心氣虛血瘀的科學內涵和芪參益氣滴丸補氣活血的作用機理＊

韓晶巖

（北京大學醫學部中西醫結合學系 北京 100191）

急性冠脈綜合征是嚴重威脅中國民眾健康的病種，溶栓和經皮冠脈介入是其主要救治方法。但是，閉阻的冠狀血管再通后，因能量代謝異常和氧化應激損傷等引發的缺血再灌注（Ischemia and Reperfusion，I/R）損傷是尚未解決的臨床問題[1]。高血壓所致的心臟前阻力增加，過度地消耗了心肌能量，引發心肌肥厚，也是尚未解決的臨床問題[2]。

芪參益氣滴丸是由黃芪、丹參、三七、降香組成的補氣活血復方中藥制劑，2003年由國家藥品食品監督管理局批準為治療氣虛血瘀型冠心病的新藥，臨床用于氣虛血瘀型冠心病心絞痛的治療[3]。多中心大樣本的臨床研究也證明了芪參益氣滴丸在冠心病二級預防方面有臨床療效[4]。但是，其能否改善心肌缺血再灌注損傷、逆轉心肌肥厚、阻斷心肌纖維化，及其補氣活血的作用機理尚不清晰。

筆者在1項國家自然科學基金面上項目、1項重大新藥創制專項的子課題和1項企業合作項目的支撐下，歷時10年，用I/R引起的大鼠心肌損傷、心臟前阻力增加引起的大鼠心肌肥厚模型，通過對能量代謝途徑和心肌線粒體呼吸鏈復合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ及其亞基、調控線粒體呼吸鏈復合物的去乙酰化酶Sirt-1和小G蛋白家族RhoA/ROCK1、細胞骨架、心肌結構、心功能、心臟微循環動態等的綜合研究，解析了I/R引起的大鼠心肌損傷、心臟前阻力增加引起的大鼠心肌肥厚的共同病理基礎，探討其心氣虛血瘀的科學內涵；揭示芪參益氣滴丸及其主要補氣成分黃芪甲苷、主要補氣活血成分人參皂苷Rb1（Rb1）、人參皂苷Rg1（Rg1）、三七皂苷R1（R1），主要活血成分丹參素，以及行氣成分降香油的協同作用的機理。

圖1 心氣行血的科學內涵

1 I/R導致的心氣虛血瘀

氣含有氧氣和水谷精微，經過三羧酸循環，產生了還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide Adenine Dinucleotide，NADH）和還原型黃素腺嘌呤二核苷酸（Flavine Adenine Dinucleotide-2，FADH2）。NADH在線粒體呼吸鏈復合物I，即NADH氧化酶作用下，轉化成NADH+，將H+傳遞給線粒體復合物I，再由復合物I，經由輔酶Q10，將H+傳遞給線粒體復合物III（細胞色素C還原酶）；FADH2將H+傳遞給線粒體復合物Ⅱ，經由輔酶Q10，將H+傳遞給線粒體復合物III；經過上述兩條途徑傳遞來的H+再經過細胞色素C，傳遞給復合物Ⅳ（細胞色素C氧化酶），H+離子從復合物Ⅳ溢出，與氧氣結合產生水。H+離子在傳遞過程中蓄積的勢能，在線粒體復合物V，即三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate，ATP）合酶的作用下，將二磷酸腺苷（Adenosine Diphosphate，ADP）轉化成ATP[5]（圖1）。ATP與細胞骨架高親和，可以將單個的細胞骨架（G-actin）組裝成肌動蛋白F-actin[6]。心肌細胞的F-actin是心肌細絲和粗絲的亞結構，維持心肌收縮和舒張功能[6]，發揮行血的作用（圖1）。心氣行血是指進入心肌線粒體的氣（氧氣和水谷精微），產生了ATP，促進了F-actin的組裝，維持了心肌結構和舒縮功能，發揮了行血作用（圖1）。

