麦冬皂苷对心肌缺血再灌注损伤的保护作用及其机制的研究进展

Research Progress on the Protective Effects and Mechanisms of Ophiopogonin against Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury

摘要: 本文综述了麦冬皂苷对心肌缺血再灌注损伤的保护作用及其机制。心肌缺血再灌注损伤是指心肌在缺血后恢复血流时反而出现更严重的损伤，其机制涉及氧化应激、钙离子超载、炎症反应及细胞凋亡等。麦冬皂苷通过抗氧化、抗炎、调节细胞钙离子平衡及保护细胞器功能等多种机制，显著减轻心肌缺血再灌注损伤。体外实验表明，麦冬皂苷D (OPD)可浓度依赖性地提高细胞存活率，抑制氧化应激、减少钙离子超载、降低细胞凋亡率。体内实验显示，OPD可显著提升心功能指标，缩小梗死面积，降低炎症因子水平。未来研究应进一步探索其分子机制，优化制剂工艺，解决临床应用中的难题，推动其在心血管疾病治疗中的广泛应用。

Abstract: This review summarizes the protective effects and mechanisms of ophiopogonin D against myocardial ischemia-reperfusion injury (MIRI). MIRI is a severe pathological condition where the restoration of blood flow to ischemic myocardium paradoxically exacerbates tissue damage. The underlying mechanisms involve oxidative stress, calcium overload, inflammatory responses, and apoptosis. Ophiopogonin D exerts significant protective effects against MIRI through multiple mechanisms, including antioxidant, anti-inflammatory, calcium homeostasis regulation, and protection of cellular organelle functions. In vitro studies have shown that ophiopogonin D can dose-dependently increase cell viability, inhibit oxidative stress, reduce calcium overload, and decrease apoptosis rates. In vivo experiments have demonstrated that ophiopogonin D can significantly improve cardiac function indicators, reduce infarct size, and lower levels of inflammatory factors. Future research should further explore its molecular mechanisms, optimize formulation processes, and address challenges in clinical application to promote its widespread use in the treatment of cardiovascular diseases.

1. 引言

心肌缺血再灌注损伤(MIRI)是指心肌在缺血后恢复血流时，反而出现更严重的损伤。其临床意义在于揭示了再灌注治疗的双刃剑效应，提示在恢复心肌血流的同时，需警惕并预防由此引发的进一步损伤。这种损伤可导致心律失常、心肌细胞死亡、心功能障碍等危害，严重影响患者的预后和生存率[1]。阐明心肌缺血再灌注损伤保护机制，是突破再灌注治疗“双刃剑”困境的关键，可为临床提供精准干预靶点，降低致死致残率[2]。

麦冬为百合科麦冬Ophiopogon japonicus干燥块根，含甾体皂苷、多糖等；总皂苷以乙醇超声提取，主要组分麦冬皂苷D为螺甾烷醇型甾体皂苷，具亲水性糖侧链[3] [4]。麦冬皂苷抗氧化、抗炎、抗肿瘤及心血管保护活性明确，毒性低，可成为防治心肌损伤、肺纤维化等疾病的新型天然药物候选[5]。

本文综述麦冬皂苷减轻心肌缺血再灌注损伤的抗氧化、抗炎及线粒体保护机制与进展。揭示麦冬皂苷多靶点保护机制，为开发低毒天然药物及联合再灌注治疗提供新策略，有望缩小梗死面积、改善患者预后。

2. 心肌缺血再灌注损伤的机制

2.1. 氧化应激反应

心肌缺血再灌注时，线粒体电子漏、NADPH氧化酶等爆发大量活性氧；抗氧化酶系(SOD、GSH等)活性相对不足，致ROS生成 > 清除，诱发氧化应激[6]。MIRI中ROS爆发攻击膜脂、蛋白与DNA，最终触发心肌细胞凋亡[7] [8]。OPD可显著提升SOD、GPx、CAT活性，抑制MDA生成，阻断ROS链式反应，同时上调Nrf2/HO-1抗氧化基因表达，增强细胞抗氧化防御能力。

