中醫藥防治心力衰竭心肌線粒體損傷的研究進展

李琪琳，胡元會，王歡，王強，張林淮

〔摘要〕 心肌線粒體損傷是心力衰竭病理生理機制的重要環節之一，線粒體保護途徑已成為防治心力衰竭損傷的研究熱點。中醫藥能夠通過穩定線粒體膜電位、增強呼吸鏈復合體活性、調節鈣濃度、減輕氧化應激、調控細胞凋亡、保護mtDNA等作用來減輕心力衰竭對心肌線粒體的損傷。本文就近年來中醫藥改善心力衰竭心肌線粒損傷研究進展作一綜述，以期為中醫藥防治心衰提供客觀的科學依據。

〔關鍵詞〕 中醫藥;心力衰竭;心肌線粒體;作用機制

〔中圖分類號〕R259? ? ? ?〔文獻標志碼〕A? ? ? ? 〔文章編號〕doi：10.3969/j.issn.1674-070X.2021.11.029

Research Progress of Traditional Chinese Medicine in Treating Myocardial

Mitochondrial Injury in Heart Failure

LI Qilin1， HU Yuanhui2*， WANG Huan2， WANG Qiang1， ZHANG Linhuai1

（1. Wang Jing Hospital of China Academy of Chinese Medical Sciences， Beijing 100102， China;

2. Guang'anmen Hospital of China Academy of Chinese Medical Sciences， Beijing 100053， China）

〔Abstract〕 Myocardial mitochondrial injury is one of the important links in the pathophysiological mechanism of heart failure. Mitochondrial protection pathway has become a research hotspot in the prevention and treatment of heart failure injury. Traditional Chinese medicine can reduce the damage of heart failure to myocardial mitochondria by stabilizing mitochondrial membrane potential， enhancing the activity of respiratory chain complex， regulating calcium concentration， reducing oxidative stress， regulating cell apoptosis and protecting mtDNA. This paper reviews the research progress of traditional Chinese medicine in improving myocardial mitochondrial injury in heart failure in recent years， in order to provide objective scientific basis for traditional Chinese medicine in the prevention and treatment of heart failure.

〔Keywords〕 traditional Chinese medicine; heart failure; myocardial mitochondrial; mechanism of action

心肌線粒體損傷是心力衰竭（簡稱心衰）病理生理機制之一，如何減輕線粒體損傷已成為防治心衰的研究熱點。中醫藥治療心衰歷史悠久，基礎研究和臨床療效均表現出獨特和良好的優勢。以心肌線粒體為切入點，研究中醫藥防治心衰的作用機制，對探索心衰治療的新靶點、科學評價中醫藥療效具有重要意義。國內學者對中醫藥減輕心衰心肌線粒損傷方面進行了大量積極探索，本文就近年來相關研究簡要綜述如下。

1 中醫藥對心衰心肌線粒體膜損傷的影響

1.1? 中醫藥對心衰心肌線粒體膜結構具有保護作用

心衰時，氧化應激、炎癥反應、鈣超載等病理變化均可造成線粒體膜結構損傷，從而引起線粒體功能障礙。中醫藥能通過抑制膜磷脂降解、減輕膜氧化應激等病理損傷，維護膜結構完整和穩定。王陵軍等[1]研究發現，心陽片可使腹主動脈狹窄所致的心衰模型大鼠心肌線粒體膜通透性轉換孔（mitochondrial permeability transition pore， MPTP）開放減少，抑制膜電位（mitochondrial membrane potential， MMP），從而穩定線粒體膜通透性。于妍等[2]研究表明，川芎嗪能使乳鼠肥大心肌細胞造模后72 h和96 h兩個時間點心肌線粒體外膜損傷百分比顯著降低，說明川芎嗪保護了肥大心肌細胞線粒體膜結構。

