世界卫生组织发表的《全球疾病负担》评估报告显示冠心病、心绞痛、心肌梗死等心血管疾病已成为全球人类死亡的主要原因,分别约占男性和女性过早死亡的三分之一和四分之一[1]。因此,心血管疾病的有效防治已成为医学领域的重大课题之一。近年来随着中医药的不断发展,中药防治心血管疾病的理论及实践均取得了较大的进展,越来越多的成果表明中药保护心血管系统、防治心血管疾病有其独到之处。丹参为唇形科草本植物丹参Salvia miltiorrhiza Bge. 的根及根茎,是最常用的活血化瘀中药之一,首载于《神农本草经》,临床用于治疗冠状动脉心脏疾病、心肌梗死、血液循环疾病和其他心血管疾病,具有活血祛瘀、凉血清心、养血安神等功效[2]。丹参的主要水溶性成分丹参素具有明显的药理活性[3]:保护心肌、抑制血栓形成、保护神经、抗肝纤维化及抗癌、抗炎和增强免疫等[4],现将丹参素在保护心血管系统中发挥的药理作用机制进行综述,为丹参素在临床中的应用及进一步研究提供依据。
1 丹参素对缺血-再灌注(ischemia-reperfusion,I-R)引起的心肌损伤的保护作用心肌功能障碍是心脏手术后发病和死亡的主要原因之一[5],I-R时血管中重新引入的氧气产生大量自由基,自由基引起膜蛋白改变,使脂膜过氧化并破坏膜的完整性从而导致细胞坏死和死亡,造成心肌损伤[6],同时升高肌钙蛋白I(cTnI)和肌酸激酶- MB(CK-MB)水平,导致心肌功能障碍[7]。在I-R早期阶段的药物干预主要涉及磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)[8]/蛋白激酶B(Akt)[9]和细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)[10]这2条通路。丹参素能降低异丙肾上腺素诱导的I-R模型大鼠室性心动过速、心室颤动和心律失常的发生率,通过PI3K/Akt和ERK1/2下调血清和心肌中CK、乳酸脱氢酶(LDH)、丙二醛(MDA)的水平[11],升高超氧化物歧化酶(SOD)的活性[12],通过扭转缝隙连接蛋白40、43表达的下降,抑制异丙肾上腺素引起的血管中膜厚度增加[13],抑制心肌肥厚,改善心肌肥大。丹参素与葛根素1∶1结合时能抑制急性心肌缺血诱发的ST段抬高,减少缺血区,降低血清中CK-MB、LDH、MDA的水平,增加SOD的活性[14]。可见丹参素主要通过PI3K/Akt和ERK1/2通路发挥抗氧化和抗脂质过氧化特性,从而抑制I-R诱导的心肌损伤,保护心脏。
2 丹参素对心肌梗死的保护作用在世界范围内心肌梗死的发病率和致死率均很高,急性心肌梗死的治疗往往采用溶栓疗法或经皮冠状动脉介入疗法进行心肌再灌注[15],由于心肌组织长期缺血导致心肌受损,再灌注时未溶解完全的栓块或再灌注的血液等使心肌坏死,再次诱发心肌梗死。丹参素能显著减少结扎左冠状动脉前降支诱导的I-R模型大鼠的心肌梗死面积,降低血清中CK-MB、cTnI[16, 17]、白介素(IL)-1、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、MDA[18]、血浆总同型半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)[17]的量,提高IL-10的量和SOD的活性[18],通过PI3K/Akt和NF-E2相关因子2(Nrf2)信号通路缓解心肌梗死[19]。