參附注射液治療心臟驟停后心肌功能障礙的作用機制研究進展*

陳濟川，陳會君

（1.黑龍江中醫(yī)藥大學，黑龍江 哈爾濱 150000；2.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第二醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150000）

心臟驟停（cardiac arrest，CA）是導致患者死亡、殘疾的主要原因之一，發(fā)生院外心臟驟停的患者出院存活率低于1%[1]。在心肺復蘇技術漸趨完善的背景下，這一結果仍不樂觀，導致心臟驟停患者早期死亡的重要原因為心臟驟停后心肌功能障礙（post-arrest myocardial dysfunction，PAMD）。PAMD一般發(fā)生在心肺復蘇成功后，其產生的原因是心臟驟停后劇烈的全心缺氧缺血、恢復自主循環(huán)后心肌缺血-再灌注及復蘇過程中電擊等輔助復蘇方法的二次損傷。這些因素往往與可能存在的原發(fā)性心臟疾病產生疊加效應，使心功能不全在心臟活動恢復后立即達到最大程度，在較為嚴重的情況下，可能影響已恢復的自主循環(huán)穩(wěn)定性，導致室顫甚至猝死的復發(fā)[2]。目前西醫(yī)治療以集束化治療為主，針對PAMD往往采用血管收縮劑或強心藥物，然而多數會產生藥物不良反應。沒有證據能表明在心臟驟停后應用血管活性藥物的優(yōu)越性[3]，因此積極尋求有效的輔助療法是極其必要的。

參附注射液（Shenfu Injection，SFI）是由紅參和附子加工制成的中藥制劑，其主要活性成分為人參皂苷與生物堿[4]?，F代藥理研究表明，SFI具有免疫調節(jié)、抑制炎癥反應、改善線粒體功能、抗氧化應激、調節(jié)血流動力學、抗凝血系統(tǒng)過度激活等作用[5-7]，作為輔助療法治療PAMD的療效確切。既往的研究多集中于對SFI的臨床療效的探究，對于其治療PAMD的作用機制缺少系統(tǒng)性的整理。本文查閱了近年來發(fā)表的相關文獻，就SFI治療PAMD的作用機制進行系統(tǒng)回顧及梳理，旨在為進一步臨床治療提供依據。

1 免疫系統(tǒng)相關調節(jié)

1.1 調控Th1細胞/Th2細胞失衡導致的免疫抑制 Th1/Th2是Th0細胞的兩種分化形式，Th1主要分泌炎癥因子，Th2主要分泌抗炎癥因子。在恢復自主循環(huán)后，血液再灌注誘發(fā)了大量炎癥因子的釋放。在多種因素的誘導下，T細胞分化向Th2偏移，產生高滴度的IgE等抗體，從而引發(fā)一系列病理變化，并使機體免疫功能處于持續(xù)抑制狀態(tài)，提高機體感染的發(fā)生率。這一失衡狀態(tài)受細胞因子IFN-γ與IL-4的調控[8]。研究表明，SFI具有調節(jié)IFN-γ/IL-4平衡的作用，這一作用可能與SFI通過調控GATA-3及T-bet蛋白表達的功能相關。GATA-3為細胞譜系特異性因子，是Th2細胞的特異性轉錄因子，能抑制IFN-γ的表達，促使Th1亞群抑制和Th2亞群激活。而T-bet是一種新型轉錄因子，其主要作用是抑制GATA-3表達，進而阻止Th1細胞向Th2細胞分化。這種GATA-3與T-bet蛋白表達互相平衡的狀態(tài)，可以從上游環(huán)節(jié)調控Th1/Th2的失衡狀態(tài)，進而糾正機體免疫失衡狀態(tài)[9]。同時現代藥理學研究表明[10]，SFI中有效成分20（S/R）-人參皂苷Rg3能作用于LDCs表面的CD40和TIM-4，促使T細胞向Th1分化。

