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从能量代谢探讨中医药治疗慢性心衰机制的新进展

2016-04-11闫玲玲王永霞

生物技术世界 2016年2期
关键词:心肌细胞黄芪线粒体

闫玲玲王永霞

(1.河南中医学院 河南郑州 450000;2.河南中医学院第一附属医院 河南郑州 450000)

从能量代谢探讨中医药治疗慢性心衰机制的新进展

闫玲玲1王永霞2

(1.河南中医学院 河南郑州 450000;2.河南中医学院第一附属医院 河南郑州 450000)

随着心衰病理生理机制的研究进展,心衰的治疗已经进展到针对神经-内分泌异常激活的神经激素拮抗及细胞和分子水平,近年来尤其是通过调整能量代谢来治疗心衰和提高心肌工作效率方法的提出,受到医学界的高度重视。本文通过总结既往学术文献及研究结果,探讨心衰与心肌能量代谢之间的关系及中医药治疗心衰的机制。研究显示心肌能量缺乏、代谢酶类过表达以及基因的异常能够引起左心室重塑。因此,干预心肌重塑已成为当前治疗心衰的关键,而干预心肌能量代谢则成为治疗心衰的新靶点。

心衰 心肌能量代谢 中医药治疗

心衰是心力衰竭的简称,是指心脏器质性或功能性疾病引起的一组临床综合征,各种原因引起心肌损害导致心室充盈和射血功能受损,最终导致心室泵血功能下降,以呼吸困难、疲乏和液体潴留为主要表现,中医根据其临床表现,将其归属于“喘证”、“水肿”、“心悸”、“怔忡”、“心水”等病证范畴。现代医家根据心衰的发生、发展、转归等方面因素,将其病机概括为“心气虚损、宗气匮乏,宗气虚乏、脾胃为因,心本于肾、肾虚为本,阳损及阴、阴阳俱虚。”

主要病位在心,与脾、肾、肺有密切相关,气虚血瘀是其基本病理环节。西医学认为心衰发病机制主要包括机械-神经-内分泌机制、氧化应激反应、炎症机制、细胞凋亡,其细胞分子学机制主要是心肌受损后,心肌细胞发生能量代谢、细胞结构和蛋白调节方面的变化,以适应心衰的代偿机制。而能量缺乏及心肌能量代谢障碍是心衰的主要标志之一,贯穿心肌代偿性肥大到心肌衰竭的整个过程,是心衰发生、发展和加重的重要因素之一。因此,干预心肌能量代谢是心衰治疗的新靶点。

“气”是中医学中的重要概念,与现代西医学中“能量”的概念关系密切。气是机体生命活动的推动力,能量为机体运动提供能源,二者理论上具有共同性。有关研究发现心气虚与心功能不全有密切关系,心气虚是心衰病基本症候之一,心肌能量代谢障碍是心功能不全的病理基础,因此心肌能量代谢障碍与心气虚的关系受到多方面重视。从前期研究中得出,心气虚患者外周血浆核酸水平、红细胞糖酵解活力、淋巴细胞琥珀酸脱氢酶活性等不同程度下降,间接证实心肌能量代谢障碍与心气虚有某种关系[1]。

所以中医运用补益心气的方法治疗心衰与现代西医学所提倡的改善心肌能量代谢治疗方法具有异曲同工之处。当前西药常规治疗心衰主要包括利尿、强心、扩张血管及延缓心室重构等几个方面。其中与调节能量代谢有关的主要有β受体阻滞剂,有临床试验显示,左室射血分数<40%无临床症状心衰患者的心肌重构,正规服用美托洛尔一定时间后可得到显著逆转。外源性能量物质的直接补充此类物质包括ATP、PCr 和1,6-二磷酸果糖等。能够调节能量代谢的药物包括卡尼汀、曲美他嗪等。有关实验研究表明,曲美他嗪可使细胞代谢预先处于一种低氧应激状态,使细胞合成ATP的耗氧量降低,利用氧的利用率升高,并使线粒体还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( NADPH) 脱氢酶的活性增高,能够促进线粒体ATP合成,从而改善缺血缺氧时的心功能[3]。

目前中医药在治疗心衰机制主要有以下几个方面:

