紅景天治療低氧性肺動脈高壓的分子藥理研究進展

杜 麗，王 楠，馬 玲

（1.甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫院，甘肅 蘭州 730000）

紅景天（Rhodiola）是一種珍貴的藥用植物，具有特殊的“適應原”（所謂適應原，英文翻譯為AdaPtogen，就是能使機體處于“增強非特異性防御能力的狀態”的藥物。適應原這一術語發源于1947年，由一名原蘇聯科學家拉扎雷夫提出。他定義“適應原”為一種可通過產生非特異性抵抗力，從而使有機體可中和不利的物理、化學或生物應激的藥物。）功效，人們已經多方位、深層次對其進行了研究，發現紅景天尤其在低氧性肺動脈高壓的治療中具有潛在的應用價值。

1 紅景天

1.1 紅景天的藥理作用

紅景天作為中國傳統醫學中重要的薔薇目景天科草藥，已經有久遠的歷史。紅景天的活性提取物紅景天苷（Salidroside）具有抗缺氧、抗氧化、活血化瘀、改善微循環[1]，降低肺動脈壓力、清除氧自由基、促進細胞代謝、增強細胞活力、延緩細胞老化、阻抑細胞退化變性和凋亡的作用[2-3]。吳秀專[4]等在最近一篇紅景天藥理作用相關綜述中提到紅景天具有如下藥理作用：①對缺氧誘導的心肌細胞損傷具有保護作用；②改善血管的收縮和舒張功能；③抵抗野百合堿及缺氧誘導的肺動脈高壓；④改善動脈粥樣硬化；⑤對缺血缺氧的肝臟具有保護作用；⑥可以延緩皮膚的老化；⑦可以促進神經干細胞分化成神經細胞；⑧對周圍神經的損傷具有修復作用；⑨對動物缺血后的腦神經具有保護作用等。其具體藥理作用機制該綜述已做詳細總結。

1.2 紅景天的具體藥理機制

近期一篇關于紅景天抗衰老、抗氧化的藥理機制的綜述[5]中提到紅景天具體藥理機制涉及PI3K/Akt/GSK-3β、PI3K/Akt/Nrf2/HO-1、SIRT1/NF-κB、cAMP/PKA/CREB、NOx2/ROS/MAPKs 及自噬等方面機制。因此可認為通路靶點對于紅景天藥理作用的研究具有重要意義。以上各種通路與神經系統及心血管系統的關系較為密切，具體機制該綜述已做詳細總結。

2 紅景天治療低氧性肺動脈高壓的分子藥理機制

肺動脈高壓（Pulmonary hyPertension，PH）是多種病因導致的一大類疾病，低氧是PH發生和發展的一個重要原因，主要表現為肺動脈壓力升高和肺血管阻力增高，進一步發展至右心衰竭，最終導致死亡。所以低氧性肺動脈高壓（HyPoxic Pulmonary hyPertension，HPH）的發病機制一直是研究熱點。HPH特征性病理表現為肺血管平滑肌細胞增殖和肺血管重構。而許多動物及細胞實驗證明紅景天可通過各種分子機制延緩肺血管平滑肌細胞的增殖和抑制肺血管重構?，F將近幾年研究現狀做如下總結。

2.1 紅景天可調控AMPK信號通路

腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monoPhosPhate activated kinase，AMPK）是一種在進化過程中高度保守的絲氨酸／蘇氨酸激酶，在所有真核生物體內均能夠找到其同源蛋白。Gui D[6]等研究證實：紅景天可通過AMPK信號通路上調自噬，抑制低氧誘導的肺動脈平滑肌細胞（Pulmonary artery smooth muscle cells，PASMC）的增殖和逆轉凋亡抵抗。實驗顯示在缺氧24小時時觀察到大鼠肺動脈平滑肌細胞發生了增殖并且發現細胞凋亡降低，免疫熒光標記及透射電鏡觀察到自噬流量、自噬體數量和LC3II/LC3I比值均高于常氧組，AMPK的磷酸化水平、ULK1表達與常氧組相比也是增加的，而自噬相關蛋白P62的表達則下降。用雷帕霉素[哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of raPamycin mTOR）的抑制劑]和紅景天的活性成分治療后可逆轉缺氧誘導的PASMC的增殖和細胞凋亡抗性，并進一步增加了自噬流量、自噬體水平、LC3II/LC3I的比率、AMPK的磷酸化水平、ULK1的表達，但P62的表達則進一步降低。因此，研究者認為紅景天可通過自噬相關信號通路AMPK增加細胞自噬和細胞凋亡,逆轉肺動脈平滑肌細胞的增殖，對低氧性肺動脈高壓起到治療作用。

