甘草防治心血管疾病的机制研究进展

Research Progress on the Mechanism of Glycyrrhiza uralensis on Prevention and Treatment of Cardiovascular Diseases

摘要: 心血管疾病是目前全球最重要的公共卫生问题之一，居于我国城乡居民死亡构成比中的首位，目前治疗以西药为主，但常出现较多不良反应，预后欠佳。甘草，豆科甘草属多年草本植物，其内含有甘草素、甘草苷、甘草酸、甘草查耳酮A等多种活性成分。通过对已有研究进行综述，发现甘草及其活性成分具有保护心肌细胞、恢复心肌能量、保护血管内皮等作用，且传统中药治疗具有多靶点、多途径的优势，安全性较高，其主要通过减轻氧化应激、抗炎、改善线粒体功能等作用机制发挥功用。目前，甘草治疗心血管疾病方面已有诸多研究并取得一定成果，本文旨在总结近些年甘草及其活性成分治疗心血管疾病的相关机制研究，以期为甘草作为心血管疾病治疗药物提供理论依据，也为甘草作用机制的进一步研究提供参考。

Abstract: Cardiovascular disease is one of the most important public health problems in the world, which ranks first in the mortality ratio of urban and rural residents in China. Western medicine is the main treatment at present, but there are often many adverse reactions and poor prognosis. Licorice, Leguminosae licorice is a perennial herb, which contains glycyrrhizin, glycyrrhizin, glycyrrhizic acid, licorice chalcone An and other active ingredients. Through the review of existing studies, it is found that licorice and its active components can protect cardiomyocytes, restore myocardial energy and protect vascular endothelium, and traditional Chinese medicine has the advantages of multi-targets, multi-pathways and high safety. It works mainly by reducing oxidative stress, anti-inflammation, improving mitochondrial function and so on. At present, there have been many studies on licorice in the treatment of cardiovascular diseases and some achievements have been made. The purpose of this paper is to summarize the related mechanisms of licorice and its active components in the treatment of cardiovascular diseases in recent years. It is expected to provide a theoretical basis for licorice as a cardiovascular disease treatment drug, and also provide a reference for further study of the mechanism of action of licorice.

1. 引言

甘草属豆科植物甘草、胀果甘草G，或光果甘草G的根和根茎。分布于东北、华北等地，于春秋二季采挖。甘草始载于《尔雅》一书，药用最早见于《神农本草经》[1]，味甘，性平，无毒，归心、肺、脾、胃经，具有补脾益气，祛痰止咳，缓急止痛，清热解毒，调和诸药的作用[2]，现代药理研究表明，甘草内含有甘草素、甘草苷、甘草酸、甘草查耳酮A等成分[3]。近代研究表明，甘草可用于过敏性炎症性疾病，心血管疾病等[4]，其有效成分对抑制血管炎症过程、降低血脂水平、降低收缩压、抗心律失常[5]等均有一定的影响。目前在心血管系统疾病的预防及治疗中，甘草及其活性成分使用频繁且疗效显著，现将近些年甘草及其活性成分治疗心血管疾病的相关机制研究做一综述，以求为甘草作用机制的进一步研究及心血管疾病治疗新方法的开展提供参考。

2. 保护心肌功能

2.1. 抑制心肌损伤

近年来的多项研究表明，氧化应激是心肌损伤的重要机制之一[6]，过多的活性氧会打破还原系统的平衡，超出心肌细胞的抗氧化能力，从而造成DNA受损、蛋白功能紊乱等，通过多途径介导细胞发生凋亡、自噬，以致出现不同程度的心肌损伤。卓凤巧等[7]的研究表明甘草素能够减少ROS的产生，抑制氧化应激、抑制心肌细胞凋亡，从而降低高糖状态下的H9C2心肌细胞损伤。THAKUR V等[8]的研究表明甘草甜素可以通过激活Nrf2和抑制CXCR4/SDF1以及TGF-β/p38MAPK信号通路来介导心脏保护作用。ZHANG X [9]的研究提示异甘草素对心肌细胞缺氧所导致的收缩功能障碍的改善是通过抑制AMPK信号通路从而体现出的抗氧化作用。于辉等[10]的研究表明异甘草素可以增强细胞抗氧化能力，抑制活化半胱氨酸蛋白酶3的表达，下调SETD7的表达进而抗氧化应激，保护心肌细胞。TANG T J等[11]的研究通过分子对接发现甘草素的抗氧化作用是通过调节AMPK/SIRT1/NF-κB信号通路实现的，可促进AMPKα磷酸化和sirtuin 1 (SIRT1)蛋白表达，抑制核因子κB p65 (NF-κB p65)的磷酸化。在LI H等[12]的研究中发现甘草素通过抑制TNFR1/NF-κB/MMP9通路发挥抗氧化应激作用，从而减轻H/R诱导的心肌细胞损伤。刘萌[13]的研究表明甘草苷可以调控SLC7A11和GPX4表达，降低心肌细胞MDA含量和ROS水平，减缓阿霉素诱导心肌细胞氧化应激水平，调控SLC7A11/GPX4轴以降低阿霉素对心肌细胞的损伤作用。