心臟冠狀血管的完全或不完全閉鎖，引發了末端的缺血缺氧，產生ATP的氧氣和水谷精微供應不足，加上線粒體呼吸鏈復合物V的亞單位三磷酸腺苷合成酶δ亞基（ATP5D）低表達[21]，導致ATP合成減少。同時，血管和心肌組織消耗ATP[8]，ATP降解為ADP或一磷酸腺苷（Adenosine Monophosphate，AMP）。由于ADP和AMP與細胞骨架的親和性低，導致肌動蛋白F-actin解聚為G-actin[9]，引發了心肌細胞細絲和粗絲的降解，心肌纖維斷裂和心功能降低[10,11]。這是心肌缺血期的心氣虛不行血的病理基礎。AMP的降解產物堆積和線粒體呼吸鏈的異常，為再灌注后過氧化物的產生提供了基礎[12]。

圖2 心肌缺血再灌注損傷的復雜病理過程

溶栓和介入治療，可以再通血管，恢復了氧氣和營養物質的供應，但是，在再灌注的早期，由于線粒體呼吸鏈的氫離子傳遞障礙，導致高能磷酸鍵蓄積減少，加上線粒體復合物Ⅴ的亞基ATP5D的低表達，將ADP轉化成ATP的能力降低，導致ATP生成不足的狀態沒有緩解[7,8]，與此同時，堆積在線粒體復合物I和Ⅲ中的氫離子從呼吸鏈中逸出，與氧氣結合，形成過氧陰離子[13]；堆積的次黃嘌呤，在次黃嘌呤氧化酶的催化下，在氧氣、水的參與下，產生負氧陰離子[14]；堆積的AMP激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated Protein Kinase，AMPK）和蛋白激酶C（Protein Kinase C，PKC），誘導煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate，NADPH）氧化酶在細胞漿內的亞基p67和p47膜轉位，活化膜上的亞基p91，爆發性地產生過氧化物[15]；過量產生的過氧化物一方面損害DNA，誘導細胞凋亡，另一方面通過脂質過氧化，損傷膜結構[12]，還可啟動多種細胞內信號傳導途徑，引發炎性因子的釋放、選擇素和粘附分子的過表達[16,17]。炎性因子又通過細胞膜上的受體，進一步活化細胞內傳導途徑，引發細胞損傷[18]。白細胞和血管內皮細胞的選擇素和粘附分子過表達引發白細胞沿血管壁的滾動和粘附[16,17]。粘附在血管壁的白細胞釋放蛋白酶和過氧化物，損傷血管內皮細胞間連接蛋白、血管內皮細胞和血管基底膜，增加血管通透性，引起血漿白蛋白和紅細胞的外漏[19,20]。再灌注24 h內，游出到血管外的白細胞以CD11b和CD18陽性的多形核中性粒細胞細胞為主[18]，誘導了血管周圍組織的急性炎性反應。血管外周的肥大細胞脫顆粒釋放的炎性因子和血管活性物質[8]，加重了血管的高通透性和血漿蛋白的外漏。暴露的血管基底膜促進了血小板粘附和血栓的形成[20]。

再灌注后24 h以后，損傷的血管內皮細胞和血管周圍組織細胞釋放的單核細胞趨化蛋白-1（Monocyte Chemotactic Protein 1，MCP-1）和 核糖 體蛋 白 S19（Ribosomal Protein，RP S19）等趨化因子，作用于單核細胞C5a受體，趨化單核細胞粘附和游出于損傷的血管外[19]。再灌注3日內游出到血管外的單核細胞多分化為M1巨噬細胞，誘導免疫反應[18]；4日以后游出于血管外的單核細胞分化為M2巨噬細胞，釋放轉化生長因子β1（Transforming Growth Factor- β1，TGF- β1）。TGF-β1作用于周細胞和成纖維細胞母細胞的TGF-βⅡ受體，啟動Smad系統，誘導膠原沉積，形成了血管周圍的纖維化[19]。再灌注的慢性期發生在再灌注7日后，CD4陽性的淋巴細胞游出血管外，啟動了血管周圍慢性炎癥過程[18]。

I/R引起的心臟微循環障礙、心肌損傷和心肌纖維化是一個涉及到能量代謝異常、氧化應激損傷、白細胞與血管內皮的粘附、肥大細胞脫顆粒、炎性因子釋放、血漿白蛋白漏出、出血、血栓形成、重塑等多個病理環節的復雜過程[20]（圖2）。用單一的成分干預I/R的某一個環節的治療理念和方法，不足以改善I/R引起的等多環節損傷。