1.2? 中醫藥對心衰心肌線粒體膜電位具有調節作用

正常的膜電位是維持線粒體氧化磷酸化、產生三磷酸腺苷（adenosine triphosphate， ATP）的先決條件。中醫藥能夠穩定膜電位，保證氧化磷酸化過程順利進行。謝世陽等[3]實驗發現，參附益心顆粒能夠明顯抑制線粒體內膜質子轉運體解偶聯蛋白-2 （uncoupling protein-2， UCP-2）的過表達，穩定線粒體膜電位，提高心肌ATP含量，增加心肌收縮力。王寧寧等[4]研究表明，烏頭堿處理組的心肌細胞線粒體膜電位呈濃度依賴性升高，進而逆轉血管緊張素Ⅱ（angiotensin Ⅱ， AngⅡ）造成H9c2細胞線粒體ATP生成減少。李焱等[5]在對阿霉素致心衰大鼠模型實驗中發現附子-黃芪-葶藶子角藥可穩定心力衰竭大鼠心肌細胞線粒體膜電位，改善心肌細胞的線粒體功能，調節鈉鈣交換體1（Na+-Ca2+ exchanger 1， NCX1）和肌漿網鈣泵2（sarcoendoplasmic reticulum Ca2+-ATPase 2， SERCA2）表達平衡，從而改善心功能。

2 中醫藥對心衰心肌線粒體超微結構的影響

心衰可造成心肌線粒體超微結構損傷。中醫藥能夠通過清除氧自由基、抑制炎癥因子表達、調節鈣濃度等機制起到保護線粒體超微結構的作用。王臻等[6]研究發現，補陽還五湯能使心衰大鼠模型的線粒體數量、線粒體膜完整度、線粒體嵴保存度明顯優于模型組。嚴世海等[7]實驗發現，參葵通脈顆粒各劑量組能使腹主動脈縮窄法建立的心衰大鼠模型心肌線粒體損傷減輕，心肌線粒體僅輕度水腫，部分嵴模糊不清。靳利利等[8]研究發現，加味參附顆粒能使縮窄腹主動脈致壓力負荷型心衰模型大鼠心肌線粒體超微結構明顯改善，可見線粒體排列較整齊、嵴結構清晰且未見腫脹。朱智德等[9]實驗表明，強心湯通過抑制結扎左冠狀動脈前降支所致心衰大鼠模型心肌線粒體中金屬蛋白酶相關蛋白1（OMA1）及mRNA表達，減少視神經萎縮蛋白1（OPA1）水解及L-OPA1向S-OPA1過度裂解，維持線粒體融合和裂變的動態平衡，從而保護線粒體形態及功能。

3 中醫藥對心衰心肌線粒體能量代謝的影響

研究表明，線粒體能量代謝障礙是心衰發生發展的重要原因。中醫藥能通過調節線粒體能量產生、傳輸等過程改善心肌能量代謝，從而保護缺血心肌。

3.1? 中醫藥對心衰心肌線粒體三羧酸循環功能的影響

心衰時，由于心肌線粒體膜結構損傷等原因引起三羧酸循環酶類活性降低。中醫藥能調節三羧酸循環酶類活性，改善三羧酸循環，促進能量的生成。白玲等[10]用蛋白質組學方法研究發現，芪藶強心膠囊可上調心衰大鼠心肌線粒體中蘋果酸脫氫酶、長鏈乙酰輔酶A脫氫酶、縮醛酶，同時下調乳酸脫氫酶B、烯醇酶，達到糾正心衰時脂肪酸利用障礙、調節糖酵解和加強三羧酸循環的作用。胡旭銘等[11]研究發現，參附益心方抑制受損心肌細胞線粒體脂肪酸代謝，同時促進葡萄糖氧化，在缺血缺氧條件下調節心肌能量代謝。葛文倩等[12]實驗證明，人參皂苷Rb1可使心衰大鼠心肌線粒體中檸檬酸合酶與順烏頭酸酶活性顯著增加，通過一種類似腺苷酸活化蛋白激酶激活劑的作用改善線粒體三羧酸循環。

