基于益氣養陰法探討參麥注射液調控腸道菌群-TMAO-炎癥軸防治慢性心力衰竭的思路與策略

李琳，曾逸笛，葉家豪，胡志希

〔摘要〕 中醫學將慢性心力衰竭（chronic heart failure， CHF）歸屬于“胸痹”“心悸”“水腫”“喘證”等范疇。氣虛證、陰虛證貫穿CHF緩解階段的始終，氣陰兩虛證為常見證型，益氣養陰法為治療CHF的重要方法之一。CHF的病情進展中，腸道菌群多樣性的改變與炎癥標志物相關，氧化三甲胺（trimethylamine N-oxide， TMAO）是炎癥反應的關鍵調控因子，腸道菌群-TMAO-炎癥軸可能是CHF發病的關鍵病理機制。因此，基于以上理論及研究基礎，提出參麥注射液通過益氣養陰法調控腸道菌群-TMAO-炎癥軸，進而改善CHF心功能的研究假說。將中醫學與微生態學相結合，對于闡釋益氣養陰法的作用機制具有重要的科學意義，從腸道微生態角度揭示益氣養陰法的作用機制，以分子生物學語言描述“益氣養陰”這一中醫藥治法，為益氣養陰法防治CHF的深入研究提出新的思路和策略。

〔關鍵詞〕 慢性心力衰竭；益氣養陰；腸道菌群；氧化三甲胺；炎癥；腸道菌群-TMAO-炎癥軸；腸道假說；參脈注射液

〔中圖分類號〕R256.2? ? ? ?〔文獻標志碼〕A? ? ? ? 〔文章編號〕doi：10.3969/j.issn.1674－070X.２０23.07.016

Regulating intestinal flora-TMAO-inflammation axis by Shenmai

Injection to prevent and treat chronic heart failure based on

tonifying qi and nourishing yin

LI Lin， ZENG Yidi， YE Jiahao， HU Zhixi*

Hunan University of Chinese Medicine， Changsha， Hunan 410208， China

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕 Chronic heart failure （CHF） is classified as "chest impediment" "palpitations" "oedema" "dyspnoea"， and other categories in Chinese medicine. Qi deficiency and yin deficiency run through the remission of CHF. Since qi and yin deficiency pattern is common， tonifying qi and nourishing yin is one of the important ways to treat CHF. In the progress of CHF， changes in intestinal flora diversity are related to inflammatory markers， and trimethylamine N-oxide （TMAO） is a key regulatory factor of inflammatory response. The intestinal flora-TMAO-inflammation axis may be the key pathological mechanism of CHF. Therefore， based on the above theories and research basis， we proposed a hypothesis that Shenmai Injection could regulate the intestinal flora-TMAO-inflammation axis by tonifying qi and nourishing yin， thus improving the cardiac function for chronic CHF patients. The integration of Chinese medicine and microecology is of scientific significance to interpreting the mechanism of action for tonifying qi and nourishing yin. The study revealed the mechanism of action for this treatment method of Chinese medicine from the perspective of intestinal microecology， and described it in the language of molecular biology， which put forward new ideas and strategies for the in-depth study of tonifying qi and nourishing yin to prevent and treat CHF.

〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕 chronic heart failure; tonifying qi and nourishing yin; intestinal flora; trimethylamine N-oxide; inflammation; intestinal flora-TMAO-inflammation axis; intestinal hypothesis; Shenmai Injection

慢性心力衰竭（chronic heart failure， CHF）是各種心臟病的終末期階段，隨著人口老齡化，CHF等慢性病的發病率迅速上升，特別是高血壓引起的CHF，其患病率高、住院率高、病死率高，相關的醫療費用造成巨大的經濟負擔[1-2]。研究發現，CHF與腸道菌群密切相關，腸上皮功能障礙、腸道屏障受損、腸道菌群失調和腸道微生物衍生代謝產物異常均能影響CHF的發生發展[3]，且在CHF的病情進展中，腸道菌群多樣性的改變與炎癥標志物相關[4]。氧化三甲胺（trimethylamine N-oxide， TMAO）是腸道菌群衍生的代謝產物，與CHF發展密切相關，文獻研究表明，TMAO是炎癥調控的關鍵因子，可促進炎癥因子釋放或激活相關炎癥通路[5]。炎癥反應是CHF重要的病理機制之一，緩解炎癥對于改善CHF的臨床癥狀和預后有重要幫助[4]。腸道菌群-TMAO-炎癥軸可能成為CHF治療新的重要靶點。

