劉燃綜述，孫林、張戈審校

人參皂苷Rg1對缺血再灌注損傷的保護機制研究進展*

劉燃綜述，孫林、張戈審校

人參皂苷Rg1是人參有效成分的提取物之一。研究表明人參皂苷Rg1具有心血管方面的保護性作用。人參皂苷Rg1有對抗缺血再灌注損傷的作用，但其保護作用機制并未完全了解。同時，缺血再灌注損傷可觸發(fā)內質網(wǎng)應激，適度的內質網(wǎng)應激對心肌是種保護性機制，但持久或嚴重的內質網(wǎng)應激可引起細胞死亡。缺血缺氧時可表達多種基因，其中缺氧誘導因子-1和內質網(wǎng)應激相關因子作為依賴局部缺血缺氧表達的程序性基因之間有潛在的聯(lián)系和影響。因此，內質網(wǎng)應激相關因子可能是人參皂苷Rg1對心肌細胞的潛在治療靶點。本文是人參皂苷Rg1對缺血再灌注損傷的心肌保護機制的最新研究報道，以及人參皂苷Rg1對與此相關因子表達及其信號通路的調控的關系進行綜述，并對相關研究提出假設。

再灌注損傷；缺氧誘導因子1；內質網(wǎng)應激；人參皂苷Rg1

人參皂苷Rg1（Ginsenoside-Rg1，G-Rg1）為四環(huán)三萜類衍生物，是人參、三七等人參屬藥材的主要活性成分之一。具有促進海馬神經(jīng)發(fā)生和生存、提高神經(jīng)可塑性、增強學習記憶力[1]等作用。同時許多研究也證明G-Rg1對心血管的保護作用。

1 人參皂苷Rg1對再灌注損傷心肌的保護作用

冠心病在我國的發(fā)病率和死亡率逐年上升，是構成死因中上升最快的疾病。冠狀動脈病變致管腔狹窄，也可致血流完全中斷，發(fā)生急性心肌梗死，甚至猝死。因此盡早恢復血液灌流是治療心肌梗死的首選措施[2]。然而，冠狀動脈再通后伴隨著灌注損傷。再灌注損傷成為患者缺血后復流獲益的最大障礙。缺血再灌注損傷（ischemia reperfusion injury，IRI）是病理生理現(xiàn)象，可導致細胞損傷致死亡，也和自由基生成增多、鈣超載及白細胞增多有直接聯(lián)系[3，4]。心肌缺血再灌注時，其功能、代謝和結構均發(fā)生明顯變化。缺血時產(chǎn)生損傷反應，再灌注時加強了損傷反應。因此，抗再灌注損傷的藥物研究在世界各國日益受到重視。

Zhu等[5]研究表明，在缺氧/復氧刺激的大鼠心肌細胞，G-Rg1通過增加超氧化物歧化酶，減少活性氧及抑制細胞內Ca2+超載，起到抗氧化和維持細胞內Ca2+穩(wěn)態(tài)作用。Wei等[6]研究顯示，G-Rg1可穩(wěn)促大鼠心室微血管生成，恢復更多灌注后梗死區(qū)域的心肌功能。張慶勇等[7]研究證明，G-Rg1通過減小大鼠心肌梗死面積、增加梗死區(qū)邊緣的微血管密度及心肌組織內一氧化氮水平達到治療效果。Wang等[8]研究顯示，G-Rg1使心肌梗死家兔局部心肌組織中的粒細胞集落刺激因子誘導骨髓外周血單個核細胞遷移至心肌組織，并使血管內皮細胞進一步分化，血管內皮細胞的再生促進梗死心肌組織毛細血管再生以恢復血液供應。Zhang等[9]研究表明，缺氧/復氧刺激大鼠心肌細胞，G-Rg1抑制了心肌細胞的自噬和凋亡，增強心肌生存能力。

2 人參皂苷Rg1對再灌注損傷后表達的相關抗損傷因子的調節(jié)機制

缺血缺氧時表達多種基因，其中缺氧誘導因子1（Hypoxia Inducible Factor-1，HIF-1）對這些基因的誘導性表達調控起到重要作用。HIF-1在哺乳動物中廣泛表達，對氧氣的穩(wěn)態(tài)調節(jié)起重要作用，是具有轉錄活性的核蛋白。

HIF-1是異源二聚體，由α和β兩個亞基組成。常氧條件下，HIF-1β穩(wěn)定表達，缺氧時幾乎不被誘導。受缺氧調控的HIF-1α是活性亞基，HIF-1α在常氧時合成和降解同時發(fā)生，經(jīng)脯氨酸羥化酶（prolyl hydroxylase，PHD）羥化修飾后降解，維持在低水平。缺氧等刺激下，線粒體呼吸鏈電子傳遞障礙，ATP形成減少，造成胞內環(huán)境刺激如活性氧（reactive oxygen species，ROS）抑制PHD活性，使HIF-1α蛋白迅速增加，HIF-1α與HIF-1β聚合形成異二聚體，發(fā)揮轉錄因子的作用，調節(jié)靶基因的表達。楊曉剛等[10]研究發(fā)現(xiàn)HIF-1α活性增強可減輕氧自由基損傷和炎癥反應，對抗缺血再灌注損傷。

