冠心病心肌缺血再灌注損傷與鐵死亡病機(jī)理論探析

張心愛,汪艷麗,吳巧敏,劉志明,劉如秀

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病具有發(fā)病率高、死亡率高的特點(diǎn),已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅人類生命健康的心血管疾病之一[1]。據(jù)《中國心血管健康與疾病報告2020》報道,我國冠心病患病人數(shù)已達(dá)到1 139 萬例[1-2]。今后10 年冠心病死亡率呈上升趨勢[1]。西醫(yī)目前主要的治療方法是經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(PCI)和冠狀動脈旁路移植術(shù)(CABG)。心肌再灌注治療可及時恢復(fù)心肌血液灌注,然而相當(dāng)一部分病人在心肌恢復(fù)血液再灌注后出現(xiàn)繼發(fā)性心肌細(xì)胞損傷甚至壞死,引發(fā)心肌缺血再灌注損傷(MIRI),給病人帶來了諸多的經(jīng)濟(jì)和心理負(fù)擔(dān)[3]。冠心病MIRI 多見于冠心病病人突發(fā)急性心肌梗死,恢復(fù)血流灌注后,心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能等損傷反而加重,出現(xiàn)繼發(fā)性心肌細(xì)胞死亡[4-5]。目前MIRI 具體發(fā)病機(jī)制尚未清楚,防治MIRI仍是醫(yī)學(xué)難題。國醫(yī)大師劉志明教授首次提出從“腎虛血瘀”病機(jī)角度辨證論治冠心病MIRI 的學(xué)術(shù)思想,創(chuàng)制滋腎活血方(冠心爽合劑),已獲專利,臨床應(yīng)用有效率可達(dá)93.33%[6]。近年來,國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn),鐵死亡與冠心病MIRI 密切相關(guān)[7-8],其發(fā)生機(jī)制與心肌缺血時雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1(mTORC1)/膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(SREBP1c)軸被抑制,氧化應(yīng)激、能量代謝障礙、鐵代謝失衡、線粒體損傷等方面有關(guān),然而其具體發(fā)病機(jī)制目前報道較少。故本研究主要探討冠心病MIRI“腎虛血瘀”病機(jī)對mTORC1/SREBP1c軸的影響,并明確調(diào)控mTORC1/SREBP1c 軸在冠心病MIRI 中的病理機(jī)制,為防治冠心病MIRI 提供科學(xué)依據(jù)。

1 國醫(yī)大師劉志明論治冠心病MIRI 學(xué)術(shù)思想研究

1.1 冠心病MIRI 歷史沿革及病因病機(jī)探討 中醫(yī)學(xué)雖然無“心肌缺血再灌注損傷”的病名,但從其病因病機(jī)、臨床表現(xiàn)分析,屬于“胸痹”“真心痛”等范疇,好發(fā)于中老年人。《靈樞·厥論》謂:“真心痛,手足青至節(jié),心痛甚,旦發(fā)夕死,夕發(fā)旦死”?！督饏T要略》曰:“胸痹不得臥,心痛徹背,背痛徹心”,描述胸痹心痛的主要表現(xiàn),究其病因,多為飲食不當(dāng)、情志失調(diào)、年老體虛(腎虛)、寒邪內(nèi)侵等[9]。若過食肥甘厚味,飲酒過度,損傷中焦脾胃,中焦運(yùn)化失司,聚濕生痰,心脈痹阻;長期思慮,或精神焦慮緊張,氣機(jī)阻滯不暢,血脈瘀滯,心痹而胸痛發(fā)作[9];《內(nèi)經(jīng)》:“腎病者,虛則胸中痛”,提出年老體虛,腎氣漸衰,心陽痹阻,引發(fā)心胸疼痛。此外,《金匱要略·胸痹心痛短氣病脈證治》認(rèn)為“胸痹緩急”(心痛時發(fā)時緩)為本病的特點(diǎn),其病機(jī)以陽微陰弦為主,以辛溫通陽或溫補(bǔ)陽氣為治療大法,并創(chuàng)立瓜蔞薤白白酒湯等方劑,為后世醫(yī)家所宗法[9]?！蹲C治準(zhǔn)繩》開活血化瘀之先河,強(qiáng)調(diào)使用桃仁、紅花、降香、失笑散等活血化瘀藥物治療死血心痛。清·陳念祖《時方歌括》以丹參飲治療心腹諸痛。《醫(yī)林改錯》以血府逐瘀湯治療胸痹心痛,至今沿用不衰[10]。

現(xiàn)代醫(yī)家劉渡舟在《金匱要略詮解》中論述,胸痹心痛皆由虛處容邪,然究其所以胸痹心痛者,以其陰中之弦,陰中之寒邪乘上焦之虛而為痹痛,是虛為致邪之因。焦樹德認(rèn)為,心痹病因病機(jī)為氣血虛弱,心陽不振;寒邪乘心,血脈不通;憂思傷心,氣血郁滯;痰濁積滯,脈道澀阻;久病入絡(luò),瘀血阻滯;飲食壅滯,積氣上逆[11]。沈紹功認(rèn)為胸痹主要病機(jī)為陽微陰弦,陽微指心氣虛衰和心陰不足;陰弦即標(biāo)實,包括氣滯、血瘀、痰濁之邪閉阻心絡(luò),不通則痛[12]。針對冠心病MIRI 病機(jī),不外乎虛實兩個角度,臨床多采用理氣活血、芳香溫通、益氣養(yǎng)陰、化痰逐瘀等治則治法。

