從“氣血失和”探討線粒體功能障礙對動脈粥樣硬化的影響

耿爽，王鳳榮

(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)

動脈粥樣硬化(AS)是一種涉及血管內(nèi)皮功能障礙、炎癥細胞浸潤、血管平滑肌異常增殖和遷移、脂質過氧化沉積、血管基質改變等多個過程的慢性病理狀態(tài)，它是引起冠心病、腦梗死等心腦血管疾病的主要原因之一[1]，據(jù)報道[2]，中國心血管病患病率及死亡率仍處于不斷上升的階段，因此對于AS的防治引起人們的高度重視。中醫(yī)古籍中并無“動脈粥樣硬化”記載，根據(jù)其致病特點及臨床表現(xiàn)，可將AS歸為“脈痹”“中風”等范疇[3]。中醫(yī)從整體觀念出發(fā)，認為氣病及血，血病及氣，氣血失和致痰瘀互結、脈道澀滯是AS的主要中醫(yī)病機。現(xiàn)代研究表明，AS的諸多危險因素如高血脂、高血糖、吸煙、炎癥、衰老等能夠誘導線粒體損傷，導致ATP生成減少、氧化應激、細胞過度死亡等，從而促進AS的發(fā)生發(fā)展[4]。因此，基于“氣-線粒體”相關性理論，探討氣血失和與線粒體功能障礙導致AS的理論聯(lián)系。

1 氣血失和是AS主要的中醫(yī)病機

中醫(yī)的整體觀起源于“氣一元論”[5]，認為氣是構成天地間萬物的本原?！暗郎弧?，一即元氣[6]?！鹅`樞·決氣》曰：“余聞人有精、氣、津、液、血、脈，余意以為一氣耳?！睔馐侨梭w生命的物質基礎，元氣布發(fā)全身，能化血行血，主宰人體的各項生理功能。氣血理論始于《黃帝內(nèi)經(jīng)》，如《素問·調(diào)經(jīng)論》云：“人之所有者，血與氣耳”?！堆C論》中指出“氣為血之帥，血為氣之母”，系統(tǒng)的總結了氣血相關理論。陳瑞芳教授認為氣為人體之本，氣血互根互用，內(nèi)化關聯(lián)生理之臟腑官體周身，中生關聯(lián)心理之聲動情神，外應關聯(lián)自然界之氣味音色方季，內(nèi)外一體，動態(tài)相關，均以氣血為用[7]。《素問·調(diào)經(jīng)論》曰：“血氣不合，百病乃變化而生。”可見氣血與人的生理病理密切相關。

隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏加快，人們面臨的社會環(huán)境壓力較大，在生活方式和飲食習慣上都發(fā)生了改變，情志方面更易于肝氣郁結，飲食習慣上更偏于肥甘厚味。肝氣郁結會使全身氣機郁滯不暢，進而影響血的運行，久之形成瘀血，而瘀血會進一步阻滯氣機，最終氣血失和，脈道澀滯，形成AS；長期肝氣郁結或偏嗜肥甘厚味會傷及脾胃，脾失健運致氣血生化乏源而氣虛，水谷不化而痰濁內(nèi)生，《醫(yī)林改錯》曰：“元氣既虛，必不能達到血管，血管無氣，必停留而瘀”。在《景岳全書·痰飲》中又提到言：“痰涎皆本氣血，若化失其正，則臟腑病，津液敗，而血氣即成痰涎?！惫蕷獠∷職庋Ш?，痰瘀互結，脈道澀滯，進而形成AS。由此可見，氣血失和是AS主要的中醫(yī)病機，臨床應以調(diào)氣血、通脈道來防治AS?！夺t(yī)林改錯》曰：“治病之要訣，在明白氣血”,指出治病的關鍵在于調(diào)和氣血。《素問·至真要大論》中也提出了 “疏其氣血，令其調(diào)達，而致和平”的治療方法[8]。

