复方黄芪口服液通过AMPK/TGF-β/Smad信号通路减轻心肌梗死后心力衰竭心室重构

《BioMed Research International》：Compound Astragalus Oral Liquid Attenuates Ventricular Remodeling in Heart Failure After Myocardial Infarction via the AMPK/TGF-β/Smad Signaling Pathway

　　

背景：急性心肌梗死（AMI）后的心室重构是心力衰竭（HF）的关键原因。复方黄芪口服液（CAOL）是一种具有抗炎、抗氧化和补益作用的中药制剂。然而，其在急性心肌梗死后心力衰竭（AMI-HF）中的作用及潜在机制尚不清楚。
目的：在AMI-HF大鼠模型中评价CAOL的心脏保护疗效，并阐明相关分子机制。
方法：通过超高效液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱（UPLC-Q-TOF/MS）鉴定CAOL成分，并利用网络药理学预测潜在靶点。通过左前降支（LAD）冠状动脉结扎建立AMI诱导HF大鼠模型。动物接受低、中、高剂量CAOL或培哚普利。采用超声心动图、染色、酶联免疫吸附试验（ELISA）、蛋白质印迹（Western blotting）和实时荧光定量PCR（RT-qPCR）评估心功能、组织病理学、血清氧化和炎症标志物以及心肌分子表达。
结果：CAOL治疗以剂量依赖性方式改善心脏功能，表现为左心室射血分数（LVEF）升高以及左心室舒张末期内径（LVIDd）和左心室收缩末期内径（LVIDs）改善。组织学分析表明，CAOL以剂量依赖性方式减少心肌坏死、炎性细胞浸润和胶原沉积。CAOL还改善血清炎症和氧化应激标志物。机制上，CAOL调节AMP活化蛋白激酶（AMPK）活性并抑制转化生长因子-β1（TGF-β1）/Smad介导的促纤维化信号，与其抗纤维化和细胞保护作用一致。
结论：CAOL以与AMPK激活和抑制TGF-β/Smad介导的纤维化相关的方式改善梗死后心室重构并保护心脏功能。这些发现为支持CAOL作为AMI-HF潜在治疗药物提供了实验证据。

论文解读：复方黄芪口服液通过AMPK/TGF-β/Smad信号通路减轻心肌梗死后心力衰竭心室重构

研究背景与意义：急性心肌梗死（AMI）仍是全球心血管死亡和残疾的主要原因。尽管再灌注策略显著降低早期死亡率，但AMI后心室重构仍是慢性心力衰竭（HF）的主要病理基础。AMI后重构涉及心肌细胞丢失、炎症激活、代偿性肥大以及基质细胞介导的细胞外基质（ECM）沉积和纤维化，最终导致心腔扩张和收缩/舒张功能障碍。当前AMI-HF指南药物包括肾素-血管紧张素系统抑制剂、β受体阻滞剂、钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂和盐皮质激素受体拮抗剂等，但低血压、心动过缓或肾功能异常等不良反应可限制达标治疗。因此，仍需安全、多靶点干预措施。中药具有多组分、多靶点、多通路特点。复方黄芪口服液（CAOL）源自孟河医派，主要由黄芪、人参、黄精、陈皮组成，传统用于补气、改善循环和调节免疫。现代药理研究显示，其黄芪皂苷、人参皂苷、黄精多糖等成分具有免疫调节、抗炎、抗氧化和心脏保护活性。初步临床观察提示CAOL可增强冠心病和动脉粥样硬化患者免疫功能并改善循环，对心肌梗死或脑梗死等缺血状态也有益。然而，CAOL在AMI-HF中的疗效及分子机制尚未系统阐明。研究人员整合UPLC-Q-TOF/MS成分鉴定、网络药理学预测和体内分子验证，评价CAOL对心功能、心肌病理及炎症/氧化应激的影响，并阐明其抗重构机制，为未来活性成分筛选和临床转化提供实验证据。

关键技术方法：CAOL由常州市中医院药学部提供（批号Z04000723）；采用UPLC-Q-TOF/MS鉴定成分，并结合TCMSP、UniProt、GeneCards、STRING、Cytoscape和Metascape进行网络药理学预测与富集分析。体内实验采用南京中医药大学动物中心提供的雄性Sprague-Dawley大鼠，经左前降支（LAD）结扎建立AMI-HF模型，随机分为假手术组、模型组、培哚普利组及CAOL低、中、高剂量组，连续灌胃28天。通过超声心动图、苏木精-伊红（H&E）与Masson染色、末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记（TUNEL）、ELISA、RT-qPCR和Western blotting评估心功能、组织病理、血清炎症氧化标志物及心肌分子表达。