3.2? 中醫藥對心衰心肌線粒體氧化磷酸化功能的影響

線粒體呼吸鏈復合體活性是氧化磷酸化效率的關鍵。中醫藥能夠增強心肌線粒體呼吸鏈復合體活性，穩定氧化磷酸化功能，改善心肌能量代謝，從而起到保護衰竭心肌的作用。葉子青等[13]實驗發現，保心康對縮窄腹主動脈心衰模型大鼠的心肌線粒體環氧化酶（cyclooxygenase， COX）活性有保護作用，從而更好地維持心肌功能。謝世陽等[14]研究表明，參附益心顆粒能通過抑制呼吸鏈復合酶Ⅲ、Ⅳ活性，來改善心肌梗死后心衰大鼠心肌線粒體呼吸功能。

3.3? 中醫藥對心衰心肌線粒體能量轉運的影響

ATP產生后，大部分由腺苷酸轉位酶（adenine

nucleotide translocator， ANT）轉出線粒體供心肌細胞利用，另有部分在肌酸激酶（creatine kinase， CK）的催化下轉化成（creatine phosphate， PCr）作為心臟的能源儲備。心衰時，ANT及CK活性降低，引起線粒體能量轉運障礙。中醫藥可以通過調節心肌ANT及CK表達，增強兩者的活性，從而改善心衰心肌線粒體能量轉運。杜柏等[15-16]實驗發現，心復康口服液可上調心肌梗死后心衰大鼠心肌細胞mit-CK mRNA、ANT1 mRNA的表達，促進mit-CK、ANT1蛋白含量增加，達到改善心肌細胞線粒體能量穿梭紊亂作用。廖佳丹等[17]研究表明，益氣活血復方可增加mit-CK mRNA及蛋白的表達調節肌酸激酶能量穿梭系統關鍵酶CK的活性，從而改善ATP轉運穿梭效率。李巖等[18]研究表明，益氣藥黃芪、黨參能提高心梗后心衰大鼠心肌CK-BB mRNA、mit-CK mRNA及ANT1、ANT2 mRNA的表達水平，通過穩定能量物質轉運酶系而改善心臟舒縮功能。

4 中醫藥對心衰心肌線粒體鈣超載具有調節作用

鈣超載可以造成線粒體結構損傷，導致其功能障礙。中醫藥能夠通過調節心肌線粒體鈣濃度，起到保護線粒體結構和功能的作用。李焱等[5]在對阿霉素致心衰大鼠模型實驗中發現，附子-黃芪-葶藶子角藥可調節心肌細胞中NCX1和SERCA2表達平衡，維持Ca2+穩態。苗夢露等[19-20]研究發現，抗心衰顆粒、抗心衰Ⅱ顆粒能提高舒張性心衰大鼠模型心肌細胞Na+-K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活力以及Ca2+-ATPase活性，從而降低胞內鈣濃度，減輕線粒體損傷。于妍等[21]實驗證明，黃芪注射液、川芎嗪、參附注射液能抑制AngⅡ導致的心肌細胞線粒體鈣濃度升高。

5 中醫藥對心衰心肌線粒體氧化損傷的影響

線粒體既是活性氧產生的主要場所，又是其作用的重要靶點。當活性氧的產生超過抗氧化劑的防御能力時，氧化性損傷即對線粒體產生功能和結構上的破壞。中醫藥能清除活性氧、減少脂質過氧化物、提高線粒體抗氧化能力、減輕氧化損傷，從而起到保護衰竭心肌的作用。白玲等[10]研究發現，芪藶強心膠囊可以抑制心衰大鼠心肌細胞線粒體中小分子熱休克蛋白27和αB2Crystallin的表達量，從而抑制衰竭心肌線粒體中的氧化應激過程。陳嘉興等[22]實驗證明，心衰合劑制備的含藥血清可使大鼠肥大心肌細胞中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）含量較模型組增高，丙二醛（malondialdehyde，MDA）明顯下降，從而減輕心衰大鼠心肌線粒體氧化應激反應。尤旭等[23]研究表明，黃芪總皂苷可使心衰大鼠心肌線粒體中SOD、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase， GSH-Px）活性升高，MDA含量降低，同時調控p38 MAPK和AKT信號通路減少氧化應激，且呈濃度相關性。