1.2 減輕中性粒細胞高黏附狀態(tài) 缺血-再灌注損傷導致了補體系統(tǒng)在心肌組織的激活。由于補體級聯的過度激活，以及細胞膜透化，那些可以防止補體攻擊的膜保護蛋白損傷，補體在機體內的平衡被打破。在這一過程中，促炎性毒素C3a、C4a、C5a和C5b-9被釋放，使多形核白細胞（PWN）趨化和黏附，同時提高了黏附分子P-選擇素和細胞間黏附分子-1的表達[11]。中性粒細胞的黏附狀態(tài)加重了微循環(huán)障礙，與微血栓的形成共同導致“無復流”現象的出現，進而使血管通透性增加及局部冠狀動脈血流減少。同時C5b-9攻擊內皮細胞和組織細胞，造成內皮功能障礙，并從已被激活的中性粒細胞中釋放活性氧和細胞因子，進一步破壞內皮功能[12]。ZHANG Q等[13]發(fā)現，SFI可通過降低C3、C4的活性，抑制C5b-9的產生，調節(jié)補體系統(tǒng)及細胞因子的分泌水平，減輕心肺復蘇后動物模型的免疫功能損傷。

2 抑制炎癥反應

自主循環(huán)恢復后全身缺血再灌注觸發(fā)了快速的炎癥反應，并釋放大量炎癥因子，使血管調節(jié)功能受損。SFI可通過調控Toll樣受體4（TLR4）/NF-κB通路減輕炎癥反應。TLR4是主要的脂多糖（LPS）受體，在機體感染情況下，LPS大量釋放，與單核細胞或巨噬細胞膜上的受體CD14結合，進而與受體TLR4結合，將信號傳遞到細胞中。當TLR4被激活時，它與NF-κB產生協(xié)同作用[14]，而NF-κB的過度激活可能導致炎癥反應迅速發(fā)展至不可控。其活化標志是P65、P50蛋白核轉位，從而啟動下游炎癥因子轉錄。作為炎癥反應的早期啟動因子，TNF-α可以誘導β-腎上腺素能信號傳導缺陷，導致兒茶酚胺不耐受，也可損傷皮質醇功能，導致血流動力學的不穩(wěn)定。TNF-α含有NF-κB的結合位點。TNF-α與NF-κB可以互相增強表達，從而引發(fā)級聯反應。這種炎癥反應綜合征與膿毒癥相似，可與免疫麻痹相互加強[15]。研究表明，SFI可以通過降低促炎癥因子TNF-α、IL-6、IL-8水平，提高抗感染因子IL-10水平來調整炎癥反應[13]。同時SFI可以通過減弱P65、P50 mRNA及蛋白的表達，抑制P65的核轉位，進而抑制NF-κB因子的轉錄。這種針對炎癥反應的多靶點機制可以更好地減輕NF-κB因子與TNF-α之間的炎癥級聯反應，阻礙這種正反饋機制的發(fā)生，減輕臨床癥狀[16]。

3 改善線粒體功能與機體抗氧化能力

3.1 改善線粒體功能 心臟驟停帶來劇烈的缺血缺氧狀態(tài)，導致線粒體厭氧代謝與鈉鉀泵功能障礙。一方面Na+-K+ATP酶與Ca2+ATP酶的活性降低，降低了心肌組織ATP的含量；另一方面離子泵功能障礙使得Na+、H+、Ca2+在細胞內積累，造成細胞高滲狀態(tài)，進而導致細胞水腫。SFI可以通過其含有的大量糖分、多種氨基酸、有機酸和無機金屬元素直接供給機體缺失的營養(yǎng)物質，減輕因心臟驟停而造成的底物缺失[17]。此外，SFI可以改善機體的缺血缺氧狀態(tài)，減少厭氧代謝的發(fā)生，同時通過提高Na+-K+ATP酶與Ca2+ATP酶的活性，提高ATP的合成，改善離子交換泵功能，糾正離子平衡紊亂[18]。除了通過改善離子泵功能糾正離子平衡紊亂，SFI還可以通過烏頭堿影響離子通道電流的作用，從而促進快鈉通路激活，糾正機體內的離子高滲狀態(tài)。近年來也有研究對人參皂苷Rd調控Ca2+膜內外交換的機制進行實驗，發(fā)現其可以抑制受體操縱性Ca2+內流作用，而對電壓依賴性Ca2+內流無影響。這種機制可以減少Ca2+的積累，糾正細胞高滲狀態(tài)[19]。此外李芳赫等[20]通過對益氣活血藥調控AMPK/PCG-1α途徑改善線粒體功能的研究發(fā)現，人參等益氣活血類中藥可以增加心肌NRF-1α、p-AMPK、PGC-1α、Tfam等線粒體生物合成蛋白的表達，進而改善線粒體超微結構，減輕膜電位的持續(xù)丟失。SFI中的成分之一人參皂苷Rg1可以通過調控過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α（PGC-1α）來改善能量代謝。其作用機制為增加PGC-1α的表達，使其與雌激素相關受體結合，調控丙胺酸脫氫酶，完成對葡萄糖氧化的調節(jié)。同時PGC-1α也可以活化過氧化體增殖物激活型受體α（PPARα），減少脂肪酸代謝相關基因的表達，改善心肌肥厚[21]。

