本文主要综述近5年三七总皂苷(PNS)对心血管系统作用的药理研究进展。研究证明,PNS除具有降血压、扩张血管、抗心律失常等生理活性外,还具有抑制心肌缺血-再灌注损伤、钙拮抗、减轻心肌损伤、对抗心肌肥大和心室重构作用,以及抑制血管平滑肌细胞的增殖、血栓形成和动脉粥样硬化及保护血管内皮细胞等的药理作用。提出应从其对细胞膜受体、细胞核受体及离子通道的作用及整体水平、细胞水平、分子水平或基因水平的表达,揭示PNS的药理作用机制。
三七为五加科植物三七的干燥根及根茎,性味甘,微苦,温,入肝、胃经,有散瘀止血,消肿止痛之功能。现代化学和药理学研究发现三七总皂苷(panaxnotoginsengsaponin,PNS)是三七的主要活性成分,含量高达12%,主要是达玛烷型20(S)-原人参二醇型(ppd)和20(S)-原人参三醇型(ppt)四环三萜皂苷,可抑制血栓形成,扩张外周血管,保护缺血性心肌细胞损伤,降低血压,治疗心脑血管疾病疗效显著,其分别在血液系统、心脑血管系统、神经系统、物质代谢以及抗炎、抗肿瘤等方面均有较好活性,本文将综述近年来PNS在心血管疾病治疗领域的药理活性研究进展。
PNS对心肌的保护作用减轻心肌缺血-再灌注损伤(MIRI)作用
沈央等通过结扎大鼠冠状动脉建立急性心梗模型及夹闭蒙古沙土鼠双侧颈总动脉建立脑缺血-再灌注模型,观察到PNS脂质体在降低大鼠心梗范围、缓解沙土鼠脑缺血-再灌注过程出现卒中指数呈剂量依赖性,且大剂量效果更优,认为PNS体对实验性心梗和脑缺血-再灌注均有较好的保护作用。XuQF等则进一步证明PNS中的GRb1和GRg1均能保护大鼠MIRI所致心律失常,效应与SOD相似,提示其作用机制可能与自由基清除有关。HuangYS等以注射垂体后叶素、冠状动脉结扎致兔心肌缺血等模型进行研究,结果表明PNS能降低心肌细胞耗氧量,减少心肌细胞缺血时形状的改变并维持DNA合成的同时,还能降低心肌细胞耗氧量,保持内源性氧自由基清除剂超氧化物歧化酶的活力,缩小心梗范围,有效对抗心肌缺血。另外雷秀玲等也是通过结扎冠脉造成MIRI模型,给大鼠静注由三七总皂苷和灯盏花素组成的复方注射剂(以下简称复方注射剂)50mg/kg和mg/kg,在改善心电图ST段上移、降低血清CPK、LDH方面两剂量组均有显著的改善作用(其中又以mg/kg组缩小心梗范围最为显著)。复方注射剂与丹参注射剂均能保护超氧化物歧化酶活性,显著降低丙二醛含量,前者的两个剂量组均显著增加前列环素合成,提示三七总皂苷和灯盏花素复方注射剂抗脂质过氧化作用、促进前列环素合成可对抗心肌缺血。鹿小燕等发现,人参、三七提取物与牛磺酸配伍可显著降低MIRI模型兔血清内皮素(ET)含量、升高降钙素基因相关肽(CGRP)水平、降低ET/CGRP,表明对兔发生MIRI有良好的保护,可能是通过降低血清中ET含量和升高血清中CGRP水平发挥作用。唐旭东等实验中PNS预处理组可抑制MIRI模型动物心肌组织核因子-κB(NF-κB)的活化及中性粒细胞浸润,进一步证实MIRI能刺激NF-κB活化,而活化的NF-κB又启动了心肌组织细胞间黏附分子-1(ICAM-1)的表达并参与MIRI发生,认为PNS能抑制中性粒细胞内NF-κB的活化,减少ICAM-1表达及中性粒细胞浸润而达到心肌保护的目标。张如升等的研究结果表明,PNS中的Rg1可能通过激活蛋白激酶C途径,抑制SD乳鼠心肌细胞缺血-再灌注损伤的细胞死亡、凋亡和钙超载等病理生理过程,保护心肌细胞。
钙拮抗作用