2 氣-線粒體相關性理論

2.1 氣

氣的思想是《黃帝內(nèi)經(jīng)》的核心學術思想之一，中醫(yī)學的諸多理論均建立在氣理論的基礎之上。氣的概念被廣泛地用來解釋宇宙和生命的起源、組成、變化及關系，以及人體的健康、疾病等各個方面[5]。如《醫(yī)方考·氣門》中提到曰：“氣化即物生，氣變即物易，氣盛即物壯，氣弱即物衰，氣正即物和，氣亂即物病，氣絕即物死?！笨梢姎馀c生命的關系十分密切，氣存在于整個生命的過程中[9]。從氣的功能上來說，氣能行血、津、精液，激發(fā)機體的各項生理活動，促進人體生長發(fā)育，能維持體溫，能護衛(wèi)機體，能維系機體內(nèi)外的整體聯(lián)系。氣化是精氣、血、津液等物質新陳代謝和能量的相互轉化過程[10]。因此，認為氣是構成生命最根本的物質，也是維持人體生命活動的動力源泉。

2.2 線粒體

線粒體是存在于大多數(shù)細胞中的擁有著兩層膜結構和自身遺傳物質的半自主性細胞器。線粒體醫(yī)學始于1959年，內(nèi)共生學說認為線粒體起源于細菌，被真核生物吞噬后，達成互利共生的關系，最終演變?yōu)榫€粒體。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)線粒體保留了許多細菌祖先的痕跡，有著雙膜和環(huán)狀基因組，并且可以不斷移動、分裂和融合，形成一個動態(tài)的網(wǎng)絡[11]。線粒體除了對營養(yǎng)物質進行氧化分解給機體提供能量之外,還參與免疫反應、生物合成、調(diào)節(jié)細胞間分子信號等作用，有研究發(fā)現(xiàn)線粒體參與廣泛的先天免疫通路，發(fā)揮信號平臺的作用，以及參與程序性細胞死亡、鈣穩(wěn)態(tài)、氨基酸、脂類、核苷酸和血紅素的生物合成過程[12-13]。同時線粒體不斷進行融合、裂解(線粒體動力學)和自噬(線粒體自噬)，可以監(jiān)控線粒體質量和維持細胞內(nèi)線粒體數(shù)量的相對穩(wěn)定(線粒體穩(wěn)態(tài))，以保證對機體的能量供應和物質新陳代謝[14]。

2.3 氣與線粒體的相關性

Wallace博士[15]首先提出了線粒體與氣之間的聯(lián)系，他提出了用中藥可能會研究出一些未被發(fā)現(xiàn)的線粒體相關通路，可為治療線粒體相關疾病提供新策略。中醫(yī)認為“氣者，人之根本也”，然而氣到現(xiàn)在仍然不能用現(xiàn)代技術來確切的衡量。線粒體被認為是生命的能量之源。中醫(yī)系統(tǒng)中的氣與現(xiàn)代醫(yī)學系統(tǒng)中的線粒體都是生命活動的物質基礎，在向機體提供能量、促進物質和能量轉化方面具有相似的作用。宇宙萬物的生成、發(fā)展、衰亡無不根源于氣化。氣生形，形化氣，氣聚則形生，氣散則形亡；線粒體生成ATP的過程就是物質分解代謝的過程，當線粒體功能障礙時，物質分解代謝停止，那么生命也會停止。此外，許多研究者提出氣與線粒體在特性和功能上有許多相似之處[16-17]。林飛等[13]將氣與線粒體的相關性總結為五點：(1)均來自自然界；(2)均是構成生命的微小物質；(3)均為生命活動的物質基礎，負載著生命現(xiàn)象；(4)功能相似。線粒體產(chǎn)生能量的同時還具有生物合成、免疫、調(diào)節(jié)等作用；氣主宰整個生命活動，有化生如血、精、津液等營養(yǎng)物質、調(diào)節(jié)陰陽五行、防御等作用；(5)病理變化相似。線粒體功能障礙和氣病均可表現(xiàn)出生命體多系統(tǒng)、多組織、多器官的代謝紊亂，功能失調(diào)，臨床癥狀表現(xiàn)多樣。因此提出了氣與線粒體相關性理論。

