從“線粒體-腸道菌群交互作用”探討益氣化痰通絡(luò)法治療缺血性中風(fēng)*

馬妍，吳丹，仲愛(ài)芹，張偉，張琳琳，王凱，李斌，何劍煒

1.天津中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院，天津 300150； 2.天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院，天津 300211； 3.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，天津 300193； 4.天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 301617

腦卒中在我國(guó)及全世界患病率逐年上升[1-2]，具有高致死率、高致殘率[3]、低治愈率的特點(diǎn)，造成了沉重的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)負(fù)擔(dān)[4]。靜脈溶栓是目前治療急性缺血性腦卒中的重要內(nèi)科治療手段[5]，但因時(shí)間窗及應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)等原因，其臨床應(yīng)用仍受限制。中醫(yī)稱缺血性腦卒中為“缺血中風(fēng)”。中醫(yī)藥對(duì)其治療具有辨證論治和整體治療的優(yōu)勢(shì)，其中益氣化痰通絡(luò)法具有確切的臨床療效[6]，可促進(jìn)急性腦缺血模型大鼠缺血海馬區(qū)神經(jīng)再生，減少神經(jīng)功能損傷等[7]，但是尚缺乏從整體觀闡釋益氣化痰通絡(luò)法治療缺血中風(fēng)的科學(xué)內(nèi)涵。

線粒體結(jié)構(gòu)完整性及其功能穩(wěn)態(tài)平衡的破壞是缺血性腦卒中主要病理環(huán)節(jié)之一[8]。隨著腸道菌群、腦-腸軸成為熱點(diǎn)，新近研究發(fā)現(xiàn)線粒體與腸道菌群之間存在著交互作用[9]。中醫(yī)認(rèn)為，中風(fēng)病理因素不離“風(fēng)”“火”“痰”“瘀”“虛”五個(gè)方面，其中“氣虛”“瘀”“痰”這些病理因素貫穿疾病始終。從整體觀、取象比類思維來(lái)看，因線粒體參與能量代謝，與“氣”的內(nèi)涵密切相關(guān)[10]，線粒體受損后發(fā)生鈣超載和活性氧的大量產(chǎn)生，類似于“痰”“瘀”“毒”[11-13]等病理產(chǎn)物；腸道菌群既參與能量代謝，又與活性氧、免疫炎癥等息息相關(guān)，而炎癥反應(yīng)同樣與“痰”“瘀”“毒”[13]密不可分。結(jié)合團(tuán)隊(duì)的前期研究結(jié)果，本文以“線粒體-腸道菌群交互作用”作為切入點(diǎn)，探討益氣化痰通絡(luò)法治療缺血中風(fēng)的科學(xué)內(nèi)涵。

1 益氣化痰通絡(luò)法治療缺血性中風(fēng)理論依據(jù)

“風(fēng)”“火”“痰”“瘀”“虛”是中風(fēng)的主要病理因素，對(duì)中風(fēng)的臨床證型分析發(fā)現(xiàn)，氣虛血瘀、風(fēng)痰上擾、痰瘀阻絡(luò)、痰熱腑實(shí)等是主要證型[14]，其中“氣虛”“瘀”“痰”貫穿疾病始終，而病理因素之間亦互為因果。“氣虛”則氣血推動(dòng)無(wú)力，生“痰”、生“瘀”，痰”“瘀”之間又常相互化生，“痰”“瘀”可阻礙氣機(jī)，使正氣耗傷，導(dǎo)致“氣虛”。因此，對(duì)這幾個(gè)關(guān)鍵病理因素的干預(yù)十分重要。益氣化痰通絡(luò)法則顧及了這三個(gè)方面，該法是由“化痰通絡(luò)法”豐富發(fā)展而來(lái)，是對(duì)團(tuán)隊(duì)特色組方的補(bǔ)充和完善。

