木犀草素通过调节肾素-血管紧张素系统缓解继发性高血压大鼠血压及心脏改变

《Journal of Geodynamics》：Luteolin restores the renin-angiotensin system to alleviate blood pressure and cardiac changes in secondary hypertensive rats

本研究针对继发性高血压及其引发的心脏损伤问题，探讨了天然黄酮类化合物木犀草素（Luteolin）的干预效果。研究人员通过构建肾血管性高血压（RVH）大鼠模型，发现木犀草素能有效降低血压、改善左心室功能并抑制心肌重构。其作用机制与调节ACE/Ang II/ACE2轴平衡、抑制氧化应激以及调控AT1R/MasR/MMP2/MMP9蛋白表达密切相关。该研究为天然产物在心血管疾病治疗中的应用提供了新的实验依据。

　　

在全球范围内，高血压（Hypertension）已成为一个重大的公共卫生挑战，它是导致心、脑、肾等重要靶器官损害的主要风险因素。其中，约有10%的病例属于继发性高血压，即由特定病因所引发，而肾脏疾病是其主要原因之一。为了模拟这类高血压的病理过程，科研人员常采用“两肾一夹”（2K1C）手术来建立肾血管性高血压（Renovascular Hypertension, RVH）动物模型。该模型的核心病理生理机制是肾动脉狭窄导致肾脏血流减少，从而过度激活肾素-血管紧张素系统（Renin-Angiotensin System, RAS）。具体表现为血管紧张素转换酶（Angiotensin-Converting Enzyme, ACE）活性和血管紧张素II（Angiotensin II, Ang II）水平升高，进而引发血压持续升高和心血管肥厚、重构。与此同时，机体内还存在一个与之抗衡的“非经典”RAS通路，包括ACE2、血管紧张素1-7（Angiotensin-(1-7), Ang-(1-7)）及其Mas受体（Mas Receptor, MasR），它们发挥着血管舒张、抗增殖等心脏保护作用。在高血压状态下，经典RAS通路亢进而非经典通路受抑，这种失衡是推动疾病进展的关键。心脏重构，特别是左心室肥厚和纤维化，是高血压常见的严重并发症，其过程涉及基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinases, MMPs），尤其是MMP2和MMP9的激活，它们会降解细胞外基质，促进纤维组织沉积。此外，Ang II诱导的氧化应激也在此过程中扮演重要角色。因此，寻找能够调节RAS平衡、抑制氧化应激和MMPs活性的药物，对于防治高血压及其心脏并发症具有重要意义。

在此背景下，研究人员将目光投向了天然产物。木犀草素（Luteolin）是一种广泛存在于苹果皮、洋葱、西兰花等食用植物中的天然黄酮类化合物，以其强大的抗氧化、抗炎等生物活性而闻名。此前研究已发现木犀草素在自发性高血压和DOCA（去氧皮质酮乙酸酯）诱导的高血压模型中有降压作用，但其对继发性高血压，特别是对心脏功能和结构的保护作用及其具体分子机制尚不清楚。为了深入探究这一问题，来自泰国孔敬大学的研究团队在《Journal of Geodynamics》上发表了一项研究，系统评估了木犀草素对肾血管性高血压大鼠的血压、心脏功能、心脏重构以及相关分子通路的影响。

为了开展这项研究，研究人员主要运用了几个关键的技术方法。他们首先通过外科手术（两肾一夹法）在雄性Sprague-Dawley大鼠身上诱导建立了肾血管性高血压（RVH）模型。在成功建模后，将动物随机分组，分别给予不同剂量的木犀草素（25 mg/kg和50 mg/kg）或阳性对照药赖诺普利（Lisinopril， 5 mg/kg）进行为期四周的干预。研究期间，采用无创尾套法定期监测大鼠的收缩压和心率。在实验终点，利用超声心动图技术无创地评估心脏结构和功能参数，包括左心室射血分数（LVEF）、 fractional shortening (FS)等。随后，采集血液和心脏组织样本，通过酶联免疫吸附测定（ELISA）、荧光法、比色法等多种生化分析技术，检测了血清ACE活性、血浆Ang II浓度、血清ACE2水平以及超氧化物、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等氧化应激指标。对心脏组织进行组织学染色（H&E染色和天狼星红染色），在显微镜下观察心肌细胞横截面积、左心室壁厚度和胶原纤维沉积情况，以评估心脏肥厚和纤维化程度。应用蛋白质印迹法（Western Blot）检测了心脏组织中AT₁R、AT₂R、MasR、MMP2和MMP9的蛋白表达水平。最后，还通过计算机模拟的分子对接技术，分析了木犀草素与人类ACE蛋白之间的相互作用模式和结合亲和力。

