李培杰,鄭先先,ODURO Patrick Kwabena,冷玲,2,李玉紅,2,黎瑞巧,2,王啟隆,2
(1.天津中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院,天津 301617;2.組分中藥國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 301617)
缺血性心臟病是一種嚴(yán)重危害人類健康的心血管事件,是造成中國居民死亡的主要原因之一[1]。經(jīng)皮冠狀動脈介入(PCI)手術(shù)用于恢復(fù)心臟血流,以改善患者心肌缺血后的生存率,然而臨床發(fā)現(xiàn)心外膜冠狀動脈血流重建后通常發(fā)生微血管阻塞,導(dǎo)致心肌在微血管水平上再灌注失敗,嚴(yán)重時會減少上游心外膜動脈血流,這種現(xiàn)象被稱為無復(fù)流。冠狀動脈介入治療期間慢血流或無復(fù)流的發(fā)生率為30%~50%,發(fā)生無復(fù)流的患者在患有早期梗死后并發(fā)癥、左心室重塑不良、心源性休克等方面有更高的風(fēng)險[2]。無復(fù)流的病理原因較復(fù)雜,包括白細(xì)胞浸潤,血管收縮,細(xì)胞水腫和微血栓等,涉及到PCI手術(shù)期間的介入性損傷和心肌缺血再灌注(MI/R)損傷[3]。
內(nèi)皮細(xì)胞是心臟中最豐富的非心肌細(xì)胞類型,可以調(diào)節(jié)血管張力、血管生成、防治血栓和炎癥等,在心臟疾病的病理過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[4]。以往的心臟疾病治療多集中在心肌細(xì)胞上,但隨著內(nèi)皮細(xì)胞在無復(fù)流中的相關(guān)研究的深入,內(nèi)皮細(xì)胞的重要性受到越來越多的關(guān)注。本文概述內(nèi)皮細(xì)胞與無復(fù)流的關(guān)系,旨在闡明內(nèi)皮細(xì)胞是心臟保護(hù)的新靶點(diǎn),并總結(jié)中藥保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞和治療無復(fù)流的研究現(xiàn)狀,為中藥防治MI/R損傷的臨床應(yīng)用提供依據(jù),及其作用機(jī)制解析提供新思路。
內(nèi)皮細(xì)胞從多方面參與無復(fù)流發(fā)生機(jī)制,內(nèi)皮細(xì)胞的屏障功能破壞、舒縮功能失衡、炎癥反應(yīng)激活和血管新生抑制均可導(dǎo)致再灌注后無復(fù)流現(xiàn)象,維持內(nèi)皮細(xì)胞的正常功能和結(jié)構(gòu)完整性對血流的通暢具有重要意義。
1.1 內(nèi)皮屏障功能破壞 內(nèi)皮細(xì)胞之間緊密嵌合組成內(nèi)皮單層,在血管壁和血流之間形成屏障。內(nèi)皮完整性的破壞將直接導(dǎo)致微血管高滲透性,增加水和大分子蛋白質(zhì)向間質(zhì)的滲漏,引起間質(zhì)水腫。雖然內(nèi)皮細(xì)胞比心肌細(xì)胞更具缺氧耐力,但流體剪切力喪失引起的內(nèi)皮細(xì)胞起泡腫脹[5],內(nèi)皮鈣黏蛋白復(fù)合物解離導(dǎo)致的細(xì)胞連接不穩(wěn)定[6],鈣離子超載促進(jìn)的內(nèi)皮細(xì)胞間隙形成[7]以及覆蓋內(nèi)皮的糖萼脫離[8],都對內(nèi)皮完整性造成破壞。再灌注誘發(fā)的活性氧增加會造成內(nèi)皮細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔開放[9],并激活受體相互作用蛋白激酶 3(RIPK3),NOD 樣受體 3(NLRP3)等一系列壞死蛋白導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞死亡[10-11],加劇間質(zhì)水腫,和MI/R損傷引起的心肌細(xì)胞水腫共同壓迫微血管,升高微血管血流阻力。
