從“線粒體-腸道菌群交互作用”探討益氣化痰通絡(luò)法治療缺血性中風(fēng)*

馬妍，吳丹，仲愛芹，張偉，張琳琳，王凱，李斌，何劍煒

1.天津中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院，天津 300150； 2.天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院，天津 300211； 3.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，天津 300193； 4.天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 301617

腦卒中在我國及全世界患病率逐年上升[1-2]，具有高致死率、高致殘率[3]、低治愈率的特點，造成了沉重的經(jīng)濟和社會負擔[4]。靜脈溶栓是目前治療急性缺血性腦卒中的重要內(nèi)科治療手段[5]，但因時間窗及應(yīng)用風(fēng)險等原因，其臨床應(yīng)用仍受限制。中醫(yī)稱缺血性腦卒中為“缺血中風(fēng)”。中醫(yī)藥對其治療具有辨證論治和整體治療的優(yōu)勢，其中益氣化痰通絡(luò)法具有確切的臨床療效[6]，可促進急性腦缺血模型大鼠缺血海馬區(qū)神經(jīng)再生，減少神經(jīng)功能損傷等[7]，但是尚缺乏從整體觀闡釋益氣化痰通絡(luò)法治療缺血中風(fēng)的科學(xué)內(nèi)涵。

線粒體結(jié)構(gòu)完整性及其功能穩(wěn)態(tài)平衡的破壞是缺血性腦卒中主要病理環(huán)節(jié)之一[8]。隨著腸道菌群、腦-腸軸成為熱點，新近研究發(fā)現(xiàn)線粒體與腸道菌群之間存在著交互作用[9]。中醫(yī)認為，中風(fēng)病理因素不離“風(fēng)”“火”“痰”“瘀”“虛”五個方面，其中“氣虛”“瘀”“痰”這些病理因素貫穿疾病始終。從整體觀、取象比類思維來看，因線粒體參與能量代謝，與“氣”的內(nèi)涵密切相關(guān)[10]，線粒體受損后發(fā)生鈣超載和活性氧的大量產(chǎn)生，類似于“痰”“瘀”“毒”[11-13]等病理產(chǎn)物；腸道菌群既參與能量代謝，又與活性氧、免疫炎癥等息息相關(guān)，而炎癥反應(yīng)同樣與“痰”“瘀”“毒”[13]密不可分。結(jié)合團隊的前期研究結(jié)果，本文以“線粒體-腸道菌群交互作用”作為切入點，探討益氣化痰通絡(luò)法治療缺血中風(fēng)的科學(xué)內(nèi)涵。

1 益氣化痰通絡(luò)法治療缺血性中風(fēng)理論依據(jù)

“風(fēng)”“火”“痰”“瘀”“虛”是中風(fēng)的主要病理因素，對中風(fēng)的臨床證型分析發(fā)現(xiàn)，氣虛血瘀、風(fēng)痰上擾、痰瘀阻絡(luò)、痰熱腑實等是主要證型[14]，其中“氣虛”“瘀”“痰”貫穿疾病始終，而病理因素之間亦互為因果?！皻馓摗眲t氣血推動無力，生“痰”、生“瘀”，痰”“瘀”之間又常相互化生，“痰”“瘀”可阻礙氣機，使正氣耗傷，導(dǎo)致“氣虛”。因此，對這幾個關(guān)鍵病理因素的干預(yù)十分重要。益氣化痰通絡(luò)法則顧及了這三個方面，該法是由“化痰通絡(luò)法”豐富發(fā)展而來，是對團隊特色組方的補充和完善。

