心血管疾病（CVD）是全球范围内导致死亡的主要疾病，心肌在缺血缺氧的状态下，氧自由基、炎症因子、游离脂肪酸的水平上升，能量代谢出现异常，心肌细胞发生凋亡，最终导致细胞死亡。心肌缺血（MI）是导致心绞痛和心肌梗死的重要因素。因此，深入研究MI的发病机制和病理过程，并开发出高效且副作用低的治疗药物，对于全球公共卫生事业具有极其重要的意义。

 

丹参（SM）是一种常用于促进血液循环、抗脑缺血、抗氧化的中药材，临床上广泛应用于心血管疾病的治疗，尤其是心绞痛、心肌梗死等病症。如何高效利用SM资源及其活性成分，以获得具有高附加值的作用，并进一步揭示和阐明其在心血管疾病防治中的资源价值发现，是值得深入研究的课题。

 

近日，一篇名为“Salvia miltiorrhiza stem-leaf of total phenolic acid conversion products alleviate myocardial ischemia by regulating metabolic profiles, intestinal microbiota and metabolites”分析了丹参酚酸成分对MI的潜在保护作用和可能机制。

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图1 论文首页

丹参茎叶总酚酸减轻ISO诱导的大鼠MI损伤

 

 

首先，研究利用生理记录仪对大鼠进行心电图监测，以观察SM茎叶总酚酸转化前后对异丙肾上腺素（ISO）诱导的心肌梗死（MI）大鼠的保护效果（图2A）。相较于对照组，ISO处理组大鼠的心率显著上升，ST段变化值显著下降（p<0.0001）。ISO组大鼠的心脏指数亦显著升高（p<0.0001），心肌细胞排列出现紊乱，间质出现充血及炎性细胞浸润现象。相比之下，SM茎叶总酚酸转化前后能够降低心率和心脏指数，调整ST段变化值（图2B），并减轻炎性细胞的浸润（图2C，D）。此外，阳性对照药物普萘洛尔（PR）和丹参滴丸（DSDP）对MI的改善效果不及SM茎叶总酚酸转化物A（SMLA）和B（SMLB）。结果表明，SMLA在改善ISO诱导的心脏收缩功能障碍方面，其效果优于SMLB。

 

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图2 丹参总酚酸丹参茎叶可减轻ISO诱导的大鼠MI

ISO诱导MI大鼠血清、盲肠内容物和心脏组织的代谢变化及SMLA治疗的影响

该研究采用超高效液相色谱-四级杆/飞行时间质谱（UPLC-Q/TOF/MS）技术，在正离子和负离子模式下对血清、盲肠内容物及心脏组织样本进行了分离。所得数据经由QI与SIMCA 14.1软件进行分析处理。通过对对照组与ISO处理组大鼠的血清、盲肠内容物及心脏组织代谢谱数据执行主成分分析（PCA），结果显示MI大鼠相较于正常大鼠存在代谢异常（图3A）。偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）后构建的S图，识别出潜在的相关生物标志物（图3B，C）。与正常大鼠相比，MI大鼠中鉴定出19种血清、15种盲肠内容物及19种心肌组织内源性代谢物差异。且药物调控研究揭示，SMLA能够逆转MI后14种差异代谢物的变化（图4A、B、C）。因此，L-苯丙氨酸和溶血磷脂酰胆碱（LPCs）等代谢产物被认为是SMLA调节MI的关键代谢产物。

 

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图3 （A）ISO组（黄色）与健康对照组（红色）在正（标签1,2,3）和负（标签4,5,6）离子模式下的血清样本（标签1,4）、盲肠内容物样本（标签2,5）和心脏组织样本（标签3,6）的PCA评分图、（B）OPLS-DA评分图和（C）S图

