心力衰竭與心肌細(xì)胞凋亡及中醫(yī)藥研究進(jìn)展*

雷雨，任靜，付蓉，鄭玉華

1 貴州省血液中心 貴州貴陽 550002

2 貴州省婦幼保健院 貴州貴陽 550001

3 貴州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院 貴州貴陽 550003

心力衰竭[1]（heart failure，HF）是指多種原因?qū)е滦呐K結(jié)構(gòu)和/或功能的異常改變，使心室收縮和/或舒張功能發(fā)生障礙，從而引起的一組復(fù)雜臨床綜合征，主要表現(xiàn)為呼吸困難、疲乏和液體潴留等。全世界約有2600萬人患有心力衰竭，流行病學(xué)調(diào)查顯示[2]，因心力衰竭住院的患者1年病死率為20%～40%，5年內(nèi)病死率約為50%，比許多癌癥更差。心力衰竭是所有心血管疾病的最終歸屬，具有高發(fā)病率、高再住院率、高死亡率的流行病學(xué)特點(diǎn)。心力衰竭患者再住院次數(shù)頻繁，不可避免產(chǎn)生高昂醫(yī)療費(fèi)用，加重個人及社會經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。并且，高齡與心力衰竭呈強(qiáng)烈的正相關(guān)性[3]，盡管心力衰竭的治療取得新的進(jìn)展，但隨著人口老齡化的進(jìn)展，心力衰竭的發(fā)病率和致死率居高不下。故如何延緩心力衰竭疾病的進(jìn)展，降低心力衰竭患者的發(fā)病率，已成為全球亟待解決的重大公共健康問題。隨著對分子生物學(xué)的深入研究，心肌細(xì)胞凋亡機(jī)制在心力衰竭發(fā)病機(jī)制中的地位逐漸受到重視。在心力衰竭的臨床試驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)中，對心肌細(xì)胞凋亡的研究越來越深入。

細(xì)胞凋亡與心肌細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡最早于1972年由Kerr等學(xué)者提出，細(xì)胞凋亡是在內(nèi)在基因調(diào)控下自主有序地結(jié)束機(jī)體細(xì)胞生命的一種特殊類型的程序性細(xì)胞死亡。細(xì)胞凋亡依賴于蛋白酶的激活，其過程表現(xiàn)為細(xì)胞染色質(zhì)被濃縮，細(xì)胞核內(nèi)DNA被切割、迅速降解，細(xì)胞收縮包裹成凋亡小體，最終被吞噬細(xì)胞吞噬清除。細(xì)胞凋亡用于去除胚胎發(fā)育、變態(tài)、免疫系統(tǒng)成熟和細(xì)胞周轉(zhuǎn)過程中不需要的細(xì)胞，在人體的正常生長、發(fā)育及器官、組織正常代謝過程中起著不可或缺的作用。

心肌細(xì)胞凋亡是細(xì)胞凋亡在人類心肌細(xì)胞的表現(xiàn)，心肌細(xì)胞占心臟總質(zhì)量的85%，是心臟的主要收縮細(xì)胞[4]。心肌細(xì)胞增殖能力有限，心肌細(xì)胞的丟失不能通過有效的細(xì)胞增殖來彌補(bǔ)，所以心肌細(xì)胞凋亡的異常可導(dǎo)致心臟疾病。正常情況下，心肌細(xì)胞凋亡對心臟無不利影響。若某些因素導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡異常，則會影響心臟正常生理功能。如內(nèi)皮素、炎癥細(xì)胞因子、腎上腺素、血管緊張素Ⅱ等這些不利因素可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞的凋亡壞死，造成心肌細(xì)胞的減少。心肌細(xì)胞的過度凋亡可造成心肌收縮單位持續(xù)性喪失，使心肌發(fā)生結(jié)構(gòu)性病變，進(jìn)而削弱心肌的灌注能力，在不良循環(huán)中導(dǎo)致心力衰竭。心肌細(xì)胞凋亡貫穿心力衰竭疾病的整個過程，其本身亦能進(jìn)一步加重心臟重構(gòu)。可見，心肌細(xì)胞凋亡在心力衰竭的發(fā)生和發(fā)展過程中占有重要地位。