3.2 抗氧化應激 在心臟驟停后心肌功能障礙的病理機制中，氧化應激占據重要地位。氧化應激包括多種氧化系統(tǒng)的激活及抗氧化系統(tǒng)的失活，可以導致一氧化氮（NO）的生成減少，活性氧（ROS）的產生增加與降解速率的降低。這種NO與ROS的失衡狀態(tài)會促進內皮功能障礙，進而導致血管內皮重塑，血小板聚集，血管舒張功能喪失，以及炎癥反應產生[22]。而心臟驟停后大量ROS的產生與線粒體功能喪失有關，現代研究發(fā)現這一過程主要是胱天蛋白酶（caspase）介導的細胞凋亡途徑產生的作用。Caspase介導了線粒體功能喪失過程中膜電位的快速丟失和ROS的產生。線粒體外膜滲透性增高，細胞色素C釋放，誘導caspase激活以破壞配合物Ⅰ和Ⅱ的耗氧過程，使得膜電位持續(xù)損失，ROS產生[23]。研究顯示，SFI可以通過介導PI3K/Akt/eNOS信號通路，提高Akt的活性，進而提高eNOS水平。eNOS是NO的來源。NO可迅速提高Bcl-2蛋白的表達，阻斷線粒體釋放細胞色素C和抑制Caspase-3的過度活化，抑制ROS的大量產生，從而保護心肌細胞[24]。與此同時，SFI可以激活抗氧化系統(tǒng)，通過調控Nrf2/HO-1信號通路，增加抗氧化應激蛋白Nrf2及其下游因子HO-1、NQO1和超氧化物歧化酶（SOD）的表達，增強其清除氧自由基能力，抑制氧化應激[25]。SFI也可以通過抑制黃嘌呤氧化酶（XO）介入氧化應激系統(tǒng)。有研究[26]發(fā)現SFI能降低黃素酶（XOD）的含量，間接證明了SFI對XO的影響。

4 血流動力學

4.1 潛在的“血管加壓劑” SFI中有效成分人參皂苷具有正性肌力作用，可加快心肌纖維的縮短速度，誘導心肌收縮。同時SFI有效成分之一去甲烏頭堿具有興奮β受體的作用，可以提高心肌細胞內環(huán)磷酰苷的水平或抑制cAMP降解。這一機制增大了心肌細胞的搏動幅度，通過升壓、提高心輸出量、誘導心肌收縮等改善血流動力學，從而減輕心臟缺血缺氧狀態(tài)[27]。同時研究發(fā)現，平均動脈壓（MAP）的恢復與復蘇后患者的中早期生存率相關[28]。而多項研究表明，SFI可能是一種潛在的血管加壓劑[29-30]。SFI改善心肌收縮力也可能與心臟SR-ATP酶（SECRA2a）的激活相關，SERCA2a在心肌松弛中起著重要作用。它隔離了細胞質內的Ca2+，通過主動轉運到由SR膜分隔的細胞內存儲中，再通過將存儲的Ca2+依次釋放到細胞質中以誘導心肌收縮。既往的研究發(fā)現SFI具有提高SERCA表達的作用，可改善Ca2+超載，提高心肌收縮力[31]。