6 中醫藥對心衰心肌線粒體凋亡途徑的影響

研究[24-26]證實，線粒體在介導心肌細胞凋亡時，其結構與功能發生明顯改變，且與心肌細胞凋亡呈正相關。中醫藥能夠調節心肌線粒體鈣濃度、減輕氧化應激反應、調控抑制凋亡和促凋亡因子的釋放，從而減少心肌細胞凋亡的發生。肖軍等[27]研究發現，強心顆粒可下調慢性心力衰竭心氣虛兼血瘀水腫證大鼠心肌細胞線粒體中Cyto-C、Cleaved-caspase-3、Cleaved-caspase-9 蛋白表達，提高Bcl-2/Bax比率，從而減少線粒體凋亡途徑發生。陳廣等[28]實驗發現，溫陽振衰顆粒能下調慢性心衰大鼠模型心肌細胞線粒體自噬關鍵蛋白PINK1、Parkin、LC3、Prohibitin2，減少線粒體自噬和心肌細胞自噬性死亡。李崢等[29]研究表明，真武湯通過上調Sirt-1蛋白的表達，使心衰大鼠心肌細胞中的Bcl-2/Bax比率升高、Caspase-3表達下降，并通過調控SIRT1信號轉導系統、改善線粒體的結構和功能，從而減少心肌細胞的凋亡。

7 中醫藥對心衰心肌線粒體DNA損傷的影響

線粒體功能的正常發揮有賴于線粒體DNA（mitochondrial DNA， mtDNA）的完整。mtDNA突變或缺失必將影響線粒體氧化磷酸化水平，使ATP生成減少，導致心功能進一步惡化。中醫藥能減少心衰大鼠體內活性氧生成，減輕mtDNA氧化損傷，對mtDNA起到保護作用。馬騰等[30]實驗表明，參附益心方可上調乳鼠原代心肌細胞缺氧模型線粒體DNA中呼吸鏈復合體和ATP合成酶相關基因COX、ND1、ND2的表達，提高線粒體呼吸鏈復合體活性及心肌ATP的含量，在心衰心肌缺氧情況下降低乳酸脫氫酶（L-lactate dehydrogenase， LDH）合成，以保護心肌細胞，并呈劑量依賴性。劉詩瑤等[31]研究發現，補腎活血方能使心衰大鼠模型心肌組織中調節線粒體代謝和生物發生的主導協調因子—過氧化物酶體增殖活化受體γ輔助活化因子1α（peroxisome proliferators-activated receptor-γcoactivator-1α， PGC-1α）升高，PGC-1α通過增強核呼吸因子-1（nuclear respiratory factors， NRF-1）對線粒體轉錄因子mtTFA的轉錄，提升線粒體DNA復制和表達能力。邱志凌等[32]研究發現，心復康口服液可使心梗后心衰大鼠模型中SIRT1、PGC-1α、SIRT3表達明顯上調，增強核編碼的線粒體蛋白和mtTFA的功能。嚴士海等[33]研究發現，參葵通脈顆粒可顯著促進心衰模型大鼠受損心肌NRF-1、mtTFA的表達，保護線粒體核 DNA的轉錄和表達，同時促進PTEN誘導的激酶1基因（PTEN-induced putative kinase 1， PINK1）表達，刺激Parkin磷酸化，促使線粒體生成增加，從而減輕線粒體損傷。

8 結語

綜上所述，中醫藥能夠通過穩定線粒體膜電位、增強呼吸鏈復合體活性、調節鈣濃度、減輕氧化應激、保護mtDNA等作用來減輕心衰對心肌線粒體的損傷。在后續研究中，還應該運用現代化檢測技術和方法，積極開展中醫藥對線粒體融合/分裂及其他病理變化影響的研究，力求全面系統地揭示中醫藥改善心衰心肌線粒體功能的作用機制，為中醫藥防治心衰提供客觀的科學依據。

參考文獻

[1] 王陵軍，冼紹祥，高夢夕，等.益氣溫陽活血法對心力衰竭大鼠心肌細胞線粒體通透性轉變的影響[J].中藥新藥與臨床藥理，2014，25（3）：276-279.

