基于脾—線粒體相關(guān)探討脾升清功能的季節(jié)性變化機(jī)制

張海蓉 劉雷蕾 孫一珂 朱佩 馬淑然

“五臟應(yīng)時(shí)”理論是“天人一體”整體觀的重要體現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)五季各有臟腑所主，當(dāng)令之臟調(diào)控人體氣機(jī)隨自然之氣的運(yùn)動(dòng)而呈現(xiàn)生、長(zhǎng)、化、收、藏五種變化，臟腑的生理功能也隨之而變，呈現(xiàn)季節(jié)性節(jié)律。“脾主升清”作為脾臟的重要生理功能，也具有應(yīng)時(shí)而變的季節(jié)性節(jié)律，但目前其季節(jié)性節(jié)律內(nèi)涵及機(jī)制的研究尚為不足。因此，本文從“脾主升清”與線粒體功能的相關(guān)性入手，將褪黑素的季節(jié)性分泌變化與其對(duì)線粒體能量代謝的調(diào)控作用相結(jié)合，以闡明“脾氣升清”及其季節(jié)性變化的現(xiàn)代理論內(nèi)涵，同時(shí)為臨床防治“脾升乏力”相關(guān)疾病及因時(shí)用藥提供新思路。

1 脾氣升清功能存在季節(jié)性節(jié)律

1.1 脾氣升清應(yīng)時(shí)而變，以順自然陽(yáng)氣升降之勢(shì)

“脾主升清”是脾臟的重要生理功能，影響全身氣機(jī)的運(yùn)動(dòng)，是脾臟布散精微、輸布津液、升舉清陽(yáng)、托舉內(nèi)臟功能的基礎(chǔ)，也是機(jī)體陽(yáng)氣推動(dòng)激發(fā)功能的體現(xiàn)[1]。李東垣《脾胃論》中提出“人賴天陽(yáng)之氣以生，而此陽(yáng)氣必須并于脾胃”，認(rèn)為脾胃之氣即陽(yáng)氣。《臨證指南醫(yī)案·脾胃門》云：“脾宜升則健，胃宜降則和。”脾胃同屬中焦，表里相依，升降相因，脾氣的升清功能是與胃氣的降濁相對(duì)而言，兩者共為人體氣機(jī)樞紐，不可分而論之。因此，脾主升清的實(shí)質(zhì)可以看成脾胃對(duì)陽(yáng)氣的升輸和布散[2]。

中醫(yī)天人相應(yīng)理論認(rèn)為：人體的陽(yáng)氣隨自然界季節(jié)氣候陰陽(yáng)轉(zhuǎn)化，呈現(xiàn)春升，夏長(zhǎng)，長(zhǎng)夏化，秋收，冬藏之勢(shì)。因此，中焦脾胃陽(yáng)氣順應(yīng)自然界而呈現(xiàn)為春夏的陽(yáng)升(陽(yáng))轉(zhuǎn)為秋冬陽(yáng)降(陰)的氣機(jī)轉(zhuǎn)換。從脾胃升降而論，即由春夏脾強(qiáng)胃弱(脾升為主，胃降不足)轉(zhuǎn)化為胃強(qiáng)而脾弱(胃降為主，脾升不足)，從而表現(xiàn)出脾升清功能的減退，胃通降功能的增強(qiáng)[3]。若機(jī)體可順自然之勢(shì)則無(wú)病，一旦臟腑的應(yīng)時(shí)不及，機(jī)體則表現(xiàn)為季節(jié)性疾病。

1.2 長(zhǎng)夏應(yīng)時(shí)調(diào)節(jié)不及，“升清乏力”是脾臟功能的季節(jié)特性

2 “脾主升清”的生理基礎(chǔ)是線粒體中的氧化磷酸化

2.1 氧化磷酸化為“脾氣升清”提供物質(zhì)基礎(chǔ)

