心力衰竭發(fā)生發(fā)展的自噬機(jī)制及中醫(yī)藥干預(yù)研究進(jìn)展*

尹紅偉 ，王慈 ，王帥 ，王賢良 ，侯雅竹 ，李晴 ，毛靜遠(yuǎn)

（1.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，天津 300381；2.國(guó)家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津 300381；3.天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 301617）

心力衰竭（簡(jiǎn)稱心衰）是各種原因所致心臟疾病的終末階段，病理機(jī)制復(fù)雜，目前認(rèn)為主要涉及心室重構(gòu)和神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的過(guò)度激活，以改善神經(jīng)內(nèi)分泌為主的藥物治療可改善心衰患者的預(yù)后，但其5年生存率依然不理想[1]，探討心衰新的干預(yù)靶點(diǎn)、路徑和治療手段是必要的。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，巨自噬（簡(jiǎn)稱自噬）與心衰發(fā)生發(fā)展相關(guān)[2]，一些中藥單體和復(fù)方可通過(guò)干預(yù)自噬影響心衰進(jìn)程，成為研究中醫(yī)藥治療心衰的新方向。文章對(duì)相關(guān)研究進(jìn)展綜述如下。

1 自噬

自噬是指將需要降解的細(xì)胞器、蛋白質(zhì)、代謝廢物等運(yùn)送至溶酶體實(shí)現(xiàn)物質(zhì)降解，以滿足細(xì)胞本身代謝需要和細(xì)胞器更新的過(guò)程，對(duì)維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)具有重要意義[3]。自噬過(guò)程主要包括4個(gè)階段：1）自噬的誘導(dǎo)：該階段主要由ATG1/ULK1（Unc-51-like kinase-1）復(fù)合物起作用。正常情況下PI3K/AKT/mTOR通路處于活化狀態(tài)，抑制ULK1的激活；營(yíng)養(yǎng)缺乏或缺氧等應(yīng)激條件下，p53蛋白、AMP活化蛋白激酶（AMPK）激活，磷酸化ULK1啟動(dòng)自噬[4]。2）自噬體形成：首先是Class Ⅲ PI3K復(fù)合物（包括Beclin-1、barkor、Vps34 等）參與隔離膜成核[5]，該過(guò)程由絲裂原激活的蛋白激酶（MAPK）家族成員c-Jun氨基端激酶（JNK）和絲裂原活化蛋白激酶（ERK）進(jìn)行調(diào)控[6]；而后是 ATG12-ATG5-ATG16 復(fù)合體及ATG8/微管相關(guān)蛋白輕鏈3（LC3）參與隔離膜的延伸，其中LC3-I與磷脂酰乙醇胺結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)C3-Ⅱ被認(rèn)為是自噬體形成的標(biāo)志[7]。3）自噬體運(yùn)輸與融合：成熟的自噬體在選擇性自噬接頭蛋白（如OPTN、p62和NDP52等）作用下運(yùn)輸至溶酶體，在溶酶體膜蛋白LAMP-2和GTP連接蛋白R(shí)ab7等介導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)自噬體與溶酶體融合[8-9]。4）自噬體降解與再循環(huán)：自噬溶酶體的內(nèi)容物在溶酶體水解酶作用下被降解，降解產(chǎn)物被機(jī)體重新利用。

2 心衰與自噬

Christos等[10]發(fā)現(xiàn)慢性心衰患者心臟組織中Beclin-1和LC3Ⅱ蛋白表達(dá)顯著升高，應(yīng)用左室輔助裝置后二者表達(dá)均下降；Lu等[11]在阿霉素誘導(dǎo)的心衰大鼠中，觀測(cè)到了大量自噬體結(jié)構(gòu)；Nakai等[12]特異性敲除小鼠自噬基因ATG5，小鼠心功能下降。另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，正常心臟中自噬水平較低，對(duì)維持心肌細(xì)胞穩(wěn)態(tài)具有重要意義；衰竭心臟中，自噬水平改變[13]。這些研究均提示自噬與心衰相關(guān)。