2.2. 钙离子超载

缺血期ATP下降导致钙外排受阻，再灌注期线粒体钙摄取过量，诱发mPTP开放与细胞死亡[9]-[11]。钙离子超载时，触发多重破坏：① 激活磷脂酶A₂和钙蛋白酶，致膜完整性丧失、细胞肿胀；② 线粒体摄取过量Ca²⁺后发生肿胀、嵴断裂，mPTP持续开放，ATP合成中断并释放细胞色素C，诱导凋亡；③ 激活核酸内切酶，造成DNA双链断裂；④ 促进ROS迸发，与Ca²⁺协同放大氧化应激，最终致细胞结构崩解、兴奋–收缩耦联失调及坏死[12] [13]。OPD通过抑制L-型钙通道、上调SERCA2a/PLB表达、减少RyR2钙泄漏，缓解钙超载，维持线粒体膜电位与钙稳态。

2.3. 炎症反应

心肌缺血再灌注后，组织损伤相关分子模式(DAMPs)激活TLR4/NF-κB通路，诱导TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎因子释放，形成炎症级联，扩大组织损伤[14] [15]。OPD可通过抑制NF-κB p65核转位、下调MAPK通路(如p38)及SphK1/S1P/S1PR1轴，显著降低炎症因子表达，减轻中性粒细胞浸润与组织损伤。

2.4. 细胞凋亡与坏死

心肌缺血再灌注(I/R)时，钙超载与ROS协同激活线粒体凋亡通路(Cyto-C/caspase-9/caspase-3)及死亡受体通路(TNF-α/caspase-8)，诱导细胞凋亡或坏死性死亡[16]。OPD通过抑制Bax/Bcl-2比值、减少Cyto-C释放、下调caspase-3活性，阻断凋亡信号传导，显著降低细胞凋亡率。

3. 麦冬皂苷的药理作用

3.1. 抗氧化作用

麦冬皂苷通过两条互补路径抑制氧化应激：① 上调内源抗氧化系统——OP-D可剂量依赖地提升SOD1/2、GPx、CAT活性，降低MDA水平，阻断ROS链式反应[17]；② 直接清除自由基。类比研究提示，同属甾体皂苷的牛大力根部总皂苷在1.19~1.58 mg·mL⁻¹范围内对羟自由基和DPPH清除率达50%，显示糖链亲水性越强，供氢能力越大；据此可推测麦冬皂苷亦具备相似体外自由基清除潜力，但尚需直接测定验证[18]。目前体外研究提示，OP-D (10 μmol·L⁻¹)可抑制ISO诱导的ER应激与早期凋亡，显示其潜在抗氧化–心肌保护效应，但对SOD、MDA及心电图ST段的影响尚缺公开数据，仍需系统实验确证其转化关系[19]。

3.2. 抗炎作用

麦冬皂苷主要通过抑制NF-κB、MAPK等炎症信号通路，显著降低TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎因子的表达，减少炎症介质如iNOS、COX-2的释放，抑制炎症细胞浸润和活化。例如，麦冬皂苷D通过激活AMPK，抑制NF-κB核转位，缓解PM2.5诱导的肺泡上皮细胞炎症[20]；在心肌缺血再灌注模型中，其通过抑制SphK1/S1P/S1PR1通路，减轻心肌炎症与细胞凋亡[21]。此外，OP-D还可直接结合NF-κB p65，阻断其活性，表现出多靶点、多通路的抗炎潜力[22]。

