劉小甜，張佩林，李 萍，聞曉東，李 藝

（中國藥科大學中藥學院生藥學系，江蘇南京210009）

菊科植物紅花（Carthamus tinctoriusL.）是一年生草本，其花和種子在中國、韓國、日本和其他亞洲國家被作為傳統(tǒng)草藥廣泛用于治療各種疾病，如婦科疾病、心腦血管疾病以及骨質(zhì)疏松癥［2］。此外，因其花中含有紅色和黃色色素而被廣泛用于紡織和烹飪行業(yè)中［1］。中藥紅花是植物紅花的干燥花，主產(chǎn)于河南、甘肅、四川、新疆等地，采收季節(jié)為夏季。花由黃變紅時，摘取管狀花，陰干或微火烘干。性溫味辛，入心、肝經(jīng)，具有散瘀止痛，活血通經(jīng)的功效，中醫(yī)臨床上常將其用于類風濕關節(jié)炎、慢性支氣管炎、胃炎、腎炎等炎癥性疾?。?］及急性缺血性腦卒中、心肌缺血、阿爾茨海默病等心腦血管疾病的治療［4］。

紅花黃色素是從紅花中提取的主要水溶性活性成分［5］，羥基紅花黃色素A（Hydroxysafflor yellow A，HSYA）是其中的主要成分，在注射用紅花黃色素原料藥中含量達90%，發(fā)揮主要的藥理作用［6］。HSYA 是一種單查爾酮葡萄糖苷類化合物，是歷版《中華人民共和國藥典》評價紅花質(zhì)量的指標性成分（結構式見圖1）。HSYA 具有保護心腦血管、保護神經(jīng)、抗腫瘤、抗糖尿病等廣泛的藥理作用［7-8］，其對于心臟和腦部相關疾病的預防和治療作用已被廣泛關注。HSYA 注射液在Ⅱ期臨床實驗中對急性缺血性中風具有很好的治療效果，并且療效穩(wěn)定、安全、耐受性好［9］。盡管如此，臨床上仍然缺少HSYA相關制劑的應用，口服生物利用度低和穩(wěn)定性差可能是限制其制劑研發(fā)的重要因素［10-11］。本綜述對近十年來HSYA 治療心臟和腦部相關疾病的藥理作用及其分子機制進行綜述，以期為HSYA 的臨床應用提供一定的研究依據(jù)。

圖1 羥基紅花黃色素A化學結構式Fig.1 Chemical structure of hydroxysafflor yellow A

1 HSYA在心臟相關疾病中的藥理作用

1.1 HSYA改善心肌缺血/再灌注損傷

心肌缺血時供血動脈血管閉塞，引起機體代謝失調(diào)、心肌組織缺氧，而隨后的再灌注經(jīng)常導致組織損傷加重，造成心肌缺血/再灌注（Myocardial isch?emia/reperfusion，MI/R）損傷。此過程伴隨著心肌細胞氧自由基含量增加、炎性細胞浸潤及心肌血管的損傷。同時，心肌血管受到損壞，血管內(nèi)皮細胞發(fā)生氧化應激、炎性反應及凋亡［12］。MI/R 是引起心肌梗死（Myocardial infarction，MI）的重要危險因素之一，伴隨動脈粥樣硬化、心肌缺血等病理變化［13］。研究表明，在小鼠MI 模型及SD 大鼠I/R 模型中，HSYA 均能夠縮小心肌梗死面積，并能在不同程度上減輕心肌梗死后的心功能惡化，具體表現(xiàn)為減少心肌細胞凋亡和心肌纖維化［14-15］。其可能機制包括抗氧化應激及抑制炎性反應保護心肌細胞和血管內(nèi)皮細胞，促進血管內(nèi)皮生長因子（Vascular endo?thelial growth factor，VEGF）釋放以促進血管生成等。