中醫藥在治療炎癥反應方面積累了豐富的經驗，本課題組前期研究顯示[6-7]，參麥注射液能顯著延緩炎癥，改善高血壓CHF大鼠的心功能，可見益氣養陰法對于高血壓CHF大鼠具有顯著的療效。益氣養陰法為治療CHF的重要方法之一，以益氣養陰為主要作用的參麥注射液在CHF患者臨床治療中應用多年[8]，但其益氣養陰的作用機制尚未完全明確。近年來，研究發現中醫藥可通過調控腸道微生態，延緩炎癥，從而防止心血管疾病的發生[9]。可見，腸道菌群可作為中醫藥治療CHF的新靶點[10-11]，基于腸道微生態，可為揭示益氣養陰法治療CHF的作用機制提供新思路。因此，本文將在中醫基本理論的指導下，結合現代研究，以參麥注射液為例，從調控腸道菌群-TMAO-炎癥軸，探討益氣養陰法改善CHF的思路。

1 益氣養陰法是CHF的基本治法之一

CHF屬于中醫學“胸痹”“心悸”“水腫”“喘證”等范疇，中醫藥在治療CHF方面積累了豐富的經驗。研究表明，氣虛證、陰虛證貫穿CHF緩解階段的始終，氣陰兩虛證為常見證型，益氣養陰為CHF的基本治法之一[12-13]。

CHF多由長期高血壓發展而來，長期高血壓易導致肝腎之精虧損，正氣耗傷，發展為CHF時，多為氣陰兩傷[14-15]。參麥注射液是益氣養陰法的代表方之一，其源于《癥因脈治》中的參冬飲，以紅參和麥冬二味藥等分同用，紅參大補脾肺之氣，麥冬養陰潤肺，益氣養陰并重，扶正祛邪。參麥注射液的主要成分為人參皂苷、人參三醇、麥冬酮等，具有很強的益氣補陰生津能力，已被廣泛應用于CHF臨床治療中[16]。近期研究顯示，參麥注射液通過miR-30a/Beclin 1改善阿霉素引起的心臟毒性[17]，且其改善阿霉素引起的心臟毒性與調節線粒體穩態有關[18]。課題組前期研究顯示，參麥注射液能顯著延緩炎癥，改善高血壓CHF大鼠的心功能[6-7]，可見益氣養陰法對于高血壓CHF大鼠具有顯著的療效，但其作用機制和作用靶點尚未完全明確。

炎癥反應是CHF重要的病理生理機制之一，如何緩解炎癥，對于改善CHF的臨床癥狀和預后有重要幫助[4]。在長期臨床實踐中，中醫藥治療慢性炎癥取得良好的臨床療效，中藥抗炎藥理學研究已從整體-器官-細胞水平發展到分子水平、基因水平。腸道微生態與中醫理論存在很多相似之處：益菌增殖、有效成分代謝、防止腸菌移位等可歸為中醫學“扶正”范疇；炎癥、有害菌等對機體有害的物質可歸為中醫學“邪氣”范疇；減少炎癥發生、有害菌增殖，即為“祛邪”，即“扶正祛邪”作用。中藥與腸道菌群的相互作用，與中醫學益氣養陰法有異曲同工之妙：一方面，腸道菌群可促進中藥有效成分代謝，增強中藥吸收（“益氣”）；另一方面，中藥可促進有益菌增殖，調節菌群失調（“養陰”）。可見，將中醫學與微生態學相結合，對于闡釋益氣養陰法的作用機制具有重要的科學意義。