[2] 于? 妍，王碩仁，聶? 波，等.川芎嗪、纈沙坦及曲美他嗪對乳鼠肥大心肌細胞線粒體結構和能量代謝的影響[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2012，10（3）：321-324.

[3] 謝世陽，王幼平，王小曉，等.參附益心顆粒對心力衰竭大鼠心肌ATP含量及解偶聯蛋白-2的影響[J].中華中醫藥雜志，2017，32（10）：4412-4415.

[4] 王寧寧.烏頭堿激活Sirt3改善心肌細胞線粒體功能[D].廣州：廣東藥科大學，2019.

[5] 李? 焱，姜澤豐，喬冬卉，等.附子-黃芪-葶藶子角藥對心力衰竭模型大鼠心肌細胞線粒體膜電位及鈣調節蛋白NCX1、SERCA2的影響[J].中醫雜志，2021，62（3）：252-258.

[6] 王? 臻，李潔白，董? 昕，等.補陽還五湯對舒張性心衰大鼠心肌線粒體能量代謝及AMPK/PPARα信號通路的影響[J].中國實驗方劑學雜志，2019，25（9）：12-17.

[7] 嚴士海，田磊，周仲瑛，等.參葵通脈顆粒對慢性心力衰竭模型大鼠心肌超微結構及線粒體動力學的影響[J].中醫雜志，2018，59（22）：1959-1964.

[8] 靳利利，袁? 丁，史振羽，等.加味參附顆粒對慢性心力衰竭大鼠心肌超微結構的影響[J].中國中醫急癥，2014，23（4）：602-604.

[9] 朱智德，龐? 延，盧健棋，等.強心湯對慢性心力衰竭模型大鼠心肌組織OMA1、OPA1表達及線粒體形態的影響[J].中醫雜志，2021，62（3）：266-270，276.

[10] 白? 玲，王? 軍，劉? 平，等.芪藶強心膠囊對心力衰竭大鼠心肌線粒體蛋白質組影響的研究[J].中國分子心臟病學雜志，2014，14（3）：949-952.

[11] 胡鳴旭.參芪益心方對H9C2心肌細胞能量代謝的影響及機制研究[D].哈爾濱：黑龍江中醫藥大學，2014.

[12] 葛倩文.人參皂苷Rb1對心力衰竭大鼠線粒體能量代謝的作用及機制研究[D].沈陽：遼寧中醫藥大學，2020.

[13] 葉子青，蘇一飛，趙? 靜，等.保心康聯合常規藥物對心衰大鼠心肌線粒體DNA及COX酶活性的影響[J].今日藥學，2015，25（8）：556-560.

[14] 謝世陽，王幼平，崔? 琳，等.參附益心顆粒對心肌梗死后心力衰竭大鼠心肌線粒體呼吸功能的影響[J].中國中西醫結合雜志，2020，40（1）：59-64.

[15] 杜? 柏，胡元會，馬鐵民，等.心復康口服液對心肌梗死后心衰大鼠心肌組織mit-CK mRNA及蛋白表達的影響[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2014，12（4）：461-463.

[16] 杜? 柏，胡元會，宋慶橋，等.心復康口服液對心梗后心衰大鼠心肌組織ANT1 mRNA及蛋白表達的影響[J].世界中西醫結合雜志，2013，8（5）：44-452.

[17] 廖佳丹，王鵬程，張? 艷，等.益氣活血復方對慢性心衰大鼠心肌能量代謝mi-CK mRNA及蛋白的影響[J].中華中醫藥學刊，2016，34（8）：1968-1971.