2.1 適度自噬延緩心衰進(jìn)程 心肌細(xì)胞肥大、心肌纖維化和心肌細(xì)胞凋亡是心肌重塑的主要病理特征，參與心衰的發(fā)生、發(fā)展[14-15]。其中，心肌細(xì)胞肥大是心衰的始動(dòng)環(huán)節(jié)，如果不能及時(shí)糾正，會(huì)加速心功能惡化。肥大心肌細(xì)胞中存在錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)和受損細(xì)胞器的蓄積[16]，自噬可以特異性清除錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)和受損細(xì)胞器，減少其對(duì)心肌細(xì)胞的損害[17]。在敲除ATG5和ATG7的動(dòng)物模型中，自噬活性不足，肥大心肌細(xì)胞增多，心功能惡化[12，18]。心肌纖維化會(huì)影響心肌收縮舒張功能。研究發(fā)現(xiàn)給予自噬激動(dòng)劑雷帕霉素，可改善心衰大鼠心肌纖維化程度和心功能；當(dāng)給與氯喹抑制自噬后，大鼠心肌纖維化程度加重，心功能惡化[19]。另有研究發(fā)現(xiàn)，激活A(yù)MPK/ULK1介導(dǎo)的自噬也可減少膠原蛋白沉積，減輕心肌纖維化程度[20]。心衰時(shí)氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)的發(fā)生是誘發(fā)心肌細(xì)胞凋亡的重要因素[21-22]，激活自噬可特異性清除ROS、炎癥因子，減少心肌細(xì)胞凋亡[23]，防止心功能進(jìn)一步惡化。以上提示，激活自噬可以清除有害因素，延緩心衰進(jìn)程；而當(dāng)自噬水平不足時(shí)，有害因素?zé)o法清除，則會(huì)加速心室重構(gòu)，導(dǎo)致心功能惡化。

2.2 過(guò)度自噬加速心功能惡化 自噬對(duì)衰竭的心臟不總起保護(hù)作用。當(dāng)心衰發(fā)展到終末期時(shí)，心肌處于失代償狀態(tài)，錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)、受損細(xì)胞器、ROS等有害因素堆積在心肌細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)致自噬被過(guò)度激活，過(guò)度激活的自噬在清除有害因素的同時(shí)，也損害了重要的細(xì)胞器和蛋白質(zhì)，誘發(fā)心肌細(xì)胞凋亡、丟失[24]，加速心功能惡化[25]，此時(shí)下調(diào)自噬水平可起到心臟保護(hù)作用[26]。

自噬體清除是自噬過(guò)程的最終階段，自噬體清除功能受阻會(huì)造成自噬體蓄積，對(duì)機(jī)體造成不利影響。Zhang等[27]發(fā)現(xiàn)心肌梗死（簡(jiǎn)稱心梗）后小鼠beclin1、LC3和p62蛋白表達(dá)量處于持續(xù)升高狀態(tài)，發(fā)生了自噬體蓄積，誘發(fā)氧化應(yīng)激損傷，促使小鼠心肌細(xì)胞凋亡及心功能惡化。另有學(xué)者同樣發(fā)現(xiàn)在心梗后心衰大鼠心肌中存在自噬體蓄積現(xiàn)象，而給予外源鈣網(wǎng)蛋白干預(yù)后，自噬體清除增加，可明顯改善心功能[28]。綜上，自噬體蓄積會(huì)損害心功能，此時(shí)若增強(qiáng)自噬體的清除功能對(duì)心功能改善有益。

3 中藥對(duì)心衰自噬水平調(diào)節(jié)的研究

中醫(yī)藥有千年歷史，其療效機(jī)制需要不斷揭示。近年來(lái)中藥對(duì)心衰進(jìn)程中自噬的調(diào)控機(jī)制研究取得了一定進(jìn)展，在此概要簡(jiǎn)述如下。見表1。