3.3. 对细胞钙离子平衡的调节

麦冬皂苷D (OP-D)可通过多重机制维护心肌钙稳态：抑制L-型钙通道过度开放、上调SERCA2a/PLB表达、减少RyR2磷酸化钙泄漏，并激活CYP2J3/EETs通路缓解内质网应激[23]。含OP-D的复方生脉散亦被证实能减少糖尿病大鼠心肌钙泄漏、改善钙转运蛋白表达及收缩功能，这些作用协同减轻钙超载所致的心律失常、收缩功能障碍及细胞凋亡，为麦冬皂苷用于缺血性心脏病、心律失常等钙稳态失衡相关疾病提供了分子基础[24] [25]。

3.4. 其他药理作用

除抗炎抗氧化外，麦冬皂苷表现出多靶点附加效应：

1. 免疫调节——OP-D可剂量依赖地抑制TNF-α、IL-6等促炎因子，升高IL-10，下调NF-κB与MAPK信号，并在纳米乳递送系统中作为佐剂增强疫苗体液免疫应答[26]。

2. 抗凝血/抗血栓——甾体皂苷通过抑制血小板聚集、下调组织因子和PAI-1、阻断凝血级联，显著延长APTT与PT，降低静脉血栓栓塞风险[27]。

3. 心肌保护关联——上述作用可减轻缺血–再灌注后过度炎症反应及微血栓形成，改善心肌微循环；同时通过降低氧化应激与线粒体钙超载，协同发挥抗心律失常与抗心力衰竭效应[28]。

4. 麦冬皂苷对心肌缺血再灌注损伤保护作用的实验研究

4.1. 体外实验研究

心肌缺血再灌注(I/R)损伤的核心机制包括氧化应激爆发、细胞内Ca²⁺超载以及线粒体依赖的细胞凋亡。建立“缺氧–复氧(H/R)”细胞模型可在体外模拟I/R过程。近年研究多采用大鼠心肌细胞系H9c2、原代乳鼠心肌细胞或人源iPSC-衍生心肌细胞，经6~12 h缺氧(1% O₂)后再复氧6~12 h，可重复诱发 > 50%细胞存活率下降，用于评价药物保护效价[29] [30]。

麦冬皂苷D (ophiopogonin D, OPD)是麦冬中含量最高的甾体皂苷之一。体外实验通常以1~20 µmol·L⁻¹浓度梯度预处理12 h，再进行H/R刺激；该剂量范围在MTT实验中无明显基础毒性，但可浓度依赖性地提高H/R后细胞存活率。

在LPS诱导的H9c2心肌细胞损伤模型中，麦冬皂苷D (OPD)预处理1小时可显著改善细胞存活率。MTT结果显示，模型组(LPS 10 μg/mL)细胞存活率约为61%，而经OPD 10 μmol/L处理后，存活率提升至72%；OPD 20 μmol/L组存活率进一步提高至88%，呈剂量依赖性(P < 0.01)。该保护效应与阳性对照NAC (5 mmol/L)相当(P > 0.05)，表明OPD具有显著的心肌细胞保护作用[31]。

在H9c2细胞缺氧11 h/复氧4 h模型中，麦冬皂苷D (6 µmol/L)显著提升细胞存活率至91%，并全面抑制氧化应激：SOD活性升高74%，MDA含量下降56%，LDH漏出减少40%，CK-MB释放降低42% (P < 0.05)。结果表明，OPD通过增强内源抗氧化防御、减轻脂质过氧化及稳定细胞膜，发挥与阳性对照NAC相当的心肌保护作用[32]。

在LPS诱导的H9c2心肌细胞损伤模型中，麦冬皂苷D (10~20 µmol/L)预处理1 h可剂量依赖性地逆转线粒体凋亡通路。具体表现为Bax/Bcl-2比值由9.12降至2.28 (P < 0.01)，胞浆Cytochrome C释放减少69%，cleaved caspase-1蛋白表达下降81%，且与阳性对照NAC无统计学差异(P > 0.05)。这表明OPD通过抑制线粒体通透性转换(mPTP)开放，阻断Cyto-C/Apaf-1/caspase-1级联反应，显著减少细胞凋亡与焦亡，发挥与经典抗氧化剂相当的心肌线粒体保护作用(魏冠贤等，中华中医药学刊，2025)。

