中醫藥通過調控Keap1/Nrf2/ARE 信號通路治療心肌肥厚的研究進展*

張永波，畢穎斐

（1.天津中醫藥大學第一附屬醫院，天津 300381；2.國家中醫針灸臨床醫學研究中心，天津 300381；3.天津中醫藥大學研究生院，天津 301617）

心肌肥厚是心肌細胞對慢性壓力或容量超負荷的最初適應性反應，旨在使室壁應力和射血功能正?；?。在這一動態反應過程中，心肌細胞體積增大，形狀改變，基因表達改變，細胞骨架和細胞外基質重塑[1-2]。然而，長期和過度的病理性肥大可能導致心肌收縮功能障礙和心臟代償失調的不適應狀態，甚至成為心力衰竭等不良心血管事件發生發展的獨立危險因素[3-4]。研究表明，氧化應激會加重心肌肥厚的發生發展，當心肌細胞處于氧化應激狀態下時，由線粒體及NADPH 氧化酶等產生的活性氧（ROS）增加。這些ROS 是加速衰老，誘導心血管疾病和腫瘤形成等的重要條件，也是心肌肥厚發生發展的重要影響因素[5]。

為了避免氧化應激對機體的損傷，機體會促進多種具有抗氧化作用的物質產生，并作用于氧自由基代謝的不同環節。這些物質在減少ROS 產生，保護細胞膜免受其攻擊，減少其對細胞的損傷方面具有重要的作用[6]。而Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活，能夠促進體內抗氧化酶的表達，對于減少氧化應激、改善心肌肥厚具有積極意義。

心肌肥厚以其臨床表現多歸為“胸痹”“心悸”“心脹”等范疇，其病機多表現為陰陽失調[7]。中醫藥在治療心肌肥厚方面有著多向調節、運用靈活、毒副作用小等優勢，諸如生姜、大麻等多種中藥單體及烏頭赤石脂丸等中藥復方被發現在調節陰陽平衡，改善氧化應激及心肌肥厚方面發揮重要作用。本文就Keap1/Nrf2/ARE 信號通路及其與心肌肥厚的關系，以及多種中藥單體及復方對Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活作用進行綜述，以期為中醫藥改善心肌肥厚提供思路。

1 Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活與心肌肥厚的關系

生理狀態下，Keap1 與Nrf2 在細胞質內呈耦聯狀態，若無氧化應激的影響，Nrf2 將在負調節器Keap1 上Kelch 區域或雙甘氨酸重復（DGR）區域的作用下泛素化降解。當受到活性氧（ROS）刺激時，Keap1 與Nrf2 的耦聯狀態被打破，Nrf2 進入細胞核，在Neh1 結構域與小蛋白Maf 異源二聚化，最終被親電效應原件ARE 識別并與之結合，進而激活體內酶抗氧化系統，刺激包括血紅素氧合酶1（HO-1）、氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）在內的多種抗氧化物質的分泌，從而達到消除體內過量ROS，抑制氧化應激的作用[8-9]。然而，在氧化應激的刺激下，Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活受到抑制，Keap1 調控Nrf2 泛素化增加，Nrf2 表達減少，從而抑制下游抗氧化酶的分泌和表達[10-11]，進而導致心肌細胞內過量的ROS 蓄積。若抗氧化系統不能盡快將其清除則會進一步誘導心肌細胞的損傷及纖維化，導致心肌重構及心室肥厚甚至心力衰竭等心血管事件的產生[12]。

生理條件下，內皮型一氧化氮合酶（eNOS）在AMP 依賴的蛋白激酶（AMPK）等多種激酶的作用下激活，催化精氨酸和氧氣生成NO 和瓜氨酸[13]。NO能夠激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路，促進Nrf2 核轉移，進一步激活下游抗氧化應激系統[14-15]。研究表明，NO 能夠改善左室舒張功能，增加冠狀動脈血流，在防止心血管疾病發生發展，改善心肌肥厚方面發揮重要作用[16]。而ROS 的增加能夠降低NO 的生物利用度，導致左室舒張功能障礙，進而引發心肌肥厚[17]。亦有研究表明，磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）信號通路能夠促進Nrf2的入核表達，進而抑制活性氧導致的線粒體功能障礙、心肌纖維化和炎癥等不良影響[18]。