1.2 國醫(yī)大師劉志明從“腎虛血瘀”病機(jī)角度論治冠心病MIRI 國醫(yī)大師劉志明教授是我國著名中醫(yī)藥專家、國醫(yī)大師、首都國醫(yī)名師、全國首批名老中醫(yī)藥專家,是中國中醫(yī)科學(xué)院原始創(chuàng)建者之一[13]。劉志明教授從醫(yī)八十余載,治學(xué)精勤、淵博務(wù)實,學(xué)貫中西,既堅守傳承中醫(yī)學(xué),又提倡西醫(yī)新技術(shù)應(yīng)用[14]。對冠心病辨證論治見解獨(dú)到,重視從腎論治心血管疾病,認(rèn)為心腎兩臟經(jīng)絡(luò)上下關(guān)聯(lián),腎藏精,心藏血,二者交通互用,精血相互化生;心為火之臟,腎為水之臟,心腎相交,機(jī)體陰陽平衡,若心腎不交,水火不濟(jì),則陰陽失衡,百病叢生[14]。在此理論基礎(chǔ)上率先提出“從腎論治”冠心病的學(xué)術(shù)思想。劉志明教授認(rèn)為胸痹心痛主要病機(jī)為本虛標(biāo)實,本虛在腎,血瘀為標(biāo)實,腎虛血瘀是冠心病主要證候。正如《黃帝內(nèi)經(jīng)》中所述:“女子七七任脈虛,太沖脈衰少,天癸竭……丈夫七八,肝氣衰,筋不能動,天癸竭,精少,腎臟衰,形體皆極。八八,則齒發(fā)去”。此時人體腎虛老化,太沖脈衰弱,五臟六腑功能失調(diào),腎精損耗為本,血瘀為標(biāo)。因此,劉志明教授提出心腎同治冠心病MIRI ,研創(chuàng)滋腎活血方,全方以滋腎活血為基本治則治法,組方精煉,藥味少、劑量輕,臨床有效率可達(dá)93.33%[15]?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn),冠心病MIRI 與鐵死亡有關(guān),涉及氧化應(yīng)激、能量代謝障礙、鐵代謝失衡、線粒體損傷,引發(fā)mTORC1/SREBP1c 軸失調(diào)控[16]。臨床研究顯示,滋腎活血方可升高冠心病病人血清硬脂酰 CoA 去飽和酶 1(stearoyl-CoA desaturase 1,SCD1),SREBP1c、谷胱甘肽過氧化物酶4(GPX4)較治療前有上升趨勢(SCD1、SREBP1c、GPX4 為抑制鐵死亡相關(guān)指標(biāo)),推測該方有抑制冠心病鐵死亡的作用[16-17]。

2 鐵死亡與MIRI 內(nèi)在病理機(jī)制研究

2.1 鐵超載引發(fā)活性氧(ROS)累積是MIRI 鐵死亡的重要病理機(jī)制 鐵死亡最早由Sonam 等發(fā)現(xiàn),隨后由Dixon 等首次命名,是誘發(fā)細(xì)胞死亡的一種特殊的類型,屬于非凋亡的細(xì)胞死亡形式之一。鐵是維持生命必需的元素,然而鐵超載或體內(nèi)平衡被破壞時,會產(chǎn)生毒性作用。鐵超載誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激參與多種病理狀態(tài),包括冠心病、心肌病、心力衰竭和動脈粥樣硬化等[18]。MIRI 誘導(dǎo)心肌細(xì)胞線粒體內(nèi)二價鐵離子(Fe2+)增多,造成鐵離子超載,催化芬頓反應(yīng),ROS 累積,誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化反應(yīng),出現(xiàn)以脂質(zhì)過氧化和線粒體功能障礙為特征的心肌細(xì)胞鐵死亡[19]。該死亡方式具有鐵離子依賴性的特點(diǎn),以鐵超載、ROS 累積、脂質(zhì)過氧化等為主要特征,其形態(tài)學(xué)主要表現(xiàn)為細(xì)胞肥大,胞膜破裂,無染色質(zhì)凝聚,線粒體膜密度增加、體積減小、嵴縮小或消失等[20]。當(dāng)心肌細(xì)胞特異性敲除Fth(Fth 指鐵蛋白重鏈,主要用于維持細(xì)胞內(nèi)鐵穩(wěn)定,減少芬頓反應(yīng)),出現(xiàn)心肌肥大并伴有嚴(yán)重的心肌損傷[21]。使用抗氧化劑可改善阿霉素和缺血/再灌注所致的心肌損傷,降低心肌細(xì)胞線粒體鐵含量,顯著降低死亡率[21]。MIRI 時應(yīng)用鐵抑素-1、鐵螯合劑和線粒體靶向抗氧化劑等,捕捉ROS,可減少鐵死亡,進(jìn)而顯著降低MIRI 誘導(dǎo)的心臟重構(gòu)和纖維化[16]。

