動(dòng)脈粥樣硬化( atherosclerosis, AS) 作為心肌梗死、心絞痛、心力衰竭等疾病的主要病理過(guò)程,目前已成為全球死亡的首要原因。動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病機制與免疫炎癥反應、脂質(zhì)代謝、氧化應激、細胞凋亡以及血流動(dòng)力學(xué)改變等有關(guān),其特征是血管壁中存在低密度脂蛋白膽固醇沉積和泡沫細胞的形成。血管內皮細胞是位于血管內層的單層細胞,可調控血液和周?chē)M織的物質(zhì)交換,其完整性十分重要。近年來(lái),隨著(zhù)中藥天然產(chǎn)物的研究深入,發(fā)現其活性單體和衍生物能通過(guò)抑制氧化應激、調控血管活性物質(zhì)釋放、減輕機體炎癥、平衡凝血與抗凝血系統等途徑調控內皮細胞功能,在內皮保護和動(dòng)脈粥樣硬化防治方面具有多途徑、多環(huán)節、多靶點(diǎn)的優(yōu)勢,另外也有報道發(fā)現中藥天然產(chǎn)物在抵抗新冠病毒所致的內皮損傷和動(dòng)脈粥樣硬化具有重要作用。
血管內皮細胞與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系
AS作為一種常見(jiàn)的慢性炎癥性疾病,其基本病理改變是在動(dòng)脈內膜面形成斑塊,有脂質(zhì)條紋、纖維斑塊和粥樣斑塊。血管內皮存在于血液與血管壁之間,是血管的重要組成部分,與血液的細胞直接接觸,通過(guò)調節血液流動(dòng)性和纖維蛋白溶解、血管緊張度、血管生成、單核細胞黏附和血小板聚集,在心血管穩態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在健康狀態(tài)下,內皮細胞對舒張及收縮血管因子、抗炎及促炎因子、抗氧化及氧化因子的分泌和平衡具有良性調節作用,因此,正常的血管內皮被視為心血管健康的"守門(mén)人"。
血管內皮的異常是導致多種心血管疾病的主要原因,如AS、高血壓、高血脂等。內皮功能障礙的特征是血管舒張和血管收縮失衡,活性氧和促炎因子升高以及一氧化氮(NO)生物利用度不足。臨床研究表明,在沒(méi)有罹患冠心病的成年人中,內皮功能障礙會(huì )增加心血管疾病的患病風(fēng)險。冠狀動(dòng)脈內皮功能失常也是預測冠心病患者發(fā)生 AS 等其他疾病的風(fēng)險因子。因此,對內皮細胞功能的評估是預測心血管疾病發(fā)生的重要工具和手段。越來(lái)越多研究表明,對內皮細胞功能的改善有助于減少心血管疾病事件的發(fā)生。
中藥天然產(chǎn)物調控內皮細胞功能、防治動(dòng)脈粥樣硬化途徑
1、抗氧化應激
當機體在遭受各種有害刺激時(shí),體內氧化系統與抗氧化系統穩態(tài)失衡,造成氧化應激反應,活性氧(reactive oxygen species, ROS)過(guò)多表達會(huì )使細胞損傷、凋亡,甚至導致細胞功能障礙。ROS 增多,能夠與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和 DNA 反應,擾亂氧化還原動(dòng)態(tài)平衡,造成生物膜脂質(zhì)過(guò)氧化損傷,進(jìn)而損傷內皮細胞。內皮細胞釋放NO可以抑制細胞增殖,減少膠原纖維,抑制血小板活化和聚集等一系列反應,防止As的發(fā)生和發(fā)展。隨著(zhù) ROS 的增加,會(huì )產(chǎn)生有毒的過(guò)氧亞硝酸鹽,減少NO 的可獲得性,從而解偶聯(lián)內皮細胞一氧化氮合成酶( endothelial nitric-oxide synthase,eNOS)。正常生理條件下,eNOS 產(chǎn)生的 NO 可以清除超氧陰離子,保護細胞免受氧化應激誘導的細胞凋亡。ROS 是過(guò)氧化反應引起血管基因表達的一個(gè)重要原因。中藥天然產(chǎn)物可以通過(guò)不同的信號通路抑制 ROS 產(chǎn)生,清除過(guò)量的 ROS,避免 NO 氧化變性,防止解偶聯(lián)反應,提高 eNOS 表達,維持 NO 水平,從而發(fā)揮良好的抗氧化應激作用;此外,還可以增強多種內源性抗氧化劑的釋放和活性,提高氧自由基的清除能力,改善受損內皮細胞。