筆者所在團(tuán)隊(duì)在張伯禮院士主持的國(guó)家“十五”科技攻關(guān)課題“中風(fēng)病急性期綜合治療方案研究”成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我院腦病中心10余年臨床經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了化痰通絡(luò)法，并由天麻、半夏、膽南星、丹參、川芎、地龍、酒大黃7味藥組成了化痰通絡(luò)方。方中天麻性味甘平，為治風(fēng)之要藥；地龍咸寒，能清熱熄風(fēng)通絡(luò)；川芎辛散上行，為血中氣藥，丹參味苦微寒，可涼血活血，二藥合用可達(dá)行氣活血祛瘀之目的；半夏辛溫、膽南星性苦微辛，具有清熱化痰通絡(luò)之功；酒大黃清熱祛瘀瀉濁。諸藥合用，共奏祛風(fēng)化痰、清熱瀉濁、祛瘀通絡(luò)之功效。團(tuán)隊(duì)對(duì)于化痰通絡(luò)法的臨床療效及作用機(jī)制進(jìn)行了長(zhǎng)期而持續(xù)的研究，明確了化痰通絡(luò)法的臨床治療效果，建立了化痰通絡(luò)法聯(lián)合溶栓劑治療急性腦梗死溶栓方案。并在多項(xiàng)基金資助下，通過(guò)相關(guān)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)探討了化痰通絡(luò)法的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其腦保護(hù)作用可能與該法干預(yù)溶栓后炎性因子的浸潤(rùn)、血管炎癥反應(yīng)以及在凝血纖溶系統(tǒng)、保護(hù)血腦屏障完整性、調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)方面具有一定作用[15-16]。

氣虛可導(dǎo)致血瘀，血瘀亦可生風(fēng)，因此調(diào)和氣血尤為重要。王清任在《醫(yī)林改錯(cuò)》中云：“治病之要訣，在明氣血”。益氣活血法可以推動(dòng)人體達(dá)到“氣血調(diào)和”的狀態(tài)，在中風(fēng)的各個(gè)病期都可達(dá)到較好的治療作用。同時(shí)，“氣行則血行，氣止則血止”，補(bǔ)氣可以扶助正氣，促進(jìn)血行，消除瘀血，又可促進(jìn)水液代謝，減少痰濁的生成。張伯禮院士臨床尤其重視 “痰瘀互結(jié)”[17]，認(rèn)為痰濁瘀血不可單獨(dú)而論，二者不但相互搏結(jié)，亦常互相化生，故常在活血化痰的基礎(chǔ)上佐黃芪等補(bǔ)氣藥物以扶助正氣[18]。益氣、化痰、活血三者互相聯(lián)系，密不可分，共同調(diào)節(jié)機(jī)體的氣血平衡，達(dá)到祛邪扶正的作用。益氣活血法和化痰通絡(luò)法結(jié)合相得益彰，根據(jù)文獻(xiàn)臨床研究發(fā)現(xiàn)，益氣化痰通絡(luò)法有確切的臨床療效[6]，值得進(jìn)一步探討其內(nèi)在機(jī)制和科學(xué)內(nèi)涵。

2 “線粒體-腸道菌群的交互作用”在腦保護(hù)中的作用

2.1 線粒體損傷是腦缺血/再灌注損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)缺血性腦卒中首先表現(xiàn)為腦缺血損傷[19]，而恢復(fù)血流后的腦缺血/再灌注損傷不可避免。腦缺血/再灌注損傷主要包括鈣超載、氧化應(yīng)激及線粒體功能紊亂等環(huán)節(jié)[20]。線粒體是一種半自主細(xì)胞器，不但在能量代謝中發(fā)揮重要作用，在控制細(xì)胞存亡的過(guò)程中也扮演著重要的角色，腦缺血/再灌注損傷后細(xì)胞凋亡的發(fā)生主要取決于線粒體[21]。同時(shí)線粒體是細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的主要結(jié)構(gòu)，細(xì)胞鈣超載可導(dǎo)致氧化應(yīng)激，產(chǎn)生大量ROS和RNS，其中以線粒體內(nèi)ROS大量生成為主[22]。mPTP是ROS依賴的位于線粒體內(nèi)外膜之間的一組蛋白復(fù)合體，線粒體內(nèi)鈣超載以及氧化應(yīng)激可通過(guò)脂質(zhì)過(guò)氧化、損傷線粒體呼吸鏈等導(dǎo)致mPTP的大量開(kāi)放，進(jìn)而使線粒體膜電位下降，釋放細(xì)胞色素C等[21]。細(xì)胞色素C則是位于線粒體內(nèi)膜的小蛋白，它的作用是作為線粒體呼吸鏈的復(fù)合物Ⅲ和復(fù)合物Ⅳ之間的電子載體，其釋放可活化caspase-9，繼而活化凋亡執(zhí)行蛋白caspase-3，最終導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡[22]。可見(jiàn)線粒體結(jié)構(gòu)完整性及其功能穩(wěn)態(tài)平衡的破壞是腦缺血/再灌注損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保護(hù)線粒體結(jié)構(gòu)和功能是腦缺血/再灌注損傷后神經(jīng)元保護(hù)的重點(diǎn)。