HIF-1與心血管系統(tǒng)有關的靶基因主要有[11]：促紅細胞生成素（erythropoietin，EPO）能促進干細胞分化為原紅細胞，使其分化、增殖和成熟，加速血紅蛋白合成，使骨髓中的網(wǎng)織紅細胞和紅細胞釋放入血；血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是很強的內皮特異性絲裂原，與內皮細胞表達的特異性受體結合后使內皮細胞增殖，增加血管的數(shù)量和密度；葡萄糖載體蛋白1（glucose transporter-1，GLUT-1）在缺氧時可增加糖酵解，滿足機體對能量代謝的需要；血紅素氧合酶1（heme oxygenase-1，HO-1）可催化降解血紅素產(chǎn)生鐵離子、膽紅素和一氧化碳，能抑制動脈斑塊和粥樣硬化的形成及發(fā)展。且膽紅素含量與冠心病發(fā)病率呈負相關。一氧化碳可激活鳥苷酸環(huán)化酶，提高鳥嘌呤核糖苷-3',5'-環(huán)磷酸酯水平，使血管平滑肌松弛，抑制血小板凝聚，增加血流量和血管通透性，缺氧組織得到氧氣供應；促內皮素1（endothelins，ET-1）是血管活性肽，其表達增加，可使心肌適應機體的缺氧環(huán)境的耐受性增強；誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNos）可產(chǎn)生血管舒張因子一氧化氮，以舒張血管，增加心肌組織血流量。

研究表明HIF-1α可通過MAPK信號通路和PI3K/ Akt信號通路[12]表達調控其下游因子，Leung等[13]研究表明，G-Rg1可以通過PI3K/Akt信號通路上調HIF-1α及其下游基因VEGF在人臍靜脈內皮細胞中的表達以促進血管生成。Yin等[14]研究表明，G-Rg1可以通過激活PI3K/Akt信號通路和抑制p38 MAPK信號通路，上調VEGF在大鼠心肌內的表達以促進血管生成。Wang等[15]研究表明，G-Rg1可通過Akt信號通路上調HIF-1α和血小板—內皮細胞粘附分子CD31的表達以減小大鼠心肌梗死面積。在心肌缺血再灌注損傷過程中，關于G-Rg1調控HIF-1表達的機制未完全了解，這是值得研究的熱點方向。

3 內質網(wǎng)應激與再灌注損傷的聯(lián)系

內質網(wǎng)應激（endoplasmic reticulum stress，ERS）是重要的信號通路， ERS與心血管疾病如動脈粥樣硬化、缺血性心臟病、心肌肥大及心力衰竭等有關。再灌注損傷可致酸中毒、ATP耗竭、鈣超載及氧化應激等。同時缺血缺氧后造成葡萄糖等營養(yǎng)物質匱乏，大量自由基的產(chǎn)生及Ca2+穩(wěn)態(tài)破壞均可引起內質網(wǎng)功能障礙，觸發(fā)ERS。適度的ERS是種細胞保護機制，可促進內質網(wǎng)處理未折疊及錯誤折疊蛋白等降低損傷，持久或嚴重的ERS可引起細胞死亡。在不同的誘導條件下，ERS通過不同的信號通路發(fā)揮正性/負性調節(jié)，隨之產(chǎn)生相應保護/損傷細胞的效應。根據(jù)誘發(fā)ERS的原因不同，ERS可分為3種類型：未折疊／誤折疊蛋白在內質網(wǎng)內蓄積激發(fā)的未折疊蛋白反應（unfolded protein response，UPR）；過多表達的蛋白質經(jīng)內質網(wǎng)膜轉運激發(fā)的內質網(wǎng)過負荷反應（ER overload response，EOR）；以及ER膜上固醇剝奪激活的固醇級聯(lián)反應。

UPR 是介導ERS的最重要的信號機制。蛋白質的正確折疊需要內質網(wǎng)蛋白質分子伴侶與折疊酶的參與，主要有以下幾類：葡萄糖調節(jié)蛋白類如GRP78（glucose regulatory protein 78kD）、GRP94等；鈣結合伴侶如分子鈣網(wǎng)蛋白（cal reticulin，CRT）等；蛋白質折疊酶類如內質網(wǎng)氧化還原素1（endoplasmic reticulum oxidoreductin-1，ERO-1）等；其他如HO-1等。正常情況下，GRP78與3種內質網(wǎng)跨膜蛋白，即蛋白激酶R樣內質網(wǎng)激酶（protein kinase R-like ER kinase，PERK）、活化轉錄因子6（the activating transcription factor 6，ATF6）和跨膜蛋白激酶1（inositol requiring enzyme 1，IRE1）相結合。ERS時，內質網(wǎng)內大量的未折疊蛋白與GRP78蛋白結合，導致3種跨膜蛋白與GRP78蛋白解離，從而激活跨膜蛋白，觸發(fā)UPR。