1.1.1 抑制氧化應激

HSYA 能夠減少氧化低密度脂蛋白（Oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL）在人臍靜脈內(nèi)皮細胞EA.hy926 中的滯留，并通過電壓依賴性陰離子通道（Voltage-dependent anion channels 2，VDAC2）的抗凋亡作用來顯著改善ox-LDL誘導的內(nèi)皮損傷，抑制氧化應激造成的內(nèi)皮細胞凋亡，從而對抗動脈粥樣硬化性心臟?。?6］。研究表明，HSYA 通過增加缺氧誘導因子-1α（Hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）表達及上調(diào)B細胞淋巴瘤/白血病-2蛋白與其相關 X 蛋白的比值（B-cell lymphoma-2/BCL2-Associ?ated X Protein，Bcl-2/Bax），下調(diào)促凋亡蛋白cleaved Caspase-9、cleaved Caspase-3水平，從而減輕缺氧對內(nèi)皮細胞的損傷［17-19］。AngⅡ通過促進內(nèi)皮細胞內(nèi)活性氧（Reactive oxygen，ROS）的生成，介導內(nèi)皮細胞損傷并誘導內(nèi)皮細胞凋亡。HSYA 可以抑制內(nèi)皮細胞內(nèi)ROS 的產(chǎn)生，保持線粒體結構和功能的完整，減少細胞色素C 的釋放，抑制對Caspase-3 的激活，從而對抗AngⅡ引起的氧化應激，降低內(nèi)皮細胞的凋亡率［20］。同時，HSYA 對于 H2O2誘導的血管內(nèi)皮細胞氧化應激損傷也具有保護作用，HSYA 能劑量依賴性的提高細胞存活率，提高細胞內(nèi)超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）的活性和NO 的含 量 ，提 高 Bcl-2 表 達 ，降 低 Bax、Caspase-3 和cleaved Caspase-3的表達［21］。

在心肌缺血/再灌注損傷過程中，心肌細胞本身也會處于氧化應激狀態(tài)。Zhou 等［14］建立體外 I/R 模型，利用HSYA 干預考察其對心肌細胞的保護作用。研究表明，HSYA 能夠保護SOD 活性并維持正常線粒體膜電位，降低線粒體ROS 水平，從而減少心肌細胞凋亡。在此過程中，HSYA 通過激活內(nèi)皮型一氧 化 氮 合 酶（Endothelial nitric oxide synthase，eNOS），促進NO 生成，從而抑制線粒體通透性轉換孔（Mitochondrial permeability transition pore，mPTP）開放，保護心肌細胞免受缺血再灌注損傷［22-24］。進一步研究表明，HSYA 的保護作用可能與3-磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B（Phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B，PI3K/PKB）及其下游靶點己糖激酶II、核因子E2 相關因子 2（Nuclear factor erythroid-2-related factor 2，Nrf2）、糖原合成酶激-3β（Glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）等介導的抗氧化作用有關，最終抑制心肌細胞凋亡［25-27］。此外，HSYA 還能縮小SD 大鼠MI 發(fā)生后的心肌細胞橫截面積，逆轉血管緊張素Ⅱ誘導的心肌肥大標志物腦鈉肽和β-肌球蛋白重鏈的表達，減輕心肌梗死后的心肌肥厚，其分子機制可能是通過核因子E2相關因子2/醌氧化還原酶1/血紅素加氧酶1 通路（Nuclear factor erythroid-2-related factor 2/ quinone oxidoreductase 1/ heme oxygenase 1，Nrf2/NQO1/HMOX1）發(fā)揮抗氧化作用［28］。

1.1.2 抑制炎性反應

炎性反應過度是導致MI/R 發(fā)生的重要危險因素之一［29］。HSYA干預能明顯降低缺血/再灌注模型中心肌細胞炎性指標白細胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）、腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、髓過氧化物酶（Myeloperoxidase，MPO）、白細胞介素-1β 以及 NOD 樣受體蛋白3（NOD-like re?ceptor family pyrin containing 3，NLRP3）蛋白、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1（Caspase-1）的表達，抑制NLRP3 炎性小體激活發(fā)揮抗 MI/R 的作用［30-32］。同時，HSYA 可顯著抑制內(nèi)皮細胞內(nèi)細胞間黏附分子-1（Intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）、血管細胞粘附分子-1（Vascular cell adhesion mole?cule-1，VCAM-1）、TNF-α、IL-6 mRNA的表達，抑制核轉錄因子κB（Nuclear factor kappa B，NF-κB）的激活和核轉運，緩解血管內(nèi)皮細胞的炎癥損傷［33］。在TNF-α 刺激的動脈內(nèi)皮細胞中，HSYA 以劑量依賴的方式抑制ICAM-1 表達以及RAW264.7 細胞與內(nèi)皮細胞的粘附，阻斷了 TNFR1 受體介導 IκBα 的磷酸化和降解，還阻止了NF-κBp65的核易位［34］。