中醫(yī)藏象理論認(rèn)為脾主升清是脾胃的陽(yáng)氣推動(dòng)功能的表現(xiàn)形式。脾氣升動(dòng)，將飲食水谷運(yùn)化而成的精微物質(zhì)，輸布于人體上下組織器官，營(yíng)養(yǎng)濡潤(rùn)全身，為化生氣血提供原動(dòng)力，并保障中焦氣機(jī)的有力運(yùn)轉(zhuǎn)以達(dá)“中央土以灌溉四傍”的作用。脾升清的過程是一個(gè)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)耗能過程，需要依賴物質(zhì)與能量代謝才能順利進(jìn)行[6]。氧化磷酸化是生命體能量代謝的主要途徑，將糖、脂、氨基酸三大能源物質(zhì)，通過呼吸鏈酶的催化和電子傳遞鏈生成三磷酸腺苷(adenosine triphosphates，ATP)，為生命活動(dòng)提供能量。一旦機(jī)體能量供給不足，脾升乏力，機(jī)體將呈現(xiàn)脾氣推動(dòng)無(wú)力的癥狀，即脾虛證的臨床表現(xiàn)。

2.2 線粒體是氧化磷酸化場(chǎng)所，其功能狀態(tài)可以反應(yīng)“脾氣升清”的能力

氧化磷酸化是線粒體的最重要的生物功能，通過將糖、脂肪、蛋白質(zhì)(水谷精微)分解并合成ATP(陽(yáng)氣)，起到推動(dòng)調(diào)控作用，為機(jī)體活動(dòng)提供能量。因此，線粒體有“細(xì)胞動(dòng)力工廠”之稱[7]，并通過三羧酸循環(huán)進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)換，調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡及之間的信息傳遞[8]，并以琥珀酸單酰輔酶A與甘氨酸為原料在酶的催化下合成血紅素[9]，這與中醫(yī)脾臟主升清、運(yùn)化，化生氣血的理論不謀而合。劉友章教授[10]首次提出“脾—線粒體”相關(guān)理論，認(rèn)為“脾主運(yùn)化”應(yīng)包括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的氧化磷酸化過程；彭艷[11]認(rèn)為線粒體與脾在生理功能上有相似之處，脾虛證機(jī)體的器官均出現(xiàn)相關(guān)酶和線粒體結(jié)構(gòu)的改變，其病情的輕重與線粒體病變程度正相關(guān)。

由上可見，中醫(yī)脾臟的生理功能與線粒體的功能密切相關(guān)，脾升發(fā)陽(yáng)氣的過程就是線粒體中三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能量代謝過程，通過線粒體中能量代謝的功能狀態(tài)可以反映脾氣升清的能力。線粒體功能現(xiàn)障礙，脾升清乏力，機(jī)體常表現(xiàn)為能量代謝性疾病。

3 “升清乏力”與各部位線粒體能量代謝異常密切相關(guān)

脾升清乏力，脾胃升清降濁功能紊亂，機(jī)體水谷精微布散失常，可出現(xiàn)一系列病理狀態(tài)：上部失養(yǎng)可見頭暈乏力，中焦氣滯可見腹脹納呆，精微下滲可見便溏下利，精微不布肢體困重等癥。尤其在長(zhǎng)夏之際，由于脾升胃降的節(jié)律性轉(zhuǎn)化，全身氣機(jī)也表現(xiàn)為升清減退，而通降功能增強(qiáng)，加之太陰濕土之臟最易受濕邪所困，常表現(xiàn)出上、中、下三部的不適及周身困倦。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)此諸多癥狀，皆與各部位線粒體功能失調(diào)有關(guān)。

3.1 清陽(yáng)不升、頭目失養(yǎng)與腦部線粒體呼吸鏈I、III和IV復(fù)合物活性下降相關(guān)

清陽(yáng)不達(dá)上竅，頭目無(wú)以濡養(yǎng)，可見頭目不清，神疲乏力。劉文俊等[12-13]認(rèn)為“神疲”的原因與海馬線粒體的功能有關(guān)，曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)評(píng)定為“神疲”的大鼠海馬神經(jīng)元線粒體結(jié)構(gòu)損傷明顯，且數(shù)量減少，產(chǎn)能下降；海馬和下丘腦中線粒體分裂因子和線粒體分裂蛋白1表達(dá)升高，引發(fā)線粒體自噬，導(dǎo)致神經(jīng)元能量供給下降。有學(xué)者認(rèn)為，脾虛是抑郁癥的重要病機(jī)，脾虛清陽(yáng)不升，可出現(xiàn)神失所養(yǎng)，肌肉痿軟，倦怠少食等癥狀，與海馬線粒體結(jié)構(gòu)損傷、呼吸鏈I、III和IV復(fù)合物活性下降有關(guān)[14-15]。可見，清陽(yáng)不升的本質(zhì)是線粒體功能障礙。

