中藥干預肥大心肌細胞能量代謝的研究進展

孫櫻丹

(甘肅中醫學院，甘肅 蘭州730000)

心肌能量代謝是保持機體內環境穩定的物質基礎，對心臟組織結構不斷更新以維持良好心功能具有重要意義。當心肌受損或負荷增加時，機體則采取各種代償機制維持心排血量和血壓，從而保證機體各器官的血液供應和能量代謝的需要。心功能不全時的代償機制有很多，其中心肌肥大是重要的代償機制，它是心臟對長期超負荷的基本適應性反應［1］。當心肌由代償發展為失代償時，心肌細胞即處于能量饑餓狀態并產生一系列的心肌能量學上的能量代謝變化［2］。隨著對心衰時心肌能量代謝認識的不斷加深，人們從改善能量代謝角度提出了治療的新思路和新策略，并對心衰的常規療法及用藥從能量代謝的角度進行了分析。中藥已被廣泛應用于病毒性心肌炎、冠心病、心力衰竭等疾病的治療中，但其用于心肌能量代謝的研究仍處于起步摸索階段，關于中藥對心肌能量代謝影響方面的研究也比較分散。而從能量代謝角度探討中藥防治心肌肥大、心力衰竭的研究，對改善心臟功能，預防心力衰竭等具有重要意義。

1 肥大心肌細胞能量代謝的變化及特點

心肌細胞肥大時存在慢性能量缺乏，隨著病程的進展會出現心臟能量轉換的紊亂，包括代謝底物利用的改變、產能結構變化及耗能結構的轉變，這已經通過很多實驗及臨床研究證實。

1.1 代謝底物利用的變化

心肌細胞的能量主要由線粒體的生物氧化代謝和氧化磷酸化所產生，生物氧化和氧化磷酸化的供能物質為葡萄糖、脂肪酸和少部分的乳酸。對離體心臟的灌流實驗研究［3－4］表明:肥大心肌細胞在代謝底物的利用方面，更多地利用葡萄糖，提高葡萄糖酵解活性，而進一步降低脂肪酸氧化。

1.2 產能結構的變化

線粒體是心肌細胞產能的主要場所，為心肌細胞的新陳代謝提供能量［5］。心肌細胞肥大時，其線粒體的形態和功能均發生顯著改變。首先，線粒體形態異常、數量減少或者增多而體積變小［6］;其次，線粒體的功能也會發生改變，表現為耗氧量降低、酶活性異常、氧化呼吸功能減退、磷酸受體(ADP)、磷酸腺苷(AMP)和肌酸的氧化磷酸化調節能力受損、線粒體(mtDNA)突變率增加等方面。

1.3 耗能結構的轉變

心肌細胞的耗能主要通過ATP的轉移和利用來實現。ATP通過肌酸激酶能量往返機制，被轉移給肌纖維ATP酶以及其他耗能反應，為它們提供能量來源［7］。心肌細胞肥大時，ATP轉移和利用受損，平均ATP濃度下降、肌酸激酶轉移ATP能力降低，這都會導致線粒體轉移給肌纖維的高能磷酸鍵不足或游離ADP濃度增加，從而使心臟收縮功能受限［8］。磷酸肌酸和總肌酸水平在心肌細胞損傷的較早期階段就會有較大幅度(30%～70%)的下降。心力衰竭時肌酸轉運體功能下調，導致總肌酸和磷酸肌酸水平下降。高能磷酸化合物減少和肌酸激酶系統活性下降，導致轉運至肌原纖維的能量減少，ATP轉運顯著下降，即細胞內的能量流下降。這些代謝異常可能會導致心臟的收縮功能失調，尤其可以使衰竭心肌特征性的收縮儲備力喪失。

2 中藥干預肥大心肌細胞能量代謝

多年來的研究顯示，中藥中含有許多成分具有潛在的糾正能量代謝異常的功能，中藥及相關復方及/或有效成分在調節脂質和糖代謝供能、改善心肌產能及耗能結構方面顯示了較好的效果。

