從“氣血失和”探討線粒體功能障礙對動脈粥樣硬化的影響

耿爽，王鳳榮

(1.遼寧中醫藥大學，遼寧 沈陽 110847；2.遼寧中醫藥大學附屬醫院，遼寧 沈陽 110032)

動脈粥樣硬化(AS)是一種涉及血管內皮功能障礙、炎癥細胞浸潤、血管平滑肌異常增殖和遷移、脂質過氧化沉積、血管基質改變等多個過程的慢性病理狀態，它是引起冠心病、腦梗死等心腦血管疾病的主要原因之一[1]，據報道[2]，中國心血管病患病率及死亡率仍處于不斷上升的階段，因此對于AS的防治引起人們的高度重視。中醫古籍中并無“動脈粥樣硬化”記載，根據其致病特點及臨床表現，可將AS歸為“脈痹”“中風”等范疇[3]。中醫從整體觀念出發，認為氣病及血，血病及氣，氣血失和致痰瘀互結、脈道澀滯是AS的主要中醫病機。現代研究表明，AS的諸多危險因素如高血脂、高血糖、吸煙、炎癥、衰老等能夠誘導線粒體損傷，導致ATP生成減少、氧化應激、細胞過度死亡等，從而促進AS的發生發展[4]。因此，基于“氣-線粒體”相關性理論，探討氣血失和與線粒體功能障礙導致AS的理論聯系。

1 氣血失和是AS主要的中醫病機

中醫的整體觀起源于“氣一元論”[5]，認為氣是構成天地間萬物的本原。“道生一”，一即元氣[6]。《靈樞·決氣》曰：“余聞人有精、氣、津、液、血、脈，余意以為一氣耳。”氣是人體生命的物質基礎，元氣布發全身，能化血行血，主宰人體的各項生理功能。氣血理論始于《黃帝內經》，如《素問·調經論》云：“人之所有者，血與氣耳”。《血證論》中指出“氣為血之帥，血為氣之母”，系統的總結了氣血相關理論。陳瑞芳教授認為氣為人體之本，氣血互根互用，內化關聯生理之臟腑官體周身，中生關聯心理之聲動情神，外應關聯自然界之氣味音色方季，內外一體，動態相關，均以氣血為用[7]。《素問·調經論》曰：“血氣不合，百病乃變化而生。”可見氣血與人的生理病理密切相關。

隨著現代生活節奏加快，人們面臨的社會環境壓力較大，在生活方式和飲食習慣上都發生了改變，情志方面更易于肝氣郁結，飲食習慣上更偏于肥甘厚味。肝氣郁結會使全身氣機郁滯不暢，進而影響血的運行，久之形成瘀血，而瘀血會進一步阻滯氣機，最終氣血失和，脈道澀滯，形成AS；長期肝氣郁結或偏嗜肥甘厚味會傷及脾胃，脾失健運致氣血生化乏源而氣虛，水谷不化而痰濁內生，《醫林改錯》曰：“元氣既虛，必不能達到血管，血管無氣，必停留而瘀”。在《景岳全書·痰飲》中又提到言：“痰涎皆本氣血，若化失其正，則臟腑病，津液敗，而血氣即成痰涎。”故氣病所致氣血失和，痰瘀互結，脈道澀滯，進而形成AS。由此可見，氣血失和是AS主要的中醫病機，臨床應以調氣血、通脈道來防治AS。《醫林改錯》曰：“治病之要訣，在明白氣血”,指出治病的關鍵在于調和氣血。《素問·至真要大論》中也提出了 “疏其氣血，令其調達，而致和平”的治療方法[8]。

2 氣-線粒體相關性理論

2.1 氣

氣的思想是《黃帝內經》的核心學術思想之一，中醫學的諸多理論均建立在氣理論的基礎之上。氣的概念被廣泛地用來解釋宇宙和生命的起源、組成、變化及關系，以及人體的健康、疾病等各個方面[5]。如《醫方考·氣門》中提到曰：“氣化即物生，氣變即物易，氣盛即物壯，氣弱即物衰，氣正即物和，氣亂即物病，氣絕即物死。”可見氣與生命的關系十分密切，氣存在于整個生命的過程中[9]。從氣的功能上來說，氣能行血、津、精液，激發機體的各項生理活動，促進人體生長發育，能維持體溫，能護衛機體，能維系機體內外的整體聯系。氣化是精氣、血、津液等物質新陳代謝和能量的相互轉化過程[10]。因此，認為氣是構成生命最根本的物質，也是維持人體生命活動的動力源泉。