又有實驗證明：紅景天可通過AMPKα1依賴途徑對慢性缺氧誘導的肺動脈高壓產生保護作用。研究顯示：將大鼠置于低氧環境中4周，并給予紅景天和選擇性AMPK活化劑5'-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷（AICAR）灌胃及腹腔注射。4周后發現缺氧誘導的肺動脈平滑肌和右心室的重構減弱。結果提示：紅景天以及AICAR可逆轉缺氧誘導的PASMCs的增殖和凋亡抵抗，表明紅景天以及AICAR可能通過AMPKα1途徑抑制慢性低氧誘導的PASMCs增殖從而對低氧性肺動脈高壓起到治療作用[7]。

2.2 紅景天可調控AKT信號通路

PI3K（磷脂酰肌醇3-激酶）/Akt（蛋白激酶B）/mTOR（雷帕霉素靶蛋白）信號通路作為細胞內重要信號轉導通路之一，通過影響下游眾多效應分子的活化狀態，參與多種疾病的發生發展中至關重要的細胞生物學過程，包括細胞凋亡、轉錄、翻譯、代謝、血管新生以及細胞周期的調控等。動物實驗研究表明：P13K/Akt/mTOR信號通路參與低氧性肺動脈高壓的發生發展，且應用該通路抑制劑可能會有效干預肺動脈血管重塑及肺動脈高壓的最終形成[8-10]。我們前期研究發現，在低壓低氧誘導的肺動脈高壓大鼠模型中，紅景天的活性成分可以通過激活Akt磷酸化308位點上調低氧誘導因子-1(hyPoxia inducible factor-1，HIF-1)蛋白水平，減少凋亡蛋白Bax、casPase3、cyt-c等的表達，影響肺動脈高壓的發生和發展，從而降低肺動脈高壓大鼠的死亡率[11-13]。查閱文獻發現其可能的機制是：①紅景天激活Akt磷酸化308位點，進而上調HIF-1α表達；②血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）由低氧調節，在VEGF的基因轉錄起始位點的上游區有一個HIF-1α的連接位點，亦有可能在低氧條件下，HIF-1α通過與VEGF前導序列結合引起VEGF轉錄，激活Akt信號通路[14]；③通過抑制Akt /糖原合成酶激酶3β（GSK3β）信號通路阻斷肺動脈平滑肌細胞增殖[15]。因此，我們可以認為紅景天可通過調控Akt信號通路對低氧導致的肺動脈高壓起到治療作用。

2.3 紅景天可抑制細胞周期相關蛋白的表達

Nan X[16]等研究發現，在缺氧4周后的大鼠肺組織中增殖細胞核抗原（Proliferating Cell Nuclear Antigen簡稱PCNA）、周期蛋白依賴性激酶4（cyclin-dePendent kinase4，CDK4）和細胞周期蛋白D1的表達顯著增加，P27kiP1（是一種CDK的抑制劑，在細胞調控中發揮主要作用）的表達降低，而給予紅景天治療組中PCNA、CDK4和細胞周期蛋白D1（CyclinD1）的表達被抑制, P27kiP1的表達增加，大鼠的平均肺動脈壓與右心室肥大指數降低。因此研究者認為紅景天可能是低氧誘導的肺動脈高壓的潛在治療方法。