另外，隨著對Keap1/Nrf2/ARE 信號通路研究的深入，其在氧化應激以外的作用也逐漸被發現，多項研究表明，Keap1/Nrf2/ARE 信號通路與NF-κB、AMPK 通路等多種信號通路之間存在重要關聯，并能夠通過調節自噬、細胞凋亡、線粒體功能以及干細胞存活，抑制炎癥反應，上調多種細胞防御酶的表達等方面對心臟起到保護作用[19-22]。

2 中藥單體對Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活作用

2.1 姜油酮 姜油酮作為一種生姜提取物，其具有良好的抗氧化、抗炎特性。研究表明，姜油酮能夠降低主動脈縮窄（AB）后小鼠心臟重量/體質量（HW/BW）、心臟重量/脛骨長度（HW/TL）等心肌肥厚指標，并通過增加eNOS 的磷酸化和NO 的產生，促進Nrf2/ARE 信號通路的激活，進而提高SOD、HO-1 等抗氧化酶的含量。而且，姜油酮能夠降低苯腎上腺素（PE）處理后大鼠心肌細胞的表面積及ROS、NADPH mRNA 的表達水平，起到改善大鼠心肌細胞肥大的作用。而當Nrf2 基因被沉默之后，姜油酮對心肌肥厚的改善作用在體內和體外均被顯著降低[10]。

2.2 枸杞多糖 枸杞多糖不僅能夠激活力竭運動后大鼠胸主動脈和心肌中Keap1/Nrf2 信號通路，而且對于其下游的谷氨酰半胱氨酸合成酶催化亞單位（GCLC）、谷氨酸半胱氨酸連接酶修飾亞單位（GCLM）、醌氧化還原酶1（NQO1）等抗氧化應激相關蛋白的表達有促進作用。枸杞多糖還能夠顯著促進體外氧化應激狀態下大鼠胸主動脈內皮細胞中Nrf2 的核轉位，增加GCLC、NQO1 和GCLM 的表達水平，而在誘導Nrf2 基因沉默后，枸杞多糖的抗炎和抗氧化應激作用減弱[11]。

2.3 大麻素二酚 中藥大麻中的大麻素二酚能夠減輕運動力竭大鼠心肌組織中膠原纖維的沉積，顯著抑制心臟肥大，降低炎癥因子白細胞介素-6（IL-6）、白細胞介素-10（IL-10）的表達，激活Keap1/Nrf2信號通路并下調Keap1 及NOX-2 的蛋白表達，顯著增加Nrf2 從細胞質向細胞核的轉運，促進下游HO-1、SOD 等抗氧化酶的表達[23]。

2.4 沒藥精油 沒藥具有良好的抗氧化作用[24]。而從干燥的沒藥油樹脂中蒸餾得到的沒藥精油能夠顯著降低經異丙腎上腺素（ISO）誘導心肌肥厚小鼠的HW/BW，抑制肌酸激酶同工酶（CK-MB）、乳酸脫氫酶（LDH）、心臟肌鈣蛋白T（cTnT）等心肌損傷標志物的表達，減少心肌梗死面積并改善由此引發的心功能障礙，并通過激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路增加Nrf2 和其下游HO-1 蛋白的表達，從而抑制氧化應激對心肌肥厚及心肌細胞損傷的影響，并表現出一定的劑量依賴性[25]。