1.调节脂肪酸氧化:脂肪酸和葡萄糖心肌能量代谢的两条通路。近年诸多相关研究表明,许多重要成分可以通过抑制心肌脂肪酸氧化,促进葡萄糖代谢,来达到优化心肌供能的目的,从而提高心肌能量代谢率。马晨等[4]应用丹参注射液对离体大鼠心肌能量代谢进行调节,得出结论:丹参注射液可能够抑制脂肪酸氧化而提高大鼠心肌能量代谢,可逆转脂肪酸引起的大鼠心肌乳酸水平的升高,减少氧耗保护心肌。胡鸣旭等[5]研究发现,参芪益心方能调节受损的心肌细胞能量代谢,通过抑制脂肪酸代谢使受损的心肌细胞以葡萄糖氧化作为主要能量来源。

2.改善心衰时底物利用。到目前为止,一些直接改善心肌能量代谢的药物已被证实能够提高心衰患者的心功能。目前在临床上被广泛用于治疗心脏疾患。戎靖枫、周华[6]等通过应用益气温阳方对心衰大鼠心脏血流动力学及心肌能量代谢的影响,得出结论:益气温阳方与曲美他嗪模型组比较,大鼠心肌内ATP含量均有增加,ADP、AMP降低,提示我们益气温阳方可以调节心衰大鼠心肌能量代谢,且改善效果受到剂量影响。王玉敏、高晓春[7]等人通过应用黄芪提取物对阿霉素所致心衰的保护机制进行研究,结果显示:黄芪提取物能够调节一些活性酶类、能量代谢相关转运体以及能量产生/储存相关因素,这些酶类、转运体、因素在心衰能量代谢过程中起关键作用,从而纠正心肌力能学过程的紊乱,最终起到改善心衰心肌机械收缩力的作用。

3. 改善心肌线粒体功能。在心肌重构过程中,线粒体结构的变化与心肌能量代谢障碍的规律值得进一步研究。张军芳、吴以岭[8]研究发现芪苈强心胶囊通过上调Mfn2、下调Drp1mRNA来保护心肌线粒体,下调Drp1mRNA抑制心肌细胞凋亡途径,说明线粒体与心衰时心肌重构有一定关联。于妍、王硕仁[9]通过研究川芎嗪、黄芪注射液和参附注射液对心肌肥大及其对线粒体、能量代谢的影响,得出:川芎嗪注射液、黄芪注射液、参附注射液和缬沙坦通过参与心肌细胞肥大过程,保护心肌线粒体,改善心肌能量代谢障碍。

4.抑制心肌细胞凋亡作用。心肌细胞凋亡激活通路有死亡受体通路、线粒体通路两条途径,但以线粒体途径最为重要。一是通过降低血浆细胞因子水平:张金国等[10]认为黄芪注射液能够降低充血性心力衰竭(CHF)病人血浆凋亡相关因子水平,而黄芪抑制CHF患者心肌细胞凋亡的可能机制是:黄芪能诱导、激活和调控机体免疫系统,并可减少肿瘤坏死因子-A(T NF-A)的生成,从而抑制激发胞内凋亡通路,进而扩张冠状动脉,改善心肌血供,减少心肌细胞凋亡的诱发因素。二是表现在对心肌细胞凋亡的基因调控作用。调控细胞凋亡基因分为促凋亡基因(例如Bcl-Bax)和抑凋亡基因(例如Bcl-2)。陈兆善等[11]研究发现,强心合剂通过调控心肌细胞凋亡基因Bcl-2和Bax mRNA表达, 具有明显抑制心肌细胞凋亡的作用。

