ERs-HIF-VEGF 通路：粗毛甘草素A 干預(yù)心血管系統(tǒng)疾病的潛在靶點

彭禮珍，馮果，李來來，許琴，王文靜，周志容，任晨晨

(貴州中醫(yī)藥大學(xué)，貴州 貴陽 550025)

0 引言

目前，中國心血管疾病(CVD) 患病率持續(xù)上升，病死率居各病因之首，危險因素較為復(fù)雜[1]，嚴(yán)重威脅國民健康。同時，心血管疾病的臨床研究結(jié)果出現(xiàn)的性別差異，使得研究人員轉(zhuǎn)向了雌性動物和女性人群的研究[2]。研究發(fā)現(xiàn)，心血管疾病發(fā)生與雌激素水平有關(guān)，采用的雌激素替代療法對心血管疾病治療效果顯著，能降低疾病的死亡率[3]。雌激素可通過ERs-HIF-VEGF 信號通路促進(jìn)心血管的新生，發(fā)揮對心血管系統(tǒng)疾病的治療作用[4]。但是長期接受雌激素替代療法的婦女患者發(fā)生腦卒中、乳腺癌、子宮癌風(fēng)險增加[5]。由此，大量研究轉(zhuǎn)向了作用更為溫和的植物雌激素，植物雌激素來源于天然中藥提取物，具有與人體雌激素相似的結(jié)構(gòu)，可發(fā)揮雌激素效應(yīng)。異黃酮化合物作為植物雌激素的一類，對心血管系統(tǒng)疾病有治療作用。GAA是天然植物甘草中具有異戊烯基的黃酮類物質(zhì)，前期研究有植物雌激素效應(yīng)。因此，本文主要圍繞雌激素、植物雌激素、GAA、心血管疾病之間的關(guān)系的探討，了解粗毛甘草素A 干預(yù)心血管系統(tǒng)疾病的潛在靶點。

1 雌激素與心血管系統(tǒng)

1.1 雌激素與心血管疾病關(guān)系

流行病學(xué)發(fā)現(xiàn)，CVD 的患病率存在性別差異，女性在絕經(jīng)前CVD 的發(fā)病率要比同齡男性低，而在絕經(jīng)后女性CVD 發(fā)病風(fēng)險與男性相近[6,7]。動脈狹窄后男性比女性更容易發(fā)生不良的心臟重塑，轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征顯示纖維化和炎癥相關(guān)基因和通路更多發(fā)生在男性患者身上[8]。對于介入或搭橋手術(shù)后缺血再灌注損傷的臨床表征，絕經(jīng)前女性也顯著輕于男性[9]。由于CVD 的發(fā)病率在絕經(jīng)后顯著增加，卵巢切除后的女性冠心病(CAD)發(fā)病率也高于正常女性，因此心血管保護(hù)作用可能與雌激素水平相關(guān)[9]。此外大量的研究表明雌激素可通過多種信號通路而發(fā)揮心血管系統(tǒng)保護(hù)作用[10-13]。