細(xì)胞凋亡調(diào)控

細(xì)胞凋亡主要由兩條信號傳導(dǎo)途徑調(diào)控：外源性（Fas和其他TNFR超家族成員和配體）和內(nèi)源性（線粒體相關(guān)）途徑。外源性凋亡途徑是由死亡配體觸發(fā)的細(xì)胞表面死亡受體信號啟動的，死亡配體與死亡受體結(jié)合，將信號傳遞，啟動凋亡程序。內(nèi)源性線粒體凋亡途徑是由線粒體中的氧化應(yīng)激、鈣超載、DNA損傷等激活多種轉(zhuǎn)錄因子，引起的細(xì)胞內(nèi)凋亡途徑。如阿霉素可導(dǎo)致心肌細(xì)胞 Mitofusin 2表達(dá)降低，從而促進(jìn)線粒體的分裂和活性氧的產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡[5]。細(xì)胞凋亡需要眾多基因及其產(chǎn)物參與，如腫瘤壞死因子、細(xì)胞色素 C、Ca2+、p53、Bcl-2、Caspase家族蛋白等。

1 細(xì)胞色素C

細(xì)胞色素C（Cyt-C）分布在線粒體內(nèi)的內(nèi)嵴部位，是呼吸鏈中的一個基本成分，亦是參與細(xì)胞凋亡過程的一種重要蛋白質(zhì)。線粒體受到損傷時，釋放Cyt-C到細(xì)胞質(zhì)中，啟動細(xì)胞凋亡相關(guān)的執(zhí)行程序，是細(xì)胞發(fā)生線粒體凋亡途徑起始[6]。Cyt-C對細(xì)胞凋亡信號具有放大作用，但在正常狀態(tài)下Cyt-C不能通過外膜，而當(dāng)線粒體跨膜電位降低、線粒體膜通透性改變時，Cyt-C可從呼吸鏈上游離出來釋放入胞質(zhì)中。細(xì)胞質(zhì)中的Cyt-C與細(xì)胞凋亡蛋白活化因子Apaf-l發(fā)生聚合反應(yīng)，誘導(dǎo)Apaf-l變構(gòu)并進(jìn)一步結(jié)合Caspase-9前體，進(jìn)而激活Caspase-9，活化的Caspase-9繼續(xù)激活Caspase-3，從而導(dǎo)致Caspase的級聯(lián)反應(yīng)，最終引起細(xì)胞凋亡[7-8]。

2 Bcl-2蛋白家族

Bcl-2蛋白家族是細(xì)胞凋亡重要的調(diào)控因子之一。根據(jù)其在細(xì)胞凋亡中的作用和結(jié)構(gòu)可分為兩類，即抗凋亡蛋白（Bcl-2、Bcl-XL和Mcl-1等）和促凋亡蛋白（Bak、Bax和Bok等）[9]。促調(diào)亡蛋白和抗凋亡蛋白相互協(xié)同作用，對細(xì)胞凋亡起著關(guān)鍵性作用。Bcl-2是抗凋亡蛋白，通過調(diào)節(jié)線粒體細(xì)胞色素C的釋放，抑制Caspase-3的表達(dá)，抑制p53積累從而發(fā)揮抗凋亡作用。Bax是Bcl-2的同源基因蛋白，然而Bax的作用與Bcl-2恰好相反，可引起線粒體通透性改變，跨膜電位喪失，細(xì)胞色素C等蛋白質(zhì)釋放，具有促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用[10]。Bcl-2與Bax的相對濃度是調(diào)亡調(diào)控中的“變阻器”，當(dāng)細(xì)胞受到凋亡信號刺激時，Bcl-2/Bax的比值決定細(xì)胞是否進(jìn)入凋亡程序。