[18] 李? 巖，農一兵，林? 謙.益氣藥對慢性心力衰竭心氣虛證模型大鼠總肌酸激酶活性、肌酸激酶同工酶及腺苷酸轉位酶mRNA表達的影響[J].中華中醫藥雜志，2011，26（5）：1216-1221.

[19] 苗夢露，李七一，嚴士海，等.抗心衰顆粒對舒張性心衰大鼠模型心肌細胞內鈣離子、ATP酶及心肌線粒體超微結構的影響[J].北京中醫藥大學學報，2013，36（7）：468-471，475，505.

[20] 苗夢露.抗心衰Ⅱ號顆粒對DHF大鼠心臟舒張功能的影響及機制研究[D].南京：南京中醫藥大學，2013.

[21] 于? 妍.川芎嗪、黃芪液和參附液抑制心肌肥大及對線粒體和能量代謝的影響[D].北京：北京中醫藥大學，2012.

[22] 陳嘉興，佟? 彤，楊志海，等.心衰合劑對肥大心肌細胞線粒體MAO、COX活性的影響[J].中國生化藥物雜志，2016，36（9）：24-26.

[23] 尤? 旭，朱小芳，胡運鵬，等.黃芪總皂苷對心衰大鼠心肌細胞凋亡和線粒體膜電位的影響[J].基礎醫學與臨床，2020，40（9）：1218-1223.

[24] CHEN E， PROESTOU G， BOURBEAU D， et al. Rapid up-regulation of peptide elongation factor EF-1α protein levels is an immediate early event during oxidative stress-induced apoptosis[J]. Experimental Cell Research， 2000， 259（1）： 140-148.

[25] COOK S A， SUGDEN P H， CLERK A. Regulation of bcl-2 family proteins during development and in response to oxidative stress in cardiac myocytes： Association with changes in mitochondrialmembrane potential[J]. Circulation Research， 1999， 85（10）： 940-949.

[26] GRAZETTE L P， ROSENZWEIG A. Role of apoptosis in heart failure[J]. Heart Failure Clinics， 2005， 1（2）： 251-261.

[27] 肖? 軍，部? 帥，李? 珩，等.強心顆粒對心氣虛兼血瘀水腫證心衰大鼠心肌細胞線粒體凋亡的影響[J].中成藥，2019，41（10）：2353-2358.

[28] 陳? 廣，吳曉霞，蔡虎志，等.溫陽振衰顆粒對慢性心衰大鼠模型心肌細胞線粒體自噬關鍵蛋白的影響[J].時珍國醫國藥，2019，30（1）：16-18.

[29] 李? 崢，李文杰，尚雪瑩，等.真武湯通過SIRT1信號通路減輕心力衰竭大鼠心肌細胞線粒體損傷及心肌細胞凋亡[J].中華中醫藥學刊，2018，36（5）：1062-1067.

[30] 馬? 騰，李? 彬，王新陸，等.參附益心方對缺氧條件下大鼠原代心肌細胞線粒體DNA相關基因表達的影響[J].世界科學技術-中醫藥現代化，2020，22（5）：1421-1427.

[31] 劉詩瑤，張? 艷，孔繁達.基于“心腦腎軸”理論探究補腎活血方對慢性心衰大鼠心肌線粒體能量代謝及PGC-1α、NRF-1、mtTFA mRNA表達影響[J].遼寧中醫藥大學學報，2021，23（5）：22-26.

[32] 邱志凌.心復康口服液干預心力衰竭大鼠心肌線粒體質量控制的機制研究[D].北京：中國中醫科學院，2018.

[33] 嚴士海，方慧華，田? 磊，等.基于AMPK-mt TFA-PINK1信號探討參葵通脈顆粒改善慢性心衰心肌線粒體損傷的機制[J].中藥新藥與臨床藥理，2018，29（6）：738-743.

（本文編輯? 匡靜之）