2 腸道菌群可作為CHF治療的新靶點

腸道菌群是人的腸道內共生著數量龐大、種類繁多的微生物。研究證實腸道菌群及其代謝產物可通過炎癥、免疫、代謝等途徑影響心血管疾病的發生發展[19]。其可通過多種途徑與宿主相互作用，包括三甲胺（trimethylamine，TMA）/TMAO途徑、短鏈脂肪酸途徑以及初級、次級膽汁酸途徑，影響宿主的物質能量代謝，引發炎癥與氧化應激反應，從而促進心血管疾病的發生發展[20]。

研究表明，CHF與腸道菌群密切相關，腸上皮功能障礙、腸道屏障受損、腸道菌群失調和腸道微生物衍生代謝產物的異常均能影響CHF的發生發展。詳見圖1。學者將腸道在CHF發病機制中的作用稱為“CHF的腸道假說”[3]。

2.1? 腸上皮功能障礙，腸道屏障受損

健康狀態下，腸道屏障功能由上皮細胞之間的緊密連接、黏液產生和黏膜免疫等維持。在CHF患者中，經常觀察到腸壁水腫和屏障功能受損。CHF的腸道假說認為[3]，CHF發生時，腸壁水腫和腸道屏障功能受損會促進細菌移位和炎癥。腸上皮功能障礙，腸道屏障功能受損時，腸道內病原菌增加，腸壁血流減少、形態改變且通透性增加（也被稱為“漏腸”）。隨后，細菌易位增加，特別是革蘭氏陰性菌產生的脂多糖和內毒素進入體循環后，內毒素血癥可引發全身炎癥反應，從而加重CHF的進展[21]。研究顯示，CHF患者血液循環中的腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α， TNF-α）、白細胞介素-6（interleukin-6， IL-6）和C反應蛋白等促炎因子水平顯著升高，腸壁增厚與C反應蛋白、血液白細胞和腸道通透性升高直接相關[22]。可見，腸道結構與功能改變導致腸細胞惡化，從而損害腸道屏障的完整性，這提示維護腸道屏障正常功能可能是治療CHF的新靶點。

2.2? 腸道菌群失調

研究顯示，CHF存在腸道菌群紊亂，降低腸道代謝水平或者改變腸道菌群構成可能降低CHF的發生風險[3]。CUI等[23]結合宏基因組和代謝組學技術分析了53名CHF患者和41名對照組患者的糞便和血漿樣品，發現柔嫩梭菌群減少和活潑瘤胃球菌增加，是CHF患者腸道微生物群的基本特征，并且發現CHF患者中涉及保護性代謝物（例如丁酸鹽）和有害代謝物（例如TMAO）的腸道微生物代謝不平衡。而CHF的嚴重程度與腸道菌群失調及隨后的代謝組學改變密切相關[24]。

2.3? 腸道微生物衍生代謝產物的異常

腸道微生物相關代謝產物如TMAO、短鏈脂肪酸、膽汁酸等也與CHF的發病相關。高水平的TMAO對CHF的遠期死亡率升高有獨立預測價值，腸道-TMAO-CHF軸可作為CHF治療的潛在新靶點[5]。

課題組前期研究發現，高血壓CHF大鼠腸道微生態紊亂，厚壁菌/擬桿菌比率增加，鼠桿菌科、乳酸菌科和乳桿菌科的豐度降低，17個屬和35個代謝物的顯著變化水平被確定為高血壓CHF的潛在生物標志物[21]。參附注射液可改善阿霉素誘導的CHF大鼠腸道微生物環境，其可抑制致病菌生長，促進有益菌生長[25]。ZHAO等[26]研究發現，CHF大鼠腸壁的結構和功能受損，腸黏膜的細菌結構明顯改變，而四逆湯可顯著改善腸黏膜細菌結構，恢復腸道屏障功能。可見，腸道菌群作為人體重要的組成部分，經過長期發展與宿主形成微妙的共生關系，腸上皮功能障礙、腸道菌群失調和腸道微生物衍生代謝產物的異常均能影響CHF的發生發展，腸道菌群可成為中醫藥治療CHF的新靶點[27]，進一步通過臨床及動物實驗確定CHF的腸道菌群結構類型及主要分子通路機制，可在疾病的早期進行干預治療，從而減緩或阻止疾病的發展。