2.5 白藜蘆醇 白藜蘆醇作為中藥藜蘆中發現的一種多酚化合物，其不僅能夠減少缺血再灌注損傷后大鼠的心肌梗死面積，降低心肌損傷標志物肌酸激酶（CK）、LDH 水平，還能夠通過激活Nrf2/ARE信號通路增加SOD、GSH-Px 等抗氧化酶的分泌[26]。另一項關于白藜蘆醇的研究顯示，抗壞血酸（AA）和白藜蘆醇處理能夠顯著提高慢性鎘暴露下心肌細胞活力，減少ROS 生成及細胞損傷，減輕脂質過氧化，提高抗氧化酶活性，改善心肌細胞肥大及形態異常，降低心房鈉尿肽（ANP）、腦鈉肽（BNP）和肌球蛋白重鏈β（β-MHC）的表達，促進Nrf2 核易位，增加抗氧化酶HO-1、NQO1、SOD、CAT 的表達[27]。

2.6 大蒜素 中藥大蒜中的提取物大蒜素能夠通過顯著降低室間隔舒張期厚度（IVSd）、左心室舒張末期直徑（LVIDd）、左室后壁舒張厚度（LVPWd），降低HW/BW、心重尾長比（HW/TL）等心肌肥厚指標，降低心肌肥厚標志物BNP 和β-MHC 的基因表達，有效減少心肌細胞的凋亡和纖維化并降低ROS 水平，激活Nrf2 信號通路并促進GSH、HO-1、NQO1等抗氧化酶的表達等方面降低血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）對大鼠心肌肥厚的促進作用[28]。

2.7 香葉木素 香葉木素是一種具有抗氧化作用的黃酮類物質，是枳實等中藥的有效成分，具有良好的抗氧化作用。研究表明，香葉木素能夠降低AB術后小鼠HW/BW、HW/TL 等心肌肥厚指標，縮小肥大心肌細胞的橫截面積，并通過激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路上調NQO1、HO-1、SOD 等mRNA 水平；香葉木素還能降低PE 處理后大鼠心肌細胞的表面積，起到改善大鼠心肌細胞肥大的作用[29]。

2.8 漢黃芩素 漢黃芩素可以通過抑制Keap1 蛋白的表達，縮小IVSd、LVPWd、LVIDd，顯著促進Nrf2、HO-1、NQO1、SOD 的表達，抑制ANP、BNP、β-MHC 等mRNA 的表達等方面抑制AngⅡ誘導的大鼠心肌細胞肥大[30]。

3 中藥復方對Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活作用

3.1 烏頭赤石脂丸 王鑫赫等的研究發現烏頭赤石脂丸（蜀椒、烏頭、附子、干姜、赤石脂）較培哚普利叔丁胺在降低心肌梗死后心肌肥厚大鼠的心臟質量指數、左心室質量指數、心肌細胞橫截面積、丙二醛（MDA）及ROS 水平方面效果更為顯著，并能通過降低Keap1 的表達，促進SOD、Nrf2、HO-1、NQO1 等蛋白表達，從而減少化應激對心肌肥厚的影響[31]。

3.2 心肌爾康 心肌爾康（黃芪、人參、玉竹、麥冬等）對ISO 誘導小鼠心肌肥厚的改善作用的研究顯示，各給藥組小鼠心血管重塑（CR）均得到改善，表現為心肌肥厚指數HW/BW 比和心肌細胞橫截面積（CSA）降低，膠原沉積減少，ANP、BNP、β-MHC 水平降低；還能抑制心肌肥大小鼠血清中SOD 和CAT活性的降低和MDA 水平的升高，并通過激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路促進Nrf2 核轉移和HO-1 表達增加[32]。

3.3 參附芎澤方 周丹丹等分別用萬爽力和不同劑量的參附芎澤方（人參、附子、川芎、澤瀉、黃芪、丹參）治療慢性心衰大鼠。研究結果表明，各治療組可在不同程度上改善大鼠心肌肥厚及心功能狀況，并通過激活Keap1/Nrf2/ARE 信號通路降低MDA、ROS 含量，促進SOD、Nrf2、HO-1 等蛋白表達。

