藏药治疗低氧性肺动脉高压的基础研究进展*

李安平,李怡,许海艳,付家晨,陈俞材

(1.北京中医药大学中药学院药学系,北京 100029;2.北京中医药大学中医学院生理教研室,北京 100029)

低氧性肺动脉高压(hypoxic pulmonary hypertension,HPH)是机体长期受到低氧刺激形成的一种肺动脉高压,与肺动脉收缩和血液流变密切相关。HPH是肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH)的一种,常见于慢性阻塞性肺疾病、肺心病和间质性肺疾病等心肺疾病,患者会出现严重低氧血症,持续肺动脉高压,右心超负荷,平均肺动脉压(mean pulmonary artery pressure,mPAP)和右心肥厚指数(right ventricular hyper trophy,RVH)升高等病理特点,严重者出现右心衰,甚至死亡[1-2]。HPH可见于不同年龄阶段人群,是一种高原常见慢性病,也是各种常见的慢性高原病的重要始动环节[3],高原独特的缺氧环境易发生各类低氧损伤导致的高原疾病,而藏药作为我国尚待深入开发的重要民族药物,发掘其对低氧疾病的治疗效果具有深远意义。青藏高原独特的自然条件,高海拔、强光照、大温差、稀薄空气、低污染的自然环境给藏药药材的生长和发展提供了得天独厚条件。藏药含有很多独特的生物活性物质,同时作用于人体内多个靶点而发挥协同治疗作用。目前,通过研究发现多种藏药及藏药复方在治疗HPH时已凸显疗效,其治疗的作用机制正逐渐被揭示,但笔者尚未检索到藏药治疗HPH基础研究进展综述。本文通过对藏医药体系下HPH的基础研究进行归纳总结,以期为藏医药治疗HPH提供更多理论依据。

1 HPH的发病机制

1.1HPH发病机制研究进展 按照世界卫生组织最新诊断标准,以血流动力学角度来定义肺部疾病或低氧所致肺动脉高压,其诊断标准为在海平面、静息状态下经右心导管测得平均肺动脉压≥25 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)[4]。血管持续性收缩(hypoxic pulmonary vasoconstriction,HPV)和血管不可逆重塑是其主要生理学病变。低氧会刺激肺血管收缩导致肺动脉压力升高,生活在高原上的人长期处于低氧环境下,肺动脉血管内皮细胞和肺血管平滑肌细胞(pulmonary arterial smooth muscle cells,PASMCs)会发生不可逆性损伤。肺动脉内皮细胞损伤后血管内皮合成与分泌的血管因子水平失调,包括血管收缩因子如:内皮素-1 (endothelin-1,ET-1)、血栓素A2(thromboxane A2,TXA2)、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)等分泌增多,而血管舒张因子如:一氧化氮(nitric oxide,NO)、环前列腺素(prostaglandin-I-2,PGI2)等合成减少,使肺内皮细胞和PASMCs增生。离子通道在其中也起到重要作用。最终肺血管持续收缩PASMCs由收缩表型转变为合成表型,引起后期肺血管重构。

1.1.1NO与HPH NO是肺血管内皮产生的重要的血管舒张细胞因子。低氧环境下,NO合成减少,无法对血管起到舒张作用。研究表明,NO由L-精氨酸被一氧化氮合酶催化后产生。NO通过促进成环鸟苷酸(cyclic guanosine acid,cGMP)的生成来增加GMP含量,激活蛋白激酶G,从而活化NO-sGC-cGMP信号通路,使人体内游离钙离子(Ca2+)浓度降低,扩张血管。

1.1.2ET-1与HPH 与NO恰恰相反,ET-1是收缩血管的活性物质。当ET-1分泌增加,同时伴有NO合成减少时,两种血管因子水平失衡导致HPH发生。低氧刺激下,肺血管内皮细胞合成和分泌ET-1,与PASMC靶细胞膜上的ET-1受体结合,通过蛋白激酶A和蛋白激酶C等途径进行信号转导,引起Ca2+通道开放,介导Ca2+外流进入细胞质从而促进肺血管收缩。

1.1.3钙离子通道与HPH 低氧环境会刺激血管内皮细胞释放相关生物活性物质,Ca2+内流增加,使PASMCs内的游离Ca2+浓度升高,这是导致PASMCs收缩的关键因素。

1.1.4钾离子通道与HPH 钾离子通道共有四类,与HPH的发生联系最紧密的是电压门控钾通道。机体缺氧会使钾离子通道关闭,K+外流减少,膜电位去极化,电位依赖性钙离子通道开放,细胞外Ca2+内流增加,导致肺血管收缩。