现代医学研究发展迅速,人们对心衰过程中能量代谢对心肌细胞的作用及心肌能量代谢障碍的机制的认识逐渐深入,补益心气中药防治心肌能量代谢障碍和心衰方面具有一定优势。现代药理研究表明 :补气中药黄芪、党参等是治疗心衰的有效药物。心衰、心肌缺血缺氧、再灌注损伤和病毒性损伤都可以导致心肌线粒体结构破坏、生物氧化相关的多种活性酶活性降低、乳酸脱氢酶外漏等变化,黄芪具有通过改善心肌代谢来保护这些受损心肌细胞的作用。党参则能够提高心肌中的糖原含量、琥珀酸脱氢酶与超氧化酶的活性。丹参的有效成分丹参酮有抗氧化作用,能够清除氧离子及提高超氧化物歧化酶(SOD)的活性,以对缺血缺氧心肌细胞起到保护作用。李岩[12]采用益气药治疗心气虚证心衰模型大鼠,发现原本其总肌酸激酶活性、腺苷酸转位酶mRNA、肌酸激酶同酶表达的水平下降、能量物质转运出现异常,在用药后有所改善:提示益气药可能是通过稳定能量物质转运酶系来改善心肌舒缩功能的[13]。

问题与展望

目前对用中医药治疗心衰的研究多停留在科研实验阶段,缺乏多中心、大型临床研究结论。另外,心衰疗效评价等方面缺乏统一、客观的标准,这些不利于科研和药物评价。再者,对中医药治疗本病的机理目前多集中在神经内分泌以及血流动力学等方面,对心肌超微结构、心肌细胞凋亡等分子水平的研究不足。因此,大规律、多中心、随机、对照的临床研究可能是一种趋势和要求,结合循证医学,加强中医药对心衰治疗的标准化、客观化、规范化的研究,充分发挥中医药的优势是以后该努力的方向。

[1]王硕仁,徐西,林谦,等.党参益气强心、活血化瘀作用的研究[J].中药药理与临床,1994,10(1):32-37

[2]Colucci W S,Kolias T J,Adams K F,et al.Metoprolol reverses left ventricular remodeling in patients with asymptomatic systolic dysfunction[J].Circulation,2007,116(1):49-56

[3]Monteiro P,Duarte A I,Goncalces L M,et al.Protectiveeffect of trimetazidine on myocardial mitochondrial function in anexvivo model of global myocardial ischemia[J].Eur- J Pharmacol,2004,503(1-3):123-128.

[4]马晨,张善飞,曹彦光,等.丹参注射液对离体大鼠心肌能量代谢的调节作用[J].中国医科大学学报,2009,40(2):147-151.

[5]胡鸣旭,刘莉.参芪苈心方对心肌细胞能量代谢的影响[J].中国中医药科技,2013,20(6):590-591.

[6]戎靖枫,周华,等.益气温阳方对心力衰竭大鼠心脏血流动力学及心肌能量代谢的影响[J].上海中医药大学学报,2012,26(5):81-84.

[7]王玉敏,喻晓春,高俊虹.黄芪总提物及黄芪有效成分改善阿霉素所致心衰的研究[J].中国实验方剂学杂志,2012,18(7):208-211.

[8]张军芳、吴以岭.芪苈强心胶囊对心力衰竭微血管损伤、心室重构及代谢重构的影响[D].河北医科大学,2013.

[9]于妍.王硕仁.川芎嗪、黄芪液和参附液抑制心肌肥大及对线粒体和能量代谢的影响.[D].北京中医药大学,2012.

[10]张金国.黄芪在心血管疾病治疗中的应用[J].医学综述,2009,15(18):2838-2840.

[11]陈兆善,董荣耀,胡婉英,等.强心合剂对慢性心衰大鼠心肌细胞凋亡的影响[J].中西医结合心脑血管病杂志,2003,1(9):518-520.

[12]李岩,林谦.益气药对慢性心力衰竭心气虚证模型大鼠总肌酸激酶活性、肌酸激酶同工酶及腺苷酸转位酶mRNA表达的影响[J].中华中医药杂志, 2011,26(5):1216-1221.

[13]张燕.红景天苷对缺氧心肌细胞能量代谢的影响[D].河北医科大学, 2011.

R2-0

A

1674-2060(2016)02-0172-02

闫玲玲(1985—),女,汉族,河南商丘,河南中医学院2013级硕士研究生,中西医结合防治心血管病研究方向。

王永霞(1975—),女,汉族,河南郑州,医学博士,教授,硕士生导师,河南中医学院第一附属医院心内科科主任,致力于中西医结合防治心血管疾病的研究。

国家重点基础研究发展计划(973“)基于病证结合的气血相关理论研究”(2015CB554401);河南省创新型科技团队(C20130050);

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