近年来，随着我国人口老龄化进程加剧，心力衰竭（HF）患病率有走高趋势，成为我国心血管病领域的重大公共卫生问题。有研究表明，心力衰竭和心肌肥厚有明确关联，故而靶向心肌肥厚消退是HF的一种潜在治疗策略。

黄芪甲苷（AsIV）是中药黄芪中的主要成分，具有增强心肌收缩力、改善心肌舒张功能、减轻血管内皮功能障碍、促进血管新生等保护心脏结构及增强心脏功能的作用。

不久前，一篇发表于《Phytomedicine》杂志的文章“Astragaloside IV mitigates hypoxia-induced cardiac hypertrophy through calpain-1-mediated mTOR activation”，就缺氧所致的心肌肥厚进行了研究，揭示了中药提取物AsIV抗缺氧性心肌损伤的新机制，为HF患者的临床治疗提供了参考。

AsIV对缺氧性心肌肥厚的改善作用

为评估AsIV对心肌肥厚的影响，研究者首先构建了体内体外的缺氧诱导心肌肥厚模型。

体内方面，先将40只C57BL/6J小鼠，随机分为5组：对照组、缺氧组、缺氧+AsIV组（40 mg/kg/d）、缺氧+AsIV组(80 mg/kg/d)、缺氧+3-MA(0.1 mg/kg/d)组；同时，敲除钙蛋白酶（CAPN1）基因C57BL/6J小鼠16只，随机分为2组：基因敲除组和缺氧+基因敲除组。

通过比较各组小鼠心肌细胞横截面的尺寸以及HW/BW和LVW/BW的比值发现，AsIV可显著减轻缺氧诱导的心肌肥厚。

体外方面，H9C2细胞在92%N₂、5%CO₂、3%O₂的低氧条件下培养24h以诱导细胞损伤，构建缺氧模型。通过对细胞表面积和ANP和BNP水平进行比较得出与体内实验相一致的结论。

图1 AsIV对缺氧性心肌肥厚的改善作用

心肌肥厚的形成往往伴随着心肌细胞的凋亡，低氧诱导后细胞存活率下降，Bcl-2的蛋白表达水平被抑制，但AsIV的处理可显著逆转这一现象。

图2 AsIV对缺氧诱导的心肌细胞凋亡的影响

此外，根据Western blot实验结果，在心脏组织和H9C2细胞中低氧诱导促进了自噬标志蛋白Beclin-1的表达水平，提高了LC3II/LC3I的比例，同样，经AsIV的处理可有效改善缺氧诱导所造成的自噬现象。

图3 AsIV对缺氧诱导的心肌细胞自噬的影响

AsIV改善心肌肥厚的机制

为了更深入的研究AsIV改善心肌肥厚的机制，研究者检测了AsIV对心脏组织和H9C2细胞中CAPN1表达的影响，发现敲除CAPN1基因（图4A-C），或使用CAPN1抑制剂（图4D-F），亦或使用AsIV都能显著抑制CAPN1的表达。值得一提的是，3-MA对CAPN1的表达并无影响。

图4 AsIV抑制缺氧诱导的CAPN1的表达

研究者进一步使用慢病毒转染CAPN1构建了CAPN1过表达的H9C2细胞发现CAPN1的过表达加剧了心肌肥大和细胞凋亡，AsIV的处理改善了这一现象。

图5 CAPN1在AsIV改善心肌肥厚和心肌细胞凋亡中的作用

此外，细胞内钙离子水平的升高往往也会促使心肌肥厚的形成，研究者采用Fluo-3/AM染色结合流式细胞术测定了细胞内钙离子的水平，与对照组相比，缺氧诱导显著增加了细胞内钙离子的水平，然而AsIV的治疗则有效减少了钙离子的积聚。

图6 AsIV减少缺氧诱导带来的钙离子积聚现象

紧接着，研究者还对心肌肥厚、心肌细胞凋亡和自噬的相关信号通路mTOR展开研究，发现AsIV促进其中mTOR的表达。

图7 AsIV改善缺氧诱导对mTOR信号通路的抑制

为进一步探究AsIV影响mTOR信号通路的机制，研究者“瞄上”过表达CAPN1的H9C2细胞，发现过表达CAPN1会抑制mTOR信号通路，而AsIV的处理则可以相应解除这一抑制过程。

图8 CAPN1在调节mTOR信号通路中的作用

综上，AsIV通过下调CAPN1、激活mTOR、抑制自噬、降低[Ca²+]i、抑制细胞凋亡，发挥对缺氧诱导心肌肥厚的保护作用。这标志着对缺氧诱导的左室肥厚的机制和AsIV对缺氧诱导的左室肥厚的心脏保护作用的开创性的阐明。这些发现对我们认识AsIV分子机制具有重要的价值，为AsIV的临床试验开展提供了理论基础。

参考文献：

Zhang J, Lu M, Li C, et al. Astragaloside IV mitigates hypoxia-induced cardiac hypertrophy through calpain-1-mediated mTOR activation. Phytomedicine. Published online November 26, 2023. doi:10.1016/j.phymed.2023.155250

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