川芎嗪（2，3，5，6-四甲基吡嗪，Tetramethylpyrazine，TMP）是川芎的主要有效成分之一，是从其根茎中提取的一种活性生物碱，TMP 在我国已广泛应用于治疗高血压等心血管疾病。研究发现，川芎嗪对心血管疾病具有很好的保护作用。在心脏中，川芎嗪可以通过抗氧化应激、调节自噬、抑制心肌细胞凋亡等途径，减轻心肌缺血/再灌注损伤；也可以减轻炎症对心肌细胞的损伤，减轻梗死心肌的纤维化和心肌细胞肥大，抑制心肌梗死后心腔扩大。川芎嗪也具有一定抑制血栓形成的作用，它可通过减少炎症因子及黏附分子，抑制血小板聚集，抑制纤维蛋白原和血管性血友病因子表达等途径，发挥抗血栓功效。
血管内皮的受损程度与高血压等心血管疾病的发展进程密切相关。高血压、冠心病以及动脉粥样硬化等多种心血管疾病均会出现不同程度的血管内皮损伤，保护损伤的内皮细胞是心血管疾病防治的关键。川芎嗪是从中草药川芎中提取的一种生物碱，具有生物活性和多种药理作用。血管内皮损伤的机制主要涉及血管舒缩状态失衡、内皮细胞凋亡、血管新生、炎症、氧化应激等，而研究显示，TMP 具有延缓细胞凋亡、促进血管新生、抗炎、抗氧化等多种药理作用，对血管内皮具有很好的保护作用，可用于治疗高血压病引起的血管结构和功能的改变。
01
对血管舒缩功能作用的影响
内皮素和一氧化氮( nitric oxide，NO) 是调节血管舒缩的主要内皮活性物质，前者是由 21个氨基酸组成的多肽，源于血管内皮细胞和平滑肌细胞，有收缩血管的作用，包括3种同分异构体，其中血管内皮素-1 ( endothelin 1，ET-1) 是迄今所知最强的缩血管物质。研究显示TMP可以降低应力介导的ET-1分泌，其部分机制是 TMP 能够通过减少活性氧分子( reactive oxygen species，ROS) 的产生降低细胞外信号调节激酶1/2( extracellular signal-regulated kinases 1/2，ERK 1/2) 的磷酸化水平，进而降低激活蛋白 1( activator protein 1，AP-1) 的活性，最终降低 ET-1 基因的表达，因而具有舒张血管作用。另有研究显示 TMP通过下调ET-1 水平可以保护妊娠期高血压患者血管内皮细胞。血管内皮释放的NO 是重要的舒血管物质，可以激活血管平滑肌细胞内的鸟苷酸环化酶，提高环磷酸鸟苷水平，进而引起细胞内钙离子外流，从而引起血管舒张。TMP 能够升高血管痉挛时内皮型一氧化氮合成酶 ( endothelial nitric oxide synthase，eNOS)水平，eNOS 激活后可促进NO产生增多，降低磷酸二酯酶V表达，其机制是通过对NO /cGMP 信号途径的调节实现的。
02
内皮细胞凋亡
机体为了消除自身衰老、损伤以及突变细胞，自然地产生程序性地细胞死亡，称之为细胞凋亡。血管内皮细胞凋亡在多种心血管疾病的发病过程中的意义重大。TMP 具有抑制血管内皮细胞凋亡的特性。通常，将半胱天冬酶（caspase）、促凋亡蛋白（Bax）和抗细胞凋亡蛋白（Bcl-2）作为评价细胞凋亡的关键指标。研究发现，TMP 可通过下调基质金属蛋白酶2（MMP2）、MMP9、Bax 和 caspase-3 的水平来延缓血管内皮细胞凋亡，同时还发现 TMP 可使血管的体积和数量增加，表明TMP 可通过延缓内皮细胞凋亡和促进血管生成来降低脊髓损伤引发的神经损伤程度，并且有利于神经功能的恢复。TMP 可明显上调 Bcl-2 水平、下调 Bax 水平，并能升高 Bcl-2/Bax 的比例。研究发现，在采用CoCl2 刺激 HUVECs 受伤后，TMP干预能增加脯氨酰羟化酶2（PHD2的表达，减少VEGF的蛋白和mRNA 表达，且降低了缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）的蛋白表达。TMP 可增加细胞的存活率，降低细胞的凋亡率，并能激活caspase-3、caspase-8和caspase-9，进而使HUVECs免于损伤。
03
血管新生
