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(hù)機制研究進(jìn)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(hù)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(hù)作用機制并未完全了解。同時，缺血再灌注損傷可觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，適度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對心肌是種保護(hù)性機制，但持久或嚴(yán)重的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可引起細(xì)胞死亡。缺血缺氧時可表達(dá)多種基因，其中缺氧誘導(dǎo)因子-1和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)因子作為依賴局部缺血缺氧表達(dá)的程序性基因之間有潛在的聯(lián)系和影響。因此，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)因子可能是人參皂苷Rg1對心肌細(xì)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(hù)機制的最新研究報道，以及人參皂苷Rg1對與此相關(guān)因子表達(dá)及其信號通路的調(diào)控的關(guān)系進(jìn)行綜述，并對相關(guān)研究提出假設(shè)。

再灌注損傷；缺氧誘導(dǎo)因子1；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)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(jìn)海馬神經(jīng)發(fā)生和生存、提高神經(jīng)可塑性、增強學(xué)習(xí)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(hù)作用。

1 人參皂苷Rg1對再灌注損傷心肌的保護(hù)作用

冠心病在我國的發(fā)病率和死亡率逐年上升，是構(gòu)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(fù)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(fù)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(dǎo)致細(xì)胞損傷致死亡，也和自由基生成增多、鈣超載及白細(xì)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(jié)構(gòu)均發(fā)生明顯變化。缺血時產(chǎn)生損傷反應(yīng)，再灌注時加強了損傷反應(yīng)。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(fù)氧刺激的大鼠心肌細(xì)胞，G-Rg1通過增加超氧化物歧化酶，減少活性氧及抑制細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載，起到抗氧化和維持細(xì)胞內(nèi)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(fù)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(nèi)一氧化氮水平達(dá)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(xì)胞集落刺激因子誘導(dǎo)骨髓外周血單個核細(xì)胞遷移至心肌組織，并使血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)一步分化，血管內(nèi)皮細(xì)胞的再生促進(jìn)梗死心肌組織毛細(xì)血管再生以恢復(fù)血液供應(yīng)。Zhang等[9]研究表明，缺氧/復(fù)氧刺激大鼠心肌細(xì)胞，G-Rg1抑制了心肌細(xì)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(dá)的相關(guān)抗損傷因子的調(diào)節(jié)機制

缺血缺氧時表達(dá)多種基因，其中缺氧誘導(dǎo)因子1（Hypoxia Inducible Factor-1，HIF-1）對這些基因的誘導(dǎo)性表達(dá)調(diào)控起到重要作用。HIF-1在哺乳動物中廣泛表達(dá)，對氧氣的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)起重要作用，是具有轉(zhuǎn)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(dá)，缺氧時幾乎不被誘導(dǎo)。受缺氧調(diào)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(nèi)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(zhuǎn)錄因子的作用，調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)。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(yīng)，對抗缺血再灌注損傷。

HIF-1與心血管系統(tǒng)有關(guān)的靶基因主要有[11]：促紅細(xì)胞生成素（erythropoietin，EPO）能促進(jìn)干細(xì)胞分化為原紅細(xì)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(xì)胞和紅細(xì)胞釋放入血；血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是很強的內(nèi)皮特異性絲裂原，與內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的特異性受體結(jié)合后使內(nèi)皮細(xì)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(fù)相關(guān)。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(yīng)；促內(nèi)皮素1（endothelins，ET-1）是血管活性肽，其表達(dá)增加，可使心肌適應(yīng)機體的缺氧環(huán)境的耐受性增強；誘導(dǎo)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(dá)調(diào)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(diào)HIF-1α及其下游基因VEGF在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)以促進(jìn)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(diào)VEGF在大鼠心肌內(nèi)的表達(dá)以促進(jìn)血管生成。Wang等[15]研究表明，G-Rg1可通過Akt信號通路上調(diào)HIF-1α和血小板—內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子CD31的表達(dá)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(guān)于G-Rg1調(diào)控HIF-1表達(dá)的機制未完全了解，這是值得研究的熱點方向。