2.1 中藥在調節脂質和糖代謝方面的影響

脂肪酸和葡萄糖是心肌能量的兩條代謝通路，二者是相互調節、此消彼長的。近年來，諸多實驗和研究表明很多中藥成分可以通過抑制心臟脂肪酸氧化，促進葡萄糖代謝的作用，以此來優化心肌供能，從而提高心肌能量代謝的效率［9］。馬晨等［10］在進行了丹參注射液對離體大鼠心肌能量代謝的調節作用的實驗后得出結論:丹參注射液可通過抑制脂肪酸氧化而提高大鼠心肌能量代謝，并且可以逆轉脂肪酸所引起的大鼠心肌組織中的乳酸水平升高，從而減少氧耗保護心肌。張晶等［11］對黃芪甲苷抑制大鼠心肌肥厚及改善心肌能量代謝的作用進行了觀察，結果顯示:黃芪甲苷可加強心肌細胞對脂肪酸的氧化利用，改善能量供應不足的同時也抑制了糖酵解。近年來有許多研究［12－14］表明:黃芪中所含成分能通過影響心肌細胞能量代謝中酶的變化而改善能量代謝障礙，而且復方制劑也會對某些代謝酶產生影響，從而提高心肌有氧代謝能力，如二至丸［15］。高想等［16］認為:利心沖劑可通過影響心臟的脂代謝，從而控制直接參與脂肪酸代謝的酶的表達來參與能量代謝調節。吳偉康等［17－18］探討了四逆湯改善缺血心肌能量代謝的作用機制，研究結果提示:四逆湯可以顯著遏制無氧酵解的進行，使心肌糖原消耗減少、儲備增加，乳酸產生減少、濃度下降，從而改善缺血心肌能量匱乏及酸中毒。

2.2 中藥在保護線粒體以改善心肌產能結構方面的作用

殷惠軍等［19］對心肌細胞能量代謝及脂質過氧化影響的研究顯示:參桂膠囊可顯著改善急性心肌梗死后心功能不全大鼠心肌的能量代謝，保護心肌線粒體免受脂質過氧化損傷，從而改善心肌的收縮及舒張功能。于妍等［20］在川芎嗪、纈沙坦及曲美他嗪對乳鼠肥大心肌細胞線粒體結構和能量代謝的影響實驗中，得出川芎嗪和纈沙坦在逆轉心肌細胞肥大過程中具有保護心肌細胞線粒體結構和功能的作用。有關心復康口服液的一些研究［21－23］表明:心復康口服液可穩定線粒體膜電位，顯著改善心衰大鼠能量代謝障礙;可增加心肌組織中ATP含量，有效改善心肌梗死后心衰大鼠心肌能量代謝，從而保護心臟功能。沈祥春等［24］的西紅花酸對去甲腎上腺素所致原代培養心肌細胞能量代謝和凋亡影響的研究結果表明:西紅花酸對去甲腎上腺素損傷的心肌細胞的線粒體膜具有保護作用。

2.3 中藥對心肌細胞高能磷酸化合物的保護作用

王萬鐵等［25］通過探討川芎嗪對心肌缺血再灌注損傷時心肌細胞能量代謝的影響，得出如下結論:川芎嗪可通過增加心肌細胞的能量而減輕心肌缺血再灌注損傷，其機制可能是減少心肌細胞ATP的分解及增加ATP的生成而延緩ATP的衰竭，進而加強心肌細胞能量的儲備，對心肌細胞高能磷酸化合物具有明顯保護作用。黃黎華等［26］認為:丹參注射液水溶性成分含量的改變能增加心肌ATP儲備，升高腺苷酸能荷值，同時降低心肌組織中AcCoA/CoA比值，從而提高心肌能量代謝效率，且此作用尤以丹參注射液中酚酸類物質最為顯著。張琳等［27］通過丹參素對大鼠離體心臟缺血再灌注心肌能量代謝的影響的研究得出結論:丹參素可以使大鼠離體心臟ATP含量及腺苷酸能荷值升高，乳酸含量降低。張燕等［28］的相關實驗表明:景天苷可以保護線粒體的完整性、增強呼吸鏈中酶的活性，從而改善心肌能量代謝，發揮保護心肌細胞的作用。范曉靜等［29］通過薯蕷皂苷對大鼠缺血再灌注心肌能量代謝影響的實驗研究得出:經過薯蕷皂苷干預的缺血再灌注大鼠心肌ATP含量及腺苷酸池水平較缺血再灌模型組顯著高，表明薯蕷皂苷對缺血再灌注造成的能量代謝障礙有明顯改善。王乘龍等［30］的實驗研究表明:西洋參莖葉總皂苷具有減少缺血心肌細胞ATP的分解或增加ATP生成的作用，進而增加心肌細胞的能量儲備，對心肌細胞高能磷酸化合物具有明顯的保護作用，使心肌細胞得以維持更好的功能狀態，減少心肌細胞缺血性損傷。

3 小結

通過以上回顧可以看出，目前心肌細胞能量代謝問題是熱點、焦點，而且通過中藥來治療心力衰竭的研究有一定的進展并可能會有新的突破。但同時也應該看到，有關心肌細胞能量代謝大部分還處于動物實驗階段，真正進入臨床用于治療的還很少。在未來研究中我們應該充分利用中醫中藥的優勢，在進行動物實驗的同時積極開展臨床驗證，從而使中藥治療真正落到實處，成為心衰的能量代謝治療的新的突破點。

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