2.2 線粒體

線粒體是存在于大多數細胞中的擁有著兩層膜結構和自身遺傳物質的半自主性細胞器。線粒體醫學始于1959年，內共生學說認為線粒體起源于細菌，被真核生物吞噬后，達成互利共生的關系，最終演變為線粒體。經研究發現線粒體保留了許多細菌祖先的痕跡，有著雙膜和環狀基因組，并且可以不斷移動、分裂和融合，形成一個動態的網絡[11]。線粒體除了對營養物質進行氧化分解給機體提供能量之外,還參與免疫反應、生物合成、調節細胞間分子信號等作用，有研究發現線粒體參與廣泛的先天免疫通路，發揮信號平臺的作用，以及參與程序性細胞死亡、鈣穩態、氨基酸、脂類、核苷酸和血紅素的生物合成過程[12-13]。同時線粒體不斷進行融合、裂解(線粒體動力學)和自噬(線粒體自噬)，可以監控線粒體質量和維持細胞內線粒體數量的相對穩定(線粒體穩態)，以保證對機體的能量供應和物質新陳代謝[14]。

2.3 氣與線粒體的相關性

Wallace博士[15]首先提出了線粒體與氣之間的聯系，他提出了用中藥可能會研究出一些未被發現的線粒體相關通路，可為治療線粒體相關疾病提供新策略。中醫認為“氣者，人之根本也”，然而氣到現在仍然不能用現代技術來確切的衡量。線粒體被認為是生命的能量之源。中醫系統中的氣與現代醫學系統中的線粒體都是生命活動的物質基礎，在向機體提供能量、促進物質和能量轉化方面具有相似的作用。宇宙萬物的生成、發展、衰亡無不根源于氣化。氣生形，形化氣，氣聚則形生，氣散則形亡；線粒體生成ATP的過程就是物質分解代謝的過程，當線粒體功能障礙時，物質分解代謝停止，那么生命也會停止。此外，許多研究者提出氣與線粒體在特性和功能上有許多相似之處[16-17]。林飛等[13]將氣與線粒體的相關性總結為五點：(1)均來自自然界；(2)均是構成生命的微小物質；(3)均為生命活動的物質基礎，負載著生命現象；(4)功能相似。線粒體產生能量的同時還具有生物合成、免疫、調節等作用；氣主宰整個生命活動，有化生如血、精、津液等營養物質、調節陰陽五行、防御等作用；(5)病理變化相似。線粒體功能障礙和氣病均可表現出生命體多系統、多組織、多器官的代謝紊亂，功能失調，臨床癥狀表現多樣。因此提出了氣與線粒體相關性理論。

Chen等[16]研究發現黃芪可以改善線粒體功能，使ATP生成顯著增加，抗氧化能力顯著增強，ROS水平降低等。Wong等[18]研究也證明益氣藥可以增加H9C2心肌細胞線粒體ATP生成。張曉杰等[19]研究發現，電鏡觀察抑郁模型(氣郁致氣血不和型)大鼠海馬CA3區，發現神經元細胞線粒體損傷，細胞發生凋亡。劉凱等[20]研究發現益氣養血藥可通過調和氣血對抗阿霉素對心肌細胞線粒體結構與功能的破壞。這些實驗均可說明氣病與線粒體功能障礙有關，調氣(氣血)可以緩解線粒體功能障礙。又因為氣血互根互用，氣病及血，血病及氣，氣血失和而致機體能量不足，痰瘀互結，脈道澀滯形成AS。線粒體功能障礙可致血管內皮細胞損傷、平滑肌細胞遷移和增殖、脂質堆積、炎癥反應等而進一步促進AS的形成。故基于“氣-線粒體”相關性理論從氣血失和探討線粒體功能障礙與AS的關系。

3 線粒體功能障礙與AS

線粒體功能障礙主要表現為能量生成減少、ROS生成增多、鈣穩態失衡、細胞過度死亡等，其機制可能有氧化應激、線粒體通透性轉變(MPT)、累積的線粒體DNA(mtDNA)損傷等[21]，AS的危險因素可以通過激活這些機制引起線粒體功能障礙，從而促進AS的發生發展。

3.1 線粒體ROS、氧化應激與AS

線粒體不僅是細胞內ROS產生的主要場所，也是ROS首要攻擊的對象，當ROS累積過多時會使線粒體功能受損[21-22]。高脂、高糖、吸煙等AS危險因素可以增加線粒體ROS的生成，從而導致氧化應激，線粒體功能受損，當線粒體超氧陰離子生成增多時，還可與一氧化氮(NO)反應引起硝基化應激(nitrosative stress)。氧化應激和硝基化應激不僅增加ROS產生，形成惡性循環；還可以使線粒體氧化磷酸化解偶聯，減少ATP生成，進一步損傷線粒體功能，促進AS[23-24]。大量ROS可激活p38信號，選擇性地誘導NF-κB通路，介導IL-6等炎癥因子的產生，這些信號通路誘導血管平滑肌細胞合成分化、遷移和增殖，導致脂質積聚進而促進AS[25]。ROS堆積還會導致血管內皮細胞功能障礙，內皮一氧化氮合成酶(eNOS)受到抑制使得內皮細胞NO生成減少，氧化應激和內皮細胞NO的生成減少會促進在AS發生中關鍵作用的因素發生，如LDL氧化、內皮細胞激活和巨噬細胞浸潤、激活等[26]。ROS及其修飾的ox-LDL涉及AS的各個病理過程，ox-LDL可激活LOX-1，二者結合產生一系列下游效應而促進AS的形成[27]。有研究發現，ox-LDL通過抑制血管內皮細胞線粒體呼吸鏈復合物多種酶的活性，減慢呼吸鏈的電子傳遞，使線粒體ROS生成增多，進一步促進血管內皮損傷、炎癥反應和AS形成[28]。此外，被氧化的脂質可以作為一種炎癥刺激，使單核細胞遷移并分化成吞噬氧化脂質的巨噬細胞，巨噬細胞釋放的炎癥因子刺激血管平滑肌細胞(VSMCs)的遷移、增殖，進而促成AS[29]。