2.2 腸道菌群與神經(jīng)保護(hù)腸道菌群是人體內(nèi)一種共生微生物生態(tài)系統(tǒng)，腸道微生態(tài)的失衡與多種疾病發(fā)生和發(fā)展有關(guān)，如肥胖、糖尿病等代謝性疾病。最新研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病關(guān)系密切[23]。腦-腸軸成為研究熱點(diǎn)[24]，腸道菌群可以通過(guò)免疫、神經(jīng)內(nèi)分泌以及迷走神經(jīng)等途徑影響神經(jīng)系統(tǒng)[25]。文獻(xiàn)表明，腦卒中可導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，多樣性減少，擬桿菌過(guò)量增殖，從而影響卒中患者的預(yù)后[26]。卒中患者臨床往往存在消化系統(tǒng)癥狀，而這些并發(fā)癥的存在影響了患者神經(jīng)功能的恢復(fù)[27]。腸道黏膜免疫是機(jī)體主要免疫細(xì)胞的來(lái)源，其與腸道微生態(tài)密切相關(guān)，腸道菌群失調(diào)可刺激炎癥因子的釋放，經(jīng)血腦屏障入腦后與神經(jīng)元血管上的相應(yīng)受體結(jié)合，從而對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響[27]。因此免疫炎癥反應(yīng)是腸道微生態(tài)與缺血損傷神經(jīng)元互相影響的主要機(jī)制。綜上，腦卒中可以影響腸道菌群狀態(tài)，腸道菌群失衡亦可影響腦卒中預(yù)后。因此，調(diào)節(jié)腸道菌群是啟動(dòng)神經(jīng)保護(hù)的重要切入點(diǎn)，這種保護(hù)機(jī)制與免疫炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。

2.3 線粒體與腸道菌群之間存在交互作用線粒體是多數(shù)細(xì)胞的重要細(xì)胞器，其與微生物具有很多相似的特征，二者起源相近。近來(lái)有研究發(fā)現(xiàn)，宿主細(xì)胞的線粒體功能與腸道菌群的多樣性及狀態(tài)息息相關(guān)，二者存在著相似的機(jī)制，類似于交互作用[9，28]。線粒體在宿主與腸道菌群相互影響過(guò)程中扮演了重要角色，腸道菌群通過(guò)作用于線粒體從而調(diào)節(jié)其與宿主之間的關(guān)系[29]。新近研究發(fā)現(xiàn)，線粒體基因型與小鼠腸道菌群組成相關(guān)，腸道菌群多樣性與宿主線粒體(肝臟、腸上皮細(xì)胞等)生成活性氧(ROS)的水平有關(guān)[30]。腸道菌群亦可通過(guò)控制線粒體的氧化還原反應(yīng)，以及DNA的嵌入影響線粒體功能，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的平衡狀態(tài)[9]。結(jié)腸細(xì)菌發(fā)酵的主要產(chǎn)物短鏈脂肪酸(SCFA)，以及微生物釋放的毒素、多肽類、脂多糖(LPS)等均可以刺激腸道上皮細(xì)胞及線粒體中ROS的生成，大量ROS可引起氧化應(yīng)激損傷，導(dǎo)致細(xì)胞增殖、分化以及炎癥反應(yīng)；SCFA亦可以促進(jìn)抗炎物質(zhì)IL-10以及GLP-1的釋放；腸道細(xì)胞線粒體可以通過(guò)自身和細(xì)菌的mtDNA嵌入核基因，從而影響細(xì)胞基因表達(dá)。另一方面，腸道菌群釋放的代謝產(chǎn)物可影響腸上皮細(xì)胞線粒體的能量代謝[31]。微生物對(duì)可消化的碳水化合物的發(fā)酵需要?dú)涞膮⑴c，在菌群的作用下，氫轉(zhuǎn)化為甲烷或硫化氫。微生物過(guò)量釋放硫化氫可通過(guò)抑制復(fù)合物IV來(lái)阻斷線粒體的電子傳遞。而腸道菌群釋放的NO可以通過(guò)減少乙酰輔酶A來(lái)抑制線粒體的三羧酸循環(huán)(TCA)等。

由此可見(jiàn)，“線粒體-腸道菌群的交互作用”與免疫炎癥機(jī)制密切相關(guān)，與能量代謝、ROS等氧化產(chǎn)物損傷等機(jī)制密不可分，干預(yù)“線粒體-腸道菌群的交互作用”極有可能是某些腦保護(hù)藥物的作用靶點(diǎn)[28]。