1.2 雌激素可通過ERs-HIF-VEGF 通路促血管新生，防治心血管疾病

雌激素與血管新生存在緊密聯(lián)系[14,15]。女性的月經(jīng)周期中，子宮內(nèi)膜在雌激素的作用下發(fā)生增厚，并伴有大量新血管的生成。此外在人類的平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞上分布有大量功能性的雌激素受體(ERs)，其參與多種心血管調(diào)控過程，對心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和修復(fù)發(fā)揮重要作用[16]。在內(nèi)皮細(xì)胞中，雌激素可以刺激ERs 和缺氧誘導(dǎo)因子1(HIF-1) 促使血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的基因表達(dá)量增加，當(dāng)受到低氧缺血信號刺激時，HIF-1 通過綁定到包含缺氧反應(yīng)元件和ERα 的內(nèi)皮上游媒介，使HIF-1 脫離降解，進(jìn)入核內(nèi)結(jié)合VEGF 啟動子，增加VEGF mRNA 表達(dá)和下游生長因子分泌[4]，即雌激素可通過ERs-HIF-VEGF 信號通路促血管新生。此外雌激素可以激活MAPK 和PI3K 信號通路的活性，在子宮內(nèi)膜中，ERs 可以通過介導(dǎo)PI3K信號通路從而誘導(dǎo)VEGF 的表達(dá)[17]，促進(jìn)新血管的生成。實驗發(fā)現(xiàn)雌二醇能夠促進(jìn)骨髓來源內(nèi)皮祖 細(xì) 胞(endothlial progenitor cells，EPCs) 的 血 管新生[18]。雙酚A(BPA)是一類具有模擬雌激素效應(yīng)的物質(zhì)，在缺氧環(huán)境下，發(fā)現(xiàn)1μm 的BPA 可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、血管生成。同時采用蛋白印跡和PCR，結(jié)果表明，BPA 可以通過刺激蛋白偶聯(lián)雌激素受體(GPER)表達(dá)升高，誘導(dǎo)HIF-1α 及VEGF 表達(dá)(P＜0.05)[19]。臨床研究發(fā)現(xiàn)[20]，高壓氧治療能夠增加急性腦梗死患者血清中血管生長因子的表達(dá)，臨床選取200 例急性腦梗死患者中，高壓氧治療和非高壓治療均進(jìn)行30 天，結(jié)果兩組患者血清中VEGF 均增加。

1.3 雌激素防治心血管疾病面臨的挑戰(zhàn)為植物雌激素帶來了機遇

綜上所述，流行病學(xué)和實驗研究的結(jié)果提示雌激素具有潛在的心血管保護(hù)作用。然而絕經(jīng)后女性的雌激素替代療法面臨很多爭議，2000 年之前，大量的流行病學(xué)研究以及小規(guī)模的臨床觀察顯示雌激素具有心血管保護(hù)作用，可以降低心血管疾病的發(fā)病率[21]；但2000 年以后，以美國婦女健康研究(WHI)[22]、心臟與雌激素/黃體酮替代治療研究(HERS)[23]以及二期美國婦女健康研究[24]為代表的三大臨床實驗結(jié)果顯示雌激素未能在冠心病一級與二級預(yù)防中發(fā)揮有益作用。此外長期應(yīng)用外源性雌激素仍存在很大隱患，接受此技術(shù)療法的婦女心血管事件，腦卒中、浸潤性乳腺癌的風(fēng)險分別增加，這也是目前限制激素療法僅作短期治療的主要原因[25-28]。上述的臨床實驗結(jié)果使在更年期婦女中普遍使用雌激素替代治療受到質(zhì)疑，降低了臨床使用雌激素預(yù)防CVD 的熱情。但流行病學(xué)的強烈提示，使更多的研究轉(zhuǎn)向作用更為溫和的植物雌激素(PE)。

2 植物雌激素的心血管保護(hù)作用

2.1 植物雌激素對心血管的實驗研究

植物雌激素(phytoestrogen，pE)是存在于自然界多種植物內(nèi)的雜環(huán)多酚類化合物，植物雌激素按其具有生物活性可以分為5 類:異黃酮類、香豆素類、木脂素類、二苯乙烯類及真菌類[29-31]。其雜環(huán)多酚類結(jié)構(gòu)類似于人體雌激素的雌二醇，可與此競爭體內(nèi)雌激素受體(Estrogen receptor，ER)[32]。心血管疾病是一系列循環(huán)系統(tǒng)疾病，病理過程復(fù)雜，一般都與動脈硬化有關(guān)。近年，植物雌激素對心血管疾病的應(yīng)用出現(xiàn)的大量實驗研究表明，植物雌激素對心血管具有保護(hù)作用，其作用機制涉及的抗氧化、調(diào)節(jié)血脂、舒張血管、血管新生、抗炎等。據(jù)資料顯示[33]，高劑量大豆異黃酮通過降低LDL 的含量、及氧化作用、體內(nèi)脂質(zhì)過氧化物的血清標(biāo)志物F2-異前列腺素的水平，保護(hù)血管壁免受氧化脂質(zhì)的損害。平滑肌細(xì)胞發(fā)生異常增值引發(fā)血管功能障礙，Li Qun 等[34]用植物雌激素人參皂苷Rb1 作用大鼠主動脈血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)，實驗結(jié)果顯示Rb1 能有效抑制5%FBS 誘導(dǎo)的VSMC 增殖和生長，其抑制作用與G(1)細(xì)胞周期停滯細(xì)胞周期蛋白有關(guān)。Aucubin(AU)是一種鳶尾花苷，具有雌激素特性，有實驗通過卵巢切除的小鼠右腿股動脈結(jié)扎誘發(fā)后肢缺血管誘導(dǎo)因子增加，內(nèi)皮細(xì)胞增值、再分化促進(jìn)血管修復(fù)和生長，發(fā)現(xiàn)AU 促進(jìn)外周缺血中血管的生成，并通過PCR 和蛋白質(zhì)印跡闡明了AU 是通過血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)/Akt/內(nèi)皮一氧化氮合酶(eNOS)型號傳導(dǎo)的途徑誘導(dǎo)的血管生成[35]。