表1 治療心衰的中藥調(diào)節(jié)自噬水平研究匯總表

3.1 中藥上調(diào)自噬，延緩心衰進(jìn)展

3.1.1 中藥復(fù)方 真武湯具有活血利水的功效，對(duì)改善心功能有益。黃劍等[29]通過(guò)摘除甲狀腺及腹腔注射阿霉素建立心腎陽(yáng)虛證的心衰大鼠模型，發(fā)現(xiàn)真武湯可以提高Beclin1、ATG5、LC3表達(dá)量，上調(diào)自噬水平以發(fā)揮保護(hù)損傷心肌細(xì)胞的作用。

3.1.2 中藥活性成分與單體 小檗堿是中藥黃連的主要活性成分，具有心臟保護(hù)作用。Li等[30-31]發(fā)現(xiàn)小檗堿通過(guò)抑制mTOR，p38-MAPK以及ERK1/2的磷酸化作用來(lái)促進(jìn)自噬、抑制心肌肥厚。Liu等[32]通過(guò)腹主動(dòng)脈縮窄術(shù)構(gòu)建壓力超負(fù)荷大鼠模型，同時(shí)進(jìn)行體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，葛根素可通過(guò)激活A(yù)MPK促進(jìn)自噬，發(fā)揮心肌細(xì)胞保護(hù)作用?；⒄忍崛∥锇邹继J醇[33]也可通過(guò)AMPK途徑激活自噬，對(duì)抗心肌細(xì)胞肥大。金絲桃苷是一種具有抗炎、抗氧化作用的黃酮苷類化合物，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)金絲桃苷可上調(diào) Beclin1、LC3Ⅱ表達(dá)，下調(diào) p62、Bcl-2、Bnip3 表達(dá)水平，促進(jìn)自噬以減少心肌細(xì)胞凋亡，改善大鼠心臟功能[34]。和厚樸酚是厚樸的有效成分。尉希清[35]發(fā)現(xiàn)和厚樸酚可能通過(guò)上調(diào)Beclin1、LC3Ⅱ/LC3Ⅰ表達(dá)，降低p62表達(dá)水平來(lái)促進(jìn)自噬，改善心衰大鼠心功能。

3.2 中藥抑制自噬，延緩心衰進(jìn)展

3.2.1 中藥復(fù)方 Zou等[36]在升主動(dòng)脈縮窄的小鼠模型中觀察到，芪藶強(qiáng)心膠囊可通過(guò)明顯下調(diào)p53和LC3表達(dá)來(lái)抑制自噬，對(duì)心功能改善有益。Li等[37]發(fā)現(xiàn)心脈隆注射液能通過(guò)激活PI3K/Akt通路和抑制MAPK通路來(lái)抑制心肌的自噬，從而減輕表柔比星造成的心肌損傷。閆翠等[38]發(fā)現(xiàn)給心衰小鼠使用養(yǎng)心康片可明顯下調(diào)Beclin-1、LC3、LAMP表達(dá)，降低自噬水平，抗心肌纖維化，改善心功能。張璐等[39]發(fā)現(xiàn)使用心陽(yáng)片可下調(diào)Beclin-1和LC3的表達(dá)，抑制心肌細(xì)胞過(guò)度自噬，從而顯著提高心衰小鼠的左室射血能力。王雪梅等[40]觀察到參附湯萃取液成分可下調(diào)阿霉素致心衰大鼠自噬相關(guān)基因Beclin-1、ATG5 mRNA的表達(dá)量來(lái)抑制自噬抗心肌細(xì)胞凋亡。張慶[41]通過(guò)用黃芪保心湯含藥血清干預(yù)心梗后心衰大鼠，發(fā)現(xiàn)黃芪保心湯可通過(guò)PI3K/Akt/mTOR通路降低LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值，抑制自噬，減輕心肌缺氧/復(fù)氧損傷。