此外还能提高缺氧富氧诱导的心肌细胞H9c2的生存力并降低细胞中LDH的释放,增加B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)/ Bcl相关X蛋白(Bax)比值,下调半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(caspase-3)的表达,通过PI3K/Akt和ERK1/2信号通路抑制细胞凋亡[16, 18],且能够对抗叔丁基氢过氧化物诱导的H9c2细胞损伤[19]。对异丙肾上腺素引起的大鼠心肌梗死,丹参素能显著抑制其诱导的ST段抬高以及心肌梗死面积增加,降低血清cTnI、MDA的量,并减少Bax和caspase-3的蛋白表达;增加SOD、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶(GPH-Px)、谷胱甘肽还原酶和谷胱甘肽巯基转移酶的活性,提高Bcl-2和Nrf2的蛋白表达[20]。可见丹参素通过PI3K/Akt、ERK1/2和Nrf2等途径增强抗氧化作用,并通过调节Bax、Bcl-2和caspase-3增强抗凋亡作用,从而对心肌梗死起到保护作用。
3 丹参素抗动脉粥样硬化的作用动脉粥样硬化导致血管狭窄、组织缺血,甚至引发血栓。动脉粥样斑块的形成是动脉粥样硬化的主要原因,在病理状态下,白细胞黏附在内皮细胞上,单核细胞促进白细胞分化为巨噬细胞,巨噬细胞吞噬脂蛋白并成为泡沫细胞,泡沫细胞的堆积形成动脉粥样斑块[21]。促炎因子IL-1β和TNF-α等的产生促进这一过程。此外,促增殖因子诱导的血管平滑肌细胞(VSMC)的增殖及入侵进一步促进动脉粥样斑块的形成[21]。丹参素能减轻蛋氨酸丰富饮食导致的“泡沫细胞”的积累,下调主动脉内皮细胞中促炎因子TNF-α和细胞间黏附分子ICAM-1的表达[22];降低血小板源性生长因子基因的表达从而抑制氧化低密度脂蛋白(Ox-LDL)诱导的VSMC增殖[23],减少动脉粥样硬化的风险。丹参素的衍生物丹参素冰片酯能通过抑制核因子-κB通路从而抑制脂多糖(LPS)诱导的单核细胞中炎症因子的表达和巨噬细胞脂质的蓄积[24]。说明丹参素主要通过抑制单核细胞活化和泡沫细胞的形成、减少促炎因子的释放和抑制血管平滑肌细胞的增殖发挥抗动脉粥样硬化的作用。
4 丹参素抗高血脂的作用血脂异常增高是导致动脉粥样硬化、冠心病、心肌梗死的主要原因之一,血浆总同型半胱氨酸(Hcy)水平的增高是高血脂症发生的主要危险因素。转硫途径为一种内源性途径,将Hcy转化为抗氧化剂GSH,可降低Hcy的水平和高脂血症的风险。丹参素对正常大鼠的Hcy水平没有影响,但是能通过活化转硫途径显著降低Hcy升高模型大鼠的Hcy水平,升高半胱氨酸和GSH水平[25]。丹参素甲基化能够升高Hcy水平,这一作用发生在其对转硫途径的影响之前,但是由于转硫作用引起Hcy水平的降低作用要强于丹参素甲基化的升高作用,因此丹参素总体上能够降低Hcy的水平[26]。说明丹参素主要是通过促进转硫途径降低Hcy水平,维持氧化还原平衡,减少高脂血症的风险。
5 丹参素抗高血压的作用高血压是常见的慢性疾病,容易引发动脉肥大、内皮功能障碍、高血脂症、肥胖症和糖尿病等[27],通常采用血管紧张素受体拮抗剂[27]、血管紧张素转换酶抑制剂[28]和钙通道阻滞剂[29]等相关药物来舒张血管,治疗高血压。丹参素可通过NO/内皮型一氧化氮合酶非依赖途径增加内皮细胞中环氧合酶-2的基因表达和前列环素的产生[30]、抑制血管平滑肌细胞Ca2+内流、部分开放K+通道[31],从而产生血管舒张作用。此外还能降低自发性高血压大鼠的收缩压和舒张压以及室性心动过速和心室颤动的发生率,提高血清中NO的水平和诱导型一氧化氮合酶的活性,改善自发性高血压[32]。高剂量的丹参素钠(3 g/L)通过促进血管平滑肌细胞中非选择性K+通道的开放和小电导钙激活性钾通道的开放从而舒张血管[33]。表明丹参素主要是通过促进舒血管因子的释放、钾通道的部分开放和抑制钙通道发挥舒张血管的作用,从而改善高血压。