2.2 植物雌激素對心血管的臨床研究

植物雌激素對血管具有保護(hù)作用，目前植物雌激素在臨床上的研究缺乏大規(guī)模數(shù)據(jù)資料。Luo Zhi-kuan[36]選取388 例心絞痛患者，隨機分為治療組和對照組，每組194 例。根據(jù)常規(guī)治療方案，葛根素注射液為治療組，丹參注射液為對照組。心絞痛發(fā)作率、耗氧量、心電圖指標(biāo)、血液流變學(xué)及其他不良反應(yīng)作為參考指標(biāo)比較兩組臨床療效，結(jié)果治療組總有效率(88.14%，171/194)明顯高于對照組(61.86%，120/194)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。且治療期間，兩組患者未發(fā)生不良事件，提示葛根素治療心絞痛安全有效，對心血管具有保護(hù)作用。綜上所述，基于實驗研究和臨床研究，植物雌激素對心血管具有保護(hù)作用。

3 異黃酮對心血管疾病的干預(yù)

3.1 異黃酮保護(hù)心血管的研究進(jìn)展

異黃酮化合物常見于豆科植物中，早期研究發(fā)現(xiàn)，異黃酮對心血管存在有益作用[37]。流行病學(xué)發(fā)現(xiàn)，東方人患心血管疾病的病率較西方人低，原因是前者日常飲食中含有大量植物異黃酮，后者攝入蛋白較多。異黃酮對心血管系統(tǒng)的調(diào)控與降血脂、抗氧化、抑制平滑肌細(xì)胞增值、抗血栓等[38]有關(guān)。大豆中含有大豆異黃酮，在一項研究調(diào)查中，臨床隨機選擇27 名男性和女性患者服用發(fā)酵大豆粉，降低了患者總膽固醇和低密度蛋白膽固醇，發(fā)酵大豆粉可作為控制血脂的飲食策略[39]。余松平[40]用SD-大鼠為研究對象，野百合堿誘導(dǎo)建立肺動脈高壓模型，發(fā)現(xiàn)金雀異黃酮能通過PI3K/AKT-eNOS信號通路降低大鼠肺動脈壓力，改善其右心功能，提高生存率。