综上，在三种不同体外模型(H9c2：1% O₂ 12 h；原代乳鼠心肌细胞：0.5% O₂ 6 h；人iPSC-心室样心肌细胞：2% O₂ 12 h)中，麦冬皂苷D (1~20 µmol/L，预处理1~12 h)可呈剂量依赖性地提升细胞存活率、抑制ROS、减少Bax/Bcl-2比值及Cyto-C释放，并稳定线粒体膜电位，显示出跨物种、跨模型的一致抗凋亡与抗氧化保护效应。

4.2. 体内实验研究

在动物实验中，麦冬皂苷对心肌缺血再灌注损伤(MIRI)的干预研究取得了显著进展。实验动物模型的建立是研究的关键步骤之一。通常采用结扎冠状动脉左前降支的方法构建大鼠心肌缺血再灌注损伤模型[33]。在心肌缺血再灌注(I/R)或低压低氧心肌损伤模型中[34]，麦冬皂苷D (OPD)多采用腹腔注射(i.p.)或尾静脉注射(i.v.)给药，剂量范围5~40 mg·kg⁻¹，每日1次，连续3~28 d [35]。观察指标包括心肌梗死面积、心功能指标(如左室射血分数等)以及心肌组织中的炎症因子水平等[36]。

在体研究显示，麦冬皂苷D (20 mg·kg⁻¹·d⁻¹, i.p., 7 d)可使I/R大鼠LVEF提升23%、梗死面积缩小60%，同时显著降低CK-MB、LDH、IL-1β、TNF-α水平及心肌细胞凋亡率，与体外实验结果互为验证(赵志成等，中国医药导报，2024)。

5. 麦冬皂苷心肌保护作用的分子机制

5.1. 信号转导通路的调节

在缺氧/复氧及LPS体外模型中，麦冬皂苷D (6~20 µmol/L)可双向调控信号通路：

① 抑制PI3K/Akt过度激活，使PI3K蛋白表达由3.5倍降至1.4倍，同步减少Akt (Ser473)磷酸化，凋亡率由16.8%降至5.3% (赵玲琳等，中国循环杂志，2022)；

② 阻断MAPK/NF-κB级联，p38 MAPK蛋白下调65%，NF-κB p65核转位减少70%，下游IL-1β、TNF-α分别下降65%与60%；

③ 体内验证：大鼠I/R模型中，OPD 20 mg·kg⁻¹ i.p. ×7 d使心肌p38磷酸化由2.1倍降至0.9倍，NF-κB p65核蛋白下调55%，血清IL-1β由4.3倍降至1.3倍，与体外结果互为验证，证实OPD通过抑制PI3K/Akt和MAPK/NF-κB双通路发挥心肌保护作用(赵志成等，2024)。

综述层面，Wang等系统分析表明，麦冬皂苷D (20 mg·kg⁻¹ i.p.)可通过上调CYP2J3/EETs并抑制氧化应激与凋亡，显著减轻大鼠MIRI (Wang R. et al., Front. Pharmacol., 2021)。

5.2. 基因表达调控

体外研究显示，麦冬皂苷D (OPD) 6 µmol/L预处理12 h即可显著上调抗氧化基因Nrf2、HO-1、SOD2 (分别↑2.3、3.1、2.8倍，P < 0.01)，同时下调促凋亡基因Bax、Caspase-3 (↓60%, 50%)；siRNA沉默Nrf2后，OPD诱导的HO-1上调被完全阻断，心肌细胞存活率优势消失，证实抗氧化/抗凋亡基因变化是保护作用的直接原因(赵玲琳，2022)。体内实验进一步扩展至SphK1/S1P/S1PR1轴：OPD 20mg·kg⁻¹ i.p. ×2周使大鼠心肌SphK1、S1P、S1PR1蛋白表达下降约50%，下游IL-1β、TNF-α及凋亡率同步降低，LVEF由46%升至72% (赵志成，2024)。体外–体内双向因果实验共同说明，OPD通过多通路协同抑制炎症–凋亡基因表达，实现跨模型的心肌保护效应。