3 腸道菌群-TMAO-炎癥軸可能是CHF發病的關鍵病理機制

TMAO由食物中的膽堿、磷脂酰膽堿和L-肉毒堿等經腸道菌群酵解為TMA，后者進入腸-肝循環，并在肝臟黃素單加氧酶-3的催化作用下產生。腸道屏障受損后，TMAO則更易通過腸道黏膜屏障，血液中TMAO升高，促進心血管疾病的發生發展，使得TMAO成為心血管疾病一個新的危險因素[4]。健康狀態下，腸道微生態的動態平衡保證了病原微生物的均衡，病理狀態下平衡被打破，導致病原微生物大量繁殖，則引起人體內TMAO、TMA濃度上升，進而促進心血管病的發生[3]。

實驗表明，TMAO可能通過誘導心肌肥厚和纖維化、內皮細胞和血管炎癥、心肌線粒體功能障礙直接影響心臟，從而加重CHF的進展[28]。文獻薈萃分析同樣提示，TMAO升高可能是CHF患者的不良預后指標[29]。臨床研究顯示，出院時TMAO水平升高與射血分數保留的CHF患者出院后心臟事件的風險增加有關[30]。可見，TMAO水平可能是CHF的易感性、嚴重程度以及不良預后的強烈預測因子[31]。

大量文獻表明，TMAO可促進炎癥因子釋放或激活相關炎癥通路，并進一步導致結構改變，如心肌纖維化和肥大[28，32]。TMAO可通過刺激內皮細胞分泌Nod樣受體蛋白3炎癥小體，IL-6、TNF-α等炎性因子的分泌，加重血管的炎癥反應[33-34]。用TMAO處理人臍靜脈內皮細胞也可促進核轉錄因子κB（nuclear factor kappa B， NF-κB）的磷酸化，誘導炎性分子IL-1β、IL-6、白細胞介素-8、TNF-α等炎癥因子表達[35]。此外，研究表明TMAO還可刺激肝細胞衍生外泌體通過NF-κB信號傳導促進炎癥發展[36]。對犬前右神經叢進行局部注射TMAO的研究也證實，TMAO可通過激活NF-κB通路導致促炎因子表達顯著增加[37]。

可見，TMAO是炎癥反應的關鍵調控因子，而CHF患者體內炎癥因子濃度的高低與CHF預后密切相關，炎癥因子持續增高可顯著降低心功能水平。TMAO很可能通過影響血清中炎性標志物的濃度來影響CHF的發生發展，腸道菌群-TMAO-炎癥軸可能成為CHF治療新的重要靶點。

4 總結與展望

綜上所述，腸道菌群-TMAO-炎癥軸是防治CHF的重要思路，在后期研究中，本課題組將以該策略為指導，進一步明確其改善心功能的分子作用靶點，從腸道微生態角度揭示益氣養陰法的作用機制，以分子生物學語言描述“益氣養陰”這一中醫藥治法，為用現代自然科學語言闡述“益氣養陰”這一中醫理論術語提供參考。

參考文獻

[1] 馬文君， 馬涵萍， 王運紅， 等. 《2021年中國心血管病醫療質量報告》概要[J]. 中國循環雜志， 2021， 36（11）： 1041-1064.

[2] HEIDENREICH P A， BOZKURT B， AGUILAR D， et al. 2022 AHA/ACC/HFSA guideline for the management of heart failure： A report of the American college of cardiology/american heart association joint committee on clinical practice guidelines[J]. Circulation， 2022， 145（18）： e895-e1032.

[3] WILSON TANG W H， LI D Y， HAZEN S L. Dietary metabolism， the gut microbiome， and heart failure[J]. Nature Reviews Cardiology， 2019， 16（3）： 137-154.