NahSY也认为PNS可作为钙通道阻滞剂,其扩张血管可能与PNS阻断去甲肾上腺素所致Ca2+内流有关。杨忠奇等采用骨髓细胞体外培养技术分离大鼠骨髓间充质干细胞(MSCa)后,使用相差显微镜、免疫组化及RT-PCR鉴定心肌细胞,以流式细胞仪检测细胞表面标志,用第8代MSCa进行体外心肌细胞诱导分化,骨髓MSCa在PNS诱导作用下可向心肌样细胞转化,具有心肌细胞特性,通过广泛筛选他们发现PNS可作为MSCa分化诱导剂,认为今后可在提高PNS的心肌细胞诱导率和探讨其诱导机制进行更深入的研究。张海港等给正常大鼠、烫伤大鼠腹腔注射PNSmg/kg,结果显示正常大鼠红细胞膜及心肌细胞膜的(Na+-K+)-ATP酶、(Ca2+-Mg2+)-ATP酶活性降低,但却使烫伤大鼠受损的(Na+-K+)-ATP酶、(Ca2+-Mg2+)-ATP酶活性升高,推测这可能是PNS改善烫伤大鼠心肌供血使ATP增多的原因。Guan等进行血管平滑肌细胞的研究证明,人参皂苷Rd是受体操纵Ca2+通道和钙池操纵Ca2+通道抑制剂,能明显抑制苯肾上腺素及毒胡萝卜素诱导向内的Ca2+电流,并削弱毒胡萝卜素和OAG诱导的阳离子进入；但不抑制KCl诱导大鼠动脉环的收缩和Ca2+流入,不改变尼非地平阻滞的电压依赖性内向Ca2+电流,也不改变3H-派唑嗪与血管原生质膜α-肾上腺素受体结合位和亲和力。人参皂苷单体Rb1和Rg1是由三七总皂苷分离纯化得到的两种单体成分,Rb1为钙通道阻滞剂,而Rg1对钙通道无抑制作用。
减轻心肌损伤作用
胡晓春等给严重烧伤大鼠按烧伤后即刻和烧伤后4h分别ip0.4%PNSmg/kg,结果治疗组主动脉收缩压(AOSP),平均压(MAP),左心室内压最大上升和下降速率(±dp/dtmax),左心室收缩压(LVSP)等心肌力学各项指标在烧伤后12h开始回升,伤后24h时高于或显著高于烧伤组,与伤前对照组无显著差异,且未发现烧伤组所呈现的肌纤维波浪样改变,横纹紊乱、模糊,细胞浊肿和胞浆空化等变化。张海港等另一个研究亦提示,烫伤大鼠的心功能降低与鸟苷酸结合蛋白(guaninenucleotide-bindingproteins,Gs)-α亚单位及其mRNA表达减少有良好相关性,mg/kgPNS和mg/kgPNS均明显增加Gs-α及其mRNA表达,增加量与PNS剂量成正相关,并可增强腺苷酸环化酶活性增加环腺苷酸生成。
对抗心肌肥大、抑制心室重构
周燕等通过对腹主动脉缩窄引起的压力超负荷性心肌肥大模型大鼠和离体NE诱导新生大鼠心肌细胞肥大模型的研究发现,PNS可浓度依赖性地抑制腹主动脉缩窄大鼠全心重量/体重(HW/BW)、左室重量指数(LVI)、左室心肌纤维直径(MD)增加,但不能显著降低大鼠收缩压(SBP);0.1~0.5g/LPNS可显著抑制去甲肾上腺素(NE)诱导的大鼠心肌细胞表面积和蛋白质含量的增加,抑制大鼠整体和离体模型的心肌肥大,指出该作用机制不是通过降低压力负荷,而是与拮抗神经体液因素NE的作用有关。莫宁等的研究证实PNS可抑制体外培养的人瘢痕疙瘩成纤维细胞增殖及胶原合成并对大鼠腹主动脉缩窄所致压力负荷过重引起的心肌肥厚具有保护。周俐等在异丙肾上腺素致大鼠心肌肥厚模型中证实,PNS可能通过抑制心肌局部AngⅡ的产生,提高心肌组织ATP酶的活力和NO水平,减轻细胞内Ca2+超载和降低左心室羟脯氨酸的含量,从而抑制心肌间质细胞胶原增生所导致的心肌肥厚和心脏重构。三七总皂苷能明显改善高心肌肌浆网膜上Ca泵活性,减少心肌细胞内Ca2+,减轻左室心肌重量。提示三七总皂苷改善左室舒张功能的机制可能与提高肌浆网膜上Ca泵活性、纠正心肌细胞内Ca2+超负荷及减轻左室心肌重量有关。
PNS抑制血管平滑肌细胞的增殖、血栓形成和动脉粥样硬化及保护血管内皮细胞作用