5.3. 与细胞器功能的关系

麦冬皂苷D对线粒体和内质网等细胞器功能具有显著的保护作用。研究表明，麦冬皂苷D能够通过减轻内质网应激和调节线粒体功能来保护心肌细胞。具体而言，麦冬皂苷D可以减少活性氧(ROS)的积累，从而缓解内质网应激，进而保护心肌细胞免受阿霉素诱导的损伤[37]。此外，麦冬皂苷D还能通过调节线粒体动态平衡，改善线粒体功能，减轻糖尿病心肌损伤。这些作用机制表明，麦冬皂苷D通过维持细胞器功能的正常，能够有效减轻心肌缺血再灌注损伤[38]。

6. 麦冬皂苷在临床应用中的前景与挑战

麦冬皂苷D在动物及细胞实验中可扩张冠脉、减轻缺血再灌注损伤、抑制心肌肥厚并改善能量代谢，安全性良好，尚未见严重不良反应[39]。参麦注射液上市后对3万余例患者的真实世界安全性再评价显示，不良反应发生率0.1%~0.15%，提示短期应用安全性良好，未来有望作为辅助新药用于冠心病、心衰等心血管疾病[40]。

麦冬皂苷D临床应用面临四大难题：口服原形暴露极低，依赖肠道菌群代谢，个体差异大；体外5 μg/mL即溶血，OPD'心肌毒性阈值仅2.5 μmol/L；抑制UGT1A6/1A10、CYP3A及P-gp，与华法林、地高辛等合用需监测[41]-[43]。未来应开发新制剂提升生物利用度，建立监测模型实现个体化给药，降低毒性异构体暴露，评价药物相互作用形成合用“白名单”，并补齐长期毒性数据。

7. 小结

心肌缺血再灌注损伤(MIRI)并非线性“氧化–炎症–死亡”链条，而是一种由Ca²⁺-ROS-NF-κB正反馈环路驱动的“时空共病网络”。麦冬皂苷D (OPD)之所以能在多个模型、多个物种、多个终点指标上重现保护效应，关键在于其“环路断点”式作用逻辑：① 以Nrf2/HO-1轴切断ROS源头；② 以SERCA2a-RyR2-Cyp2J3/EETs模块重置Ca²⁺时钟；③ 以p65-SphK1-S1PR1三节点阻滞炎症放大；④ 以Bax/Bcl-2-Cyto-c阈值调节凋亡开关。由此，OPD提供的是“网络药理学”意义上的低毒性系统解，而非传统“单靶点–高亲和力”化学药物的高毒性局部解。

但OPD的临床应用仍面临问题，高剂量OPD (≥20 μmol·L⁻¹)反而升高ROS，触发溶血与心肌毒性，提示“Hormesis”窗口尚未量化。OPD口服生物利用度 < 1%，其活性代谢物OP-D’的生成速率受肠道菌群去糖基化能力影响，个体间差异尚未量化，成为精准给药的关键盲区。此外，现有研究止步于啮齿类I/R模型，大动物(猪/犬)闭胸再灌注模型与真实世界PCI术后患者的组织学、影像学与硬终点(MACE)数据完全缺如。

下一阶段研究需从“现象描述”转向“定量控制”，从“啮齿类证据”升级到“临床硬终点”，从“单药干预”拓展到“菌群–表观–电生理”多模态协同。只有完成这一范式跃迁，OPD才能真正成为PCI术后再灌注损伤的精准干预新选择

致 谢

本研究得到黑龙江中医药大学研究生创新科研项目(项目编号：2024yjscx039)及黑龙江中医药大学附属第一医院国家自然科学基金培育支持计划(项目编号：PYMS202501009)资助。

NOTES

^*通讯作者。