3 Caspase家族

Caspase是由蛋白質(zhì)水解激活并發(fā)揮特異性半胱氨酸蛋白酶活性的前酶，激活或超量表達(dá)均會引起細(xì)胞凋亡。Caspase家族蛋白可通過與眾多蛋白質(zhì)相互作用調(diào)控細(xì)胞凋亡，在細(xì)胞凋亡機(jī)制網(wǎng)絡(luò)中居中心地位。細(xì)胞凋亡由Caspase逐步發(fā)生級聯(lián)反應(yīng)引起，上游凋亡啟動子（Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9和Caspase-10等）受刺激活化后激活下游效應(yīng)因子（Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7等），導(dǎo)致與細(xì)胞死亡相關(guān)的變化，如膜泡降解、染色體DNA斷裂、細(xì)胞收縮，被包裝成“凋亡小體”，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[11-13]。目前，Caspase-3被認(rèn)為是最重要的劊子手Caspase，Caspase-3一旦被激活，導(dǎo)致凋亡過程無法逆轉(zhuǎn)，故Caspase-3有“死亡蛋白酶”之稱。外源性和內(nèi)源性凋亡途徑都會匯集到共同蛋白Caspase-3，Caspase-3被激活后以蛋白質(zhì)溶解方式對修復(fù)蛋白PARP等多種蛋白質(zhì)進(jìn)行切割水解，從而導(dǎo)致凋亡細(xì)胞的死亡[14]。據(jù)研究[15]，通過抑制Caspase-3的激活，可抑制心肌細(xì)胞凋亡，保護(hù)心肌細(xì)胞。

心力衰竭與心肌細(xì)胞凋亡的關(guān)系

心臟收縮和/或舒張功能障礙是心力衰竭的重要特征，而心肌細(xì)胞進(jìn)行性的損失會影響心肌收縮，引起心輸出量不足，最終導(dǎo)致心力衰竭。隨著對心力衰竭研究的深入，越來越多學(xué)者肯定心肌細(xì)胞凋亡在心力衰竭中的重要地位，通過抑制心肌細(xì)胞凋亡，能夠有效改善心功能，延緩心力衰竭的發(fā)生、發(fā)展過程。Hsieh等[16]研究發(fā)現(xiàn)，辛伐他汀能顯著降低ROS的產(chǎn)生，通過調(diào)節(jié)抗氧化狀態(tài)，抑制線粒體損傷，并抑制AngⅡ介導(dǎo)的細(xì)胞色素C和Caspase-3的釋放和活化進(jìn)而抑制心肌細(xì)胞凋亡。Guo等[17]為探討金絲桃苷抗HF的保護(hù)分子機(jī)制，采用胸主動脈縮窄術(shù)（TAC）誘導(dǎo)大鼠心衰模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)金絲桃苷能通過改變凋亡相關(guān)蛋白水平來抑制細(xì)胞凋亡，并能改善心衰大鼠心功能。

中醫(yī)對心力衰竭的認(rèn)識

1 心衰病的病因病機(jī)

中醫(yī)古籍中未曾記載“心力衰竭”相同的病名，歷代中醫(yī)文獻(xiàn)中對心衰病名認(rèn)識不一，據(jù)其病癥，可歸屬于中醫(yī)學(xué)“喘證”“水腫”“支飲”“心水”“心痹”等病癥范疇。心衰病病機(jī)總的概括為本虛標(biāo)實(shí)，本虛主要指氣虛、陽虛，標(biāo)實(shí)為痰濁、瘀血、水停等，屬虛實(shí)夾雜之證[18]。中國首屆國醫(yī)大師鄧鐵濤教授[19]提出“五臟皆致心衰，非獨(dú)心也”，意即心衰病位雖在心，卻與肺、脾、肝、腎多臟密切相關(guān)，五臟都可引起心衰。心為血之主，脈之宗；肺為氣之主，司呼吸。血為氣之母，氣為血之帥，心肺同居于上焦，肺朝百脈，助心行血，人一身氣血的運(yùn)行與心肺密切相關(guān)。若肺氣郁閉，閉塞不暢，可見咳嗽、氣短、喘促、呼吸困難。心主行血，脾主統(tǒng)血，血的正常運(yùn)行受心脾統(tǒng)攝。若脾氣虧虛，氣血生化乏源，心脈失濡，致心氣虛，氣虛日久，傷及心陽。脾主運(yùn)化，若脾虛運(yùn)化失常，則痰濕內(nèi)生，易阻滯脈道。故血運(yùn)失常，脈道失利，久則心脈受損發(fā)為心衰。臨床可見胸腹?jié)M悶、喘息氣短、動則尤甚。肝喜條達(dá)，主疏泄，調(diào)暢氣機(jī)。氣機(jī)順暢，氣行則血行。肝之疏泄功能失常，則血行不利，血液不得輸布，瘀積脈道，久則心脈瘀滯不通而致心衰征象。腎為人體陽氣之根本，調(diào)節(jié)人體水液輸布、排泄。若腎陽不足，氣化無力，腎失蒸化之功，津液不得氣化，水濕內(nèi)停，上逆凌心，則見喘促不得臥、心悸不安、肢體水腫等心衰之癥。可見心衰病是全身疾患，與五臟息息相關(guān)，故治心衰應(yīng)治心而不唯“心”。