2.4 紅景天可促進腺苷A2a蛋白的表達

腺苷A2a受體是一種線粒體依賴的細胞凋亡受體。許多研究已證實：在低氧大鼠模型的肺組織勻漿中A2aR蛋白和線粒體途徑相關凋亡蛋白Bax和Bcl-2的相對表達量均顯著降低。而在給予紅景天的活性成分干預組肺組織中A2aR、Bax、Bcl-2表達顯著增加。他們認為紅景天可能通過促進肺動脈平滑肌細胞A2aR表達，上調線粒體凋亡途徑，減輕肺血管的重建[17-18]。因此，紅景天有望成為治療低氧性肺動脈高壓的新藥物。

2.5 紅景天可抑制氧化應激

氧化應激是指機體由于缺乏抗氧化物質，如超氧化物歧化酶（suPeroxide dismutase，SOD）和過氧化氫酶（catalase，CAT）等，和（或）活性氧簇（reactive oxygen sPecies，ROS）產生過多，從而使抗氧化防御系統不足以清除ROS的一種狀態。低氧暴露誘導生成的ROS 攻擊細胞膜上的脂質，催化花生四烯酸生成丙二醛（malondialdehyde，MDA）和8-異構前列腺素F2α（8-iso-Prostaglandin F2α，8-iso-PGF2α）。黃菲菲[18]等研究組前期研究發現，紅景天能有效降低低氧誘導的大鼠肺動脈高壓。然而，氧化應激是否參與了紅景天對大鼠低氧誘導的肺動脈高壓的調節，其機制目前尚不清楚。因此其后期研究證實：與常氧組相比，缺氧4周后大鼠肺組織中的NADPH氧化酶（NOX4）相對表達量及MDA和8-iso-PGF2α含量均顯著升高；而與低氧組相比，紅景天低、高劑量組除平均肺動脈高壓（mean Pulmonary arterial Pressure，mPAP）、右心室肥厚指數[weight ratio of right ventricle /（left ventricle +sePtum）RV/（LV+S）]和血管壁面積/血管總面積（vessel wall area /vessel total area，WA/TA）明顯減低外，NOX4的相對表達量及MDA和8-iso-PGF2α含量亦明顯減低。與常氧組相比，低氧組的SOD1相對表達量和SOD活性顯著下降，而紅景天低、高劑量組的SOD1相對表達量和SOD活性均顯著升高并呈劑量依賴性[19]。因此，研究者認為紅景天可能通過減輕低氧引起的肺組織氧化應激損傷、恢復氧化/抗氧化系統平衡而起到改善肺動脈高壓的作用。

2.6 紅景天可以調節JAK-STAT信號通路？

也有研究表明Janus激酶-信號轉導和轉錄通路（JAKSTAT）中的STAT3已被證明是肺動脈高壓的病理學介質，被認為是一種新的肺動脈高壓的治療靶點。更早的研究證實：缺氧誘導的肺動脈平滑肌細胞中JAK1，JAK2，JAK3和磷酸化STAT1和STAT3的表達水平增加。證明缺氧可以激活JAK/STATs信號通路，而該通路可能參與缺氧誘導的PASMC損傷的發病機制[20]。那么紅景天是否也可以通過調節JAK-STAT信號通路對低氧性肺動脈高壓起到治療作用有待于進一步研究。

3 問題與展望

綜上所述：紅景天被證明可通過多種途徑干預低氧誘導的肺動脈高壓，也有許多學者進行了一系列臨床研究并對臨床對照研究的安全性進行了Meta分析及系統評價。但其并未真正應用于臨床治療低氧誘導的肺動脈高壓。因此，紅景天除了長期被用來預防急性與慢性高原反應外，對于臨床心肺疾病的治療相關數據仍有待進一步收集與統計。另外，紅景天對于慢性缺氧引起的肺動脈高壓具有良好的治療作用，其具體機制如上所述，但有一點提到：紅景天可通過AMPK信號通路增加肺動脈平滑肌細胞的自噬。有研究證實缺氧也可引起心肌細胞發生自噬，心肌細胞自噬發生過程中AMPK信號通路也可被激活[21-23]。那么紅景天對缺氧心肌保護作用的分子機制是否與調節心肌細胞自噬有關將在我們的課題中進一步被證實。如果我們的實驗可以得到預期結果，我們計劃將進行臨床研究，證明紅景天可用于治療缺氧性心肺疾病。