研究结果：
3.1 CAOL成分分析：通过UPLC-Q-TOF/MS在正离子模式鉴定319种化合物、负离子模式鉴定128种化合物。根据相对峰面积强度列出前30种主要成分，主要属于黄酮类、异黄酮类、人参皂苷类和三萜类，部分成分已有抗炎、抗氧化、抗纤维化和心脏保护报道。该化学特征为网络药理学和机制研究提供了分子基础。
3.2 CAOL改善AMI-HF大鼠心功能并减轻心室重构：LAD结扎大鼠出现明显心功能障碍和结构损伤。超声心动图显示，与假手术组相比，模型组LVEF显著降低，LVIDd和LVIDs显著增加。CAOL给药28天后，LVEF升高，LVIDd和LVIDs呈剂量依赖性降低，高剂量CAOL效果与阳性药培哚普利相当。H&E染色显示CAOL减轻心肌纤维紊乱、坏死和炎症细胞浸润；Masson染色显示CAOL剂量依赖性减少胶原沉积；心重/体重比降低；TUNEL显示心肌细胞凋亡减少。结果表明CAOL可改善AMI后心功能障碍并减轻心室重构。
3.3 CAOL抑制AMI-HF大鼠血清炎症和氧化应激：ELISA检测显示，模型组白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、干扰素-γ（IFN-γ）升高，白细胞介素-10（IL-10）降低，超氧化物歧化酶（SOD）活性降低，丙二醛（MDA）升高。CAOL治疗降低IL-6、TNF-α和IFN-γ，升高IL-10，恢复SOD活性并降低MDA，中、高剂量效果与培哚普利相当或更优。安全性方面，模型组丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、肌酐（CREA）和尿素氮（UREA）较假手术组轻度升高，CAOL各剂量未较模型组显著增加这些指标，提示测试剂量下未检测到明显肝肾功能损伤。
3.4 网络药理学提示CAOL潜在信号通路：基于UPLC-Q-TOF/MS成分，从TCMSP和UniProt数据库筛选出255个CAOL候选靶点；从GeneCards数据库获得3949个AMI-HF相关靶点，交集191个。蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络包含301个节点和792条边，拓扑分析识别20个核心靶点，包括TGF-β1、TNF、AKT1、TP53、IL-6和IL-10等。基因本体（GO）富集显示氧化应激、凋亡、炎症和代谢过程；京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集显示TGF-β、AMPK、缺氧诱导因子-1（HIF-1）和IL-17等信号通路。结果提示CAOL可能通过协调调节AMPK和TGF-β/Smad通路发挥抗炎、抗氧化和抗纤维化作用。
3.5 CAOL调节心肌AMPK和TGF-β/Smad信号通路：RT-qPCR显示模型组AMPK mRNA降低，TGF-β1、Smad2和Smad3 mRNA升高；CAOL中、高剂量恢复AMPK表达并抑制TGF-β1、Smad2、Smad3转录。Western blotting显示模型组AMPK蛋白和p-AMPK/AMPK比值降低，TGF-β1和磷酸化Smad2/3升高；CAOL剂量依赖性增强AMPK磷酸化并降低TGF-β1和p-Smad2/3蛋白水平。这些分子变化与心肌纤维化和心室重构减轻相关，支持CAOL心脏保护作用的机制框架。

讨论部分总结与结论翻译：研究人员认为，AMI后慢性炎症、代谢紊乱和进行性纤维化构成推动不良心室重构和功能恶化的病理三联。CAOL改善心功能与减少心肌细胞坏死、炎症浸润和胶原沉积相一致，表明其不仅缓解症状，还干预结构和细胞层面的适应不良重构；其疗效与ACE抑制剂培哚普利相当。培哚普利增加AMPK磷酸化可能反映氧化和炎症应激降低的间接效应，而非直接AMPK激活。CAOL还表现广谱免疫调节和抗氧化作用，降低促炎细胞因子、升高IL-10、恢复SOD并降低MDA，提示其打断炎症与氧化应激相互放大的病理循环。机制上，AMPK是心肌能量稳态的重要调节因子，在缺血损伤和HF中通常受抑；CAOL增加p-AMPK/AMPK，提示增强能量应激感知和代谢适应。AMPK激活可抑制核因子-κB（NF-κB）介导的炎症、促进自噬清除受损细胞器、抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）依赖信号，并可干扰Smad3磷酸化，从而拮抗TGF-β/Smad驱动的纤维化。TGF-β1激活Smad2/3并形成转录复合物，促进I型和III型胶原及其他ECM蛋白表达。CAOL下调TGF-β1和p-Smad2/3，抑制纤维化核心级联。高剂量才显著抑制TGF-β1、Smad2和Smad3，提示通路抑制存在阈值效应，可能与某些关键活性成分尤其黄芪甲苷IV口服生物利用度有限有关；人参皂苷Rg1、Rb1及黄酮类如毛蕊异黄酮、芒柄花素等可能协同贡献。局限性包括：AMPK激活与TGF-β1抑制的因果关系需药理拮抗或基因操作进一步明确；CAOL多组分中确切活性化合物仍需分离鉴定；长期疗效和安全性需在慢性模型和临床研究中评价。结论翻译：在本研究中，研究人员采用整合实验方法证实，CAOL在梗死后HF大鼠模型中显著改善心脏功能，减轻心肌坏死和纤维化，并缓解炎症和氧化应激反应。机制上，这些保护作用与AMPK信号激活和TGF-β/Smad介导的纤维化通路抑制密切相关。通过协调多个靶点和通路，CAOL有效抑制心室重构并保护心肌完整性。这些发现为支持CAOL用于心肌梗死后HF管理提供了机制和药理学证据，并突出传统多组分草药制剂在应对复杂心血管疾病中的独特治疗潜力。