Chen等[16]研究發(fā)現(xiàn)黃芪可以改善線粒體功能，使ATP生成顯著增加，抗氧化能力顯著增強，ROS水平降低等。Wong等[18]研究也證明益氣藥可以增加H9C2心肌細胞線粒體ATP生成。張曉杰等[19]研究發(fā)現(xiàn)，電鏡觀察抑郁模型(氣郁致氣血不和型)大鼠海馬CA3區(qū)，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元細胞線粒體損傷，細胞發(fā)生凋亡。劉凱等[20]研究發(fā)現(xiàn)益氣養(yǎng)血藥可通過調(diào)和氣血對抗阿霉素對心肌細胞線粒體結構與功能的破壞。這些實驗均可說明氣病與線粒體功能障礙有關，調(diào)氣(氣血)可以緩解線粒體功能障礙。又因為氣血互根互用，氣病及血，血病及氣，氣血失和而致機體能量不足，痰瘀互結，脈道澀滯形成AS。線粒體功能障礙可致血管內(nèi)皮細胞損傷、平滑肌細胞遷移和增殖、脂質堆積、炎癥反應等而進一步促進AS的形成。故基于“氣-線粒體”相關性理論從氣血失和探討線粒體功能障礙與AS的關系。

3 線粒體功能障礙與AS

線粒體功能障礙主要表現(xiàn)為能量生成減少、ROS生成增多、鈣穩(wěn)態(tài)失衡、細胞過度死亡等，其機制可能有氧化應激、線粒體通透性轉變(MPT)、累積的線粒體DNA(mtDNA)損傷等[21]，AS的危險因素可以通過激活這些機制引起線粒體功能障礙，從而促進AS的發(fā)生發(fā)展。

3.1 線粒體ROS、氧化應激與AS

線粒體不僅是細胞內(nèi)ROS產(chǎn)生的主要場所，也是ROS首要攻擊的對象，當ROS累積過多時會使線粒體功能受損[21-22]。高脂、高糖、吸煙等AS危險因素可以增加線粒體ROS的生成，從而導致氧化應激，線粒體功能受損，當線粒體超氧陰離子生成增多時，還可與一氧化氮(NO)反應引起硝基化應激(nitrosative stress)。氧化應激和硝基化應激不僅增加ROS產(chǎn)生，形成惡性循環(huán)；還可以使線粒體氧化磷酸化解偶聯(lián)，減少ATP生成，進一步損傷線粒體功能，促進AS[23-24]。大量ROS可激活p38信號，選擇性地誘導NF-κB通路，介導IL-6等炎癥因子的產(chǎn)生，這些信號通路誘導血管平滑肌細胞合成分化、遷移和增殖，導致脂質積聚進而促進AS[25]。ROS堆積還會導致血管內(nèi)皮細胞功能障礙，內(nèi)皮一氧化氮合成酶(eNOS)受到抑制使得內(nèi)皮細胞NO生成減少，氧化應激和內(nèi)皮細胞NO的生成減少會促進在AS發(fā)生中關鍵作用的因素發(fā)生，如LDL氧化、內(nèi)皮細胞激活和巨噬細胞浸潤、激活等[26]。ROS及其修飾的ox-LDL涉及AS的各個病理過程，ox-LDL可激活LOX-1，二者結合產(chǎn)生一系列下游效應而促進AS的形成[27]。有研究發(fā)現(xiàn)，ox-LDL通過抑制血管內(nèi)皮細胞線粒體呼吸鏈復合物多種酶的活性，減慢呼吸鏈的電子傳遞，使線粒體ROS生成增多，進一步促進血管內(nèi)皮損傷、炎癥反應和AS形成[28]。此外，被氧化的脂質可以作為一種炎癥刺激，使單核細胞遷移并分化成吞噬氧化脂質的巨噬細胞，巨噬細胞釋放的炎癥因子刺激血管平滑肌細胞(VSMCs)的遷移、增殖，進而促成AS[29]。