近年有观点认为,血液中红细胞压积或者纤维蛋白原含量增高,会导致红细胞和血小板聚集,形成高黏血,这是导致血栓形成的主要原因之一。PNS能显著降低红细胞压积和血中纤维蛋白原含量,使血液黏滞度降低,血流速度增快,降低高黏血症患者血黏度,抑制血小板黏附和聚集、促进纤维蛋白原溶解,从而有效的防止血栓形成和再发生。林曙光通过体外培养血管平滑肌细胞(SMCS)研究发现PNS能明显抑制低浓度高脂血清对SMCS的作用,认为PNS可能具有的强抗氧化与降血脂共同作用是PNS延缓或抑制AS的部分机制。夏豪等指出,PNS对家兔颈动脉内皮剥脱术所致的SMCs增殖有抑制作用,其机制不是通过对C-myc基因表达的影响。庞荣清等认为,SMCs及其外基质和增生的纤维组织是AS斑块的主要成分,血栓形成的一个主要原因是其异常增殖;PNS能剂量性地依赖抑制高胆固醇,避免刺激大鼠及人的SMCS增值,从而维持细胞的正常形态。最近,袁志兵等也证实,PNS可抑制血管内皮生长因子和基质金属蛋白酶(MMPs)的表达,MMPs几乎能降解细胞外基质的所有成分,削弱纤维帽对斑块的保护作用从而促进斑块破裂,降低AS斑块中脂质含量,进一步促进AS斑块的破裂和溶解。闫彦芳等通过细胞缺氧损伤造成血管内皮细胞缺氧损伤模型,在含10%小牛血清的DMEM培养基中加入不同浓度的PNS,观察结果显示三七总皂苷组的细胞死亡率显著下降,细胞存活率显著提高,说明PNS对血管内皮细胞有较好的保护。
抗心律失常和抗缺血性休克作用
汉雄等发现PNS对几种实验性心律失常模型(氯仿诱发的小鼠心室纤颤、氯化钡和乌头碱诱发的心律失常)均有明显对抗作用,三七二醇皂苷也有类似效应,PNS能非竞争性对抗异丙肾上腺素加速心律作用,此作用不为阿托品抑制,推断PNS抗心律失常作用不是通过竞争性阻断肾上腺素β-受体或兴奋M-胆碱受体所致,而是与心肌的直接抑制有关。XuQF等研究证实,PNS中的GRb1和GRg1除了可以对抗氯仿诱发的小鼠心室纤颤、氯化钡和乌头碱诱发的心律失常,还可对抗哇巴因所致豚鼠室早、室速和室颤作用,有效对抗心律失常造成对心脏的损伤。柏干荣等针对PNS对兔失血性休克及肠道缺血性休克具有一定疗效的研究揭示,PNS对心源性休克无明显效应,其抗缺血性休克机制在于保护失代偿期的心脏功能,阻止外周血管总阻力增高,减轻休克时的心室负荷。
结语与展望
综上所述,PNS对心血管系统方面有着广泛的药理作用。其中,以PNS对抗心肌缺血-再灌注损伤、钙拮抗、心肌保护作用、抑制心肌肥大和改善心室重构作用,以及血管内皮细胞的保护作用、抑制血管平滑肌细胞的增殖、血栓形成和改善动脉粥样硬化方面的意义尤为重要。
细胞内钙超载是心肌细胞从可逆损伤到不可逆损伤的重要因素。胞内钙超载可见于多种心脏病理状态,如心脏重构、心肌缺血-再灌注损伤、病毒性心肌炎、扩张型心肌病、心律失常以及充血性心力衰竭等。而心肌细胞内钙超载与电压依赖性和受体依赖性钙通道、质膜钙泵ATP酶、钠钙交换、线粒体氧化磷酸化功能以及肌浆网(SR)对钙的摄取与释放障碍有关。机械压力刺激使Ang、ET-1、儿茶酚胺等活性物质释放,也可以直接作用于心肌细胞膜上激活离子通道,从而使钙内流增加,SR钙释放,细胞内钙升高;钙作为第二信使,可能同钙调素结合,激活MAPK等信号通路,导致细胞原癌基因表达,心肌早期蛋白如脑钠肽、心钠素等合成增多,引起细胞肥大;同时内向ICa,L增加,可以使动作电位平台期延长,最终APD延长,且容易产生复极的不均一性和不应期弥散,引起心律失常。
目前研究显示,PNS具有对抗心肌缺血-再灌注损伤、钙拮抗、心肌保护作用、抑制心肌肥大和心室重构以及抗心律失常等作用。但PNS对抗心肌缺血-再灌注损伤和抑制多种心肌肥大模型的心肌肥厚和心脏重构效应的分子机制,尚待阐明。因此,今后的研究方向及重点:一方面应进一步研究三七总皂苷的化学成分,分离单体,并阐明其结构,深入探讨其构效关系及作用机制；另一方面加强三七总皂苷作用机制方面的深入研究,通过其对细胞膜受体、细胞核受体及离子通道作用的探讨,从整体水平、细胞水平、分子水平或基因水平的表达等多个层面,揭示其药理作用机制。
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