1.1.3 調(diào)控VEGF促血管生成

HSYA 能促進急性MI 小鼠缺血心肌中核仁素的表達，進而調(diào)節(jié)下游的VEGF 和基質(zhì)金屬蛋白酶（Matrix metalloprotein-9，MMP-9）表達，促進血管生成發(fā)揮抗心肌梗死的作用［35］。研究進一步證實了HSYA 可以提高MI 后小鼠心肌細胞中Bcl-2/Bax 比值，降低cleaved-caspase 3、轉化生長因子-β（Trans?forming growth factor-β，TGF-β）和 I 型膠原蛋白的水平，減少小鼠左心室功能受損，并通過HO-1/VEGF-A/SDF-1α 信號級聯(lián)反應動員內(nèi)皮祖細胞，促進心肌新血管生成［15］。

1.2 HSYA抗高血壓

大量文獻報道HSYA 對心功能和高血壓具有很好的調(diào)控作用。血壓的決定因素主要有心肌的收縮率、有效的血管容量和血管張力。研究表明HSYA 能夠通過調(diào)控心肌收縮或增大有效血管容量及血管張力保護血管穩(wěn)態(tài)和調(diào)控血壓，其對血管內(nèi)皮細胞的保護在此過程中發(fā)揮重要作用。

1.2.1 調(diào)控心肌收縮

一方面，Nie 等［36］利用大鼠離體心臟灌流模型探究了HSYA 對心功能及血壓的影響，發(fā)現(xiàn)HSYA能夠劑量依賴性地降低自發(fā)性高血壓大鼠左心室收縮壓、左心室舒張末壓和心率等參數(shù)，抑制心臟的收縮和舒張功能，降低心輸出量和血壓。另一方面，心肌細胞內(nèi)鈣超載可引發(fā)細胞線粒體對細胞質(zhì)中Ca2+的反復攝取，導致心肌過度收縮、心律失常等不良癥狀［37］。而HSYA 可降低心肌細胞中鈣超載，抑制心肌過度收縮［38］，從而防止原發(fā)性或繼發(fā)性高血壓。

1.2.2 增大有效血管容量及血管張力

一方面，HSYA 通過血管生成素/酪氨酸激酶受體 -2（Angiogenin/ endothelium-specific receptortyro?sine kinase-2，Ang/Tie-2）信號通路恢復小鼠缺血后肢組織的灌注，顯著增加缺血區(qū)微動脈和毛細血管密度，促進內(nèi)皮細胞遷移和小管形成，促進缺血區(qū)血管新生［39］。另一方面，HSYA 分別通過阻斷Ras-Raf-絲裂原活化蛋白激酶-細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（Mitogen-activated protein kinase-extracellular sig?nal-regulated kinases1/2，MAPK-ERK1/2）信號通路和Toll 樣受體/Ras 相關的C3 肉毒素底物1/蛋白激酶 B（Toll-like receptors-4/Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1/protein kinase B，TLR4/Rac1/PKB）信號通路抑制HepG2 細胞培養(yǎng)上清液誘導的人臍靜脈內(nèi)皮細胞HUVECs 增殖以及LPS 誘導的大鼠血管平滑肌細胞異常增殖［40-41］，并下調(diào)高糖誘導的VEGF表達，發(fā)揮抗血管生成的作用［42-43］。同時，HSYA 以劑量依賴的方式降低了缺氧性肺動脈高壓（Hypox?ic pulmonary hypertension，HPH）大鼠的平均右心室收縮壓（Right ventricular systolic pressure，RVSP），顯著抑制了大鼠肺動脈平滑肌細胞的增殖，并減弱了肺動脈和右心室肥大的重塑，從而預防低氧引起的肺動脈高壓［44］。

此外，HSYA 還能通過擴張血管調(diào)節(jié)血壓。HSYA 能夠抑制大鼠腸系膜內(nèi)皮細胞瞬時感受器香草酸受體 4（Transient receptor potential vanilloid 4，TRPV4）介導的Ca2+內(nèi)流，增強cAMP 依賴的蛋白激酶（Cyclin AMP-dependent protein kinase，PKA）介導的eNOS 磷酸化，從而促進NO 產(chǎn)生，發(fā)揮血管擴張作用［45］。Wang 等［46］進一步證實了 HSYA 的舒張血管作用與抑制Ca2+內(nèi)流相關，其研究發(fā)現(xiàn)HSYA 能激活大鼠腸系膜動脈平滑肌細胞內(nèi)的電壓門控鉀通道和L型鈣通道，降低細胞內(nèi)游離鈣水平，從而發(fā)揮血管擴張作用。

