS的始动因素,ox-LDL具有诱导巨噬细胞摄取脂蛋白成为泡沫细胞的作用,促进AS形成过程〔57〕。张雪梅等〔27〕通过采用桂枝茯苓胶囊探讨其对AS模型大鼠抗氧化作用,发现与阳性对照组比较,中药组血清中ox-LDL、丙二醛(MDA)含量均显著降低(P分别为<0.01、<0.05);超氧化物歧化酶(SOD)含量均显著升高(P<0.05),表明桂枝茯苓胶囊能通过清除AS模型大鼠体内过多自由基,阻止脂质过氧化损伤,减轻机体的应激反应,抑制AS进程。

综上所述,桂枝汤能够通过调节脂代谢、抑制炎症反应、调控氧化应激等多功效、多靶点地干预AS进程。作为《伤寒论》中的经典名方,桂枝汤自古被广泛应用于循环、免疫、泌尿、消化、内分泌、神经等多个系统疾病的预防及临床治疗上,因其药味组成、药理活性等优势,故具有良好的发展潜力和应用前景。但中药复方因化学成分复杂、药效物质的相互作用等特点,在疾病治疗中通常是“多靶点”“多组分”和“多途径”发挥作用。关于桂枝汤抗AS除了上述研究发现的机制外,仍需要进一步研究去验证探索,未来关于桂枝汤的进一步研究,可以更多地关注桂枝汤的药效物质是如何对各信号通路上的细胞因子及受体产生作用的,结合研究热点肠道菌群相关的内容进一步解释和挖掘其药理活性,进而挖掘出桂枝汤的更多发展潜力,促进其更为广泛的临床应用。