2、調節血管及內環(huán)境的平衡
As 存在血流介導的內皮功能障礙,會(huì )導致血管舒縮因子分泌失調。內皮依賴(lài)性舒張因子、前列環(huán)素(prostacyclin, PGI2)和血管內皮超極化因子等舒血管活性物質(zhì),以及內皮素-l (endothelin-1, ET-1)、血栓素 A2 (thromboxane A2, TXA2)、血管緊張素 II (angiotensinII, Ang-II)和超氧陰離子等縮血管物質(zhì),可調節血管及內環(huán)境的平衡。ET-1 和 NO 是由血管內皮細胞合成和分泌,主要反應內皮細胞的功能狀態(tài),NO 是一種血管保護因子,而 ET-1可促進(jìn)白細胞與黏附分子結合,損傷內膜。研究表明,多種中藥天然產(chǎn)物可以提高 NO、 PGI2 等血管舒張因子水平,同時(shí)降低 ET-1、TXA2 縮血管物質(zhì)活性,生物堿類(lèi)還可降低 Ang-II 誘導的 ROS 產(chǎn)生,雙向調節血管內皮功能,對 As 引起的血流障礙有良好療效。
3、抑制炎癥反應
炎癥反應貫穿 As 不同階段。疾病早期,VECs 損傷后分泌內皮細胞源性生長(cháng)因子、釋放 P-選擇素、血管細胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1)、細胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1, ICAM-1)等表達,增加了血管通透性,血液中的大量脂質(zhì)滲入到血管內膜下,同時(shí)介導循環(huán)中的淋巴細胞和單核細胞黏附于VECs,在單核細胞趨化蛋白-1 的吸引下穿過(guò)細胞進(jìn)入內膜下,受細胞因子刺激轉變?yōu)榫奘杉毎缓笤谇宓婪蚴荏w介導下吞噬脂質(zhì)而形成泡沫細胞。研究證明,由T細胞和巨噬細胞產(chǎn)生的促炎因子 TNF-α 在黏附分子、趨化因子和清道夫受體的表達上發(fā)揮了關(guān)鍵作用。VECs 損傷也可刺激 VSMCs 合成,釋放基質(zhì)金屬蛋白酶-2 促進(jìn) VSMCs轉變?yōu)榕菽毎E菽毎M(jìn)一步吞噬脂質(zhì)進(jìn)可形成斑塊。此外,TNF-α、 IL-6 促使 VECs產(chǎn)生 ROS,激活 NF-κB 信號通路,使眾多炎癥因子表達增加,加重炎癥反應和細胞增殖形成惡性循環(huán),促進(jìn) As 斑塊生長(cháng)和不穩定性。隨著(zhù)炎癥的循環(huán)進(jìn)展,活化的白細胞、VECs 和VSMCs 釋放成纖維細胞生長(cháng)調節因子,促使表型改變,從中膜穿過(guò)內彈力板層至動(dòng)脈內膜下大量增殖,釋放大量炎癥因子參與炎癥反應,加速 As 并促進(jìn) VSMCs細胞外基質(zhì)形成。在 As 后期,斑塊破裂和血栓形成時(shí)也有炎癥反應的參與。激活的巨噬細胞可產(chǎn)生多種基質(zhì)金屬蛋白酶,降解具有穩定斑塊作用的間質(zhì)膠原蛋白和其他細胞外基質(zhì)蛋白。斑塊內的炎癥因子也可以分泌血管生長(cháng)因子,誘導血小板源性生長(cháng)因子表達,組織因子釋放過(guò)多,加重 VSMCs 遷移和增殖促使斑塊內的微血栓形成。研究發(fā)現,中藥天然產(chǎn)物可抑制巨噬細胞 NF-κB 活化,減少炎癥因子釋放,從而減少泡沫細胞的形成,達到保護血管內皮作用。皂苷類(lèi)、生物堿類(lèi)可抑制 TNF-α 和 IL-6 等炎癥因子的表達,減少促炎物質(zhì)釋放,減輕炎癥反應。 此外,黃酮類(lèi)、有機酚、酸類(lèi)還可降低血脂,減少"泡沫細胞"的產(chǎn)生,保護內膜。
4、調節凝血系統和血小板功能