MetaboAnalyst 5.0是分析转化前后SM茎叶总酚酸变化的关键代谢途径的重要工具。研究揭示，在药物干预前，53种差异代谢物与苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成、苯丙氨酸代谢、鞘脂代谢以及甘油磷脂代谢途径紧密相关（图4D）。药物干预后，14种关键代谢产物主要影响苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成、鞘脂代谢、苯丙氨酸代谢和甘油磷脂代谢。特别是，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成以及苯丙氨酸代谢显示出最强的相关性（图4E）（p<0.05，影响度>0.3），表明这两种代谢途径是SMLA治疗MI的关键途径。

 

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图4 SMLA调节的关键差异代谢物和关键代谢途径

SMLA促进ISO诱导的MI大鼠肠道SCFA释放

 

研究采用气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）对ISO诱导的大鼠盲肠内容物中六种短链脂肪酸（SCFA）的含量进行了测定。与对照组相比，经ISO处理后，大鼠盲肠内容物中乙酸（AA）、丙酸（PA）、异丁酸（IBA）、丁酸（BA）、异戊酸（IVA）和戊酸（VA）的浓度显著下降（p<0.0001）。使用SMLB处理后，ISO处理组大鼠盲肠内容物中六种SCFA的浓度显著上升（p<0.05）。然而，在SMLA存在的情况下，PA和IBA的含量表现出上升趋势（p<0.05）。PR和DSDP处理后，大鼠SCFA的含量未见显著增加（p>0.05）（图5）。

 

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图5 短链脂肪酸（SCFA）产生对大鼠盲肠内容物的影响

SMLA调节ISO诱导的MI大鼠肠道菌群失调

为探究SMLA对肠道菌群的调节效应，该研究对各处理组盲肠内容物样本执行了16S rRNA测序分析。肠道微生物群α多样性分析揭示，SMLA组相较于SMLB组展现出更高的丰度与多样性（图6A）。主成分分析（PCA）和主坐标分析（PCoA）结果表明，对照组与ISO组之间的距离较大，物种组成差异显著，表明ISO诱导的MI疾病状态下大鼠肠道菌群发生了显著变化。药物干预后，肠道菌群的组成在一定程度上偏离了ISO组，趋向于对照组，表明该药物在一定程度上改善了MI大鼠肠道菌群的多样性（图6B）。
肠道微生物群相对丰度检查结果显示，在门水平上，与对照组相比，ISO诱导了拟杆菌门和放线菌门的增加，而厚壁菌门减少。然而，药物作用导致厚壁菌门的丰度增加，放线菌门减少（图6C）。在属水平上，与对照组相比，ISO组的Dubosiella属和Allobaculum属丰度增加，乳杆菌属减少（图6D）。为深入识别影响MI的关键细菌，研究在门和属水平上通过Wilcoxon秩和检验对正常和MI大鼠的肠道细菌进行了比较分析。
结果显示，Actinobacteria门是导致ISO组肠道菌群失衡的关键细菌门（图6E）。在属水平上，本研究鉴定出影响MI的15个关键细菌属，包括Dubosiella属（图6F）。通过比较不同组别之间上述15个关键属的丰度，最终筛选出5个不同的属（图6G）。其中包括Roseburia属和拟杆菌属，前者在SMLA组中显著增加，后者在SMLA治疗组中显著减少，它们被确定为SMLA治疗MI的关键属。

 

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图6 SMLA给药对ISO诱导MI大鼠肠道微生物群的影响

结论

综上所述，SM茎叶总酚酸对ISO诱导的大鼠MI展现出显著的保护效果，其中以SMLA的保护效果最为突出，显示出其作为预防和治疗MI的潜在新策略。

 

参考文献：
Cai K, Zhang W, Su S, Yan H, Liu H, Zhu Y, Shang E, Guo S, Liu F, Duan JA. Salvia miltiorrhiza stem-leaf of total phenolic acid conversion products alleviate myocardial ischemia by regulating metabolic profiles, intestinal microbiota and metabolites. Biomed Pharmacother. 2024 Aug;177:117055. doi: 10.1016/j.biopha.2024.117055

 

作者｜梅斯医学
编辑 | 竹子