3.2 mtDNA損傷與AS

mtDNA的損傷或缺陷也可以直接或間接的影響AS的發生，由于mtDNA位于線粒體基質，無組蛋白的保護，并且靠近ROS的生成位點，易受到氧化損傷，mtDNA氧化損傷會導致線粒體功能障礙，又因為mtDNA缺少DNA損傷修復系統，所以極易發生突變[30]。已有研究表明，累積的mtDNA的損傷和ROS的生成過多，都與AS的發生發展密切相關[31-32]。mtDNA損傷可以促進炎癥、氧化應激、細胞凋亡，進一步影響AS[33]。另外，mtDNA缺陷可能會不受ROS的影響直接促進AS和后期斑塊易損性，隨著年齡增長或長期高脂飲食，mtDNA損傷會導致線粒體功能障礙，通過對平滑肌細胞和單核細胞的作用促進AS[34]。mtDNA突變小鼠的實驗結果表明，mtDNA突變可能在不增加氧化應激的情況下驅動早衰表型，從而表明導致生物能量缺乏的mtDNA突變可能會促進衰老過程[35]。過多衰老的血管平滑肌細胞、血管內皮細胞、巨噬細胞等會介導AS的發生發展，且AS斑塊中衰老的血管平滑肌細胞易導致斑塊趨于不穩定及破裂，從而增加急性臨床風險[4]。

3.3 細胞死亡與AS

大量研究發現，線粒體ROS、游離脂肪酸、線粒體內ATP耗竭、線粒體膜電位降低、鈣離子等可以刺激線粒體通透性轉變孔(mPTP)長時間、不可逆開放，使得ATP合成停止，大量的ROS生成，線粒體膜通透性升高，線粒體發生腫脹，導致線粒體外膜破裂，釋放出ROS、損傷的mtDNA、細胞色素C和凋亡誘導因子等，通過激活Caspase通路引起細胞凋亡[21]。線粒體也可以通過心磷脂發出危險信號，心磷脂是一種通常存在于線粒體內膜的脂質。當線粒體功能障礙時，心磷脂會在線粒體外膜招募、結合并激活NRLP3炎癥小體，通過激活Caspase通路誘導細胞焦亡并產生炎癥因子IL-18、IL-1β[36-37]。血管內皮細胞過度凋亡或焦亡，導致不可逆的內皮損傷，內皮細胞過度死亡，血管壁結構破壞，出現脂質堆積，炎癥因子釋放，大量吞噬細胞聚集形成泡沫細胞，進而促成AS的形成[38]。由此可見，線粒體功能障礙與AS密切相關。故認為線粒體功能障礙(氣病)是“氣血失和”所致AS的病理學基礎。

4 總結與展望

綜上所述，中醫認為氣病及血，血病及氣，氣血失和是AS的主要病機，現代醫學研究發現線粒體功能障礙是AS發生發展的重要因素，而中醫的“氣”與現代醫學中的線粒體無論是從形態、生理功能還是病理改變上都有高度的相似性、關聯性，在中醫氣血理論的指導下，氣病會致氣血失和，從而會表現出一系列的病理改變。因此基于“氣-線粒體”相關性理論從氣血失和的角度來探討線粒體功能障礙對AS的影響，提出了線粒體功能障礙是氣血失和所致AS的現代醫學解釋這一假說。在基礎實驗方面有研究者發現氣血失和型大鼠出現了線粒體損傷[19]，也有研究者發現運用調和氣血的中藥方能夠緩解線粒體損傷[20]。在臨床運用上，陳慧等[39]提到中醫藥在通過調理氣血來防治動脈粥樣硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease，ASCVD)上顯示出較高的有效性和安全性，調理氣血類中成藥在中國被廣泛應用于ASCVD患者的一、二級防治。但是目前仍缺少以調和氣血角度來驗證中醫藥通過對線粒體損傷的保護機制而改善AS的基礎實驗，這也是本課題組接下來深入探究的一個方向。從氣血失和角度來探討線粒體功能障礙對AS的影響,不僅豐富了中西醫結合領域對AS發病機制的解釋，為臨床中西醫結合防治AS提供了新策略，還為之后課題組從此角度深入研究中醫藥防治AS的分子機制拓展了新思路。