內皮細胞受損時(shí),會(huì )啟動(dòng)外源性凝血途徑,使血小板活化,并激活一系列凝血因子反應, 在生成大量凝血酶的作用下使纖維蛋白原變成纖維蛋白,導致血栓形成,使As 提早發(fā)生。 血管內皮的完整性是抗凝的基礎,能夠合成和分泌多種抗凝抗栓物質(zhì),平衡凝血系統。血液高凝狀態(tài)和血小板聚集粘附力增強是 As 進(jìn)展及并發(fā)癥發(fā)生的重要因素。As 斑塊破裂后,局部釋放組織因子等促凝因子分泌增加,介導血小板聚集和粘附,促進(jìn)血栓形成,導致動(dòng)脈閉塞而發(fā)生 As 急性事件的發(fā)生風(fēng)險。中藥天然產(chǎn)物不僅可以多途徑抑制血小板活化、抑制血小板粘附、聚集,還能降低多種凝血因子活性,平衡凝血系統,從而抑制血栓形成;另外,皂苷類(lèi)還具有減少纖維蛋白原的作用。
中藥天然產(chǎn)物與新冠病毒所致內皮損傷
COVID-19 感染后可以迅速激活免疫系統,釋放促炎趨化因子,誘導白細胞募集,其產(chǎn)生的 TNF-α、IL-6 等促炎因子可破壞內皮細胞的結構和功能,導致分泌活性物質(zhì)的內皮細胞功能失衡,加速炎癥因子介導的組織損傷。中藥天然產(chǎn)物通過(guò)增加TNF-α、降低 IL-6 水平、抑制信號通路、調節非特異性免疫、抑制或阻斷病毒復制與合成來(lái)發(fā)揮作用。有研究表明,巨噬細胞能通過(guò)模式識別受體識別致病物質(zhì)并利用促炎性因子調節炎癥反應。通過(guò)建立脂多糖誘導的小鼠單核巨噬細胞(RAW264.7)炎癥模型,丹參酮 II-A 對炎癥因子TNF-α、IL-6、IL-1β 分泌有明顯的抑制作用,其機制是通過(guò)TLR4/κB-α/NF-κB 信號通路調控炎癥因子發(fā)揮抗炎活性。
COVID-19 感染引起的內皮損傷,使內皮下膠原暴露導致內皮功能障礙,釋放組織因子 (tissue factor, TF)使凝血酶循環(huán)激活血小板并刺激纖維蛋白溶解,形成微血管血栓。 COVID-19 誘導的內皮炎癥反應會(huì )增加 As 斑塊的不穩定性,引發(fā)血栓前狀態(tài),增加潛在心血管事件風(fēng)險。研究發(fā)現,葛根素可顯著(zhù)減弱 ox-LDL 誘導的 HUVECs 中 TF 的表達,表明葛根素在抑制血栓的形成過(guò)程中有積極作用,是一種潛在的治療藥物。另有報道發(fā)現,天然產(chǎn)物復方中含有主要成分人參皂苷 Rb1 和 Rg1,可能對 COVID-19 患者的血管內皮細胞損傷有預防和治療的作用,降低其引起 As 等相關(guān)疾病的風(fēng)險。
此外,COVID-19 會(huì )引發(fā)組織器官損傷,比如 COVID-19 直接導致心臟受損,存在于心臟血管內皮細胞和心肌細胞中的高表達 ACE2 受體感染宿主,會(huì )損傷血管內皮細胞,并通過(guò)募集免疫細胞引起局部?jì)绕ぜ毎装Y反應, 預示著(zhù) COVID-19 病毒可通過(guò)心肌細胞表面的 ACE2 受體結合造成心肌損傷。中藥天然產(chǎn)物對保護心肌方面也發(fā)揮重要作用。研究證實(shí),丹參提取物對心肌缺血性損害具有保護作用,其機制是通過(guò)改善血管內皮損害,增加冠脈血流,改善缺血心肌能量代謝。黃芪有效成分可以減少白細胞的積聚,維持血管內皮細胞的功能及完整性,達到保護心肌細胞的目的。
參考文獻
[1]雷雪麗,王震.中藥天然產(chǎn)物調控內皮細胞防治動(dòng)脈粥樣硬化的研究進(jìn)展[J/OL].中國動(dòng)脈硬化雜志:1-21[2022-11-22].http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1262.R.20221007.1505.006.html
[2]趙立鳳,于紅紅,田維毅.中藥單體調控血管內皮細胞自噬干預動(dòng)脈粥樣硬化的研究進(jìn)展[J].中華中醫藥學(xué)刊,2021,39(11):117-120.DOI:10.13193/j.issn.1673-7717.2021.11.028.
作者簡(jiǎn)介:小泥沙,食品科技工作者,食品科學(xué)碩士,現就職于國內某大型藥物研發(fā)公司,從事?tīng)I養食品的開(kāi)發(fā)與研究。
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