3.2 濁氣停滯、胃脘脹滿與胃線粒體cAMP-PKA通路信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受抑相關(guān)

脾胃位于中焦，調(diào)節(jié)全身之氣的升降，作為氣機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)的樞紐。當(dāng)脾升之力下降，脾胃升降失職，中焦轉(zhuǎn)運(yùn)停滯常表現(xiàn)為脘腹脹滿、不思飲食等脾虛痞滿之證，現(xiàn)代研究認(rèn)為此與線粒體的能量代謝密切相關(guān)。劉友章等[16]發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期耗氣破氣加上饑飽失調(diào)制作的脾虛模型大鼠，胃組織細(xì)胞線粒體失去正常形態(tài)結(jié)構(gòu)，可見空泡樣變，細(xì)胞色素a、b、c較正常大鼠下降，細(xì)胞色素氧化酶的量減少。表明處于脾虛狀態(tài)可導(dǎo)致胃腸各器官線粒體DNA損害，COX亞基基因表達(dá)異常，細(xì)胞色素氧化酶減少，影響機(jī)體能量代謝。何麗娟等[17]研究發(fā)現(xiàn)，與正常組大鼠比較，脾氣虛證大鼠胃組織cAMP、ATP含量有所減弱，與cAMP-PKA通路信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受抑有關(guān)。脾虛患者線粒體病變導(dǎo)致ATP產(chǎn)生減少或供能障礙，影響壁細(xì)胞分泌鹽酸及內(nèi)因子，這可能是出現(xiàn)脘腹脹滿、食后脹甚的癥狀的內(nèi)在機(jī)制，且線粒體的病變程度與患者脾虛癥狀的輕重程度相關(guān)[18]。

3.3 精微下滲、泄瀉不爽與腸線粒體氧化磷酸化功能障礙相關(guān)

脾胃升降相應(yīng)，當(dāng)脾升之力下降，中焦氣機(jī)運(yùn)動(dòng)以胃氣降濁之力更為明顯，尤其在長(zhǎng)夏季節(jié)，脾喜燥惡濕，得長(zhǎng)夏濕困易致升清功能減退。胃為陽(yáng)明燥土，潤(rùn)則降，得長(zhǎng)夏濕潤(rùn)炎熱之氣外助而致受納腐熟水谷、主通降功能相對(duì)增強(qiáng)，呈現(xiàn)胃強(qiáng)脾弱之象，飲食水谷易于消化，但精微的吸收減少，脾臟的化濕能力減弱，濕盛則濡瀉，易致胃腸動(dòng)力障礙性疾病，如慢性功能性腹瀉、消化不良、腸易激綜合征等[19]。脾氣虛模型大鼠常表現(xiàn)出便形溏稀、肛周污穢狀態(tài)，比色法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，大鼠回腸組織中線粒體呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ、Ⅳ活性下降，影響了線粒體氧化磷酸化的進(jìn)程，導(dǎo)致ATP生成減少，Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶活性降低，加重了機(jī)體能量供應(yīng)障礙[20]。另有研究證明脾氣虛狀態(tài)下小腸黏膜線粒體損傷與線粒體蛋白控有關(guān)，異常蛋白沒有被熱休克蛋白70修復(fù),而是大量被Lon蛋白酶和酪蛋白裂解蛋白酶XP水解排出，從而導(dǎo)致線粒體嵴減少，空泡化的病理改變[21]。

3.4 脾精不布、肌肉失養(yǎng)與肌肉線粒體功能障礙相關(guān)