2 HSYA在腦相關疾病中的藥理作用

2.1 HSYA改善缺血性腦卒中損傷

缺血性腦卒中是腦、脊髓或視網(wǎng)膜范圍的梗塞，占全球腦卒中總數(shù)的71%，其發(fā)病率高、病理機制十分復雜，動脈粥樣硬化等多種心血管疾病亦是其發(fā)病誘因。缺血性腦卒中的產(chǎn)生伴隨著血腦屏障功能的破壞，由腦缺血損傷形成的缺血半暗帶區(qū)逐漸轉化為缺血核心區(qū)，造成神經(jīng)元血氧供應不足進而萎縮，可能會給腦組織造成不可逆的損傷［47］。HSYA 能夠透過血腦屏障［48］，對缺血性腦卒中起到很好的保護作用，其作用機制可能與HSYA 對血腦屏障及缺血性腦卒中的保護相關。

2.1.1 保護血腦屏障功能

急性缺血性腦卒中引發(fā)的能量代謝改變、細胞內(nèi)鉀升高、谷氨酸釋放等都會引起血腦屏障（Blood brain barrier，BBB）損壞［49］。HSYA 可以保護 MCAO大鼠缺血半暗帶區(qū)星形膠質(zhì)細胞［50］以及改善腦內(nèi)神經(jīng)結構和神經(jīng)纖維密集程度，減少腦缺血/再灌注引起的IgG 和伊文思藍滲漏，減少腦含水量［51］，保護緊密連接蛋白從而減輕缺血性腦卒中小鼠BBB 功能障礙［52］。另外，HSYA 下調(diào)腦缺血/再灌注損傷后大鼠腦部缺血半影區(qū)MMP-9 的表達并抑制下游底物claudin-5的降解，減輕血-腦脊液屏障損傷［53］，通過PI3K/Akt/mTOR 信號通路抑制氧糖剝奪/復氧刺激下腦微血管內(nèi)皮細胞凋亡，提高其存活率［54］。HSYA 通過調(diào)節(jié)前列環(huán)素 I2/血栓素 A2（Prostacycli?nI2/thromboxane A2，PGI2/TXA2）信號通路、改善血液流變學和抑制血小板聚集來抑制血栓的生成，縮小局部病灶腦梗死面積［55］，并且通過擴張腦血管、改善腦血管通透性［56］以及調(diào)節(jié)自噬［57］來預防缺血性腦卒中的發(fā)生。臨床實驗表明服用了HSYA 的腦卒中患者病后癡呆的幾率大大下降，認知能力和生活自理能力也得到了改善［58］。

2.1.2 保護神經(jīng)元功能

研究表明，HSYA 能有效促進神經(jīng)干細胞增殖［59］，對抗大腦中動脈堵塞（Middle cerebral artery occlusion，MCAO）大鼠腦部神經(jīng)元損傷和功能障礙，其分子機制可能是通過清除過氧亞硝酸鹽和減少誘導型一氧化氮合酶（Inducible nitric oxide syn?thase，iNOS）產(chǎn)生等發(fā)揮作用［60］。在體外研究中，HSYA 能夠抑制糖氧剝奪后小膠質(zhì)細胞內(nèi)的核因子κB（Nuclear factor kappa-B，NF-κB）信號通路和p38蛋白的磷酸化［61］，并抑制突觸后N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDA）受體，保護神經(jīng)元免受缺血影響［62］。HSYA 還通過抑制TLR4、TLR9、凝血酶等介導的炎性反應［63-65］，抑制PI3K/AKT/GSK3β 信號通路介導的缺血半影區(qū)神經(jīng)元凋亡［66］，抑制氧化應激和線粒體mPTP的開放［67-69］等，對局灶性缺血再灌注發(fā)揮神經(jīng)保護作用。Xu等［70］通過蛋白質(zhì)組學分析了 HSYA 對 MCAO 大鼠治療作用的潛在靶點，發(fā)現(xiàn)HSYA 抗腦缺血再灌注作用相關的潛在關鍵蛋白及信號通路為延長因子結合蛋白（Elongation factor Tu GTP binding domain con?taining 2，Eftud2）、雷帕霉素靶蛋白（Mammalian tar?get of rapamycin，mTOR）、Rab11、蛋白質(zhì)磷酸酶2 調(diào)節(jié)亞基E 亞型（Protein phosphatase 2，regulatory sub?unit B′，epsilon isoform，Ppp2r5e）和HIF-1信號通路。Chen 等［71］提出了一種新的腦缺血/再灌注損傷的生物指標-苯丙氨酸，高濃度的苯丙氨酸能抑制大鼠腎上腺髓質(zhì)嗜鉻瘤分化細胞株（Pheochromocytoma，PC12）線粒體功能和細胞增殖，而HSYA 通過上調(diào)線粒體裂變所需的動力蛋白相關蛋白1（Dynamin-1-like protein，DRP1）含量，降低苯丙氨酸水平，從而保護PC12細胞線粒體功能。