筆者所在團隊在張伯禮院士主持的國家“十五”科技攻關(guān)課題“中風(fēng)病急性期綜合治療方案研究”成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我院腦病中心10余年臨床經(jīng)驗，總結(jié)了化痰通絡(luò)法，并由天麻、半夏、膽南星、丹參、川芎、地龍、酒大黃7味藥組成了化痰通絡(luò)方。方中天麻性味甘平，為治風(fēng)之要藥；地龍咸寒，能清熱熄風(fēng)通絡(luò)；川芎辛散上行，為血中氣藥，丹參味苦微寒，可涼血活血，二藥合用可達行氣活血祛瘀之目的；半夏辛溫、膽南星性苦微辛，具有清熱化痰通絡(luò)之功；酒大黃清熱祛瘀瀉濁。諸藥合用，共奏祛風(fēng)化痰、清熱瀉濁、祛瘀通絡(luò)之功效。團隊對于化痰通絡(luò)法的臨床療效及作用機制進行了長期而持續(xù)的研究，明確了化痰通絡(luò)法的臨床治療效果，建立了化痰通絡(luò)法聯(lián)合溶栓劑治療急性腦梗死溶栓方案。并在多項基金資助下，通過相關(guān)基礎(chǔ)實驗探討了化痰通絡(luò)法的作用機制，發(fā)現(xiàn)其腦保護作用可能與該法干預(yù)溶栓后炎性因子的浸潤、血管炎癥反應(yīng)以及在凝血纖溶系統(tǒng)、保護血腦屏障完整性、調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)方面具有一定作用[15-16]。

氣虛可導(dǎo)致血瘀，血瘀亦可生風(fēng)，因此調(diào)和氣血尤為重要。王清任在《醫(yī)林改錯》中云：“治病之要訣，在明氣血”。益氣活血法可以推動人體達到“氣血調(diào)和”的狀態(tài)，在中風(fēng)的各個病期都可達到較好的治療作用。同時，“氣行則血行，氣止則血止”，補氣可以扶助正氣，促進血行，消除瘀血，又可促進水液代謝，減少痰濁的生成。張伯禮院士臨床尤其重視 “痰瘀互結(jié)”[17]，認為痰濁瘀血不可單獨而論，二者不但相互搏結(jié)，亦?；ハ嗷?，故常在活血化痰的基礎(chǔ)上佐黃芪等補氣藥物以扶助正氣[18]。益氣、化痰、活血三者互相聯(lián)系，密不可分，共同調(diào)節(jié)機體的氣血平衡，達到祛邪扶正的作用。益氣活血法和化痰通絡(luò)法結(jié)合相得益彰，根據(jù)文獻臨床研究發(fā)現(xiàn)，益氣化痰通絡(luò)法有確切的臨床療效[6]，值得進一步探討其內(nèi)在機制和科學(xué)內(nèi)涵。

2 “線粒體-腸道菌群的交互作用”在腦保護中的作用

2.1 線粒體損傷是腦缺血/再灌注損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)缺血性腦卒中首先表現(xiàn)為腦缺血損傷[19]，而恢復(fù)血流后的腦缺血/再灌注損傷不可避免。腦缺血/再灌注損傷主要包括鈣超載、氧化應(yīng)激及線粒體功能紊亂等環(huán)節(jié)[20]。線粒體是一種半自主細胞器，不但在能量代謝中發(fā)揮重要作用，在控制細胞存亡的過程中也扮演著重要的角色，腦缺血/再灌注損傷后細胞凋亡的發(fā)生主要取決于線粒體[21]。同時線粒體是細胞鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的主要結(jié)構(gòu)，細胞鈣超載可導(dǎo)致氧化應(yīng)激，產(chǎn)生大量ROS和RNS，其中以線粒體內(nèi)ROS大量生成為主[22]。mPTP是ROS依賴的位于線粒體內(nèi)外膜之間的一組蛋白復(fù)合體，線粒體內(nèi)鈣超載以及氧化應(yīng)激可通過脂質(zhì)過氧化、損傷線粒體呼吸鏈等導(dǎo)致mPTP的大量開放，進而使線粒體膜電位下降，釋放細胞色素C等[21]。細胞色素C則是位于線粒體內(nèi)膜的小蛋白，它的作用是作為線粒體呼吸鏈的復(fù)合物Ⅲ和復(fù)合物Ⅳ之間的電子載體，其釋放可活化caspase-9，繼而活化凋亡執(zhí)行蛋白caspase-3，最終導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡[22]?？梢娋€粒體結(jié)構(gòu)完整性及其功能穩(wěn)態(tài)平衡的破壞是腦缺血/再灌注損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保護線粒體結(jié)構(gòu)和功能是腦缺血/再灌注損傷后神經(jīng)元保護的重點。