2.2. 改善心肌缺血

冠状动脉血流量减少出现的心肌供血不足会减少心肌氧等物质的供应及代谢产物清除的减少[14]。ZHAI C L等[15]的研究表明甘草素可以通过直接抑制细胞外HMGB1细胞因子活性和阻断磷酸化JNK/Bax通路来减轻大鼠心肌缺血再灌注诱导的损伤。CAI X等[16]的研究表明甘草甜素可以通过抑制氧化应激、iNOS蛋白表达和炎症反应，抑制p-ERK、p-p38 MAPK和p-c-Jun N末端激酶蛋白的表达减少大鼠心肌缺血再灌注损伤。LAI T等[17]的研究表明甘草酸通过下调CK、CK-MB、LDH、AST、TNF-α、IL-6和MDA水平，上调SOD水平，降低CHOP、GRP78和p-PERK的表达来改善大鼠心肌缺血再灌注损伤。LI M等[18]的研究表明甘草酸可以通过抑制L型Ca²⁺通道，降低[Ca²⁺]_i瞬时来保护心肌免受ISO引起的缺血损伤。HAN J等[19]的研究表明18β-甘草次酸和甘草甜素可通过对增强的晚期钠电流的抑制来改善大鼠缺血再灌注损伤引起的舒张功能障碍。Xu，C等[20]的研究结果表明甘草酸可以改善心肌缺血，其增加了心肌中的Nrf-2和HO-1的蛋白水平，抑制NF-κB信号通路进而下调了IκB和NF-κB p65的磷酸化。LIN J H等[21]的研究中表明甘草查耳酮a可以降低心肌细胞中Fe-SP增加的核因子红细胞2相关因子2和血红素加氧酶-1蛋白水平，从而抑制铁死亡以预防大鼠心肌缺血再灌注损伤。

2.3. 恢复心肌能量

能量生成、氧化应激和细胞凋亡的主要场所为线粒体。心肌细胞是线粒体含量最高的细胞类型之一，维持心肌细胞正常的泵血和收缩功能需要线粒体不断地合成ATP。马治等[22]的研究表明18α-GA和18β-GA可以提高Bcl-2/Bax的表达，提高线粒体生物活性，抑制Cyt-c的外排、Caspase3的表达以及ROS的生成并改善心肌细胞线粒体功能障碍。何苗等[23]的研究表明GA可以降低ROS含量、线粒体内Ca²⁺浓度，使心肌细胞ATP含量及膜电位水平升高，从而升高心肌细胞内各种酶的活性，如Ca²⁺-ATP酶、Ca²⁺-Mg²+-ATP酶、Na+-K+-ATP酶等，使得Ca²⁺由细胞内转出到肌浆网或细胞外，这样可以达到减轻线粒体钙超载，维持钙稳态的目的。赵秀荣等[24]的研究表明，ISL能够显著降低RAW264.7细胞中NO、TNF-α的释放以及降低iNOS蛋白水平，改善线粒体膜电势及胞内ATP水平，改善由LPS导致的线粒体功能障碍。TANG Q等[25]的研究表明甘草酸可以降低缺氧/复氧(H/R)介导的细胞内和线粒体活性氧(ROS)的累积，且在H/R后维持线粒体膜电位，抑制H/R诱导的线粒体功能障碍。在UPADHYAY S等[26]的研究中，光光甘草提取物允许恢复核SIRT-1和PPAR-γ水平，降低ROS水平，修复抗氧化状态，从而有助于修复线粒体功能。

2.4. 抗心肌纤维化

心肌纤维化是心血管疾病患者最显著的病理过程，当细胞外基质(ECM)的产生和降解出现不平衡的时候，会使得瘢痕组织积累、心肌的弹性减弱，心输出量减少，最终发展为心功能不全。牛丕莲等[27]的研究表明用80%甲醇溶液提取的甘草提取物能够抑制TGF-β1/Smad信号通路的激活，通过降低TGF-β1诱导CFs中的α-SMA、Smad2/3磷酸化水平，进而减轻ECM的沉积，抑制TGF-β1/Smad信号通路来改善心肌纤维化的发生。异甘草酸镁(MgIG)是18-α甘草酸立体异构体的镁盐，具有抗炎、抗氧化和抗病毒活性的作用。MA D等[28]的研究表明MgIG对异丙肾上腺素(ISO)诱导的心肌纤维化具有保护作用，这主要是通过抑制TLR4/NF-κB(p65)信号通路来实现的。甘草酸(GA)是一种源自天然产物的HMGB1抑制剂，WU R N等[29]的研究表明TLR2和HMGB1之间的相互作用通过抑制成纤维细胞自噬促进心脏纤维化的发病机制，GA治疗缓解了心脏纤维化。在ZHANG Y等[30]的研究中发现，甘草素通过抑制IKKα/IκBα信号通路显著降低炎性细胞因子释放和NF-κB磷酸化，抑制MAPKs信号通路对高果糖诱导的心肌纤维化具有保护作用。HAN X等[31]的研究表明，甘草素通过抑制CCL5表达和NF-κB通路，降低氧化应激和炎症的水平，显著下调I.、III.胶原、TGF-β1、MMP-9、α-SMA、CCL5和p-NF-κB的表达来预防心肌梗死后的心肌纤维化。

