于文霞 劉躍 王佳樂 馬雪飛 譚明 關利新 翟鳳國

缺血/再灌注（Ischemia reperfusion，I/R）損傷是指組織在缺血情況下恢復血液灌注后，組織損傷反而加重，甚至發(fā)生不可逆性損傷的現(xiàn)象[1]。研究表明[2，3]，中藥對I/R 損傷有保護作用，中藥及其制劑治療靶點多、治療環(huán)節(jié)豐富，作用于I/R 損傷的復雜機制效果顯著。因此，深入研究中藥的作用機制可為臨床上治療I/R 損傷提供理論依據(jù)。

蒺藜皂苷（Gross saponin tribulus terrestris，GSTT）是傳統(tǒng)中藥蒺藜的主要成分，味辛、苦，性溫，具有活血祛風、祛痰止咳等多種功效[4]。研究表明，蒺藜皂苷具有抗氧化、抗炎、清除自由基和心腦血管保護作用，以蒺藜皂苷為主要成分的心腦舒通膠囊多用于治療心腦血管疾病[5]。本研究就蒺藜皂苷對心腦血管I/R 損傷保護作用展開討論，為日后蒺藜皂苷的開發(fā)與利用提供科學依據(jù)。

1 蒺藜皂苷在心腦血管I/R 損傷中的作用

1.1 抑制炎癥反應炎癥反應是I/R 損傷發(fā)生發(fā)展的重要病理過程。I/R 損傷后的炎癥反應主要包括：①刺激內皮細胞、內源性星形膠質細胞、小膠質細胞等；②大量釋放多種炎性因子，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-6（IL-6）和白細胞介素-10（IL-10）等；③抑制白細胞活化，細胞間黏附分子（ICAM）表達增高，釋放大量的蛋白水解酶和趨化因子；④內皮細胞炎癥反應使血-腦屏障通透性增強[6]。因此抑制炎癥反應是治療I/R 損傷的手段之一。殷惠軍等[7，8]研究發(fā)現(xiàn)蒺藜皂苷可以通過降低核因子κB（NF-κB）p65 核移位活性，抑制炎癥因子（TNF-α、IL-1β）和細胞間黏附分子-1（ICAM-1）的表達；降低心肌髓過氧化物酶（MPO）活性，減輕中性粒細胞侵潤，起到抗心肌I/R 損傷的作用。翟鳳國等[9，10]通過建立大鼠腦I/R 模型，發(fā)現(xiàn)蒺藜皂苷可以通過激活PPARγ 的表達，進而抑制NF-κB 炎癥信號通路，通過增強IL-10 的表達，降低TNF-α、IL-6 的表達，降低炎癥反應，發(fā)揮其神經保護作用；蒺藜皂苷也可以通過降低促進細胞外基質分解的蛋白酶—基質金屬蛋白酶-9（MMP-9）的表達，對血腦屏障起到保護作用，從而減輕腦I/R 損傷。

1.2 清除自由基自由基參與了I/R 后神經細胞的損害過程。自由基在人體正常的代謝過程中可被抗氧化酶如：超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、過氧化氫酶（CAT）等清除，形成動態(tài)平衡。I/R 過程中氧分子被大量還原成活性氧自由基（Oxygen free radical，OFR），這些OFR 氧化作用強，化學性質活潑，具有細胞毒性。自由基產生與清除之間失去平衡，在局部堆積時可引發(fā)以下過程：①使脂質、蛋白質過氧化，膜的基本特性被破壞、蛋白質被降解；②誘導DNA、RNA、多糖、氨基酸等物質交聯(lián)，從而降低其活性；③血管收縮、血小板聚集使組織的血液灌注減少；④自由基攻擊一氧化氮（NO）時產生毒性更強的OH-和NO2-，進一步氧化蛋白質，脂類和DNA 加重其損傷[11，12]。自由基在I/R 中起著非常重要的作用，自由基清除率也成為了評價藥物對I/R 損傷作用的重要指標。張羽冠等[13]研究發(fā)現(xiàn)，蒺藜皂苷能減少自由基的生成、減輕脂質過氧化反應，起到對I/R 后心肌細胞的保護作用；李紅等[14]研究表明，蒺藜皂苷通過減少再灌注期心肌組織中NO 含量，減少乳酸脫氫酶（LDH）的釋放，降低天門冬酸氨基轉移酶（AST）、肌酸激酶（CK）水平，使環(huán)磷酸鳥苷升高從而導致血管舒張并抑制血管平滑肌增殖，抵抗OFR 對心肌細胞生物膜的損傷，從而對心肌細胞產生較好的保護作用。姜恩平[15]通過線栓法建立大鼠局灶腦I/R 損傷模型發(fā)現(xiàn)蒺藜皂苷具有提高機體抗氧化酶活性、減輕脂質過氧化損傷、增強自由基清除能力，從而減小腦梗死面積。王雪云等[16]研究發(fā)現(xiàn)蒺藜皂苷能降低LDH、CK、丙二醛（MDA）和NO 的含量，并提高超氧化物歧化酶（SOD）活性，減輕神經功能障礙，對腦I/R 的大鼠起到保護作用。由此可見，蒺藜皂苷可以通過增強自由基的清除率，減少腦I/R 損傷。