2 中醫(yī)對心肌細(xì)胞凋亡的研究

中醫(yī)藥有著悠久歷史，具有獨(dú)特的理論基礎(chǔ)及診療思維。研究表明[20-21]，中醫(yī)藥在治療心衰方面有很好的臨床療效，能減輕心衰患者癥狀，改善患者心功能。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，通過規(guī)范的現(xiàn)代化研究方法，中醫(yī)藥在心力衰竭治療中的具體作用機(jī)制逐漸被闡明，其中，心力衰竭心肌細(xì)胞凋亡方面的研究是目前熱點(diǎn)。丹參根可減弱細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載、抑制氧化應(yīng)激，對細(xì)胞凋亡的調(diào)控起著重要作用[22]，瓜蔞皮可抑制Caspase-3活化，下調(diào)p-JNK和p-p38MAPK蛋白表達(dá)，從而抑制心肌細(xì)胞凋亡[23]。Bcl-2/Bax比值決定細(xì)胞凋亡的方向，當(dāng)Bcl-2/Bax比值較低，可增強(qiáng)細(xì)胞死亡信號[24]，丹參注射液能增加Bcl-2/Bax的比值，具有抑制細(xì)胞死亡的作用[25]。Yan[26]等研究闡明，參附湯抑制心肌細(xì)胞凋亡、改善心功能的作用機(jī)制是通過調(diào)節(jié)內(nèi)源性凋亡途徑中Fas/Fas-L和外源性凋亡途徑Bcl-2/Bax的表達(dá)，及降低關(guān)鍵蛋白酶Caspase-3的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。亦有研究報道[27]，芪藶強(qiáng)心膠囊可能通過PI3K/AKT/GSK 3β信號通路，改善氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的線粒體依賴性凋亡，同時降低上游啟動因子Caspase-9和下游執(zhí)行因子Ccaspase-3等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子的表達(dá)，進(jìn)而抑制心肌細(xì)胞凋亡并改善心功能。參附益心方可減少AngⅡ誘導(dǎo)的H9c2心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡，其作用機(jī)制可能與改善心肌細(xì)胞線粒體功能，降低ROS含量有關(guān)[28]。益氣瀉肺方可顯著降低Caspase-3及Bax蛋白表達(dá)，改善心肌組織病理損傷，進(jìn)而抑制心肌細(xì)胞凋亡，延緩心衰的發(fā)展[29]。四逆湯亦可通過下調(diào)細(xì)胞色素C、Caspase-9、Caspase-3等凋亡相關(guān)蛋白的水平，抑制心肌凋亡，從而改善心功能[30]。

小 結(jié)

心力衰竭是全球性疾病，給世界醫(yī)療保健帶來沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。通過對心力衰竭的發(fā)病機(jī)制及治療手段的不斷研究，抗心肌細(xì)胞凋亡治療心衰逐漸成為研究熱點(diǎn)。心肌細(xì)胞凋亡在心力衰竭的重要性不僅得到西醫(yī)的肯定及重視，中醫(yī)藥在凋亡理論方面的研究也越來越多。中醫(yī)藥的運(yùn)用歷史悠久，具有多靶點(diǎn)、多途徑的特點(diǎn)，通過多方位、多器官調(diào)理人體氣血陰陽的平衡以達(dá)到臟腑穩(wěn)態(tài)。中醫(yī)運(yùn)用整體思維，辨證施治，調(diào)節(jié)人體整個機(jī)能，改善心衰患者臨床病癥，提高整體生活質(zhì)量，降低死亡率。且在對抗心力衰竭西藥的不良反應(yīng)上有突出療效，兼有個體化治療方案、毒副作用小等優(yōu)勢。但對中醫(yī)藥作用機(jī)制的研究仍比較欠缺，導(dǎo)致中醫(yī)藥的推廣運(yùn)用受到限制。本文通過綜述心力衰竭心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)病機(jī)制及中醫(yī)藥對抗心肌細(xì)胞凋亡的相關(guān)作用機(jī)制，為臨床能更好運(yùn)用中醫(yī)藥防治心衰提供理論依據(jù)支撐，促進(jìn)中醫(yī)藥的發(fā)展。