一些ERS反應基因如血紅素氧合酶1、斯鈣素2、GRP94均可由ATF6和HIF-1誘導表達[16，17]。其中內質網(wǎng)氧化還原素1有兩個亞型，α亞基由HIF-1誘導表達[18]，β亞基由ERS誘導表達[19]。馬驥等[20]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠心肌梗死后，即刻進行EPO的注射治療，可緩解缺血激發(fā)的過度ERS，抑制CCAAT/增強子結合蛋白同源蛋白（CCAAT/enhancer-binding protein-homologous protein，CHOP）過表達及其介導的凋亡信號通路，保護缺血心肌，改善心功能。而HIF-1與EPO具有上下游基因激活關系。故HIF-1和ERS相關因子作為依賴局部缺氧缺血表達的程序性基因之間有了潛在的聯(lián)系和影響。已有研究證明G-Rg1能上調HIF-1α的表達，使其發(fā)揮對心肌的保護作用。但G-Rg1與心肌內ERS相關因子有何聯(lián)系和影響，目前少見報道。

Luo等[21]研究發(fā)現(xiàn)，G-Rg1可抑制甲醛誘導的大鼠嗜咯細胞瘤細胞系（PC12）產(chǎn)生的神經(jīng)毒性及內質網(wǎng)應激介導的細胞凋亡，增強細胞生存能力。楊海燕等[22]研究表明，再灌注前 ,短暫用低pH液復灌家兔心肌，通過調節(jié)ERS反應程度，抑制I／R導致的過度ERS，減輕內質網(wǎng)相關凋亡而產(chǎn)生心肌保護效果。Yeh等[23]研究發(fā)現(xiàn)，霍奇金淋巴瘤1（HL-1）細胞系模擬的心房肌細胞在心臟停搏液誘導再灌注損傷時，通過AMPK信號通路的活化可抑制ERS和其下游的未折疊蛋白反應UPR使擬心肌細胞增強抗凋亡能力和減少凋亡反應。Miyazaki等[24]研究表明，相較于野生普通型小鼠，CHOP基因缺陷小鼠可避免再灌注誘導的通過ERS介導的CHOP凋亡通路引起的心肌細胞炎癥及凋亡。Chen等[25]研究發(fā)現(xiàn)缺血后處理（Ischemic postconditioning，I-postC）是通過抑制ERS介導的CHOP凋亡通路達到對大鼠心肌的保護作用。Doroudgar等[26]研究發(fā)現(xiàn)擬缺血再灌注誘導大鼠心室肌損傷和死亡，通過增強ATF6的活性，使其誘導GRP78的表達上調，激活ERS，增強心室肌生存能力。值得注意的是，首次報道由缺血誘導激活的ATF6，當再灌注時又滅活。這預示著，適當?shù)墓嘧⑶邦A處理，可能使ATF6在再灌注期間仍能激活發(fā)揮對心肌的保護作用。Isodono等[27]研究發(fā)現(xiàn)，內質網(wǎng)跨膜分子前列腺雄激素抑制信使 1（prostatic androgen repressed message-1，PARM-1)可抑制高血壓性心臟病導致的大鼠心臟重構。是通過增加PERK和ATF6的表達，抑制CHOP表達起到保護心肌細胞的作用。以上研究提示，關于G-Rg1與心肌內ERS有何聯(lián)系和影響，可從上述潛在靶點進行研究。

4 結語與展望

G-Rg1對心血管的保護作用得到廣泛認可，對再灌注損傷的保護機制也得到部分闡明，但其對HIF-1及其下游基因的調節(jié)機制并未完全了解。同時G-Rg1對ERS相關因子的調節(jié)和影響值得探明。隨著越來越多的深入研究，G-Rg1對再灌注損傷的保護機制會得到充分了解，為臨床治療提供完善的理論依據(jù)。

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2013-08-27）

（編輯：汪碧蓉）

國家自然科學基金資助（編號：81260061） ，云南省科技廳—昆明醫(yī)科大學聯(lián)合專項基金資助（項目編號：2011FB193及2012FB046）

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劉燃 碩士研究生 主要從事冠心病，高血壓方面研究 Email: 179143498@qq.com 通訊作者：張戈 Email:zhanggema@126.com

R54

A

1000-3614（2014）01-0077-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2014.01.021