3.2 異黃酮的雌激素樣作用

異黃酮呈雙酚結(jié)構(gòu)，是目前發(fā)現(xiàn)的在分子結(jié)構(gòu)上與人體自身分泌的雌激素最相似的一種植物雌激素[41]，可與體內(nèi)雌激素受體結(jié)合，發(fā)揮雌激素效應(yīng)，并且可維持體內(nèi)雌激素動態(tài)平衡。孟慶書等[42]研究表明黃豆苷元和染料木素有雌激素樣作用，均可通過ER 的2 種亞型ERα 和ERβ 激活雌激素反應(yīng)原件ERE 報告基因的轉(zhuǎn)錄，且這種轉(zhuǎn)錄激活作用能被ER 拮抗劑ICI182780 所阻斷。大多數(shù)植物雌激素對雌激素敏感性細(xì)胞具有雙相調(diào)節(jié)作用[32]，目前研究常用乳腺癌細(xì)胞(MCF-7) 檢測雌激素活性?？镂木闧43]等發(fā)現(xiàn)高濃度毛蕊異黃酮抑制MCF-7 細(xì)胞增殖，低濃度毛蕊異黃酮促進(jìn)MCF-7細(xì)胞增殖。朱瑞清[44]等用金雀異黃酮與芹菜素能促進(jìn)MCF-7 細(xì)胞增殖；RT-PCR 法檢測其對ERα，ERβ，PR，PS2 mRNA 表達(dá)水平的影響，金雀異黃酮顯著增加ERαmRNA 的表達(dá)水平，芹菜素顯著促進(jìn)PR mRNA 表達(dá)水平，提示金雀異黃酮與芹菜素均有明顯的雌激素樣作用。董艷北[45]用CCK-8檢測金雀異黃酮對子宮肌瘤細(xì)胞影響，發(fā)現(xiàn)低濃度促細(xì)胞增殖、高濃度抑制細(xì)胞增殖。

3.3 異黃酮對血管新生的影響

綜上所述，異黃酮作為植物雌激素，具有雌激素作用，可通過與ERs 結(jié)合調(diào)控HIF、VEGF 的表達(dá)影響血管新生。血管新生是血管出芽新的毛細(xì)血管的現(xiàn)象，當(dāng)血管受損，血管新生在心血管疾病的修復(fù)過程發(fā)揮重要作用[46]。張玉坤[47]探討葛根異黃酮對肺動脈高壓大鼠VEGF 的影響，用野百合堿誘導(dǎo)建立大鼠肺動脈高壓模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)葛根異黃酮有明顯降低肺動脈高壓作用；且葛根異黃酮組VEGF 的表達(dá)較野百合堿組明顯上調(diào)(P＜0.05)，提示葛根異黃酮可能通過上調(diào)VEGF 表達(dá)減緩肺動脈高壓。黎晌[48]等人以轉(zhuǎn)基因斑馬魚為研究對象，考察毛蕊異黃酮對血管新生效果。毛蕊異黃酮可誘導(dǎo)斑馬魚血管形態(tài)變化、刺激內(nèi)皮細(xì)胞生長；轉(zhuǎn)錄學(xué)發(fā)現(xiàn)毛蕊異黃酮能夠調(diào)節(jié)VEGF，F(xiàn)GF 等基因的表達(dá)，從而證實毛蕊異黃酮可通過VEGF 和FGF 信號通路促進(jìn)血管新生。謝利[49]探討金雀異黃酮對CoCl2缺氧誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞HIF-1α 及VEGF 表達(dá)的影響。發(fā)現(xiàn)CoCl2能增加細(xì)胞中HIF-1α 及VEGF 蛋白表達(dá)，金雀異黃酮抑制CoCl2 誘導(dǎo)細(xì)胞中HIF-1α 及VEGF 的表達(dá)上調(diào)。

4 異黃酮化合物-粗毛甘草素A 可介導(dǎo)ERs-HIF-VEGF 通路促進(jìn)血管新生，保護(hù)心血管

綜上所述，ERs-HIF-VEGF 通路、異黃酮、心血管疾病三者之間緊密聯(lián)系。雌激素可通過ERs-HIF-VEGF 通路促血管新生，異黃酮作為植物雌激素有雌激素效應(yīng)，對心血管疾病具有干預(yù)作用。粗毛甘草素A(GAA)是植物甘草中異戊烯基黃酮類物質(zhì)，課題前期發(fā)現(xiàn)GAA 能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增值及斑馬魚胚胎形成。據(jù)綜上文獻(xiàn)報道及前期基礎(chǔ)研究推測，粗毛甘草素A 可介導(dǎo)ERs-HIF-VEGF 通路促進(jìn)血管新生，保護(hù)心血管，ERs-HIF-VEGF 通路可能是粗毛甘草素A 干預(yù)心血管系統(tǒng)疾病的潛在靶點。對此，課題進(jìn)行后續(xù)研究，通過建立更年期心肌缺血小鼠模型，從基因、蛋白組學(xué)出發(fā)明確GAA 保護(hù)心血管作用機制，為中藥的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。