3.2.2 活性成分與單體 黃芪甲苷是黃芪的提取物，黃莉等[42]通過(guò)結(jié)扎大鼠左冠狀動(dòng)脈前降支制備急性心梗后心衰模型，發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷可下調(diào)Beclin-1表達(dá)來(lái)抑制自噬，使心肌梗死病變和炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)的面積較前減少，發(fā)揮心肌細(xì)胞保護(hù)作用。劉永強(qiáng)等[43]在用左冠狀動(dòng)脈結(jié)扎法構(gòu)建的心衰大鼠模型中，發(fā)現(xiàn)銀杏總黃酮可能通過(guò)下調(diào)Beclin1、LC3Ⅱ表達(dá)水平，上調(diào)p62表達(dá)來(lái)減少自噬對(duì)心肌細(xì)胞損傷作用。連續(xù)給心衰大鼠喂養(yǎng)薊黃素溶液4周后Akt/mTOR、p62蛋白表達(dá)上調(diào)，LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值降低，自噬水平降低[44]，大鼠心功能改善。曹童童等[45]在用胸主動(dòng)脈結(jié)扎法誘導(dǎo)的大鼠心衰模型中，發(fā)現(xiàn)益母草水蘇堿可通過(guò)Nox2/ROS/mTOR途徑抑制自噬的過(guò)度激活，減輕缺血損傷，改善心功能。羥基紅花黃素A是紅花的水溶性成分，對(duì)治療冠心病、高血壓病、心衰有效[46]。崔元元等[47]使用羥基紅花黃素A干預(yù)缺血性心衰大鼠發(fā)現(xiàn)其可能通過(guò)激活ERK1/2通路下調(diào)Beclin-1、LC3Ⅰ、LC3Ⅱ表達(dá)，抑制自噬，改善心功能。

目前在中藥調(diào)控心衰自噬水平的研究方面，由于缺乏對(duì)自噬過(guò)程的動(dòng)態(tài)觀察，治療心衰的同一單體或復(fù)方對(duì)自噬是否有雙向調(diào)節(jié)作用、在何種情況下對(duì)自噬具有雙向調(diào)節(jié)作用尚不明確；另外，研究對(duì)象多為既定中藥復(fù)方、單體或活性成分，尚缺乏對(duì)中醫(yī)“辨證論治、整體觀念”應(yīng)用的探討。

4 結(jié)語(yǔ)

適度地自噬可減少心肌細(xì)胞肥大、心肌纖維化以及心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生，改善心肌重塑，延緩心衰進(jìn)程[14-23]；自噬被過(guò)度激活，則會(huì)致心肌細(xì)胞凋亡、丟失，加速心衰進(jìn)程[24-28]。因此，將自噬調(diào)控在合適水平是防治心衰的關(guān)鍵。目前缺乏對(duì)自噬水平的動(dòng)態(tài)觀察，治療心衰時(shí)上調(diào)或下調(diào)自噬的時(shí)機(jī)尚不明確，還需更深入的研究。近年來(lái)，大量研究證實(shí)了中藥單體與復(fù)方在調(diào)控自噬方面的有效性，中藥可通過(guò)調(diào)節(jié) ATG5、Beclin1、LC3、LAMP 等自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)及 PI3K/Akt、AMPK/mTOR/ULK1、ERK 等信號(hào)通路來(lái)上調(diào)或下調(diào)自噬水平以改善心功能[29-47]，但目前缺乏中藥雙向調(diào)節(jié)自噬的研究，未來(lái)應(yīng)尋找能精確評(píng)估自噬水平上調(diào)、下調(diào)的分子標(biāo)記物，動(dòng)態(tài)觀察中藥在心衰不同階段對(duì)自噬的調(diào)節(jié)作用，深入探索中藥作用機(jī)制。另外，如何在“辨證論治、整體觀念”理念指導(dǎo)下選取合適的中藥、合適的時(shí)機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)自噬水平，也是值得探索的方向。