1.2 內(nèi)皮舒縮功能失衡 內(nèi)皮細(xì)胞通過分泌一氧化氮(NO)、一氧化碳和前列環(huán)素等血管擴(kuò)張因子以及內(nèi)皮素1、血管緊張素Ⅱ和血栓素等血管收縮因子,維持血管舒張和收縮平衡[4]。MI/R損傷伴隨著內(nèi)皮細(xì)胞缺氧和再氧合,引發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激,造成內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)解偶聯(lián),促進(jìn)超氧化物產(chǎn)生和抑制NO產(chǎn)生[12]。超氧化物與NO相互作用產(chǎn)生過氧亞硝酸鹽以及NO的下游靶標(biāo)可溶性鳥苷酸環(huán)化酶在MI/R后被氧化,都進(jìn)一步降低NO產(chǎn)生血管擴(kuò)張的能力[13]。而內(nèi)皮素1在內(nèi)皮細(xì)胞中合成增加,發(fā)揮強(qiáng)烈地收縮血管作用[14];血小板被MI/R激活時也會釋放血管收縮因子,引起內(nèi)皮依賴性血管收縮[15],并且內(nèi)皮功能障礙本身和腫瘤壞死因子α?xí)鰪?qiáng)MI/R期間內(nèi)皮對血管收縮因子的敏感性[16]。內(nèi)皮舒縮功能失衡誘發(fā)的血管狹窄甚至閉塞,阻礙了血流的再灌注。值得注意的是,MI/R后周細(xì)胞收縮也是導(dǎo)致微血管狹窄重要原因[17],有研究發(fā)現(xiàn)在腦微血管中內(nèi)皮細(xì)胞釋放的NO能夠舒張收縮性周細(xì)胞[18],這提示在心臟中內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞可能存在類似的串?dāng)_。
1.3 內(nèi)皮炎癥反應(yīng)激活 PCI術(shù)中擴(kuò)張球囊或展開支架時會引起血栓或動脈粥樣硬化物質(zhì)破碎,產(chǎn)生的顆粒型物質(zhì)造成遠(yuǎn)端微血管堵塞[19]。術(shù)中對內(nèi)皮細(xì)胞的機(jī)械性損傷會增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞對細(xì)胞黏附分子、趨化因子和細(xì)胞因子的表達(dá),促進(jìn)白細(xì)胞,特別是中性粒細(xì)胞向損傷部位的募集[20]。除了這種介入性的微血管阻塞,再灌注本身也會造成微血管阻塞。血流再灌注對內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞的損傷也會放大炎癥反應(yīng),包括內(nèi)皮細(xì)胞中L-選擇素配體表達(dá)增加,心肌細(xì)胞中促炎因子的釋放等,會進(jìn)一步導(dǎo)致中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞與內(nèi)皮的黏附[21-22]。同時被免疫介質(zhì)激活的內(nèi)皮細(xì)胞凝血能力增強(qiáng),促進(jìn)血小板黏附聚集和纖維蛋白沉積[23],加劇微血管阻塞。
1.4 血管新生抑制 接受過PCI治療患者的心臟微血管修復(fù)很大程度上依賴于血管新生反應(yīng)。血管新生涉及到血管基底膜降解,內(nèi)皮細(xì)胞激活,增殖,遷移和重建等過程,受到多種血管生成生長因子刺激。體外實(shí)驗(yàn)證明內(nèi)皮細(xì)胞在經(jīng)歷缺氧/復(fù)氧時,血管新生的相關(guān)基因表達(dá)量降低,內(nèi)皮細(xì)胞增殖,管形成和細(xì)胞遷移能力減弱[24]。而減輕內(nèi)皮細(xì)胞在MI/R中的損傷有利于增強(qiáng)血管新生,改善心功能[25],說明內(nèi)皮細(xì)胞損傷會抑制血管新生的過程,可能與PCI后不良預(yù)后有關(guān)。
無復(fù)流形成過程中涉及到的冠脈微血管損傷,微血栓形成和炎癥細(xì)胞黏附與中醫(yī)理論中的脈絡(luò)受損,心脈瘀阻和熱毒損傷病機(jī)相對應(yīng),治療中藥多以化瘀通脈、清熱解毒為主[26]。針對無復(fù)流的多種機(jī)制,中藥可從多靶點(diǎn),多通路發(fā)揮藥效,并且毒副作用小,彌補(bǔ)了西藥作用靶點(diǎn)單一,毒副作用大的不足。下面就中藥治療無復(fù)流的作用及機(jī)制予以總結(jié)歸納,見表1。
表1 中藥復(fù)方和成分改善無復(fù)流的靶點(diǎn)和機(jī)制Tab.1 Targets and mechanisms of traditional Chinese medicine compounds and components in improving no-reflow
2.1 改善內(nèi)皮屏障功能和保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞 通心絡(luò)膠囊具有益氣活血,通絡(luò)止痛的功效,廣泛用于治療各種冠狀動脈疾病患者,包括急性冠狀動脈綜合征等。研究發(fā)現(xiàn)通心絡(luò)膠囊能激活過氧化物酶體增殖物激活受體-α/血管生成素樣4(PPAR-α/Angptl4)通路,穩(wěn)定內(nèi)皮鈣黏蛋白復(fù)合物,增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接和內(nèi)皮屏障完整性,進(jìn)而降低糖尿病大鼠MI/R損傷[27]。