3.2 mtDNA損傷與AS

mtDNA的損傷或缺陷也可以直接或間接的影響AS的發(fā)生，由于mtDNA位于線粒體基質，無組蛋白的保護，并且靠近ROS的生成位點，易受到氧化損傷，mtDNA氧化損傷會導致線粒體功能障礙，又因為mtDNA缺少DNA損傷修復系統(tǒng)，所以極易發(fā)生突變[30]。已有研究表明，累積的mtDNA的損傷和ROS的生成過多，都與AS的發(fā)生發(fā)展密切相關[31-32]。mtDNA損傷可以促進炎癥、氧化應激、細胞凋亡，進一步影響AS[33]。另外，mtDNA缺陷可能會不受ROS的影響直接促進AS和后期斑塊易損性，隨著年齡增長或長期高脂飲食，mtDNA損傷會導致線粒體功能障礙，通過對平滑肌細胞和單核細胞的作用促進AS[34]。mtDNA突變小鼠的實驗結果表明，mtDNA突變可能在不增加氧化應激的情況下驅動早衰表型，從而表明導致生物能量缺乏的mtDNA突變可能會促進衰老過程[35]。過多衰老的血管平滑肌細胞、血管內(nèi)皮細胞、巨噬細胞等會介導AS的發(fā)生發(fā)展，且AS斑塊中衰老的血管平滑肌細胞易導致斑塊趨于不穩(wěn)定及破裂，從而增加急性臨床風險[4]。

3.3 細胞死亡與AS

大量研究發(fā)現(xiàn)，線粒體ROS、游離脂肪酸、線粒體內(nèi)ATP耗竭、線粒體膜電位降低、鈣離子等可以刺激線粒體通透性轉變孔(mPTP)長時間、不可逆開放，使得ATP合成停止，大量的ROS生成，線粒體膜通透性升高，線粒體發(fā)生腫脹，導致線粒體外膜破裂，釋放出ROS、損傷的mtDNA、細胞色素C和凋亡誘導因子等，通過激活Caspase通路引起細胞凋亡[21]。線粒體也可以通過心磷脂發(fā)出危險信號，心磷脂是一種通常存在于線粒體內(nèi)膜的脂質。當線粒體功能障礙時，心磷脂會在線粒體外膜招募、結合并激活NRLP3炎癥小體，通過激活Caspase通路誘導細胞焦亡并產(chǎn)生炎癥因子IL-18、IL-1β[36-37]。血管內(nèi)皮細胞過度凋亡或焦亡，導致不可逆的內(nèi)皮損傷，內(nèi)皮細胞過度死亡，血管壁結構破壞，出現(xiàn)脂質堆積，炎癥因子釋放，大量吞噬細胞聚集形成泡沫細胞，進而促成AS的形成[38]。由此可見，線粒體功能障礙與AS密切相關。故認為線粒體功能障礙(氣病)是“氣血失和”所致AS的病理學基礎。

4 總結與展望

綜上所述，中醫(yī)認為氣病及血，血病及氣，氣血失和是AS的主要病機，現(xiàn)代醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn)線粒體功能障礙是AS發(fā)生發(fā)展的重要因素，而中醫(yī)的“氣”與現(xiàn)代醫(yī)學中的線粒體無論是從形態(tài)、生理功能還是病理改變上都有高度的相似性、關聯(lián)性，在中醫(yī)氣血理論的指導下，氣病會致氣血失和，從而會表現(xiàn)出一系列的病理改變。因此基于“氣-線粒體”相關性理論從氣血失和的角度來探討線粒體功能障礙對AS的影響，提出了線粒體功能障礙是氣血失和所致AS的現(xiàn)代醫(yī)學解釋這一假說。在基礎實驗方面有研究者發(fā)現(xiàn)氣血失和型大鼠出現(xiàn)了線粒體損傷[19]，也有研究者發(fā)現(xiàn)運用調(diào)和氣血的中藥方能夠緩解線粒體損傷[20]。在臨床運用上，陳慧等[39]提到中醫(yī)藥在通過調(diào)理氣血來防治動脈粥樣硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease，ASCVD)上顯示出較高的有效性和安全性，調(diào)理氣血類中成藥在中國被廣泛應用于ASCVD患者的一、二級防治。但是目前仍缺少以調(diào)和氣血角度來驗證中醫(yī)藥通過對線粒體損傷的保護機制而改善AS的基礎實驗，這也是本課題組接下來深入探究的一個方向。從氣血失和角度來探討線粒體功能障礙對AS的影響,不僅豐富了中西醫(yī)結合領域對AS發(fā)病機制的解釋，為臨床中西醫(yī)結合防治AS提供了新策略，還為之后課題組從此角度深入研究中醫(yī)藥防治AS的分子機制拓展了新思路。