1.3 抑制細胞凋亡細胞凋亡是指為維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)由基因控制的細胞程序性死亡的過程，細胞凋亡與I/R 損傷具有密切聯(lián)系。I/R 后會釋放興奮性氨基酸（EAA），通過啟動凋亡相關基因的激活、誘導凋亡信號轉導通路，最終導致細胞凋亡。凋亡的發(fā)生是細胞內外多因素共同調節(jié)的結果，如：缺血缺氧本身激活了凋亡相關基因；I/R 后產生的大量氧自由基在對細胞造成損傷的同時也促進了凋亡相關基因表達的增加；細胞內鈣超載、線粒體損傷及炎性細胞因子啟動了凋亡信號通路等。目前認為細胞凋亡有三條路徑：①內源性凋亡路徑，又稱線粒體凋亡路徑，線粒體內儲存了很多促凋亡蛋白，I/R損傷發(fā)生后促凋亡蛋白被釋放，與凋亡蛋白結合因子形成復合體，使下游凋亡蛋白如半胱氨酸蛋白酶Caspase3、Caspase6 等被激活；②外源性凋亡路徑，又稱死亡受體路徑，與細胞表面死亡受體的激活有關；③不依賴Caspase 的凋亡誘導因子途徑[17]。研究表明[18，19]，蒺藜皂苷在心肌缺氧復氧損傷和氰化鈉（NaCN）誘導大鼠乳鼠心肌細胞I/R 損傷中，可以使Caspase-3 的表達減少、上調抗凋亡蛋白Bcl-2、下調促凋亡蛋白Bax、穩(wěn)定線粒體膜電位，從而抑制心肌細胞凋亡。孫巍等[20，21]發(fā)現(xiàn)，蒺藜皂苷可能通過激活蛋白激酶C（PKCε）、細胞外信號調節(jié)激酶（ERK1/2）傳導的通路而抑制心肌細胞凋亡，從而發(fā)揮其對心肌細胞的保護作用。研究發(fā)現(xiàn)[22，23]，蒺藜皂苷可通過阻斷Caspase 依賴的凋亡通路抑制由腦缺血引起的神經細胞凋亡，也可以通過增加Bcl-2表達量，降低Bax 蛋白的表達量，調節(jié)Bcl-2/Bax 蛋白比值來抑制神經細胞凋亡，從而減少由I/R 引起的大鼠腦組織神經細胞和H2O2誘導的PC12 細胞凋亡。蒺藜皂苷也可以激活PKCε-ERK1/2 信號轉導通路，抑制神經細胞的凋亡而產生保護作用，實現(xiàn)對腦I/R 損傷的保護作用[24]。