3 基于“線粒體-腸道菌群的交互作用”闡釋益氣化痰通絡(luò)法

團(tuán)隊(duì)前期研究結(jié)果提示，化痰通絡(luò)法抗腦缺血/再灌注損傷作用與干預(yù)炎性因子有關(guān)[32]，益氣活血中藥可通過(guò)保護(hù)線粒體發(fā)揮抗腦損傷作用[33]。因此，益氣化痰通絡(luò)法作為二者的結(jié)合以及優(yōu)化，治療缺血中風(fēng)的機(jī)制可能與線粒體及免疫炎癥機(jī)制相關(guān)。有些學(xué)者認(rèn)為，線粒體與中醫(yī)“氣”的關(guān)系密切[10]，線粒體功能紊亂，能量代謝障礙，則“氣”的功能不足，受損后發(fā)生鈣超載和ROS的大量產(chǎn)生，類似于“痰”“瘀”“毒”[11-13]等病理產(chǎn)物；同樣，在能量代謝中也扮演了十分重要角色的腸道菌群，與“氣”的內(nèi)涵也有相關(guān)之處，又與ROS、免疫炎癥等息息相關(guān)[28，31]，而炎癥反應(yīng)同樣與“痰”“瘀”“毒”[13]密不可分。中醫(yī)臨床實(shí)踐中，活血藥能影響中風(fēng)患者大便的狀態(tài)，如“桃核承氣湯”可用于治療便秘[34]；而“通腑泄?jié)岱ā庇糜谥委熤酗L(fēng)痰熱腑實(shí)證[35]，可見(jiàn)化痰通便藥物可影響中風(fēng)預(yù)后，也可以佐證腸道菌群與“痰”“瘀”的形成密不可分。

從中醫(yī)整體觀念出發(fā)，筆者認(rèn)為“腦-腸軸”“線粒體-腸道菌群交互作用”等存在可以看作是人整體臟腑聯(lián)系的科學(xué)依據(jù)。從上述論據(jù)推斷，腦缺血損傷后線粒體功能障礙、腸道菌群失調(diào)與中醫(yī)“氣虛”“痰濁、瘀血”等生成機(jī)理有相似之處；而腸道菌群改變，釋放代謝產(chǎn)物，可影響線粒體能量代謝，則與中醫(yī)理論中的“邪傷正氣”不謀而合。因此，從中醫(yī)取象比類的思維大膽來(lái)看，“線粒體-腸道菌群交互作用”似乎是中醫(yī)中氣與血、正與邪、氣機(jī)運(yùn)行和病理產(chǎn)物之間平衡與失衡的一個(gè)體現(xiàn)。同時(shí)文獻(xiàn)研究顯示，益氣、化痰、祛瘀活血的中醫(yī)治法，的確在缺血缺氧損傷中起到了保護(hù)線粒體，干預(yù)腸道菌群的作用。如益氣祛瘀化痰方可通過(guò)干預(yù)腦缺血再灌注損傷大鼠線粒體中的相關(guān)酶，增強(qiáng)清除自由基能力，抗自由基氧化性損傷以保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞[36]；益氣活血代表方芪參益氣方可通過(guò)改善心肌細(xì)胞線粒體功能及能量代謝，從而減輕細(xì)胞凋亡[37]；益氣化痰祛瘀方能通過(guò)影響腸道微生物種類、組成和豐度、調(diào)控短鏈脂肪酸的生成從而減輕慢性間歇缺氧模型大鼠肝損傷[38]；補(bǔ)陽(yáng)還五湯則可降低心衰大鼠血清TMAO含量，改善腸道菌群的變化，從而延緩心衰進(jìn)展[39]。以上也為益氣化痰通絡(luò)法干預(yù)“線粒體-腸道菌群交互作用”提供了科學(xué)佐證。

4 小結(jié)

綜上，根據(jù)目前研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“線粒體-腸道菌群的交互作用”在缺血中風(fēng)后腦損傷的病理機(jī)制中可能發(fā)揮重要作用，其干預(yù)靶點(diǎn)與益氣化痰通絡(luò)法治療缺血中風(fēng)的機(jī)理有內(nèi)在相似之處。因此，從“線粒體-腸道菌群的交互作用”探討益氣化痰通絡(luò)法治療缺血中風(fēng)的科學(xué)內(nèi)涵，不但可從整體觀出發(fā)為中醫(yī)理論賦予新的科學(xué)解釋，也有益于未來(lái)進(jìn)一步深入探討其作用機(jī)制，具有一定的科學(xué)意義和研究?jī)r(jià)值。