VEGF是一种糖基化分泌性多肽因子，能增加血管通透性、促进血管内皮细胞分裂和血管新生。TMP和芍药苷（PF）能抑制氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）诱导的 HUVECs 的体外血管生成，两者联合应用通过抑制 VEGF/VEGFR2 和Jagged1/Notch1信号通路抑制ox-LDL诱导的HUVECs 血管生成。研究发现，TMP能增加类固醇性股骨头坏死的股骨头血管容量、血管表面、血管容积百分比和血管厚度，使血清和坏死股骨头中VEGF 和受体 FLK1 的 mRNA和蛋白表达上升，表明TMP可通过抑制类固醇对VEGF/FLK1信号通路的影响来抑制类固醇性股骨头坏死，增强股骨头血管形成。HIF-1α在正常有氧条件下，处于低表达状态，在组织细胞发生缺氧时，高度表达。研究发现，当血管内皮受损时，组织会局部缺氧，进而引起 HIF-1α 表达升高。TMP 能够通过下调HIF-1α和VEGF mRNA 的表达来促进神经血管的恢复。
04
氧化应激
AngⅡ能诱导内皮细胞产生大量ROS 表达，导致内皮细胞损伤，加入盐酸川芎嗪能显著提高超氧化物歧化酶 ( superoxide dismutase，SOD) 和过氧化氢酶的活力，可呈浓度依赖性抑制ERK1/2和c-Jun氨基末端激酶的磷酸化，提高内皮细胞内eNOS 的表达，并降低诱生型一氧化氮合成酶的表达，对 AngⅡ 诱导的内皮损伤起到保护作用。对氧化型低密度脂蛋白( oxidized low density lipoprotein，ox-LDL) 诱导的血管内皮细胞损伤，TMP有明显的抑制作用，主要是显著提高了血管内皮细胞抗氧化酶 SOD、谷胱甘肽过氧化物酶的活性。此外TMP 可以减轻单核细胞趋化蛋白 1( monocyte chemotactic protein-1， MCP-1) 和可溶性细胞间黏附因子1( soluble intercellular adhesion molecules-1，sICAM-1 )mRNA 的过量表达， 提高脂质过氧化内皮细胞的存活率。另有研究显示TMP 可以降低 ROS 生成、下调蛋白激酶 B/eNOS 的信号途径磷酸化水平，抑制 NO 生成的减少，因而对高血糖引起的血管内皮损伤具有保护作用，其机制与促进解偶联蛋白2 mRNA /蛋白质表达有关。对于脂多糖( lipopolysaccharides，LPS) 诱导的 HUVECs NO、ROS 水平改变，TMP具有抑制作用。TMP 可抑制H2O2 诱导的内皮细胞内 ROS 的产生，具有显著的羟自由基清除能力，能够减轻内皮细胞的氧化损伤。TMP 对于妊娠相关的血管内皮也有保护作用。TMP 可通过上调血浆 NO 水平对妊娠期高血压内皮细胞损伤起到保护作用。子痫前期患者脐静脉血清可诱导内皮型-氧化氮合酶运输介导物( endothelial nitric oxide synthase traffic inducer，NOSTRIN) 表达增加，应用 TMP 预处理可抑制 NOSTRIN 表达 。
05
炎症反应
TMP可以在mRNA 和蛋白质水平通过抑制 LPS 诱导的白介素 8 对内皮细胞起抗炎作用，其作用通过核因子κB ( nuclear factor kappalight-chain-enhancer of activated B Cells， NF-κB)依赖性通路实现，该研究同时表明 TMP也可以抑制 ERK1/2、p38 通路的磷酸化。TMP可通过抑制p38通路抑制肿瘤坏死因子 α 诱导的 MCP-1 mRNA 表达，降低血管内皮的炎症反应。对于AngⅡ诱导的NF-κB 激活与骨形成蛋白2表达降低，TMP 具有抑制作用， 显示出抗动脉粥样硬化的作用。相关研究也显示，TMP 通过抑制或阻断 ox-LDL、氧化型极低密度脂蛋白和AngⅡ诱导的 NF-κB 活化及核内移位，抑制血管壁细胞血管ICAM-1 和 MCP-1表达，抑制单核细胞黏附于内皮。另有研究显示，TMP可抑制子痫前期患者脐静脉血清诱导的 HUVECs 凋亡、NF-κB 的核转位及血管内皮细胞黏附分子 1 的表达。对体外循环诱发的 sICAM-1 和中性粒细胞弹性蛋白酶增高，TMP 可以使之降低，因而具有血管内皮保护作用。
血小板表面存在丰富的膜糖蛋白，能够介导血小板的黏附、活化和聚集，并最终形成血栓，是血栓性疾病的主要病理机制之一，抗血小板治疗在心脑血管血栓性疾病的预防和治疗占有非常重要的地位。研究显示，TMP可以通过降低血浆CD62p、CD63、假血友病因子 ( von Willebrand factor，vWF) 及血小板糖蛋白Ⅱb /Ⅲa 水平改善急性冠脉综合征患者介入术后血小板活化及血管内皮功能。相关研究也显示TMP 能够有效抑制老年闭塞性动脉硬化症血瘀证患者血小板CD62p 基因的表达。