基于線粒體自噬障礙探討冠心病“陽微陰弦”的科學內(nèi)涵*

潘婷婷,宋子賢,趙晗,周倩倩,張澤

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

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(簡稱“冠心病”)是指由于冠狀動脈粥樣硬化使管腔狹窄、痙攣或阻塞導致心肌缺血、缺氧或壞死而引發(fā)的心臟病[1],冠心病是老年人常見的嚴重疾病之一。一項納入85項隨機對照試驗、23 430例冠心病患者的薈萃分析顯示,冠心病患者的中位年齡為56歲[2]。據(jù)2022年美國心臟協(xié)會報告數(shù)據(jù)顯示,自2009年至2019年,醫(yī)療水平的提高使冠心病病死率下降25.2%,但2019年美國冠心病致死人數(shù)約36萬[3]。冠心病可歸屬于“胸痹”“心痛”“真心痛”“心悸”等中醫(yī)疾病范疇,以東漢張仲景首次提出的“陽微陰弦”病機觀為理論基礎(chǔ),多取得良好的臨床療效[4]。現(xiàn)代醫(yī)學認為線粒體自噬影響冠心病的發(fā)生發(fā)展[5]。以線粒體自噬為切入點,分析線粒體自噬障礙對冠心病發(fā)病的影響,結(jié)合“陽微陰弦”病機觀,可以豐富冠心病發(fā)病機制理論內(nèi)涵。

1 冠心病“陽微陰弦”病機觀

中醫(yī)古籍中未見對“冠心病”病名的記載,冠心病患者常常有胸悶氣短或心悸胸痛等癥狀。東漢張仲景于《金匱要略》中首次提出“陽微陰弦”病機觀,認為上焦胸陽虛衰為發(fā)病的必要條件,血瘀、痰濕、寒凝等陰邪上沖為發(fā)病的關(guān)鍵因素。中醫(yī)學認為冠心病病機總屬本虛標實。冠心病患者以陽氣虛衰為主,兼夾痰瘀痹阻心脈。通過分析涉及21 361例冠心病患者的80篇冠心病中醫(yī)證候臨床研究文獻發(fā)現(xiàn),氣虛證、血瘀證及痰濁證是冠心病的主要中醫(yī)證型,針對我國多省份11 383例冠心病患者不同階段受試者的流行病學調(diào)查提示,冠心病圍手術(shù)階段及疾病終末階段氣虛證和陽虛證患者比例逐漸升高[6]。因此,運用流行病學調(diào)查等現(xiàn)代科研方法豐富了冠心病“陽微陰弦”病機觀的理論內(nèi)涵,認為陽微以陽氣虛衰為主,陰弦以痰瘀互結(jié)為主[7]。

2 冠心病線粒體自噬障礙病理機制

線粒體自噬通過自噬溶酶體分解代謝細胞內(nèi)功能障礙的線粒體,維持細胞內(nèi)線粒體質(zhì)量和數(shù)量的穩(wěn)態(tài)平衡。調(diào)節(jié)線粒體自噬的信號途徑包括PTEN誘導的激酶1(PTEN-induced putative kinase 1,PINK1)/E3泛素連接酶(Parkin)通路等泛素依賴型通路和FUN14包含1的域 (FUN14 domain-containing 1,FUNDC1)通路、B淋巴細胞瘤-2/腺病毒E1B 19-KDa-相互作用蛋白3(B-cell lymphoma-2/adenovirus E1B 19-KDa-interacting protein3,BNIP3)/ Nip樣蛋白X (Nip-like protein X,Nix)通路等受體依賴型通路,且兩大類通路互相影響[8-9]。