2.2 MIRI 導(dǎo)致mTORC1/SREBP1c 軸失調(diào)控,ROS過度累積,造成鐵死亡 目前,MIRI 的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜,具體發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)mTORC1 被激活時,可減少M(fèi)IRI 引起的心臟重構(gòu)[18]。SREBP1c 是一種跨內(nèi)質(zhì)網(wǎng)狀膜蛋白,屬于mTORC1信號的下游蛋白靶點(diǎn),可以轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中刺激靶基因的轉(zhuǎn)錄,該靶基因包括編碼脂肪生成途徑關(guān)鍵酶以及介導(dǎo)糖異生和戊糖磷酸途徑關(guān)鍵酶等,從而參與脂質(zhì)代謝過程[16]。MIRI 時,mTORC1 活性被抑制,導(dǎo)致SREBP1c 水平下調(diào),此時SREBP1c 轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核,下調(diào)下游轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)SCD1[17]。

SCD1 是一種鐵依賴性酶,催化脂肪酸去飽和,將飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)轉(zhuǎn)化為外源性單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA),據(jù)報道,MUFA 可以調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝,抑制鐵死亡[22]。SCD1 活性下調(diào)后轉(zhuǎn)化PUFA 功能下降,MUFA 生成減少,脂質(zhì)代謝障礙,ROS 累積,誘導(dǎo)MIRI鐵死亡[17]。研究顯示,補(bǔ)充了MUFA 的細(xì)胞中,MUFA依賴丙烷-CoA 合成酶長鏈家族成員3(acyl-CoA synthetase long chain family member 3,ACSL3)抑制脂質(zhì)ROS 積聚,置換磷脂膜PUFA,阻斷質(zhì)膜脂質(zhì)氧化,減少心肌細(xì)胞鐵死亡[23]。以上理論為本項目提供了機(jī)制上的解釋——當(dāng)mTORC1/SREBP1c 軸調(diào)控失常,可導(dǎo)致脂質(zhì)氧化增多,ROS 累積,誘導(dǎo)MIRI 鐵死亡[20]。此外,MIRI 涉及谷胱甘肽(glutathione,GSH)等代謝產(chǎn)物的耗竭,心臟組織中關(guān)鍵的細(xì)胞抗氧化劑GSH、GPX4 的表達(dá)或活性降低導(dǎo)致ROS 增加、心肌細(xì)胞鐵超載,引發(fā)MIRI 鐵死亡[24-25]。

3 討 論

胸痹病機(jī)復(fù)雜,多屬虛實夾雜,患病人群以中老年為主,病延日久,每可耗氣傷腎陽腎陰,心氣鼓動無力,血行滯澀,心氣痹阻,復(fù)而心脈失養(yǎng)、心陽不振,血脈痹阻,形成惡性循環(huán)。本研究在國醫(yī)大師劉志明教授“心腎同治”思想指導(dǎo)下,從中西醫(yī)角度闡述了冠心病MIRI 鐵死亡發(fā)病機(jī)制,將從腎論治冠心病學(xué)術(shù)思想與mTORC1/SREBP1c 軸調(diào)控鐵死亡效應(yīng)機(jī)制相結(jié)合。采用滋腎活血法治療冠心病MIRI 鐵死亡。使用現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究方法,觀察滋腎活血方激活mTORC1/SREBP1c 軸,抑制鐵死亡,減輕冠心病MIRI。臨床研究發(fā)現(xiàn)使用滋腎活血方可改善冠心病病人血清鐵死亡相關(guān)指標(biāo)(SCD1、SREBP1c、GPX4 等),文獻(xiàn)研究認(rèn)為SCD1 過表達(dá)則可以保護(hù)細(xì)胞免受RAS 合成致死分子3(RSL3)與mTORC1 抑制劑或SREBP1c 基因敲除組合所引起的鐵死亡,該研究目前仍處于探索階段,有待進(jìn)一步研究[17]?；A(chǔ)實驗發(fā)現(xiàn)滋腎活血方激活mTORC1,能增加心肌細(xì)胞對缺血、缺氧所致能量缺乏的敏感性,穩(wěn)定線粒體膜電位,保護(hù)線粒體膜結(jié)構(gòu),維持缺氧/復(fù)氧后心肌細(xì)胞的功能[26]。所以劉志明教授滋腎活血方很有可能是通過mTORC1/SREBP1c 軸調(diào)控能量代謝,保護(hù)線粒體,抑制鐵死亡,達(dá)到防治冠心病MIRI 的效果。該假設(shè)若在后期得到大量基礎(chǔ)及臨床研究認(rèn)證,將為中醫(yī)藥防治冠心病MIRI 提供理論及實驗依據(jù),揭示劉志明教授心腎同治學(xué)術(shù)思想科學(xué)性內(nèi)涵,對冠心病的臨床治療具有重要意義。