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探索中藥天然產物在心臟保護中的作用
中醫藥在心臟保護方面有著悠久的歷史和獨特的理論體系，在現代醫學的背景下，其作用日益受到重視。總的來說，中醫藥在心臟保護中扮演著“整體調節、多靶點干預、防治結合”的角色，主要作為現代醫學的補充和替代。
具體功效表現在：
1
改善癥狀，比如對于冠心病、心絞痛患者，中醫藥能有效緩解胸悶、胸痛、心悸、氣短、乏力等不適癥狀；
2
保護心肌，一些中藥成分（如黃芪甲苷、人參皂苷）被證實具有抗氧化、抑制炎癥反應、減少心肌細胞凋亡的作用，尤其在心肌缺血再灌注損傷（如介入手術后）中顯示出保護潛力；
3
改善心功能，對于慢性心力衰竭患者，中藥通過“溫陽利水”（如附子、葶藶子）和“益氣活血”的方法，可以增強心臟收縮力，減輕水腫，改善心功能分級；
4
減輕西藥副作用，例如一些扶正固本的中藥可以減輕某些化療藥物對心臟的毒性。
高內涵成像分析系統可快速進行細胞形態學和生物標志物表達的高通量成像和批量分析，以獲得圖像和數據相結合的完整實驗結果。本文匯總了 2024 年發表的三篇中醫藥在心臟保護中的相關研究結果。
膿毒癥誘發的心肌功能障礙在臨床管理中提出了重大挑戰，并與死亡率增加相關。外泌體是細胞分泌的小囊泡，攜帶各種生物活性分子，例如核酸、蛋白質和脂質。這些囊泡可以移動到靶細胞以影響其功能并調節生物過程。山莨菪堿（anisodamine,（654–1/?2））具有緩解與敗血癥相關的心臟和內皮損傷的潛力。但是，山莨菪堿影響心肌與內皮細胞通信的機制，特別是通過外泌體影響通信的機制還不明確。本研究中，科研人員證明了山莨菪堿可以通過修復外泌體介導的內皮細胞氧化損傷來緩解心肌細胞的功能異常。這為治療心肌損傷提供了新的治療途徑，并突出了靶向外泌體治療在臨床環境中的潛力。
本研究使用 Molecular Devices 公司的 ImageXpress Micro 共聚焦高內涵成像分析系統對 LPS 或山莨菪堿處理后 A16 小鼠心肌細胞模型的線粒體膜電位及 ROS 產生進行了研究，分別用 JC-1 及 ROS 染料進行標記，高線粒體膜電位顯示為紅色，低線粒體膜電位顯示為綠色。
圖 1：山莨菪堿對線粒體膜電位及 ROS 的影響。山莨菪堿能夠以劑量依賴的形式緩解 LPS 引起的線粒體損傷，并且能抑制 ROS 的產生
圖 2：山莨菪堿對細胞凋亡的影響。圖 2F 為 A16 小鼠心肌細胞，圖 2L 為人臍靜脈內皮細胞（HUVECs），其中綠色代表早期凋亡，紅色代表晚期凋亡。結果顯示山莨菪堿能夠緩解細胞凋亡，這也解釋了其能緩解心肌損傷的原因
雷公藤內酯（triptolide, TP）是潛在的抗腫瘤候選藥物，但具有多器官毒性，尤其是心臟毒性，這限制了其臨床應用。線粒體功能障礙是雷公藤內酯誘導的心臟毒性的典型標志。之前的研究表明，毛蕊異黃酮可以增強線粒體生物發生來減輕雷公藤內酯誘導的心臟損害。作者之前的研究已經報道了毛蕊異黃酮通過激活核呼吸因子 1 (NRF1) 促進線粒體生物合成，對雷公藤內酯心臟毒性的保護作用，但是，Nrf2 同樣能調節線粒體生物合成，其所貢獻的共調節作用尚未完全闡明。本研究中，科研人員證明了 Nrf2 在線粒體保護中的作用，并證明了在毛蕊異黃酮治療過程中，NRF1 和 Nrf2 通過交互作用來增強線粒體生物發生，并抵抗雷公藤內酯引起的心臟毒性。