2.2 腸道菌群與神經(jīng)保護腸道菌群是人體內(nèi)一種共生微生物生態(tài)系統(tǒng)，腸道微生態(tài)的失衡與多種疾病發(fā)生和發(fā)展有關(guān)，如肥胖、糖尿病等代謝性疾病。最新研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病關(guān)系密切[23]。腦-腸軸成為研究熱點[24]，腸道菌群可以通過免疫、神經(jīng)內(nèi)分泌以及迷走神經(jīng)等途徑影響神經(jīng)系統(tǒng)[25]。文獻表明，腦卒中可導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，多樣性減少，擬桿菌過量增殖，從而影響卒中患者的預(yù)后[26]。卒中患者臨床往往存在消化系統(tǒng)癥狀，而這些并發(fā)癥的存在影響了患者神經(jīng)功能的恢復(fù)[27]。腸道黏膜免疫是機體主要免疫細胞的來源，其與腸道微生態(tài)密切相關(guān)，腸道菌群失調(diào)可刺激炎癥因子的釋放，經(jīng)血腦屏障入腦后與神經(jīng)元血管上的相應(yīng)受體結(jié)合，從而對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響[27]。因此免疫炎癥反應(yīng)是腸道微生態(tài)與缺血損傷神經(jīng)元互相影響的主要機制。綜上，腦卒中可以影響腸道菌群狀態(tài)，腸道菌群失衡亦可影響腦卒中預(yù)后。因此，調(diào)節(jié)腸道菌群是啟動神經(jīng)保護的重要切入點，這種保護機制與免疫炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。

2.3 線粒體與腸道菌群之間存在交互作用線粒體是多數(shù)細胞的重要細胞器，其與微生物具有很多相似的特征，二者起源相近。近來有研究發(fā)現(xiàn)，宿主細胞的線粒體功能與腸道菌群的多樣性及狀態(tài)息息相關(guān)，二者存在著相似的機制，類似于交互作用[9，28]。線粒體在宿主與腸道菌群相互影響過程中扮演了重要角色，腸道菌群通過作用于線粒體從而調(diào)節(jié)其與宿主之間的關(guān)系[29]。新近研究發(fā)現(xiàn)，線粒體基因型與小鼠腸道菌群組成相關(guān)，腸道菌群多樣性與宿主線粒體(肝臟、腸上皮細胞等)生成活性氧(ROS)的水平有關(guān)[30]。腸道菌群亦可通過控制線粒體的氧化還原反應(yīng)，以及DNA的嵌入影響線粒體功能，從而調(diào)節(jié)細胞的平衡狀態(tài)[9]。結(jié)腸細菌發(fā)酵的主要產(chǎn)物短鏈脂肪酸(SCFA)，以及微生物釋放的毒素、多肽類、脂多糖(LPS)等均可以刺激腸道上皮細胞及線粒體中ROS的生成，大量ROS可引起氧化應(yīng)激損傷，導(dǎo)致細胞增殖、分化以及炎癥反應(yīng)；SCFA亦可以促進抗炎物質(zhì)IL-10以及GLP-1的釋放；腸道細胞線粒體可以通過自身和細菌的mtDNA嵌入核基因，從而影響細胞基因表達。另一方面，腸道菌群釋放的代謝產(chǎn)物可影響腸上皮細胞線粒體的能量代謝[31]。微生物對可消化的碳水化合物的發(fā)酵需要氫的參與，在菌群的作用下，氫轉(zhuǎn)化為甲烷或硫化氫。微生物過量釋放硫化氫可通過抑制復(fù)合物IV來阻斷線粒體的電子傳遞。而腸道菌群釋放的NO可以通過減少乙酰輔酶A來抑制線粒體的三羧酸循環(huán)(TCA)等。

由此可見，“線粒體-腸道菌群的交互作用”與免疫炎癥機制密切相關(guān)，與能量代謝、ROS等氧化產(chǎn)物損傷等機制密不可分，干預(yù)“線粒體-腸道菌群的交互作用”極有可能是某些腦保護藥物的作用靶點[28]。