脾主身之肌肉，是指脾氣升動(dòng)，布散水谷精微以生養(yǎng)肌肉，故脾虛之人可見，精神疲憊、肌肉乏力、行動(dòng)遲緩，甚至痿廢不用以致痿證，治療上有“治痿獨(dú)取陽(yáng)明”之說(shuō)。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為，人體肌肉組織的ATP儲(chǔ)存量低，但主要是由ATP水解直接供能，與線粒體的功能密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，病理狀態(tài)下肌肉組織中可見線粒體空泡變性、內(nèi)嵴缺失紊亂、mtDNA缺失[22]，肌橫紋紋理消失，肌絲溶解[23]。除此之外，中醫(yī)的痿證包涵多種西醫(yī)的神經(jīng)肌肉病變，如肌營(yíng)養(yǎng)不良癥、重癥肌無(wú)力、多發(fā)性肌炎等，都與線粒體的病變或者相關(guān)酶的活性有關(guān)，通過健脾益氣、運(yùn)脾化濕等治療均有確切效果[24]。

4 褪黑素的季節(jié)性分泌節(jié)律，為研究線粒體功能的季節(jié)性變化提供了新的思路

4.1 褪黑素是“天人相應(yīng)”的媒介

褪黑素是受松果體精準(zhǔn)調(diào)控的一種神經(jīng)內(nèi)分泌激素，其合成分泌受外界光照影響。光束經(jīng)視網(wǎng)膜產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，可以抑制視交叉上核和頸上神經(jīng)節(jié)，減少褪黑素的分泌[25]。此外，褪黑素合成需要松果體中基烷基胺N-乙酰轉(zhuǎn)移酶的參與，該物質(zhì)夜間活性明顯提高，促進(jìn)褪黑素的合成[26]。因此，褪黑素的分泌有明顯的晝夜節(jié)律，即白晝分泌量少，夜晚分泌增多。此外，褪黑素還具有明顯的季節(jié)節(jié)律，前期實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，生理狀態(tài)下，大鼠分泌褪黑素具有冬季>春季>秋季>夏季的變化趨勢(shì)，可引起下丘腦—垂體—腎上腺軸及海馬神經(jīng)遞質(zhì)季節(jié)性改變[27]。褪黑素作為高位調(diào)節(jié)作用激素，廣泛作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等，對(duì)機(jī)體的生理功能起重要調(diào)控作用[28-30]。因此褪黑素可以看作為“授時(shí)因子”，參與全身臟腑組織的季節(jié)性調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)機(jī)體以應(yīng)天地變化的重要作用，是研究機(jī)體季節(jié)性特點(diǎn)的重要切入點(diǎn)。

4.2 線粒體的氧化磷酸化功能具有季節(jié)節(jié)律

現(xiàn)代研究表明，光周期、濕溫變化等環(huán)境因素會(huì)影響線粒體的功能。地松鼠腦中線粒體的活性受自然節(jié)律調(diào)控，冬季線粒體復(fù)合物I燃料通量增加，線粒體質(zhì)子泄漏和鈣負(fù)荷減少，氧化磷酸化的產(chǎn)能將更高，ATP的產(chǎn)生明顯增加[31]，WANG等[32]證明光照時(shí)長(zhǎng)可以影響哈氏腺中線粒體的功能，短光照組中動(dòng)力相關(guān)蛋白1和線粒體分裂因子蛋白表達(dá)最高，提示線粒體分裂升高；而長(zhǎng)光照下線粒體可見明顯腫脹，ATP合酶和CS蛋白表達(dá)水平降低，凋亡水平上調(diào)，可能導(dǎo)致線粒體功能下降。褪黑素受體所介導(dǎo)的信號(hào)通路通過抑制半胱氨酸蛋白酶-3活化并增加信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3磷酸化而對(duì)線粒體功能起到改善作用[33]。由此可見，線粒體的生理功能隨著光照的增加而存在減弱的趨勢(shì)節(jié)律，即短光照下線粒體氧化磷酸化功能較強(qiáng)，ATP釋放增多，這可能與褪黑素的季節(jié)性調(diào)控相關(guān)。