3.1. 木犀草素改善高血压大鼠的血压

研究结果显示，与假手术组相比，RVH模型大鼠的收缩压显著升高。而经过木犀草素（无论是25 mg/kg还是50 mg/kg剂量）治疗后，大鼠的收缩压和心率均得到显著降低，其中50 mg/kg剂量的效果更为显著，其降压效果与阳性对照药赖诺普利相似。这表明木犀草素具有明确的抗高血压作用。

3.2. 食物和水摄入量以及心脏重量

RVH大鼠的最终体重低于对照组，而木犀草素治疗改善了其体重状况。更重要的是，RVH大鼠的心脏重量（HW）、心重/体重比（HW/BW）、心室重量（VW）、心室重/体重比（VW/BW）、左心室重量（LVW）和左心室重/体重比（LVW/BW）均显著增加，提示发生了心脏肥厚。木犀草素治疗则显著逆转了这些心脏重量参数的增加。

3.3. 木犀草素恢复高血压大鼠的心脏功能参数

超声心动图评估发现，RVH大鼠表现出左心室肥厚的形态学改变，同时左心室射血分数（EF%）、每搏输出量（SV）和 fractional shortening (FS%) 均显著下降，表明左心室收缩功能受损。木犀草素和赖诺普利治疗均能部分改善这些心脏形态和功能参数，促进心功能的恢复。

3.4. H&E染色显示的心脏形态学

心脏组织的H&E染色结果直观地证实了RVH大鼠存在左心室肥厚，表现为左心室壁厚度、心肌细胞横截面积（CSA）增加，以及心腔直径减小。天狼星红染色则显示RVH大鼠心脏胶原纤维沉积显著增加，即心肌纤维化。木犀草素治疗有效减轻了左心室肥厚和心肌纤维化的程度。

3.5. 经典和非经典RAS

生化检测表明，RVH大鼠血清ACE活性和血浆Ang II水平显著升高，而血清ACE2活性降低。木犀草素治疗能显著降低ACE活性和Ang II水平，并升高ACE2活性。蛋白质印迹分析进一步显示，RVH大鼠心脏组织中促进肥厚和纤维化的AT₁R蛋白表达上调，而具有保护作用的AT₂R和MasR蛋白表达下调，同时MMP2和MMP9的表达增加。木犀草素治疗则能逆转这些蛋白表达的异常变化，使RAS通路趋向平衡。

3.6. 木犀草素减轻氧化应激

在RVH大鼠中，血浆和心脏组织的MDA含量（脂质过氧化标志物）以及心脏组织的超氧化物产生均显著增加，而内源性抗氧化酶SOD和CAT的活性则下降。木犀草素治疗有效降低了氧化应激水平，并提升了抗氧化酶的活性。

3.7. 分子对接

分子对接模拟结果显示，木犀草素能够嵌入到人类ACE蛋白的催化活性口袋中，虽然其与ACE的结合模式和作用力（主要依赖疏水作用和氢键）与强效抑制剂赖诺普利（能与Zn2?离子形成配位键）有所不同，但这种结合可能竞争性地干扰ACE的催化功能，这为木犀草素直接抑制ACE活性提供了结构层面的解释。

综上所述，本研究得出结论：天然黄酮类化合物木犀草素对肾血管性高血压大鼠具有显著的降压和心脏保护作用。它能有效改善高血压引起的心脏功能异常，抑制左心室肥厚和心肌纤维化等心脏重构现象。其作用机制是多方面的：首先，木犀草素能够直接或间接地抑制经典RAS通路（降低ACE活性和Ang II水平），同时增强非经典RAS通路（提高ACE2活性和MasR表达），从而恢复RAS系统的平衡；其次，它通过其特有的化学结构清除自由基，减轻氧化应激损伤；最后，它通过调控AT₁R/MasR平衡以及下游的MMP2/MMP9表达，来抑制细胞外基质的异常降解和沉积，从而延缓心脏重构的进程。计算机模拟的分子对接结果支持木犀草素可能直接作用于ACE。值得注意的是，木犀草素在25 mg/kg的剂量下即显示出明确的疗效，且其效果与临床常用ACE抑制剂赖诺普利具有可比性。这项研究不仅深化了对木犀草素心血管保护作用机制的理解，也为将木犀草素或其富含植物开发成为辅助治疗高血压和预防其心脏并发症的功能性食品或潜在药物提供了重要的临床前实验证据，具有重要的科学意义和潜在的应用价值。