圖3 芪參益氣滴丸及其主要成分補氣活血的作用機理

2 芪參益氣滴丸及其主要成分改善心肌I/R損傷、補氣活血的作用機理

芪參益氣滴丸是含有補氣的黃芪、活血的丹參、補氣活血的三七、行氣的降香組成的復方中藥制劑，其所含有的黃芪甲苷（黃芪的主要成分之一）、Rb1、Rg1、R1（三七的主要成分之一）、丹參素（丹參的主要成分之一）等成分，有可能通過多靶點的作用，綜合地改善I/R引起的心臟微循環障礙、心肌損傷和心肌纖維化，發揮補氣活血的作用。

在心肌缺血期間，芪參益氣滴丸和黃芪甲苷可以抑制線粒體復合物Ⅴ的低表達，抑制ATP/ADP、ATP/ADP比值的降低，改善心肌能量代謝；抑制了心肌組織cTnI含量的降低，抑制外周血cTnI含量的升高，改善心肌結構和心功能。Rb1也可以抑制線粒體復合物Ⅴ的低表達和ATP含量的降低，改善心肌結構和心功能[22]。這說明芪參益氣滴丸在缺血期間就發揮了補氣行血的作用，其主要補氣成分黃芪甲苷和Rb1承擔其補氣行血的作用。

芪參益氣滴丸對I/R引起的大鼠心肌損傷也有改善作用。用結扎大鼠心臟冠狀血管前降支30 min，解除結扎，再灌注90 min建立的心肌I/R損傷模型，提前給予芪參益氣滴丸可以抑制I/R引起的心肌梗死、改善心功能和心臟灌流量。該作用與其上調心肌線粒體復合物5的亞基ATP5D，改善心肌能量代謝底、抑制心肌肌動蛋白和心肌纖維的斷裂相關[7]。

芪參益氣滴丸的主要補氣成分黃芪甲苷可抑制缺血期30 min、缺血30 min/再灌注90 min大鼠心肌線粒體呼吸鏈Ⅴ的亞基ATP5D的蛋白和mRNA的低表達，改善心肌能量代謝，抑制心肌細胞內cTnI含量的降低和外周血cTnI含量的增加，抑制心肌細胞F-actin的斷裂和MLC2的磷酸化，減少心肌梗死面積，改善心功能和心肌灌流量[21]（圖3）。

芪參益氣滴丸的主要補氣活血成分R1可以抑制I/R大鼠心肌梗死、抑制心肌細胞凋亡、心肌肌動蛋白和心肌纖維的斷裂。該作用與其抑制ROCK1的高表達和MYPT1的磷酸化，解除其對心肌線粒體呼吸鏈Ⅴ的亞基ATP5D的抑制，抑制AMPK的磷酸化，改善心肌能量代謝相關[23]（圖3）。

Rb1對I/R引起的大鼠心肌梗死、抑制心肌細胞凋亡、心肌肌動蛋白F-actin和心肌纖維的斷裂，抑制心肌細胞內肌鈣蛋白cTnI含量的降低、外周血cTnI含量的升高，抑制心臟細靜脈紅細胞流動速度的降低、改善心臟灌流量。該作用與其抑制小G蛋白家族的RhoA-ROCK1的活化，解除其對ATP5D的抑制作用，改善心肌能量代謝相關[24]（圖3）。

圖4 芪參益氣滴丸改善I/R引起的心臟微循環障礙、心肌損傷和心肌纖維化的機理

Rg1也可減輕I/R引起的大鼠心肌梗死、減輕心肌損傷，改善心功能和心臟灌流量。Rg1改善心肌能量代謝的作用除了與其抑制RhoA-ROCK1的活化，解除其ATP5D的抑制作用外，還與其抑制I/R引起的心肌糖酵解途徑的醛縮酶（Aldolase A，ALDOA）、胚胎型烯醇化酶（Enolase α，ENOα）的增加，抑制野生型烯醇化酶（Enolase β，ENOβ）和脂肪酸代謝途徑的輔酶二烯酰輔酶A異構酶（Delta(3,5)-Delta(2,4)-dienoyl-CoA isomerase，ECH1）的降低，改善心肌能量代謝途徑相關[25]（圖3）。

