中國:靈芝酸A護心,減輕缺氧導致的心肌細胞凋亡

心肌細胞構成心臟,也肩負心臟規律跳動的重責大任。由於心肌細胞幾乎無法再生,因此它的傷亡將對心臟功能造成不可逆的傷害。當心肌細胞因為血流受阻而缺氧,即會損傷和凋亡,甚至引發心肌梗塞。因此,若能延長心肌細胞對於缺氧的耐受力,使心肌細胞能在缺氧狀態下存活得比較久,不論是對於維持心臟功能或防治心肌梗塞,都具有重大意義。靈芝三萜中含量最豐富的靈芝酸A,是否具有這方面的護心作用?河南大學淮河醫院在2018年11月發表的這篇報告,為我們帶來了肯定的答案。

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由河南大學淮河醫院表在2018年11月《Cellular Physiology and Biochemistry》(細胞生物學與生物化學)的研究報告證實,靈芝酸A有助減緩缺氧導致的大鼠心肌細胞損傷。

從靈芝三萜分離出的靈芝酸A(ganoderic acid A,簡稱GAA)早已被證實具有多種療效,例如能抑制腫瘤生成、抑制HIV活性或保護肝臟等,然而關於靈芝酸A能否保護缺氧所致的心肌細胞損傷,科學上仍尚未有清楚了解。

冠狀動脈疾病包含穩定型心絞痛、非穩定型心絞痛、心肌梗塞與突發性心臟休克。雖然目前醫療在診斷治療冠狀動脈疾病比起十年前已進步許多,但全球還是有相當多人死於此類疾病。其中,心肌梗塞(也稱心肌梗死)最主要是由於心臟缺血、缺氧導致心肌細胞壞死所造成。也就是說,心肌細胞長期缺氧累積的傷害,會誘導心肌細胞的凋亡,進而引發心肌梗塞。

目前已知心肌細胞中的微小核醣核酸-182-5p(miR-182-5p)會保護大鼠不因心肌缺氧而導致心肌細胞壞死,因此本研究除了探討靈芝酸A對於大鼠心肌細胞在缺氧狀態下的保護作用,也進一步分析其作用機制是否與微小核醣核酸-182-5p有關。

 

靈芝酸A減輕缺氧對大鼠心肌細胞造成的損傷

實驗顯示,在缺氧環境下把大鼠心肌細胞H9c2與不同濃度的靈芝酸A一起培養12小時後,隨著靈芝酸A濃度的提高,細胞存活率會跟著上升(圖1A),細胞中活化生長的因子表現量也比缺氧情況下的細胞來得高(圖1B);走向凋亡的細胞數量也會跟著下降(圖1C),誘導細胞凋亡的相關因子也會因為靈芝酸A的作用而降低(圖1D)。

此結果說明了,靈芝酸A能減輕心肌細胞在缺氧狀態下的損傷程度,並且抑制心肌細胞凋亡。

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圖1  靈芝酸A(GAA)對大鼠心肌細胞在缺氧環境下具有保護作用。

 

靈芝酸A調控miR-182-5p,保護心肌細胞

前面提過,心肌細胞內的微小核醣核酸-182-5p(miR-182-5p)可保護大鼠心肌不因缺氧而壞死,而根據研究者的實驗顯示,大鼠心肌細胞內的miR-182-5p表現量會在有靈芝酸A的條件下明顯提升(圖2)。

但如果事先以「miR-182-5p抑制劑」讓大鼠心肌細胞內的miR-182-5p無法表現,再加入靈芝酸A,則靈芝酸A的添加既無法提高心肌細胞在缺氧環境下的存活率(圖3B),亦無法提高活化細胞增生因子的表現量(圖3C),細胞凋亡的比例(圖3D)與相關細胞凋亡誘導因子的表現量(圖3E)也與沒有添加靈芝酸的控制組(缺氧受損的大鼠心肌細胞)沒有差異。

這些結果說明了,靈芝酸A確實是能透過活化miR-182-5p的表現,來降低缺氧對細胞所造成的傷害。

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圖2  靈芝酸A(GAA)對大鼠心肌細胞內miR-182-5p的調節作用。

 

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圖3  當miR-182-5p受到抑制時,靈芝酸A(GAA)會對大鼠心肌細胞失去保護作用。

 

靈芝酸A→上調miR-182-5p→抑制PTEN表現→活化PI3K/AKT路徑(→抑制心肌細胞凋亡)

由於過去已有其他研究指出,抑制心肌細胞內的PTEN蛋白(phosphatase and tensin homolog,磷酸酯酶與張力蛋白同源物)的表現,也可促進心肌細胞的存活,因此本研究的研究者又進一步探討了靈芝酸上調miR-182-5p之後,對於PTEN蛋白,以及受PTEN影響的PI3K/AKT訊息傳遞路徑會發生什麼變化。(編按:PI3K/AKT訊息傳遞路徑可調控細胞增生與凋亡)

實驗結果顯示,miR-182-5p的有無,確實會影響PTEN的表現──當miR-182-5p受到抑制時PTEN的基因和蛋白表現量會上升,但在miR-182-5p有表現的情況下,PTEN的基因和蛋白表現量則會明顯下降(圖4A和B)。

實驗也發現,在缺氧環境下的大鼠心肌細胞中加入靈芝酸A之後,大鼠心肌細胞中的PTEN蛋白表現量會下降,PI3K和AKT蛋白表現量則會增加(圖4C)。(編按:當PI3K/AKT被活化時,會對細胞凋亡發揮抑制作用。)

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圖4  miR-182-5p對PTEN基因表現(圖A)和蛋白表現量(圖B)的影響,以及靈芝酸A(GAA)對大鼠心肌細胞PTEN、PI3K、AKT蛋白的調控作用(圖C)。

 

靈芝酸A保護心肌細胞的作用,能應用在心肌梗塞的治療?

綜合上述實驗結果可知,靈芝酸A會透過增加微小核醣核酸miR-182-5p與降低PTEN的表現,來活化P13K/AKT訊息傳遞路徑。此作用機制,應是靈芝酸A之所以能在缺氧的環境下維持心肌細胞的存活、抑制心肌細胞的凋亡的原因之一。

此研究成果有助於我們進了解靈芝酸A對於心肌梗塞的保護作用,也為靈芝酸A治療心肌梗塞的臨床應用提供了理論基礎,值得進一步探究。

〔資料來源〕Zhang X, et al. Ganoderic Acid A Protects Rat H9c2 Cardiomyocytes from Hypoxia-Induced Injury via Up-Regulating miR-182-5p. Cell Physiol Biochem. 2018;50(6):2086-2096. doi: 10.1159/000495053. Epub 2018 Nov 9.