[4] MURPHY S P， KAKKAR R， MCCARTHY C P， et al. Inflammation in heart failure： JACC state-of-the-art review[J]. Journal of the American College of Cardiology， 2020， 75（11）： 1324-1340.

[5] ZHANG Y X， WANG Y， KE B B， et al. TMAO： How gut microbiota contributes to heart failure[J]. Translational Research， 2021， 228： 109-125.

[6] 李欣春， 梁? 昊， 胡志希， 等. 高血壓心力衰竭大鼠動物模型的研制[J]. 湖南中醫藥大學學報， 2017， 37（3）： 245-248.

[7] 李欣春， 梁? 昊， 胡志希， 等. 高血壓心衰大鼠證候本質及藥物干預研究[J]. 湖南中醫藥大學學報， 2018， 38（8）： 853-857.

[8] WANG S M， YE L F， WANG L H. Shenmai injection improves energy metabolism in patients with heart failure： A randomized controlled trial[J]. Frontiers in Pharmacology， 2020， 11： 459.

[9] ZHANG H Y， TIAN J X， LIAN F M， et al. Therapeutic mechanisms of traditional Chinese medicine to improve metabolic diseases via the gut microbiota[J]. Biomedecine & Pharmacotherapie， 2021， 133： 110857.

[10] JIA Q J， WANG L R， ZHANG X N， et al. Prevention and treatment of chronic heart failure through traditional Chinese medicine： Role of the gut microbiota[J]. Pharmacological Research， 2020， 151： 104552.

[11] LI L， ZHONG S J， CHENG B， et al. Cross-talk between gut microbiota and the heart： A new target for the herbal medicine treatment of heart failure？[J]. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine， 2020， 2020： 9097821.

[12] 王? 娟， 陳? 嬋， 張? 鵬， 等. 630例慢性心衰患者中醫證候分布規律研究[J]. 北京中醫藥大學學報， 2013， 36（8）： 567-571.

[13] 趙國元， 毛靜遠， 畢穎斐， 等. 心力衰竭患者氣陰兩虛和陽氣虧虛證客觀特征分析[J]. 中西醫結合心腦血管病雜志， 2015， 13（11）： 1249-1251.

[14] 李萬芳， 陳守強. 高血壓致慢性心力衰竭中醫證型危險因素的Logistic分析[J]. 世界中醫藥， 2019， 14（5）： 1330-1334.

[15] 張衛麗， 高? 晨， 李? 劼， 等. 慢性心力衰竭不同病因與中醫證型相關性分析[J]. 遼寧中醫雜志， 2020， 47（4）： 124-126.

[16] WANG S M， YE L F， WANG L H. Traditional Chinese medicine enhances myocardial metabolism during heart failure[J]. Biome decine & Pharmacotherapie， 2022， 146： 112538.

[17] ZHANG X N， LV S C， ZHANG W Q， et al. Shenmai injection improves doxorubicin cardiotoxicity via miR-30a/Beclin 1[J]. Bio？鄄medecine & Pharmacotherapie， 2021， 139： 111582.

[18] LI L， LI J H， WANG Q L， et al. Shenmai injection protects against doxorubicin-induced cardiotoxicity via maintaining mitochondrial homeostasis[J]. Frontiers in Pharmacology， 2020， 11： 815.

[19] WITKOWSKI M， WEEKS T L， HAZEN S L. Gut microbiota and cardiovascular disease[J]. Circulation Research， 2020， 127（4）： 553-570.

[20] JIN M C， QIAN Z Y， YIN J Y， et al. The role of intestinal microbiota in cardiovascular disease[J]. Journal of Cellular and Molecular Medicine， 2019， 23（4）： 2343-2350.

[21] LI L， ZHONG S J， HU S Y， et al. Changes of gut microbiome composition and metabolites associated with hypertensive heart failure rats[J]. BMC Microbiology， 2021， 21（1）： 141.

[22] HANNA A， FRANGOGIANNIS N G. Inflammatory cytokines and chemokines as therapeutic targets in heart failure[J]. Cardiovascular Drugs and Therapy， 2020， 34（6）： 849-863.