丹參素改善I/R引起的大鼠心肌梗死作用是通過調控線粒體呼吸鏈I的表達和活性，抑制心肌凋亡實現的。I/R可引起乙酰化酶Sirt-1的低表達，心肌線粒體復合物I及其亞基NDUFA10表達和活性降低，影響了氫離子的傳遞，誘導過氧化物的產生，減少了能量的蓄積。丹參素可以抑制Sirt-1的低表達，抑制心肌線粒體復合物I及其亞基NDUFA10表達和活性降低，促進了氫離子的傳遞，不僅抑制氧化應激損傷，也為ATP產生提供了勢能[26]（圖3）。

芪參益氣滴丸還可抑制大鼠心肌纖維化[27]。芪參益氣滴丸補氣活血的作用是通過其主要補氣、活血、補氣活血成分協同作用實現的[20]（圖3）。

2018年在《世界中醫藥》發表了一篇題為“芪參益氣滴丸治療冠心病介入術后合并高血壓患者的預后研究”的論文[28]，證實了芪參益氣滴丸與西醫規范化治療聯用6個月，隨訪6個月，可減少冠心病介入術后合并高血壓患者12個月內心血管終點事件的發生，提高12個月內患者的生存率，改善患者血瘀證積分和生命質量。芪參益氣滴丸改善心肌I/R作用在臨床上得到了驗證。

芪參益氣滴丸可以改善缺血期、缺血再灌注急性期、亞急性期的心臟微循環障礙、心肌能量代謝異常和氧化應激損傷，抑制心肌壞死、凋亡，阻斷心肌纖維斷裂，對心肌I/R損傷的全程都有改善作用[20]（圖4）。

芪參益氣滴丸已被納入了急性心肌梗死（真心痛）中醫臨床實踐指南（2014）、中西醫結合急性心肌梗死診療專家共識（2014）、經皮冠狀動脈介入治療（PCI）術后胸痛中醫診療專家共識（2014）、經皮冠狀動脈介入治療（PCI）圍手術期心肌損傷中醫診療專家共識（2017）、急性心肌梗死中西醫診療指南（2018）、冠心病合理用藥指南（2018）、中西醫結合心臟康復Ⅰ期專家共識（2016）。

圖5 心臟前阻力增加引起的心肌肥厚和心氣虛血瘀

3 心臟前阻力增加引起的心肌肥厚和心氣虛血瘀

用內徑為10毫米的銀夾，夾閉大鼠的主動脈4周，出現心肌肥厚，8周出現心肌纖維化。用蛋白組學和生物信息學分析差異蛋白，用免疫印跡法驗證相關蛋白，發現心臟壓力負荷、前阻力增加引起的心肌肥厚與心肌糖酵解酶ALDOA、ENOα的增加、ENOβ和脂肪酸代謝酶ECH的降低導致的心肌能量代謝途徑的異常、心肌線粒體呼吸鏈ATP合成酶的亞基ATP5D蛋白低表達，ATP減少、ADP和AMP增多，心肌細胞F-actin斷裂、心肌肌絲和心肌纖維斷裂、氧化應激損傷增加、心功能低下、心肌灌流量降低[11]（圖5）。心臟前阻力增加消耗了心肌能量，改變了心肌能量代謝底物，增加了氧化應激損傷，與心肌缺血再灌注引起的心氣虛血瘀的病機類似。

