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麝香保心丸促进血管新生作用最新成果

时间:2018-05-10 09:18来源:未知 作者:admin 点击:
2018年2月20日,海军军医大学(原第二军医大学)张卫东教授课题组联合剑桥大学樊台平教授有关肉桂醛促血管新生作用的研究成果发表于Nature杂志旗下子刊Laboratory Investigation,这是麝香保心丸


——通过上调PI3K和MAPK信号通路促进血管新生


2018年2月20日,海军军医大学(原第二军医大学)张卫东教授课题组联合剑桥大学樊台平教授有关肉桂醛促血管新生作用的研究成果发表于Nature杂志旗下子刊Laboratory Investigation,这是麝香保心丸促血管活性成分及作用机制深入研究的最新成果。


麝香保心丸由蟾酥、冰片、麝香、牛黄、苏合香、肉桂和人参七味中药组成,由宋朝《太平惠民和剂局方》中的经典名方苏合香丸发展而来。肉桂醛是麝香保心丸挥发性入血成分之一,该课题研究发现肉桂醛通过上调PI3K和MAPK信号通路促进血管新生、加速损伤愈合,为麝香保心丸促进治疗性血管新生作用机制提供了重要依据。上述结果不仅表明麝香保心丸的科技创新已走在世界前沿,更证明了以麝香保心丸为代表的中药复方制剂逐渐受到世界的广泛关注。


血管新生过程主要涉及到基底膜降解、内皮细胞增殖、迁移及管腔结构形成等步骤,这些过程受到生长因子的严密控制,当调节失衡会导致机体处于病理状态。


麝香保心丸是迄今为止发现的第一个具有促进治疗性血管新生作用的中成药。麝香保心丸由肉桂等七味药材组成,研究发现肉桂醛不仅能够刺激人脐静脉内皮细胞的增殖、迁移和血管形成,还能激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路。


并且,肉桂醛能够增加人脐静脉内皮细胞中血管内皮生长因子(VEGF)的分泌。体内实验表明,肉桂醛可以部分恢复血管内皮生长因子受体选择性抑制剂PTK787预处理后的斑马鱼节间血管损伤。在基质栓塞实验中,肉桂醛也显示具有促进治疗性血管新生作用。此外,肉桂醛可以减小皮肤伤口模型中伤口大小,并在这些伤口边缘增加VEGF蛋白与CD31阳性血管密度。


麝香保心丸作为一种治疗心血管疾病的代表中成药已临床应用三十余年,具有芳香温通、益气强心的功效,用于治疗由心肌缺血引起的心绞痛、心肌梗死等。


麝香保心丸在促血管新生的研究方面较多,伴随血管新生分子生物机制研究的深入,为缺血性疾病治疗带来了新的希望。如何整合麝香保心丸优势,在已知疗效确凿的有效方剂间筛选并优化组合,研究出整体疗效突出、血管新生效果明显的中药复方将是可行的,这也将成为中药复方在治疗性血管新生领域的希望,具有广阔的发展前景。

 

【学术解读】


肉桂醛通过上调PI3K和MAPK信号通路促进血管新生加速伤口愈合­­


麝香保心丸是一种广泛应用于治疗冠心病的传统中成药,由肉桂等七味药材组成。肉桂可作用于血管,促进血管新生、促进血液循环和血管损伤的愈合。然而,肉桂的有效成分和作用机制还未完全阐明。


海军军医大学(原第二军医大学)张卫东教授课题组联合剑桥大学樊台平教授进行肉桂醛促进血管新生、加速损伤愈合的研究,有力地验证了肉桂醛是麝香保心丸中具有促进治疗性血管新生作用的药效物质,其作用机制与激活P13K和MAPK信号通路相关。


肉桂醛:麝香保心丸中具有促进治疗性血管新生作用的药效物质


为了探索麝香保心丸中促进治疗性血管新生的主要活性成分,课题组通过人脐静脉内皮细胞(HUVEC)对麝香保心丸中22种有效成分进行了评估,发现肉桂醛不仅能够刺激HUVEC的增殖、迁移和血管形成,还能激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路。并且,肉桂醛能够增加HUVEC中血管内皮生长因子(VEGF)的分泌。


体内实验表明,肉桂醛可以部分恢复血管内皮生长因子受体选择性抑制剂PTK787预处理后的斑马鱼节间血管损伤。在基质栓塞实验中,肉桂醛也显示具有促进治疗性血管新生作用。此外,肉桂醛可以减小皮肤伤口模型中伤口大小,并在这些伤口边缘增加VEGF蛋白与CD31阳性血管密度。   


VEGF是有效的血管生成刺激剂,直接诱导内皮细胞的增殖和迁移。因此研究与伤口愈合的加速相关的VEGF信号通路是重要的。先前的研究表明,肉桂可以刺激HUVEC与主动脉内皮细胞VEGF的分泌,分别是对照组的2倍与1.6倍。目前的研究表明肉桂醛可以3倍诱导HUVEC分泌VEGF,这表明肉桂醛可能是肉桂中具有促进治疗性血管新生作用的主要成分,进一步证实了麝香保心丸具有促进治疗性血管新生的活性。