丹參酮ⅡA通過激活沉默信息調(diào)節(jié)器1/過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(SIRT1/PGC1α)通路維持線粒體膜電位,減少線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔開放,抑制細(xì)胞色素C泄漏,為微血管內(nèi)皮細(xì)胞(CMECs)提供生存優(yōu)勢[28]??鄥A預(yù)處理的CMECs可以激活Janus激酶2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子/轉(zhuǎn)錄激活子3(JAK2/STAT3)通路,在經(jīng)歷缺氧/復(fù)氧時有更高的S期細(xì)胞比率,表現(xiàn)出更高的細(xì)胞活力,并增加B淋巴細(xì)胞瘤-2基因/BCL2-相關(guān)X的蛋白質(zhì)(Bcl-2/Bax)比值,減少缺氧/復(fù)氧造成的CMECs凋亡[29]。黃芩苷對CMECs也具有保護(hù)作用,與降低壞死性凋亡相關(guān)蛋白RIPK3的磷酸化水平有關(guān)[30]。
2.2 改善內(nèi)皮舒張功能 通脈養(yǎng)心丸用于臨床治療胸痛、心痛、氣陰兩虛型冠心病,改善心絞痛或冠心病患者的血管內(nèi)皮功能。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明通脈養(yǎng)心丸能激活磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)和蛋白激酶A(PKA)途徑,上調(diào)NO活性,調(diào)節(jié)MI/R后大鼠血管張力,擴(kuò)張血管,減輕再灌注時血管阻力[31-32]。搜風(fēng)祛痰方一方面通過激活A(yù)kt/eNOS通路促進(jìn)NO的表達(dá),增加Bcl2/Bax比值,發(fā)揮血管保護(hù)作用,另一方面通過調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞分泌的血管活性物質(zhì),減輕血管收縮,從而降低冠脈微循環(huán)障礙[33]。通心絡(luò)還能刺激心肌細(xì)胞分泌小細(xì)胞外囊泡,被CMECs攝取后,間接激活CMECs中的eNOS,提高CMECs中NO水平[34]。
2.3 改善內(nèi)皮炎癥反應(yīng)和血管新生 止麻消痰活血湯是根據(jù)無復(fù)流的病機(jī)所創(chuàng)建的經(jīng)驗(yàn)方,具有活血通脈、益氣化濁的功效,研究發(fā)現(xiàn)止麻消痰活血湯通過抑制核因子κB(NF-κB)的磷酸化,降低炎癥因子水平和炎癥細(xì)胞浸潤,減少微血管阻塞,改善MI/R后無復(fù)流[35]。
丹參酮ⅡA通過Akt/NF-κB途徑抑制纖維蛋白原樣蛋白2(FGL2)表達(dá),改善纖維蛋白沉積和炎癥反應(yīng)來預(yù)防微血管阻塞[36]。丹皮酚可以通過降低MI/R后炎癥細(xì)胞浸潤,增加心肌血流量等方面減少心肌無復(fù)流,改善心功能[37]。天麻素在抑制NLRP3造成CMECs焦亡的同時,還能減少白細(xì)胞介素-1β的產(chǎn)生,減弱心肌炎癥細(xì)胞浸潤,并增加了毛細(xì)血管形成,這些都有利于CMECs在MI/R后的存活和增加再灌注量[38]。
無復(fù)流是PCI期間的重要問題,顯著削弱再灌注治療的有益效果。本文介紹內(nèi)皮細(xì)胞病理變化在無復(fù)流中的作用,明確內(nèi)皮細(xì)胞在無復(fù)流中的重要性,為開發(fā)新藥物提供新靶點(diǎn)新思路。中醫(yī)藥是中華民族的瑰寶,在治療心血管疾病方面取得卓越的成果。通心絡(luò)、通脈養(yǎng)心丸等復(fù)方臨床用于治療心血管疾病,并有效降低心肌無復(fù)流。中藥成分天麻素,丹參酮ⅡA,黃芩苷等具有內(nèi)皮細(xì)胞保護(hù)作用,是潛在的治療PCI后心肌無復(fù)流的藥物。但是MI/R后無復(fù)流形成的機(jī)制目前還未完全清楚,并且中藥相關(guān)的治療大部分集中在中藥單體成分上,單純的中藥復(fù)方研究較少,而且缺乏對中藥成分之間相互作用的研究。因此,進(jìn)一步探究中藥在治療無復(fù)流中發(fā)揮的多種作用,有利于為無復(fù)流治療和預(yù)防提供新的策略。