6 丹参素对血管内皮细胞的保护作用血管内膜由单层血管内皮细胞组成,与血液直接接触,在维持血管功能中发挥着重要作用。病理状态时,血液中的炎性因子和自由基等因素造成血管内皮损伤,导致内皮功能障碍并促进血管疾病的发展[21]。丹参素能逆转LPS诱导的血管内皮细胞中GPH-Px活性的降低和MDA量的增加,通过抗氧化抑制LPS诱导的细胞损伤[34];抑制TNF-α诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中血管内皮生长因子(VEGF)的释放和ERK的激活[35];保护Hcy处理的HUVEC细胞,提高细胞活力,减少Hcy造成的毛细管样结构形成的干扰[36],改善血液微循环;抑制过氧化氢处理的HUVEC细胞中ROS的产生和线粒体膜电位的降低[37]以及内皮细胞株CRL-1730的细胞凋亡,抑制NO水平的降低、LDH释放和细胞分化抗原40表达的增加[38],且对过氧化氢损伤的人脐静脉内皮细胞(ECV-304)也有保护作用,能提高细胞活力,减少细胞中MDA的生成,并提高SOD的活性[39];抑制VEGF诱导的HUVEC细胞迁移和血管形成[40]。说明丹参素通过抗氧化、抗炎、抗凋亡等作用减少炎性因子和自由基等对细胞的损伤,维持内皮细胞稳态并保护内皮细胞。
7 丹参素对其他心脏损伤的保护作用心脏疾病与铁密切相关,游离血红蛋白的氧化产物血红素和铁在细胞(如内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞)中发挥促氧化和促炎作用,引起细胞损伤[41],可见铁超载能促进心血管疾病的发展。丹参注射液能显著降低铁超载小鼠的心脏铁沉积和脂质过氧化产物MDA水平,改善心肌SOD和GPH-Px的水平,下调血清中铁超载诱导的CK、CK同工酶、LDH水平的升高,恢复铁超载诱导的心肌组织形态损伤,通过降低铁沉积和抑制脂质过氧化保护铁超载引起的心肌损伤[42]。
内皮祖细胞(EPCs)是一类能增殖并分化为血管内皮细胞的前体细胞[43],参与体内血管内膜损伤的修复过程,在早期预防动脉粥样硬化和血管成形术后再狭窄的防治中起着重要的作用。丹参素可促进外周血EPCs的增殖,并显著改善细胞的黏附、迁移和增殖能力[44]。当Ox-LDL损伤EPCs后,其增殖、黏附和血管内膜的修复能力严重受损[45],丹参素能够增强SOD的活性,并降低MDA的量,降低血清中IL-6及TNF-α的量[46],改善其增殖和黏附能力,提示丹参素通过抗氧化、抗炎作用保护Ox-LDL引起的EPCs损伤。
8 结语传统中药丹参的有效成分丹参素在保护心血管系统中发挥着重要作用,能够保护I-R引起的心肌损伤和血管内皮细胞损伤,对抗动脉粥样硬化、心肌梗死、高血压、高血脂等症。研究发现,丹参素对心血管的保护作用主要是由于其具有抗氧化、抗炎和抗细胞凋亡作用,在其保护I-R引起的心肌损伤和内皮细胞损伤,抗心肌梗死、动脉粥样硬化的作用中尤为明显,其中,丹参素对内皮细胞的保护作用能促进其抗动脉粥样硬化、抗高血压等。丹参素在I-R、心肌梗死的保护机制已基本阐明,其中涉及PI3K/Akt、ERK1/2和Nrf2等通路;在抗动脉粥样硬化、保护内皮细胞的作用中主要通过抗炎途径发挥作用,但其机制尚不清楚,且丹参素通过何种受体发挥其抗炎作用还有待研究;在抗高血压的作用中,丹参素对血管内皮的作用机制研究较为清晰,但其作用于内皮后如何影响平滑肌的舒张进而促进血管舒张仍不清楚,其机制有待继续探索。随着丹参素心血管保护作用机制的逐渐阐明,将为丹参素在临床上的应用提供进一步的理论依据,并为心血管疾病的治疗提供新的参考。
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