2.2 HSYA治療神經(jīng)退行性疾病

中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷會引起精神分裂癥、神經(jīng)退行性疾病、多發(fā)性硬化、癲癇、腦缺血等神經(jīng)疾病的發(fā)生［72-73］。據(jù)文獻報道，HSYA 能減少帕金森?。≒arkinson ′s disease，PD）大鼠旋轉次數(shù)，增加黑質(zhì)區(qū)域酪氨酸羥化酶的含量，提高多巴胺及其代謝物的水平，誘導腦內(nèi)膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的內(nèi)源性表達或其信號轉導，發(fā)揮神經(jīng)保護作用［74］。在對Aβ 誘導的阿爾茲海默癥（Alzheimer disease，AD）模型大鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，HSYA 能夠改善谷氨酸循環(huán)障礙，增強腦組織突觸結構可塑性，從而改善AD 模型大鼠的學習記憶能力和行為缺陷［75-76］。在HSYA 抗神經(jīng)退行性疾病的機制研究中，HSYA 抗氧化應激及抑制炎性反應保護神經(jīng)元細胞的作用受到廣泛關注。

2.2.1 抑制氧化應激損傷

HSYA 是一種公認的神經(jīng)保護劑，能夠通過抑制過氧化物酶體增殖劑激活受體γ（Peroxisome pro?liferators-activated receptors γ，PPAR-γ）磷酸化過程，抵御亞硝化應激和氧化應激，保護退行性疾病中的神經(jīng)元功能［77-78］。在 1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（MPTP）誘導的小鼠實驗性PD 模型中，HSYA 通過提高超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性和谷胱甘肽（Glutathione，GSH）水平預防氧化應激介導的多巴胺能神經(jīng)元變性，從而發(fā)揮抗PD的作用［79］。孔等［80-81］利用 Aβ25-35 誘導 PC12 細胞在體外部分模擬了AD 的病理過程：在Aβ25-35 的作用下，PC12 細胞株出現(xiàn)存活率下降、GSH 水平和Bcl-2/Bax 比值下降、貼壁細胞脫落以及形態(tài)改變等一系列病理變化，而HSYA 能夠逆轉這種改變，發(fā)揮神經(jīng)保護作用。

2.2.2 抑制炎性反應

在大鼠脊髓壓迫損傷模型、大鼠急性脊髓損傷模型及家兔脊髓缺血/再灌注模型中，HSYA 能夠減輕脊髓損傷程度和神經(jīng)功能障礙，降低丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、NO、MPO 和促炎細胞因子TNF-α 的水平，抑制 caspase-3 活性［82-84］。并且，HSYA 調(diào)節(jié)PD 大鼠和人神經(jīng)母細胞瘤細胞SHSY5Y 細胞中MAPK 炎癥信號通路，減少iNOS、環(huán)氧合酶-2（Cyclooxygenase-2，COX-2）等炎性蛋白表達以及多巴胺能神經(jīng)元的凋亡［85］。HSYA 還可以降低腦組織中炎性因子IL-6和TNF-α的水平，抑制炎性反應，提高腦組織神經(jīng)元抗炎能力，從而改善AD 大鼠的記憶功能［86］，此過程可能與Janus激酶2/信號轉導及轉錄激活因子3/NF-κB（Janus kinase 2/signal transducer and activator oftranscription3，JAK2/STAT3/NF-κB）信號通路相關［87-88］。

3 總結與展望

本綜述對近十年來HSYA 的心臟和腦保護作用進行了總結與分析（總結見圖2）。HSYA 通過抑制炎性反應、氧化應激、促進血管生成等多種機制，發(fā)揮抗心肌缺血/再灌注損傷、缺血性腦損傷、心肌梗死的作用，并且具有內(nèi)皮保護、神經(jīng)保護等作用，對高血壓、PD和AD等疾病具有很好的治療效果。

圖2 羥基紅花黃色素A對抗心臟和腦部疾病作用Fig.2 The effect of hydroxysafflor yellow A on heart and brain diseases

盡管HSYA 對心臟和腦部相關疾病的治療展現(xiàn)出較好的作用潛力，但相關的分子機制和信號通路還需要進一步的深入研究。同時，關于HSYA 毒性表現(xiàn)及有效治療窗的濃度范圍還缺乏系統(tǒng)、深入的動物學實驗和臨床研究。隨著藥效學、藥動學、制劑學的進一步深入研究，將會促使HSYA 具有更大的應用前景。