本研究使用 Molecular Devices 公司的 ImageXpress Micro 4 高內涵成像分析系統對 H9C2 心肌細胞模型的肌動蛋白動力學及毛蕊異黃酮處理對線粒體質量的影響進行了研究。研究人員分別用鬼筆環肽和脫氧核糖核酸酶對 F:actin 和 G:actin 進行了標記，使用 ImageXpress Micro 4 高內涵系統進行拍攝，MetaXpress 軟件對熒光強度進行了分析，另外，研究人員還利用 ImageXpress Micro 4 對線粒體質量（TOM20 表達）進行了成像研究。
圖 3：雷公藤內酯及毛蕊異黃酮對 actin 解聚的影響。雷公藤內酯會引起 F-actin 的解聚，而毛蕊異黃酮則能以劑量依賴的方式減少 F-actin 解聚
圖 4：雷公藤內酯及毛蕊異黃酮對線粒體質量的影響。雷公藤內酯降低線粒體質量，而毛蕊異黃酮能夠恢復線粒體質量
本研究聚焦于小細胞外囊泡（SEVs）在治療阿霉素誘導的心臟毒性（DIC）應用中面臨的產量低難題，以及人參皂苷 Rg1 雖具備心臟保護特性卻存在生物利用度有限的困境。研究人員利用三維（3D）生物反應器系統，對人臍帶間充質干細胞（MSCs）進行大規模擴增，相較于傳統二維培養方式，在 5 天內，MSCs 擴增至約 6 億，SEVs 產量高達 2.2×1012 個顆粒，顯著提升產量并減少操作量。同時，采用電穿孔法將 Rg1 負載到 SEVs 中，其負載效率約為 21%，高于超聲處理或共孵育等方法。通過細胞計數試劑盒分析、膜聯蛋白 V/PI 染色等實驗，證實負載 Rg1 的 SEVs 相比游離 Rg1 或普通 SEVs，能夠更有效地減輕阿霉素誘導的心肌細胞凋亡，極大增強對 DIC 的心臟保護功效，為 DIC 的臨床治療開辟了具有廣闊前景的新路徑。
本研究使用 Molecular Devices 公司的 ImageXpress Pico 自動細胞成像系統進行活細胞成像與分析。將 H9c2 細胞以每孔 8000 個細胞的密度接種于 96 孔板中，使用 ImageXpress Pico 自動細胞成像系統進行連續 24 小時的熒光或明場成像。隨后，利用 CellReporterXpress 系統對細胞進行分割和計數。研究人員評估了人參皂苷 Rg1 在阿霉素誘導的心臟損傷中的心臟保護作用。使用梯度濃度的人參皂苷 Rg1 來減少阿霉素誘導的 H9c2 細胞凋亡。與阿霉素模型組相比，用 5 至 20 微克 / 毫升的人參皂苷 Rg1 處理后，H9c2 細胞的活力提高了約 10%。
圖 5：使用 ImageXpress Pico 自動細胞成像系統獲取的 H9c2 細胞在 24 小時的圖像。使用 ImageXpress Pico 自動細胞成像系統在 24 小時內追蹤了經 5 至 20 微克 / 毫升人參皂苷 Rg1 處理的 H9c2 細胞數量。實驗結果表明，人參皂苷 Rg1 可以減輕細胞凋亡，促進了細胞增殖，并保護心肌細胞免受阿霉素誘導的損傷
圖 6：使用阿霉素和 / 或人參皂苷 Rg1 處理 H9c2 細胞 24 小時后的增殖曲線。每 8 小時拍攝細胞圖像，并使用 ImageXpress Pico 自動細胞成像系統對細胞進行計數。ImageXpress Pico 自動細胞成像系統的檢測結果顯示，在 24 小時內，經負載 Rg1 的 sEVs 和 Rg1 處理后的 H9c2 細胞的相對數量高于阿霉素模型組
中藥在心臟保護領域的價值在于其整體性和個體化的模式，在預防疾病發生、改善臨床癥狀。提高生活質量促進康復和減少西藥副作用等方面發揮著獨特優勢。高內涵成像分析系統可為心臟保護機制的研究和篩選心臟保護藥物提供幫助，加快這一領域的工作進展。
ImageXpress HCS.ai 智能高內涵成像分析系統
ImageXpress Pico 自動化細胞成像分析系統
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