目前研究提示線粒體自噬水平與冠心病的發(fā)病密切相關(guān),即通常冠心病心肌組織中的線粒體自噬障礙,是冠心病的危險因素之一。Parkin是一種線粒體自噬誘導因子,同時是微小核糖核酸-103-1-5p (microRNA-103-1-5p)的靶基因,心肌細胞缺氧復(fù)氧狀態(tài)下,microRNA-103-1-5p的高表達抑制Parkin表達,從而破壞心肌梗死狀態(tài)下心肌細胞內(nèi)的線粒體自噬,且Parkin表達與小鼠心肌梗死面積呈負相關(guān)[10]。NIX通過其氨基酸序列內(nèi)的WXXL基序膜與微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(microtubule associated protein 1 Light chain 3,LC3)及其同源蛋白結(jié)合,參與調(diào)控線粒體自噬。LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ轉(zhuǎn)化的檢測方法,是一個已知的自噬標志物檢測方法。在動脈粥樣硬化模型中,沉默NIX表達后,LC3蛋白表達降低,氧化低密度脂蛋白誘導的線粒體自噬顯著減少[11]。載脂蛋白A-I結(jié)合蛋白(apoA-I binding protein,AIBP)是在巨噬細胞的線粒體內(nèi)膜中的一種分泌性蛋白,已被證明在動脈粥樣硬化的發(fā)展中起關(guān)鍵作用。線粒體AIBP的缺乏導致線粒體代謝紊亂,從而通過促進PINK1的裂解來抑制線粒體自噬。同時線粒體自噬障礙時,巨噬細胞通過極化引起相關(guān)炎癥反應(yīng),從而加重動脈粥樣硬化。所以,AIBP的缺乏抑制PINK1依賴性線粒體自噬并影響M1/M2極化,從而誘發(fā)動脈粥樣硬化[12]。基于以上論述,線粒體自噬障礙通過調(diào)節(jié)動脈血管彈性、斑塊穩(wěn)定性、血管平滑肌細胞及心肌細胞凋亡等途徑誘發(fā)動脈粥樣硬化,從而導致冠心病的發(fā)生。

2.1 線粒體自噬障礙降低動脈血管彈性極速成像技術(shù)與脈象儀技術(shù)相結(jié)合,可以客觀地反映早期動脈粥樣硬化的動脈血管彈性變化,其中運用極速成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)冠心病患者收縮期起始時和結(jié)束時的脈搏波傳導速度均明顯增高,提示冠心病患者的動脈彈性降低、動脈發(fā)生硬化,而通過脈象儀技術(shù)發(fā)現(xiàn)冠心病患者脈圖參數(shù)h3增高,提示冠心病患者外周血管彈性降低[13]。線粒體自噬障礙,活性氧增加,內(nèi)皮細胞功能和血管彈性下降,導致動脈粥樣硬化[14]。慢性心力衰竭模型大鼠梗死心肌區(qū)組織內(nèi)不僅有炎性細胞浸潤,而且活性氧、LC3 mRNA及LC3-Ⅰ/LC3-Ⅱ值升高,PINK1、Parkin mRNA 及蛋白表達下降,強心湯通過激活PINK1/Parkin通路,增加線粒體自噬,從而減少活性氧[15]。研究顯示,線粒體自噬障礙還可以通過激活炎癥小體,使血管平滑肌細胞包裹血管內(nèi)皮上的脂質(zhì),形成斑塊,降低血管彈性,加重動脈粥樣硬化[14]。蜜橘黃素通過增加線粒體自噬,抑制NLRP3炎癥小體表達,從而起到抗動脈粥樣硬化的作用[16]。因此,線粒體自噬障礙會降低動脈血管彈性,加重冠心病。

2.2 線粒體自噬障礙降低斑塊穩(wěn)定性冠心病患者組織缺氧或缺血,激活缺氧誘導因子-1α(hypoxia-induced factor-1α,HIF-1α)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血管內(nèi)皮生長因子受體2(vascular endothelial growth factor receptor 2,VEGFR2)表達,產(chǎn)生脆弱的新生血管,從而使斑塊形成甚至破裂[17]。冠心病患者自噬相關(guān)基因5(autophagy-related gene 5,ATG-5)和自噬相關(guān)基因7(autophagy-related gene 7,ATG-7)蛋白的低表達會導致患者斑塊穩(wěn)定性降低[18]。線粒體自噬障礙時,機體內(nèi)活性氧增加,使巨噬細胞和血管平滑肌細胞增殖,加重動脈粥樣硬化,同時降低斑塊穩(wěn)定性,使斑塊易于脫落甚至破裂[14]。在ApoE-/-小鼠動脈粥樣硬化模型中,一種針對活性氧的納米藥物 TPCD-DA NP通過抑制氧化應(yīng)激和炎癥,有效降低動脈粥樣硬化斑塊的面積,提高斑塊的穩(wěn)定性[19]。并且,線粒體自噬障礙會激活炎癥小體,使血管平滑肌細胞包裹血管內(nèi)皮上的脂質(zhì),形成斑塊,降低斑塊穩(wěn)定性,一旦斑塊破裂對機體有致命的影響[14]。研究發(fā)現(xiàn),冠心病患者炎癥反應(yīng)標志物外周血Toll樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)及血清可溶性CD14(soluble CD14,sCD14)的激活使斑塊穩(wěn)定性明顯降低[20]。因此,線粒體自噬障礙會降低斑塊穩(wěn)定性,加重冠心病。