4 芪參益氣滴丸及其主要成分逆轉心肌肥厚和阻斷心肌纖維化的機理

在夾閉大鼠的主動脈4周，出現心肌肥厚后，連續4周，灌胃給予芪參益氣滴丸，按芪參益氣滴丸中黃芪、丹參、三七、降香的比例，給予黃芪甲苷、丹參素、R1、降香油，以及前述成分的兩兩和三三配伍。芪參益氣滴丸可以逆轉心肌肥厚、阻斷心肌纖維化、改善心肌灌流量[11]。蛋白組學分析的結果顯示芪參益氣滴丸可影響大鼠的54種蛋白的表達，涉及到8條信號途徑，其中，黃芪甲苷可抑制心臟前阻力增加引起的低氧誘導因子-1（Hypoxia Inducible Factor-1，HIF-1）、心肌糖酵解相關的6-磷酸果糖激酶2（6-phosphate Fructose Kinase 2PFK2）、ALDOA 和 ENOα的增加、ENOβ和ECH1的降低、心肌能量代謝途徑的異常、心肌ATP5D的低表達、心肌ATP含量減少、ADP和AMP含量增多、心肌細胞F-actin和心肌肌絲斷裂，改善心臟灌流量，阻斷心肌纖維化，發揮補氣的君藥作用。丹參素抑制了壓力負荷引起的心肌氧化應激損傷。R1既可部分地抑制心肌能量代謝、又可部分地抑制氧化應激損傷，與丹參素共同承擔了臣藥的作用。降香油抑制了線粒體膜上的促進脂酰輔酶A進入線粒體的CPT1A的低表達，促進了脂肪酸β氧化，發揮了佐使藥的作用[11]（圖6）。黃芪甲苷、丹參素、R1、降香油兩兩和三三配伍增加部分作用，芪參益氣滴丸逆轉心肌肥厚和阻斷心肌纖維化的作用最佳。

血管內皮細胞和心肌損傷后釋放的趨化因子可趨化單核細胞游出、釋放TGF-β1，作用于周細胞和成纖維細胞母細胞的TGF-βⅡ受體，啟動Smad系統，誘導膠原沉積，形成了血管周圍的纖維化[19]。芪參益氣滴丸可以抑制心臟前阻力增加引起的單核細胞游出、TGF-β1的釋放，進而，抑制了心肌纖維化[29]。

圖6 芪參益氣滴丸補氣活血、逆轉心肌肥厚的機理

一項納入17項隨機對照臨床研究、共1 840例慢性心力衰竭患者的系統評價結果顯示，與西醫常規治療組相比，西醫常規治療+芪參益氣滴丸組顯著地改善了心功能，表現為提高左心射血分數、6 min步行距離、降低BNP。該系統分析的結果提示芪參益氣滴丸可以改善慢性心力衰竭患者的心功能[30]。

芪參益氣滴丸已經進入了慢性心力衰竭中醫診療專家共識（2014）、慢性心力衰竭中西醫結合診療專家共識（2016），2018年的國家基本用藥目錄。

5 小結

心肌I/R損傷和心臟前阻力增加引起心肌肥厚有著共同的病理基礎，即能量代謝途徑由正常狀態的脂肪酸氧化和糖氧化途徑，轉為糖酵解途徑，心肌線粒體復合物Ⅴ亞基ATP5D低表達，心肌能量代謝異常，氧化應激損傷增加，心肌結構和功能異常，心臟灌流量降低。心氣虛血瘀是其共有的病機。

芪參益氣滴丸及其主要補氣成分黃芪甲苷抑制了線粒體復合物V的亞基ATP5D低表達；Rb1、Rg1、R1抑制了RhoA的活性，抑制了線粒體復合物V的亞基ATP5D低表達；Rg1調控心肌能量代謝途徑，抑制了心肌肌動蛋白和心肌纖維的斷裂，改善了I/R引起的心肌結構的損傷和功能低下，發揮了補氣行血作用其主要活血成分丹參素抑制Sirt-1低表達誘導的線粒體復合物I及其亞基NDUFA10的低表達，改善線粒體呼吸鏈，抑制過氧化物產生和心肌細胞凋亡。

芪參益氣滴丸及其主要補氣成分黃芪甲苷抑制了能量代謝途徑的異常，丹參素抑制了氧化應激損傷，R1既部分地改善了心肌能量代謝、又部分地抑制了氧化應激損傷，降香油上調了CPT1A，綜合地發揮了補氣活血作用，逆轉了心肌肥大、阻斷了心肌纖維化。

具有補氣活血作用的芪參益氣滴丸不僅可用于治療氣虛血瘀型的冠心病心絞痛，用于冠心病的二級預防，還可擴展應用到具有心氣虛血瘀病機的心肌I/R損傷和心肌肥厚的防治，用于心衰的防治。