2.5. 抑制心室重构

由于各种损伤导致心脏原有物质及心脏形态学发生变化称为心室重构，这是机体为了适应变化而出现的一种反应。心室重构几乎是所有心血管疾病共同的病理改变，可导致心功能异常，增加心力衰竭的发病率和死亡率。一项连续入选284例接受经皮腔内冠状动脉成形术(PCI)治疗的急性心肌梗死(AMI)患者的研究，在观察了24 h、1个月、6个月的心电图和心脏造影后，30%的AMI患者在PCI后6个月发生了心室重构[32]。姚德山[33]的研究表明异甘草素通过调节Nrf2/H0-1信号通路，减轻AM诱导的氧化应激损伤，并抑制NF-κB信号通路，减轻炎症反应，增加心肌组织中Brcc36的表达，抑制TGF0/Smad3信号通路，发挥改善心肌重构的保护作用。GAO M等[34]的研究表明异甘草素通过激活AMPKα来抑制压力超负荷诱导的心脏肥大，可以作为心脏重塑的治疗靶点。

2.6. 减轻药物毒性

使用某些药物可以对心肌和(或)心电传导系统产生毒性作用，使得心脏出现类似于心律失常、心脏舒缩功能障碍、心肌肥厚扩大等的病变，我们称之为药物的心脏毒性作用。庄开颜等[35]的研究表明甘草酸(GA)通过调控PI3K-Akt、Ras、Fox O信号通路，逆转体内ROS积累，通过减少心肌细胞的凋亡以及对氧化应激的抑制来拮抗乌头碱对心脏的毒性。侯佳华等[36]的研究表明甘草次酸可通过抑制细胞凋亡，促进心脏中p-STAT3和Bcl-2蛋白表达来拮抗阿霉素心脏毒性。刘萌等[13]的研究表明甘草苷通过调控SLC7A11/GPX4信号通路以及抑制心肌细胞铁死亡发挥对阿霉素诱导心脏毒性的保护作用。陆文强[37]的研究表明异甘草素能够通过调节UCP2水平降低氧化应激及细胞凋亡水平以对抗阿霉素所导致的心脏毒性。吕雪丽[38]的研究表明甘草酸能够通过抑制HMGB1介导的Akt/mTOR自噬信号通路降低阿霉素的心脏毒性。甘草甜素(GL)是HMGB1的直接抑制剂，LV X等[39]的研究表明通过HMGB1依赖性Akt/mTOR信号通路改善自噬通量可以改善阿霉素有道的心脏毒性。ZHENG B [40]的研究表明异甘草酸镁(MgIG)能够减轻三氧化二砷导致的心脏毒性，其机制主要与激活Nrf2通路、抑制TLR4/NF-κB通路有关。

3. 对血管的保护作用

3.1. 舒张血管

血管的舒张指的是让血管壁平滑肌在保持松弛状态下，阔宽体内血管的情况。这可以增大血流流过的空间，从而降低血压。与它相反的过程称为血管收缩。叶杨[41]的研究表明异甘草素的舒张作用依赖于L-型钙通道、BK_Ca通道发挥，通过抑制电压依赖性钙通道抑制Ca²⁺内流使血管舒张。GADANEC L K等[42]的研究表明甘草酸可以抑制在同型半胱氨酸血症中起到诱导血管功能障碍的HMGB-1，从而改善血管功能。

3.2. 保护血管内皮

血管内皮细胞分泌的血管活性物质如NO、PGI2、ET-1等可以调节血管紧张性、防止血栓形成、减缓平滑肌细胞的增殖以及血管壁的炎症反应，而心血管疾病的病理基础则是内皮细胞的结构和功能发生了变化。韩维维等[43]的研究表明18β-甘草次酸可以通过抑制PGK1介导的糖酵解途径进而抑制oxLDL诱导的血管内皮细胞凋亡。卢治言等[44]的研究表明异甘草素能通过HDAC3抑制血管内皮细胞的炎症反应。LIU S等[45]的研究表明甘草甜素可以抑制高糖诱导的HMGB1释放并上调P53表达，从而减轻内皮损伤和血管老化。FENG L等[46]的研究表明甘草酸通过抑制RAGE/NF-kB通路对AGEs诱导的内皮功能障碍具有保护作用。