4.2 減輕兒茶酚胺相關的心臟毒性 在嚴重的低血容量影響下，交感神經系統(tǒng)被激活，循環(huán)兒茶酚胺含量增高，參與血壓和心輸出量調節(jié)的穩(wěn)態(tài)機制清空了內臟液體儲存。而在心臟液體儲存枯竭的情況下，大劑量的兒茶酚胺仍可升高內臟和其他血管床的動脈阻力來增加循環(huán)血壓。這種機制對于維持組織灌注產生了正面影響[32]，然而它也會產生嚴重的缺血性損傷而導致心肌功能障礙。腎上腺素是臨床常用的血管加壓素，對于CA后患者的復蘇有著積極作用。然而現代研究表明，應用腎上腺素會加重復蘇后器官功能障礙[33]。SFI的應用可以減少外源性腎上腺素的使用，同時SFI的多受體的激動作用也減輕了兒茶酚胺過量導致的心臟毒性作用。心肌β-AR信號通路也被證明在SFI干預心臟驟停后復蘇模型中起到了改善血流動力學的作用，心肌β-AR信號介導了兒茶酚胺對心肌收縮力的調節(jié)。由于心臟驟停復蘇后的劇烈神經體液反應，兒茶酚胺的含量迅速升高，同時其與β-AR相結合，激活腺苷酸環(huán)化酶（AC），提高cAMP的濃度，使得蛋白激酶A（PKA）磷酸化，進而抑制Ca2+ATP酶。GUO Z J等[31]研究表明腎上腺素組β-AR表達遠低于鹽水組，提示兒茶酚胺過量抑制了β-AR的表達；參附組β-AR表達高于鹽水組，提示SFI可能通過提高心肌β-AR表達來誘導心肌收縮力增高。

5 抗凝相關的系統(tǒng)調節(jié)

在恢復自主循環(huán)后，血漿的組織因子（TF）、凝血酶-抗凝血酶復合物（TAT）水平顯著升高，抗凝相關的生理抗凝劑活性迅速降低。這提示凝血功能的極端激活與抗凝系統(tǒng)的損害，以及凝血/抗凝功能的失衡，導致了微循環(huán)血栓形成，同時激活了中性粒細胞與血小板的積累。這些因素可能累加導致“無復流”現象的出現[34]。部分動物實驗發(fā)現內皮損傷是凝血激活的重要機制之一。YIN Q等[35]通過對復蘇后豬模型凝血相關因子的檢測發(fā)現，SFI處理組中t-PA、PA-1、TFPI的水平顯著低于腎上腺素組。這3種因子都是由內皮細胞受損后分泌的，提示SFI的抗凝血作用與內皮細胞的保護功能相關。同時纖溶機制也在凝血系統(tǒng)中起到重要作用，增強纖維蛋白溶解可以部分抑制凝血功能的過度激活，然而消耗性凝血病變繼發(fā)纖維蛋白溶解，類似彌散性血管內凝血，指向心臟驟停的不良預后。同樣的研究通過檢測動物模型中纖溶相關因子t-PA、PAI-1的濃度，認為SFI具有部分抑制纖維蛋白溶解的能力。同時乳酸酸中毒也可以導致凝血異常。研究[36]表明SFI能提高組織內乳酸清除率，減輕乳酸酸中毒的程度，在改善代謝的同時，可間接改善凝血功能異常狀態(tài)。

6 細胞自噬與凋亡相關調節(jié)

在心肌缺血發(fā)生時，細胞可通過自噬作用補充細胞內能量代謝，維持蛋白質質量和細胞穩(wěn)態(tài)，然而自噬的過度激活提高了細胞死亡率，造成心肌功能障礙。研究發(fā)現，SFI可通過調控PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制細胞自噬。此外，SFI可提高LC3Ⅱ/Ⅰ，上調Beclin1及p62蛋白表達，并可通過調控PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制自噬系統(tǒng)的激活[37]。LC3是一種標記蛋白，LC3Ⅱ與LC3Ⅰ之間的平衡反映了細胞自噬水平。Beclin1是再灌注期間關鍵的自噬蛋白，可調節(jié)自噬體在細胞內的形成與加工。其可被Bcl-2蛋白抑制，使細胞自噬與凋亡相連接[38]。細胞凋亡是細胞程序性死亡的過程。實驗研究發(fā)現，SFI可調控Caspase-3經典凋亡通路，上調Bcl-2蛋白表達，下調Bax、Caspase-3表達，抑制細胞凋亡[39]。這種細胞自噬與凋亡相連接的機制在心肌缺血再灌注中被發(fā)現，動物實驗證明了SFI可能是一種細胞自噬與凋亡的多向調節(jié)劑。