3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與再灌注損傷的聯(lián)系

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)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(guān)。再灌注損傷可致酸中毒、ATP耗竭、鈣超載及氧化應(yīng)激等。同時缺血缺氧后造成葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)匱乏，大量自由基的產(chǎn)生及Ca2+穩(wěn)態(tài)破壞均可引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能障礙，觸發(fā)ERS。適度的ERS是種細(xì)胞保護(hù)機制，可促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處理未折疊及錯誤折疊蛋白等降低損傷，持久或嚴(yán)重的ERS可引起細(xì)胞死亡。在不同的誘導(dǎo)條件下，ERS通過不同的信號通路發(fā)揮正性/負(fù)性調(diào)節(jié)，隨之產(chǎn)生相應(yīng)保護(hù)/損傷細(xì)胞的效應(yīng)。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(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)蓄積激發(fā)的未折疊蛋白反應(yīng)（unfolded protein response，UPR）；過多表達(dá)的蛋白質(zhì)經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜轉(zhuǎn)運激發(fā)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過負(fù)荷反應(yīng)（ER overload response，EOR）；以及ER膜上固醇剝奪激活的固醇級聯(lián)反應(yīng)。

UPR 是介導(dǎo)ERS的最重要的信號機制。蛋白質(zhì)的正確折疊需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)分子伴侶與折疊酶的參與，主要有以下幾類：葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白類如GRP78（glucose regulatory protein 78kD）、GRP94等；鈣結(jié)合伴侶如分子鈣網(wǎng)蛋白（cal reticulin，CRT）等；蛋白質(zhì)折疊酶類如內(nèi)質(zhì)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(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白，即蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（protein kinase R-like ER kinase，PERK）、活化轉(zhuǎn)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(jié)合。ERS時，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)大量的未折疊蛋白與GRP78蛋白結(jié)合，導(dǎo)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(yīng)基因如血紅素氧合酶1、斯鈣素2、GRP94均可由ATF6和HIF-1誘導(dǎo)表達(dá)[16，17]。其中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化還原素1有兩個亞型，α亞基由HIF-1誘導(dǎo)表達(dá)[18]，β亞基由ERS誘導(dǎo)表達(dá)[19]。馬驥等[20]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠心肌梗死后，即刻進(jìn)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(jié)合蛋白同源蛋白（CCAAT/enhancer-binding protein-homologous protein，CHOP）過表達(dá)及其介導(dǎo)的凋亡信號通路，保護(hù)缺血心肌，改善心功能。而HIF-1與EPO具有上下游基因激活關(guān)系。故HIF-1和ERS相關(guān)因子作為依賴局部缺氧缺血表達(dá)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(diào)HIF-1α的表達(dá)，使其發(fā)揮對心肌的保護(hù)作用。但G-Rg1與心肌內(nèi)ERS相關(guān)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(dǎo)的大鼠嗜咯細(xì)胞瘤細(xì)胞系（PC12）產(chǎn)生的神經(jīng)毒性及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，增強細(xì)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(fù)灌家兔心肌，通過調(diào)節(jié)ERS反應(yīng)程度，抑制I／R導(dǎo)致的過度ERS，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)凋亡而產(chǎn)生心肌保護(hù)效果。Yeh等[23]研究發(fā)現(xiàn)，霍奇金淋巴瘤1（HL-1）細(xì)胞系模擬的心房肌細(xì)胞在心臟停搏液誘導(dǎo)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(yīng)UPR使擬心肌細(xì)胞增強抗凋亡能力和減少凋亡反應(yīng)。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(dǎo)的通過ERS介導(dǎo)的CHOP凋亡通路引起的心肌細(xì)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(dǎo)的CHOP凋亡通路達(dá)到對大鼠心肌的保護(hù)作用。Doroudgar等[26]研究發(fā)現(xiàn)擬缺血再灌注誘導(dǎo)大鼠心室肌損傷和死亡，通過增強ATF6的活性，使其誘導(dǎo)GRP78的表達(dá)上調(diào)，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(dǎo)激活的ATF6，當(dāng)再灌注時又滅活。這預(yù)示著，適當(dāng)?shù)墓嘧⑶邦A(yù)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(hù)作用。Isodono等[27]研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)質(zhì)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(dǎo)致的大鼠心臟重構(gòu)。是通過增加PERK和ATF6的表達(dá)，抑制CHOP表達(dá)起到保護(hù)心肌細(xì)胞的作用。以上研究提示，關(guān)于G-Rg1與心肌內(nèi)ERS有何聯(lián)系和影響，可從上述潛在靶點進(jìn)行研究。

4 結(jié)語與展望

G-Rg1對心血管的保護(hù)作用得到廣泛認(rèn)可，對再灌注損傷的保護(hù)機制也得到部分闡明，但其對HIF-1及其下游基因的調(diào)節(jié)機制并未完全了解。同時G-Rg1對ERS相關(guān)因子的調(diào)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(hù)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(xué)基金資助（編號：81260061） ，云南省科技廳—昆明醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合專項基金資助（項目編號：2011FB193及2012FB046）

650101 云南省昆明市，昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院 心內(nèi)科

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