2.3 線粒體自噬障礙加速血管平滑肌細胞及心肌細胞凋亡冠心病患者常伴脂質(zhì)代謝異常[21]。在細胞器方面,脂質(zhì)代謝紊亂會引起線粒體高乙酰化,抑制線粒體氧化磷酸化,不僅使線粒體功能減退,而且增加線粒體活性氧,引起冠狀動脈血管功能障礙[22]。氧化低密度脂蛋白減弱B淋巴細胞瘤-2 (B-cell lymphoma-2,Bcl-2)抑制血管平滑肌細胞凋亡的作用,增強Bcl-2相關(guān)蛋白(Bcl-2-associated X protein,Bax)誘發(fā)血管平滑肌細胞凋亡的作用;安石榴苷增強Bcl-2抑制血管平滑肌細胞凋亡的作用,減弱Bax誘發(fā)血管平滑肌細胞凋亡的作用[23]。PINK1基因的激活能夠活化線粒體自噬,抑制氧化低密度脂蛋白所誘導的人血管平滑肌細胞的凋亡,從而增加了其對血管平滑肌細胞的保護作用[24]。磷酸弗林蛋白酶酸性氨基酸簇分選蛋白-2(phosphofurin acidic cluster sorting protein-2,PACS-2)敲除對線粒體相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜接觸功能的破壞會抑制線粒體自噬,從而加速血管平滑肌細胞的凋亡[25]。因此,線粒體自噬障礙會加速血管平滑肌細胞凋亡,加重冠心病。

線粒體氧化磷酸化產(chǎn)生的三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)可以為心肌細胞供能,從而維持心肌功能。心肌缺血時心肌細胞線粒體產(chǎn)生的活性氧,加上線粒體膜高通透性釋放的促凋亡蛋白細胞色素C,可加速心肌細胞凋亡。線粒體自噬通過吞噬功能受損的線粒體,延緩心肌細胞凋亡。磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3 kinase,PI3K)-蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)信號傳導通路的激活,促進線粒體自噬相關(guān)蛋白LC3-Ⅱ/Beciln-1蛋白高表達,增加線粒體自噬從而延緩心肌細胞凋亡[26]。因此,線粒體自噬障礙會加速心肌細胞凋亡,加重冠心病。

3 “陽微陰弦”與線粒體自噬障礙在冠心病發(fā)病過程中的相關(guān)性

線粒體自噬障礙與陽氣虛衰相似,即“陽微”。陽氣虛衰日久,痰瘀內(nèi)生,即“陰弦”,與線粒體自噬障礙引起的代謝廢物蓄積相似。故線粒體自噬障礙是“陽微”的微觀病理基礎(chǔ),是“陰弦”的關(guān)鍵病理環(huán)節(jié)。

3.1 線粒體自噬障礙是“陽微”的微觀病理基礎(chǔ)線粒體自噬是機體細胞的自我調(diào)節(jié)方式,與陽氣的推動、防御及氣化功能有關(guān)。在炎癥刺激下,機體細胞啟動線粒體自噬,激發(fā)各臟腑經(jīng)絡(luò)生理功能、精微物質(zhì)的生成及運行輸布,相當于陽氣的推動作用;線粒體自噬影響機體免疫功能,相當于陽氣的防御作用;氣化包括精微物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與廢物的排泄,線粒體自噬促進代謝,清除P62、泛素化的蛋白及LC3-Ⅱ蛋白形成的復(fù)合物,相當于陽氣的氣化功能[27]。心主血脈,化生心血,心血濡養(yǎng)化生心氣,推動心臟搏動。心陽充沛,則心臟搏動有力,血運通暢,新陳代謝有序進行,機體線粒體自噬處于正常狀態(tài);心陽不足,則心臟搏動無力,血運不暢,新陳代謝紊亂,線粒體自噬障礙,防御、氣化功能降低,從而降低動脈血管彈性及斑塊穩(wěn)定性、加速血管平滑肌細胞及心肌細胞凋亡,導致冠心病的發(fā)生。因此線粒體自噬障礙是冠心病“陽微”狀態(tài)下的微觀病理基礎(chǔ)。

3.2 線粒體自噬障礙是“陰弦”的關(guān)鍵病理環(huán)節(jié)線粒體自噬能分解細胞內(nèi)的代謝廢物,是維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要環(huán)節(jié),相當于清除內(nèi)生實邪,與氣化相似。冠心病患者陽氣虛衰,氣化失司,精微物質(zhì)的生成、輸布和代謝障礙,從而導致痰瘀內(nèi)生,阻滯血脈,即“陰弦”。因此線粒體自噬障礙是冠心病“陰弦”狀態(tài)下的關(guān)鍵病理環(huán)節(jié)。