麝香保心丸具有促进治疗性血管新生作用


肉桂醛对HUVEC管腔形成的影响


血管生成是通过分化完全的血管内皮细胞从血管中增殖、迁徙和重塑而成,可以通过体外血管形成试验来检测。经过4 h的培育,肉桂醛可显著的诱导HUVEC管腔形成。经过12 d体外血管形成试验,用HUVEC接种于成纤维细胞床中,初步筛选结果显示,肉桂醛可促进同型半胱氨酸诱导损伤的血管生成。


肉桂醛诱导VEGF释放


VEGF是重要的内皮细胞生长因子,其分泌可能与血管再生密切相关。酶联免疫吸附结果显示,肉桂醛以时间和浓度依赖性方式诱导HUVEC分泌VEGF。随着肉桂醛浓度(1,5,10 μM)依次增加,48 h后,人脐静脉内皮细胞释放血管内皮生长因子水平依次升高。肉桂醛为10 μM浓度时,显示出最大效应,比对照组增加了约3倍。当肉桂醛达到10 μM浓度后,血管内皮生长因子分泌量随着时间(24、36、48 h)依次增加,并在48 h达到峰值。


肉桂醛促进PTK787致血管损伤斑马鱼模型的血管生成


转基因斑马鱼血管损伤模型常用于评价肉桂醛对促血管新生的影响。PTK787为血管生长因子受体酪氨酸激酶选择性抑制剂,能够拮抗斑马鱼的节间血管的生成。加入浓度为0.5~3.0 μg/mL的PTK787溶液处理3 h后,可剂量依赖性损伤斑马鱼节间血管。当用3.0 μg/mL的PTK787溶液处理后,斑马鱼出现心包水肿和躯干弯曲的脱靶现象,故选择PTK787为2.0 μg/mL的浓度进行进一步的研究,以避免斑马鱼节间血管的过度损伤。当给予浓度分别为0.01 μg/mL、0.05 μg/mL和0.1 μg/mL的肉桂醛24 h后,对PTK787损伤的斑马鱼节间血管具有显著的促进生成作用。


肉桂醛加速体内血管生成


为探讨肉桂醛在体内的促血管新生作用,采用小鼠基质栓塞模型进行研究。基质栓塞部位用生理盐水处理后呈现苍白色,表明几乎没有小血管生成。与生理盐水空白对照组相比,肉桂醛组小鼠基质栓塞部位出现红色,表明肉桂醛具有促体内血管生成作用。


同时,基质栓塞部位的血红蛋白含量也证明了肉桂醛具有促血管生成作用。研究结果显示,生理盐水对照组的血红蛋白水平约为1.8 g/dL,而肉桂醛组血红蛋白水平明显升高,达到3.2 g/dL(P<0.05)。苏木精-伊红染色和CD31免疫组化试验结果表明,相比生理盐水组,肉桂醛组出现更多的毛细血管样结构、新生血管和血管壁增厚现象。


PI3K/AKT和MAPK信号通路促进血管新生机制


MAPK信号通路经Raf→MEK→Erk级联激活,Erk1/2是主要分子靶点之一。已知Raf/MEK/Erk信号通路参与细胞增殖,并对伤口愈合过程中的促进血管生成起关键作用。目前的研究表明,肉桂醛诱导Erk磷酸化和HUVEC血管生成。P38 MAPK信号可以充当血管生成和高渗透性之间的“分子开关”,改善内皮细胞运动性。


研究发现,肉桂醛以时间和浓度依赖性方式诱导P38磷酸化。另一个控制内皮细胞血管生成过程的中心途径是PI3K/AKT信号通路。AKT磷酸化可激活内皮型一氧化氮合酶(eNOS),产生调节血管舒张、血管重塑和血管生成的物质NO。体外研究显示,5μM浓度肉桂醛即可下调脂多糖刺激的巨噬细胞的诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和NO释放。与eNOS不同,iNOS产生大量NO作为免疫应答的一部分,并且可能影响VEGF诱导的血管通透性和血管生成。抑制iNOS可预防血管慢性伤口的进一步炎症损伤。

 

小结


综上所述,肉桂醛可浓度依赖性诱导AKT及其下游蛋白eNOS磷酸化,以及MAPK信号通路磷酸化,即麝香保心丸可通过PI3K/AKT和MAPK信号通路,对血管新生有浓度依赖性促进作用。


本课题从药理学角度出发,结合生物学技术手段,通过细胞学-新生胚胎-正常成体动物-病理动物模型水平的系列研究,并通过研究其有效物质的药效和作用机制,进一步证实麝香保心丸具有促进治疗性血管新生的作用,为将来麝香保心丸的机制研究提供了重要的理论依据。


(责任编辑:admin)
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