[23] CUI X， YE L， LI J， et al. Metagenomic and metabolomic analyses unveil dysbiosis of gut microbiota in chronic heart failure patients[J]. Scientific Reports， 2018， 8（1）： 635.

[24] SPEHLMANN M E， RANGREZ A Y， DHOTRE D P， et al. Heart failure severity closely correlates with intestinal dysbiosis and subsequent metabolomic alterations[J]. Biomedicines， 2022， 10（4）： 809.

[25] 趙震宇， 胡炎芝， 董振華， 等. 參附注射液對阿霉素誘導的心力衰竭大鼠腸道細菌多樣性的影響[J]. 中成藥， 2022， 44（7）： 2334-2340.

[26] ZHAO Z Y， LIU J H， HU Y Z， et al. Bacterial diversity in the intestinal mucosa of heart failure rats treated with Sini Decoction[J]. BMC Complementary Medicine and Therapies， 2022， 22（1）： 93.

[27] 呂仕超， 賈秋瑾， 張曉囡， 等. 中醫藥治療慢性心衰的新靶標：腸道微生態[J]. 中國中西醫結合雜志， 2022， 42（11）： 1387-1391.

[28] LI Z H， WU Z Y， YAN J Y， et al. Gut microbe-derived metabolite trimethylamine N-oxide induces cardiac hypertrophy and fibrosis[J]. Laboratory Investigation， 2019， 99（3）： 346-357.

[29] LI X X， FAN Z J， CUI J， et al. Trimethylamine N-oxide in heart failure： A meta-analysis of prognostic value[J]. Frontiers in Cardiovascular Medicine， 2022， 9： 817396.

[30] KINUGASA Y， NAKAMURA K， KAMITANI H， et al. Trimethylamine N-oxide and outcomes in patients hospitalized with acute heart failure and preserved ejection fraction[J]. ESC Heart Failure， 2021， 8（3）： 2103-2110.

[31] LI W S， HUANG A Q， ZHU H L， et al. Gut microbiota-derived trimethylamine N-oxide is associated with poor prognosis in patients with heart failure[J]. The Medical Journal of Australia， 2020， 213（8）： 374-379.

[32] LI X L， GENG J， ZHAO J X， et al. Trimethylamine N-oxide exacerbates cardiac fibrosis via activating the NLRP3 inflammasome[J]. Frontiers in Physiology， 2019， 10： 866.

[33] KE Y L， LI D， ZHAO M M， et al. Gut flora-dependent metabolite Trimethylamine-N-oxide accelerates endothelial cell senescence and vascular aging through oxidative stress[J]. Free Radical Biology and Medicine， 2018， 116： 88-100.

[34] ZHANG X L， LI Y N， YANG P Z， et al. Trimethylamine-N-oxide promotes vascular calcification through activation of NLRP3 （nucleotide-binding domain， leucine-rich-containing family， pyrin domain-containing-3） inflammasome and NF-κB （nuclear factor κB） signals[J]. Arteriosclerosis， Thrombosis， and Vascular Biology， 2020， 40（3）： 751-765.

[35] MA G H， PAN B， CHEN Y， et al. Trimethylamine N-oxide in atherogenesis： Impairing endothelial self-repair capacity and enhancing monocyte adhesion[J]. Bioscience Reports， 2017， 37（2）： BSR20160244.

[36] LIU X， SHAO Y J， TU J， et al. Trimethylamine-N-oxide-stimulated hepatocyte-derived exosomes promote inflammation and endothelial dysfunction through nuclear factor-kappa B signaling[J]. Annals of Translational Medicine， 2021， 9（22）： 1670.

[37] YU L L， MENG G N， HUANG B， et al. A potential relationship between gut microbes and atrial fibrillation： Trimethylamine N-oxide， a gut microbe-derived metabolite， facilitates the progression of atrial fibrillation[J]. International Journal of Cardiology， 2018， 255： 92-98.

（本文編輯? 賀慧娥）