3.2.1 線粒體自噬障礙與“痰濁”關(guān)系密切現(xiàn)代醫(yī)學認為線粒體通過三羧酸循環(huán)等代謝途徑,參與細胞能量代謝,促進人體吸收糖、脂肪、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)。脾主運化,可化生水谷精微,為臟腑生命活動正常進行提供物質(zhì)保障。所以,線粒體功能與脾主運化功能相似,關(guān)系密切。氧化應(yīng)激等刺激破壞線粒體結(jié)構(gòu),機體啟動線粒體自噬功能,而陽氣虛衰時線粒體自噬障礙,導致受損線粒體及其產(chǎn)生的活性氧等有害物質(zhì)蓄積體內(nèi)。脾陽不足,運化水液功能失常,引起痰濁內(nèi)生。所以,受損線粒體及其產(chǎn)生的活性氧等有害物質(zhì)與“痰濁”相似[28]。血漿代謝組學研究發(fā)現(xiàn)冠心病痰濁證患者血漿中乳酸等糖酵解的代謝產(chǎn)物增多,丙酮、3-羥基丁酸等脂肪分解產(chǎn)物增多,低密度脂蛋白及脂類化合物增多,尿酸、丙酮酸等心肌核苷酸代謝終產(chǎn)物增多。尿液代謝組學研究發(fā)現(xiàn)冠心病痰濁證患者尿液中二甲胺、馬尿酸等因胃腸道微生物菌群失調(diào)所致的代謝廢物增多,肌酐增多,丙酮、3-羥基丁酸等脂肪分解產(chǎn)物增多,檸檬酸、α-酮戊二酸、順式烏頭酸等與三羧酸循環(huán)關(guān)系密切的代謝產(chǎn)物增多[29]。此外,線粒體自噬障礙降低斑塊穩(wěn)定性,斑塊脫落,阻滯血脈,津液輸布不暢,痰濁內(nèi)生。因此,線粒體自噬障礙與“痰濁”關(guān)系密切。

3.2.2 線粒體自噬障礙與“瘀血”關(guān)系密切陽氣虛衰時線粒體自噬障礙,機體代謝紊亂,代謝廢物增多。血漿代謝組學研究發(fā)現(xiàn)冠心病血瘀證患者血漿中尿酸、丙酮酸等心肌核苷酸代謝終產(chǎn)物增多,同時不飽和脂肪酸含量增多。在能量代謝方面,與健康人相比,冠心病血瘀證患者檸檬酸、琥珀酸等三羧酸循環(huán)代謝中間產(chǎn)物增多;在脂質(zhì)代謝方面,低密度脂蛋白及3-羥基丁酸增多;在氨基酸代謝方面,谷氨酸、脯氨酸及亮氨酸增多,這些指標提示冠心病血瘀證患者能量代謝、脂代謝及氨基酸代謝紊亂[29]。陽氣虛衰時線粒體自噬障礙,降低斑塊穩(wěn)定性,斑塊易于脫落,阻滯血管,導致血行不暢,形成血栓,容易引起心肌梗死。脾主統(tǒng)血,脾氣統(tǒng)攝血液在脈中正常運行。陽氣虛衰,不僅無力推動血行,而且使脈道失于溫通,均可引起血行不暢,從而形成瘀血,即因虛致瘀。因此,線粒體自噬障礙與“瘀血”關(guān)系密切。

4 結(jié)語

本文探討了線粒體自噬障礙與冠心病之間的密切關(guān)系,線粒體自噬障礙降低動脈血管彈性和斑塊穩(wěn)定性,而且加速血管平滑肌細胞及心肌細胞凋亡。同時,從線粒體自噬角度認識“陽微陰弦” 病機觀,認為冠心病線粒體自噬障礙是“陽微”的微觀病理基礎(chǔ),是“陰弦”的關(guān)鍵病理環(huán)節(jié),豐富了冠心病的病機學理論體系內(nèi)涵,為進一步研究線粒體自噬障礙在冠心病發(fā)病中的作用提供了思路。由此可見,調(diào)控線粒體自噬將是冠心病治療的新方向,但線粒體自噬過度也會造成心肌細胞能量供應(yīng)不足等不良后果[30],因此如何精準調(diào)控冠心病患者線粒體自噬,保持適度的線粒體自噬仍然是一個亟待解決的問題,需要進一步的臨床研究。