3 基于“線粒體-腸道菌群的交互作用”闡釋益氣化痰通絡(luò)法

團隊前期研究結(jié)果提示，化痰通絡(luò)法抗腦缺血/再灌注損傷作用與干預(yù)炎性因子有關(guān)[32]，益氣活血中藥可通過保護線粒體發(fā)揮抗腦損傷作用[33]。因此，益氣化痰通絡(luò)法作為二者的結(jié)合以及優(yōu)化，治療缺血中風(fēng)的機制可能與線粒體及免疫炎癥機制相關(guān)。有些學(xué)者認為，線粒體與中醫(yī)“氣”的關(guān)系密切[10]，線粒體功能紊亂，能量代謝障礙，則“氣”的功能不足，受損后發(fā)生鈣超載和ROS的大量產(chǎn)生，類似于“痰”“瘀”“毒”[11-13]等病理產(chǎn)物；同樣，在能量代謝中也扮演了十分重要角色的腸道菌群，與“氣”的內(nèi)涵也有相關(guān)之處，又與ROS、免疫炎癥等息息相關(guān)[28，31]，而炎癥反應(yīng)同樣與“痰”“瘀”“毒”[13]密不可分。中醫(yī)臨床實踐中，活血藥能影響中風(fēng)患者大便的狀態(tài)，如“桃核承氣湯”可用于治療便秘[34]；而“通腑泄?jié)岱ā庇糜谥委熤酗L(fēng)痰熱腑實證[35]，可見化痰通便藥物可影響中風(fēng)預(yù)后，也可以佐證腸道菌群與“痰”“瘀”的形成密不可分。

從中醫(yī)整體觀念出發(fā)，筆者認為“腦-腸軸”“線粒體-腸道菌群交互作用”等存在可以看作是人整體臟腑聯(lián)系的科學(xué)依據(jù)。從上述論據(jù)推斷，腦缺血損傷后線粒體功能障礙、腸道菌群失調(diào)與中醫(yī)“氣虛”“痰濁、瘀血”等生成機理有相似之處；而腸道菌群改變，釋放代謝產(chǎn)物，可影響線粒體能量代謝，則與中醫(yī)理論中的“邪傷正氣”不謀而合。因此，從中醫(yī)取象比類的思維大膽來看，“線粒體-腸道菌群交互作用”似乎是中醫(yī)中氣與血、正與邪、氣機運行和病理產(chǎn)物之間平衡與失衡的一個體現(xiàn)。同時文獻研究顯示，益氣、化痰、祛瘀活血的中醫(yī)治法，的確在缺血缺氧損傷中起到了保護線粒體，干預(yù)腸道菌群的作用。如益氣祛瘀化痰方可通過干預(yù)腦缺血再灌注損傷大鼠線粒體中的相關(guān)酶，增強清除自由基能力，抗自由基氧化性損傷以保護神經(jīng)細胞[36]；益氣活血代表方芪參益氣方可通過改善心肌細胞線粒體功能及能量代謝，從而減輕細胞凋亡[37]；益氣化痰祛瘀方能通過影響腸道微生物種類、組成和豐度、調(diào)控短鏈脂肪酸的生成從而減輕慢性間歇缺氧模型大鼠肝損傷[38]；補陽還五湯則可降低心衰大鼠血清TMAO含量，改善腸道菌群的變化，從而延緩心衰進展[39]。以上也為益氣化痰通絡(luò)法干預(yù)“線粒體-腸道菌群交互作用”提供了科學(xué)佐證。

4 小結(jié)

綜上，根據(jù)目前研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“線粒體-腸道菌群的交互作用”在缺血中風(fēng)后腦損傷的病理機制中可能發(fā)揮重要作用，其干預(yù)靶點與益氣化痰通絡(luò)法治療缺血中風(fēng)的機理有內(nèi)在相似之處。因此，從“線粒體-腸道菌群的交互作用”探討益氣化痰通絡(luò)法治療缺血中風(fēng)的科學(xué)內(nèi)涵，不但可從整體觀出發(fā)為中醫(yī)理論賦予新的科學(xué)解釋，也有益于未來進一步深入探討其作用機制，具有一定的科學(xué)意義和研究價值。