7 討論與展望

中醫(yī)學無“心臟驟?！边@一病名，根據其臨床特點及后期表現本病可歸入“卒死”“客仵死”“厥脫”等范疇。對于“卒死”的病機，中醫(yī)學多認為本病病機以心臟陽氣暴脫為主，氣機嚴重逆亂，陰陽離絕。葛洪認為“差后猶宜更為治，以消其余勢，不爾，亟終為患，令有時輒發(fā)?！盵40]認識到了患者發(fā)生“卒死”后，由于心陽未復，元氣大傷，病邪余勢仍在，形成正虛邪戀之態(tài)，極易再次發(fā)生猝死，強調在患者復蘇后繼續(xù)辨證論治的重要性。參附注射液是參附湯煎劑靜脈給藥的典型形式。參附湯首見于《圣濟總錄》，主要由人參、附子組成。兩藥相須，大溫大補。附子得人參，頃刻溫補命門之陽，增強回陽救逆之功；人參得附子，即時恢復周身元氣，具有益氣回陽固脫之功，主治元氣大虧、陽氣暴脫。

在心臟驟停發(fā)生時，極端的缺血缺氧狀態(tài)導致心肌低氧、低灌注，線粒體功能損傷，造成離子紊亂與乳酸堆積。在復蘇后，再灌注狀態(tài)使心肌炎癥反應激活、兒茶酚胺毒性加強。炎癥反應可作為PAMD的早期反應，可啟動其他損傷機制，如加強氧化應激反應。在高ROS狀態(tài)下激活細胞自噬，又可誘導血管內皮功能損傷，介導免疫麻痹與凝血功能失衡，并可使得血管通透性增加，心肌組織進一步釋放炎癥因子和可溶性受體，以正反饋機制觸發(fā)炎癥級聯反應。這些損傷機制互為因果，互相影響，形成特殊的病理機制網絡，對心肌造成重疊性損傷及多重打擊，故單一作用的干預措施并不能滿足PAMD的治療需要。SFI可以通過免疫調節(jié)、抑制炎癥反應、改善線粒體功能、抗氧化應激、調節(jié)血流動力學、抗凝血系統(tǒng)過度激活、抑制細胞自噬與凋亡等減輕心臟驟停后心肌功能障礙，同時也涉及了NF-κB、PI3K/Akt/mTOR、AMPK/PCG-1α、Nrf2/HO-1、β-AR、caspase-3等信號通路的作用。SFI多器官、多靶點的治療優(yōu)勢使其可有效抑制PAMD多損傷機制的多重打擊及級聯反應，推動了其作為輔助療法加入集束化治療方案。

現代醫(yī)家對于PAMD的中醫(yī)理論發(fā)掘較少。這一定程度上脫離了傳統(tǒng)的中醫(yī)理論基礎框架，未能形成中西醫(yī)結合的理論體系。有關SFI治療心臟驟停后心肌功能障礙的臨床前研究較多，然而大多數關于機制的研究成果未能轉化為臨床應用，同時SFI多途徑、多靶點、整體性的特點決定了其作用途徑的廣泛性，不會簡單局限于參與信號通路的某一個環(huán)節(jié)或某一表型。其治療心臟驟停后心肌功能障礙復雜且具有交叉性的機制也為未來的研究提出了挑戰(zhàn)。希冀在未來的研究對參附注射液治療心臟驟停后心肌功能障礙的機制進行進一步闡述，并通過動物實驗Meta分析的形式促進臨床轉化，更好地指導臨床應用。