1.2藏医对HPH的认识 藏医三因学说是藏医学理论的核心内容,它将构成人体生命活动的基本物质分为“隆”“赤巴”“培根”,三者合成三因。可以把“隆”理解为气血精液学说中的“气”,其与气机运动血液运行相关;“培根”则接近五行学说中“水”和“土”的内涵;“赤巴”为“火”,主产热。三者正常发挥各自的功能时,人体健康充满活力。当机体受到外在或内在因素干扰,发生偏盛偏衰、太过不及,机体失衡,发生病理变化,产生各类疾病。《中国肺动脉高压诊断与治疗指南(2021版)》中描述HPH的临床症状[5],HPH患者多感到疲劳,伴有呼吸困难,咳嗽,胸闷,胸痛,严重者表现为下肢、全身的水肿。结合藏医药理论,可判断HPH属肺胀、喘证、痰饮、水肿等病症。肺胀是肺气壅滞,气道不畅,胸膺胀满不能敛降,多发生在慢性肺系疾病,临床表现见喘息气促、咳嗽、咯痰、胸部膨满等症。痰饮是指体内水液输布、运化失常,停积于某些部位的一类病证,其进一步发展则形成水肿。

2 藏药治疗HPH的基础研究

2.1单味藏药 对治疗HPH有重要应用的单药有红景天、唐古特青兰和毛诃子,其重要活性成分、常用实验模型、作用靶点及机制总结见表1。

表1 单味藏药对HPH的基础研究

2.1.1红景天 红景天为景天科植物大花红景天或唐古特红景天的干燥根和根茎,其化学成分包括红景天苷、槲皮素、多糖、肉桂醇、酪醇等[6]。其中红景天苷是最主要的活性成分,可以通过多途径、多成分、多靶点调控肺动脉平滑肌细胞增殖,已引起国内外学者的广泛关注。低氧时机体细胞通过自噬清除修复损伤成分,但Bax水平过高会导致正常平滑肌细胞的自噬活动,导致细胞凋亡。李清月等[7]研究发现红景天苷正是通过干预Bcl-2水平调控Bax表达,保护平滑肌细胞的正常增殖。肺压力过高时,该成分还能下调肺动脉粥样硬化斑块中HIF-1α和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的水平减缓血管收缩进程,并缓解平滑肌细胞表型转化,从而减轻细胞过度增殖,在一定程度上防止不可逆血管重构的发生[8-9]。李风峰等[10]研究表明,红景天苷还可抑制肺部炎细胞释放白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α),干扰血管收缩重构,在治疗HPH大鼠时有显著效果。此外,有学者认为提高腺苷酸活化蛋白激酶α活性可能也是红景天苷发挥抗缺氧作用的重要方式,但具体机制还需进一步研究[7]。

2.1.2唐古特青兰 唐古特青兰是唇形科青兰属草本植物,藏药名为“知羊格”,含黄酮类、酚类或鞣质、萜类、挥发油、有机酸等等多种化学活性成分[11]。据《晶珠本草》记载,唐古特青兰具有清肝热、干黄水、止血、愈疮的功效,在缺氧型肺动脉高压的治疗中发挥重要的抗缺氧作用[12]。肺血管内皮细胞损伤易造成血管收缩、重构,有研究表明唐古特青兰通过改善机体内肺血管收缩舒张平衡减轻血管内皮损伤。它能平衡体内NO、ET-1释放,从而促进肺血管内皮释放舒张因子,并抑制血管收缩因子的合成,保持体内氧化、抗氧化系统的平衡,提高自由基清除剂活性,使肺血管过度收缩得到缓解,最终达到治疗肺动脉高压的效果[11]。海平等[13]研究发现唐古特青兰通过抗过氧化作用减少异常增多的血红蛋白和压积血球,对肺组织损伤带来的右心室肥厚、血液流变学改变、血小板数减少的表现发挥重要抑制作用。通过进一步研究,发现这可能与超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性上调密切相关。李永芳等[14]通过实验发现唐古特青兰专一性改善实验组大鼠肺动脉压力而对颈总动脉压无影响,一定程度上弥补了临床上许多防治肺动脉高压的药物导致体循环低压的不足。此外,江雅琴[15]指出唐古特青兰与黄芪、党参配伍能显著提高组织中谷胱甘肽(glutathione,GSH)的水平,降低血清中丙二醛(malondialdehyde,MDA)的含量,是预防和治疗缺氧的重要药物组合。

2.1.3毛诃子 毛诃子为使君子科植物毗黎勒的干燥成熟果实,性平,味甘、涩,其相关记载可追溯至隋唐时期的《证类本草》《新修本草》等医药著作,是传统藏药材之一,与诃子、余甘子合称为“藏药三果”。现多产于东南亚及中国云南南部[17]。毛诃子作为“藏药三果”中最重要的抗氧化药物,可能依赖于其较强的自由基清除能力。其提取物没食子酸可作用于心肌组织内,通过下调MDA水平,提高SOD、GSH-Px等内源性抗氧化酶活性,减轻氧化应激反应,来达到改善PAP增高所致的心脏组织受损的目的。毛诃子安全性较高、应用广泛,因此目前相关实验研究较为丰富,但大部分研究着眼于其化学成分的提取鉴定、药效评价,对作用机制的揭示不够深入,尚待进一步探讨。