4. 血液学改善作用

4.1. 抗凝血

血小板主要是通过形成可以堵塞创口的血栓，释放凝血因子等发挥止血凝血的作用。而血小板凝聚性增高导致出现心梗等疾病的原因是由于血流速度减慢，使狭窄的动脉内形成了血栓。光甘草定是甘草根中的生物碱，可以增强代谢，预防心血管疾病。CHUNG C L等[47]的研究示光甘草定能降低P-选择素的胶原蛋白刺激表面表达。光甘草定对PLCγ2有直接影响，可以降低胶原蛋白刺激的血小板且抑制细胞外信号调节激酶(ERK)1/2、Jun N末端激酶(JNK)1/2和p38 MAPK的胶原蛋白刺激磷酸化，从而抑制血小板活化。LIEN C L等[48]的研究表明甘草查耳酮A通过阻断颗粒释放、抑制胶原受体下游信号传导来抑制胶原蛋白介导的血小板活化，通过阻断钙动员和随后的GPIIbIIIa激活，从而抑制血小板聚集，同时LA可以减弱GPVI下游信号传导，从而阻断胶原蛋白诱导的血小板聚集。

4.2. 调脂

正常的血脂在人体中有许多重要功能，但如果血脂过高，在血管内皮堆积，可逐渐形成动脉粥样硬化斑块，斑块增多、增大后，血管内径逐渐变得狭小，甚至阻碍血管内血液流动。这种动脉粥样硬化斑块也可能发生破碎脱落，斑块内物质释放到血管内，使慢性心脑血管疾病变为急性心血管疾病。许心蕊等[49]的研究表明异甘草素能够通过激活PPAR-γ、上调LXR-α，减少FABP-4表达，降低ox-LDL水平，减少MMP-2和MMP-9的蛋白表达，从而降低斑块的易损指数，增加斑块稳定性，发挥抗动脉粥样硬化的作用。ZENG J等[50]的研究中发现ISL通过体外以浓度依赖性方式与NPC1L1的结合来下调NPC1L1表达并显著地抑制HepG2细胞和Caco-2细胞对胆固醇的摄取，从而较为安全有效地调节脂质代谢。DU F等[51]的研究表明，ISL能够有效抑制巨噬细胞中LPS诱导的炎症，上调细胞中的PPARγ来调节胆固醇通量中关键基因的表达，同时能够调低极低、低密度脂蛋白级分中的胆固醇水平，降低脂肪酸合酶的mRNA水平，提高载脂蛋白E肝脏中PON1 mRNA水平，降低炎症因子IL-6和TNF-α的mRNA水平，增加肝细胞中SR-BI的表达从而增强肝脏对脂质的摄取，抑制脂肪酸合成，增加胆固醇的排泄。

5. 小结

甘草在临床上应用较为广泛，其有效成分多样，均对心血管疾病的治疗具有较好的疗效。现代药理学研究甘草其有效成分的微观作用机制，发现其主要通过抑制AMPK信号通路及调控SLC7A11和GPX4表达等来实现抗氧化作用，从而抑制心肌凋亡；通过阻断磷酸化JNK/Bax通路、降低CHOP、GRP78和p-PERK的表达、抑制L型Ca²⁺通道以及增强的晚期钠电流等来改善心肌缺血；通过提高Bcl-2/Bax的表达、降低线粒体内Ca²⁺浓度、改善线粒体膜电势及胞内ATP水平等以改善心肌细胞线粒体功能障碍，从而恢复心肌能量；通过抑制TGF-β1/Smad信号通路、抑制TLR4/NF-κB (p65)信号通路等实现抗心肌纤维化；通过调节Nrf2/H0-1信号通路、抑制TGF0/Smad3信号通路等以期实现抑制心室重构作用；通过调控SLC7A11/GPX4、PI3K-Akt、Ras、Fox O等各种信号通路减轻各种药物对心脏的毒性作用；通过L-型钙通道、BK_Ca通道抑制Ca²⁺内流等以达到舒张血管的作用；通过抑制RAGE/NF-κB等通路调节血管活性物质，从而保护血管内皮，同时其也发挥着抗凝调脂作用，具有中西医结合诊疗特色，为后面的科学论证打下了基础。但以上论述的甘草对于心血管疾病的作用机制都是甘草中单个有效成分的作用，各个成分之间是否具有协同作用目前尚未有研究论述。综上所述，应当进一步加深对甘草及其有效成分协同作用的研究，为心血管疾病的防治提供更多证据和思路。

基金项目

青年岐黄学者支持项目(国中医药人教发[2020] 7号)。

NOTES

^*通讯作者。