3.4 玉香參附湯 李涵等研究表明，不同劑量的玉香參附湯（玉竹、香加皮、紅參、制附子、女貞子、白前等）均能夠改善心臟驟停大鼠心肌纖維斷裂、破碎、壞死和炎性細胞浸潤狀態，改善心肌細胞肥厚，并顯著降低MDA、ROS 含量，促進GSH、CAT 和SOD 分泌。且在促進NQO1、HO-1 蛋白表達及Nrf2核移位方面表現出明顯的劑量依賴性[33]。

4 討論

中醫學中對于心肌肥厚的認識相對較少，多數醫學家對其病機的總結不外乎陰陽失調。楊傳華等認為心肌肥厚的本質是陰陽失調[7]。在陰陽失衡的基礎上，肝木失調，腎臟虛弱，心君失寧，心包相火失藏，痰濁、瘀血、水飲貫穿其中。而人體內氧化應激機制失調，氧化與抗氧化的平衡被打破時，各種細胞損傷及功能失常便會發生。心之陰陽失調導致的心臟損傷以及氧化與抗氧化平衡的打破導致心肌細胞損傷及功能失調從不同角度解釋了機體內環境穩態的重要性。

心之陰陽失調，導致心主血脈及心主神明的功能失調，一方面表現在心推動血液運行功能障礙，致使瘀血留滯，新血不生，血不養心，故而產生心中悸動、動則氣短等癥狀。另一方面，正虛之處，便是容邪之所，心之陰陽失調導致心氣虛弱，易致痰濁、水飲等病理產物聚集，這些病理產物將進一步作為病因加重心臟陰陽失調，進而引起心衰等嚴重病變。故而筆者認為調理陰陽是改善心肌肥厚之關鍵。文中所提生姜、大麻性溫助陽，《傷寒論》中多用生姜、大棗調理陰陽錯雜。枸杞子性平滋補，《本草思辨錄》曾言：“枸杞子內外純丹，飽含津液……故陰陽并補?！倍庩柧哂谢ジビ?、互為消長的特點，辨證使用滋陰助陽之法可以起到平衡陰陽之功效。藜蘆、生姜能瀉水祛痰，對于調理心臟陰陽、祛除痰飲等病理產物發揮重要作用。另一方面，烏頭赤石脂丸大補心陽，對于虛寒胸痹的治療能夠起到重要作用[31]；心肌爾康氣陰雙補；參附芎澤方補氣利水、溫陽化濁，玉香參附湯亦有滋陰補陽、調和陰陽的功效，三者均能從病因、病機等多方面改善心臟陰陽失調的狀態，從而達到改善心肌肥厚的作用。除此之外，中醫藥對于陰陽的協調作用不僅能夠為改善氧化應激，糾正機體陰陽失調狀態，改善心肌肥厚提供思路，更是“陰平陽秘”思想的重要體現。

Keap1/Nrf2/ARE 信號通路的激活對于促進下游SOD、NQO1、CAT 等抗氧化物質的分泌。減少氧化應激對心肌肥厚的影響有重要意義。然而，氧化應激及心肌肥厚的產生機制復雜，涉及到多種離子通道及信號通路。前文中亦提到，Keap1/Nrf2/ARE信號通路與PI3K/AKT 等多條信號通路之間存在串聯，其激活方式多樣，調控的細胞功能復雜。這也充分表明了從多靶點、多途徑對氧化應激及心肌肥厚進行干預治療的必要性，突出了中醫藥干預治療的優勢。不僅如此，作為心力衰竭等不良心血管事件發生的重要影響因素，及時抑制心肌肥厚的發生發展體現了中醫“治未病”的思想。在心肌肥厚初期早發現、早干預，及時去除心肌肥厚的致病因素，減少高血壓、瓣膜病變等導致的壓力負荷對心臟的長期刺激對于心血管系統的健康有重要的積極意義，更是“未病先防、既病防變”理論的充分體現。