2.2藏药复方 藏药在治疗疾病时,常采用多种药物治疗,使用复方数量多于其他民族药物。其复方药味多,较为复杂,一药可治多病。通过收录在《中国药品标准收载藏药制剂的处方信息表》中458种制剂药味数量统计研究[19],未发现单味药,50%的制剂药味数在10味以下,药味数为13味的制剂数量最多。在藏药治疗HPH的研究中,降低肺动脉压效果较为显著的复方有三味檀香散、四味黄芪散、五味沉香散、二十味沉香丸、二十六味余甘子丸等,具体概述见表2。

表2 藏药复方对HPH的基础研究

2.2.1四味黄芪散 四味黄芪散由藏黄芪、川芎、沉香、藏红花组成,具有补气行血的作用,降低肺动脉压增长速率的效果明显。实验于低压氧舱中模拟海拔5 000 m处低氧环境建立低氧模型,使用四味黄芪散灌胃后,药物组大鼠血红蛋白、红细胞压积水平明显降低[20]。在急性缺氧期,ET-1水平受到四味黄芪散抑制,表现为肺血管收缩减弱。而在慢性缺氧期,四味黄芪散通过上调eNOS水平,促NO释放可舒张血管[21]。通过提高腺苷酸活化蛋白激酶水平,从而增强细胞自噬,可阻碍平滑肌细胞增殖[22]。在用单味药红景天作对照的实验中,四味黄芪散主要影响低氧后期的自噬活动,引起Bcl-2的表达减少,维持适宜的自噬能力,而红景天主要作用于低氧早期的自噬活动[2]。

2.2.2三味檀香散 三味檀香散藏药名为赞旦松汤,由檀香、肉豆蔻、广枣三味药材1：1：1组成。其中君药广枣,善活血祛瘀;檀香善理气;肉豆温阳收涩。三药配伍可疏通瘀滞气血,常用于清心热,对心力衰竭和心血管疾病均有疗效。研究表明,三味檀香散不仅能清除氧自由基,保护心肌功能,还具有修复在低氧条件下重构的右心室的作用,这与该药抑制血管紧张素Ⅱ (angiotensin Ⅱ,AngⅡ)和ET-1生成的能力相关[23-24]。对冠心病心绞痛患者实施服用三味檀香散胶囊治疗后,血液黏度降低,病情好转,未见毒副作用[25]。

2.2.3二十味沉香丸 二十味沉香丸组成成分为沉香、丁香、肉豆蔻、木瓜、红花、广枣、藏木香、石灰华、鹿角、乳香、珍珠母、木香、马钱子、诃子、木棉花、余甘子、降香、兔心、人工牛黄、短穗兔耳草,具有理气通经的功效,临床用于治疗肢体麻木、失眠神烦等病症,现有研究表明该药也可防治低氧诱发的高原性肺动脉高压[26]。下调ET-1水平,抑制ETA受体、HIF-1α、Ca MKⅡδ的表达以及平滑肌细胞的增殖活动是二十味沉香丸发挥降动脉压作用的重要机制,一定程度上减缓了肺血管的收缩和重构,右心室增厚程度相应降低[27-28]。在二十味沉香丸干预下,eNOS也参与血管舒张[29]。由于药物组成多样,疾病发展复杂,二十味沉香丸的其他具体作用机制如PKC途径尚待发现研究。

2.2.4其他 二十六味余甘子丸联合藏红花粗提取物通过改变肺循环的方式降低肺动脉压[30]。有学者研究低氧损伤后的大鼠海马神经细胞的恢复,发现五味沉香散能够减少脑组织中表达自噬调控因子Beclin-1和转录因子HIF-1α,提高表达Bcl-2,发挥抑制细胞凋亡,抵抗低氧环境的作用[31]。

3 总结与展望

目前,高原地区的人民健康仍然受到HPH的威胁。同时,随着更多的人踏入高原地区,高原病对人身体健康及生产生活的影响日益突出,于是藏药凭借其显著的疗效进入人们的视野。随着科学技术的进一步发展,人们对多种高原病的始动环节即HPH的发病机制有了更多了解。同时,藏药的化学成分以及药理作用机制逐渐被探明,结合藏医药的独特理论可以更好的反哺到高原病的临床治疗中。

本文通过对藏医药治疗HPH的基础研究成果进行系统综述,笔者概括性得出目前HPH发病机制的研究进展,并对藏医药体系下HPH理论诊断和治疗方法进行探讨,详细论述了单味藏药与藏药复方治疗HPH的作用机制和临床应用和藏医药治疗HPH的巨大潜力。单味藏药中苷类化合物和挥发油是其发挥治疗作用的主要活性成分,藏药主要通过降低肺动脉平滑肌细胞增殖、抗低氧、维持肺血管收缩与舒张平衡等方式治疗HPH,藏药复方在此基础上还具有降低肺动脉压增长速率和改善血液流变等作用。虽然已有大量有关藏医药治疗HPH的研究,但其发挥作用的具体机制仍未被完全探明,相关物质基础研究还比较薄弱,这导致藏药的临床应用与发展受限,所以还需在今后的研究中进一步阐明。此外,复方内多味药君臣佐使互相配合,其间的相互作用机制仍未被揭示,仍需中医药学以及民族医药学从业者不断探索。