1.4 抑制細胞內Ca2+超載Ca2+是細胞膜電生理活動的重要組成部分，在正常情況下參與多種代謝活動，I/R 發(fā)生后細胞外液H+濃度下降，形成濃度差，使Na+/H+交換蛋白被激活，細胞內Na+濃度升高，Na+/Ca2+交換異常，Ca2+內流并引起細胞損傷的現(xiàn)象即Ca2+超載。I/R 損傷引起的Ca2+超載會導致：①線粒體能量代謝障礙；②內質網穩(wěn)態(tài)被破壞；③使膜酯酶分解，破壞細胞和線粒體膜，使膜的通透性提高；④激活巨噬細胞，釋放大量水解酶和細胞因子；⑤促使黃嘌呤脫氫酶轉化為黃嘌呤氧化酶，使自由基生成[25]。加重I/R 損傷以及一系列的級聯(lián)反應。于昕等[26]研究表明，蒺藜皂苷通過阻滯鈣通道減少細胞內Ca2+濃度，使心肌收縮力下降，在減少心肌耗能的同時，也避免鈣超載從而起到保護心臟作用。劉雪梅[27]建立缺氧/復氧損傷的皮層神經元凋亡模型，研究發(fā)現(xiàn)蒺藜皂苷可降低皮層神經元胞漿內游離的鈣濃度，減輕其引起的早期細胞凋亡狀況，從而減輕細胞損傷。因此推斷抑制細胞內Ca2+超載可能是蒺藜皂苷抗腦I/R 損傷作用的原因之一。

1.5 改善能量代謝能量代謝障礙是I/R 損傷發(fā)生的關鍵環(huán)節(jié)。細胞維持正常的功能和代謝需要的能量正常情況下由葡萄糖有氧代謝提供，當細胞出現(xiàn)能量代謝障礙時，能量代謝主要以無氧代謝為主，ATP 生物合成減少，Na+-K+-ATP 酶活性改變，導致細胞內外鈉鉀失衡，細胞外K+增多導致細胞膜持續(xù)去極化而影響興奮傳導、遞質釋放等；當I/R 后，缺血缺氧會使細胞出現(xiàn)能量代謝障礙，糖酵解產生的ATP 成為維持細胞存活的唯一能量來源，但糖酵解產生的ATP 不能滿足細胞的需求，I/R 后的一段時間內乳酸等代謝產物會在細胞內大量堆積，使細胞發(fā)生酸中毒。心肌能量代謝會誘發(fā)心律失常，引起心肌細胞的電生理改變。能量代謝異常引起的線粒體結構和功能異常也會加重腦I/R 注損傷。Zhang等[28]建立Langendorff 離體心臟灌流系統(tǒng)，制備大鼠I/R 實驗模型，發(fā)現(xiàn)蒺藜皂苷可舒張大鼠冠狀動脈，增加冠脈血流量，改善心肌的供血、供氧，增加心肌組織ATP 酶活性，提升大鼠心肌功能，從而對心肌I/R 損傷起到保護作用。有研究發(fā)現(xiàn)，蒺藜皂苷可以通過促進神經細胞ATP 酶活性恢復，發(fā)揮保護細胞完整性，增強機體清除自由基的能力，起到改善腦組織能量代謝障礙的作用[29，30]。因此提示蒺藜皂苷可能通過減輕能量代謝障礙對抗腦I/R 損傷。

2 總結與展望

心腦血管疾病是世界第三大疾病，其發(fā)病率、死亡率、致殘率極高。我國已經逐漸進入老齡化社會，其中尤其明顯的是心腦血管疾病發(fā)生率不斷的增高，給人們的生活帶來巨大的影響[31]。缺血性心腦血管疾病占心腦血管疾病的70%～80%[32]。目前臨床上治療缺血性心腦血管疾病的主要方法是盡快恢復血液供應，減輕組織或器官的損傷，I/R 會導致組織或器官功能障礙等一系列損傷反應發(fā)生。研究表明，中藥具有多靶點、多效應的心腦血管保護作用，蒺藜皂苷可以通過抑制炎癥反應、減少自由基的生成、抑制細胞凋亡、抑制細胞內Ca2+超載、改善能量代謝等方面干預I/R 損傷，從而對I/R 損傷發(fā)揮保護作用。因此，進一步研究蒺藜皂苷類在心腦血管疾病方面的活性成分及其作用機制，將對蒺藜藥材在心腦血管疾病臨床開發(fā)與應用具有重要意義。