環(huán)境因素刺激有可能導(dǎo)致線粒體活性氧過量產(chǎn)生，造成氧化損傷，影響線粒體氧化磷酸化能力。線粒體氧化磷酸化過程中電子傳遞鏈的電子漏是產(chǎn)生活性氧的主要途徑。在生理?xiàng)l件下，活性氧是核成熟所必需的；而活性氧產(chǎn)生超量，導(dǎo)致和抗氧化能力之間的失衡，就會(huì)導(dǎo)致線粒體功能損傷和細(xì)胞凋亡。有研究表明，炎熱等環(huán)境因素暴露可以導(dǎo)致線粒體中活性氧升高，打破機(jī)體氧化與抗氧化之間的平衡，可能導(dǎo)致線粒體功能損傷和細(xì)胞凋亡[34]。Ballinger等認(rèn)為，地松鼠冬季期間腦線粒體功能明顯強(qiáng)與春季，應(yīng)更容易產(chǎn)生活性氧。然而，大腦中具有一套神經(jīng)保護(hù)機(jī)制，以最大限度地減少活性氧的氧化損傷，這可能與褪黑素有關(guān)[35]。

4.3 褪黑素通過抗氧化調(diào)控線粒體氧化磷酸化功能

褪黑素對(duì)線粒體的生理功能有重要調(diào)節(jié)作用。線粒體起源的內(nèi)共生理論認(rèn)為，在進(jìn)化過程中，線粒體很可能是原始原核生物吞入產(chǎn)生褪黑激素的細(xì)菌后進(jìn)化產(chǎn)生[36]。多項(xiàng)研究表明，多種細(xì)胞系中褪黑素在線粒體含量往往高于胞質(zhì)等其他部位[37]，褪黑素可以通過寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)體PEPT1和PEPT2進(jìn)入線粒體，還可能在線粒體中合成。線粒體氧化磷酸化過程為細(xì)胞提供能量同時(shí)也產(chǎn)生大量的活性氧，長(zhǎng)時(shí)間的活性氧蓄積會(huì)造成線粒體的損害，影響細(xì)胞正常功能。大量研究證實(shí)，褪黑素在體內(nèi)體外都具有強(qiáng)大的抗氧化作用，能抑制細(xì)胞、組織的氧化損傷[38]，1個(gè)褪黑素分子可以消除10個(gè)活性氧，是傳統(tǒng)抗氧化劑的10倍。且褪黑素高濃度存在于線粒體內(nèi)膜上，靠近活性氧的產(chǎn)生位點(diǎn)，可以防止線粒體中心磷脂的過氧化，對(duì)維持其正常的生理至關(guān)重要。且褪黑素的代謝產(chǎn)物也可以高效清除活性氧，如N1-乙酰基-N2-甲酰基-5-甲氧基尿嘧啶、環(huán)狀3-羥基褪黑素等，使其在低濃度時(shí)也可以發(fā)揮顯著效果[39]。

褪黑素的強(qiáng)大抗氧化作用，可以明顯改善病理狀態(tài)下的線粒體失穩(wěn)。腺苷酸活化蛋白激酶是維持細(xì)胞能量代謝穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵分子[40]，其磷酸化后可以直接激活受體γ輔助激活因子1α，還可通過激活沉默信息調(diào)節(jié)因子1進(jìn)一步提高受體γ輔助激活因子1α轉(zhuǎn)錄活性，磷酸化的受體γ輔助激活因子1α可以激活解偶聯(lián)蛋白2啟動(dòng)子區(qū)域的甲狀腺激素反應(yīng)元件，上調(diào)解偶聯(lián)蛋白2的表達(dá)，進(jìn)而降低線粒體膜電位并抑制活性氧產(chǎn)生[41]。張斌等[42]通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素可以增加氧化損傷后腦中線粒體的生物合成，提高線粒體的膜電位，并通過激活腺苷酸活化蛋白激酶調(diào)控線粒體穩(wěn)態(tài)。因此，褪黑素可以看作是一種理想的線粒體靶向抗氧化劑[43]，可有效調(diào)控線粒體的功能，使其呈現(xiàn)季節(jié)性變化的節(jié)律，為研究“脾主升清”的季節(jié)性變化提供了新思路。

5 小結(jié)

綜上，本文從“脾氣升清”功能與線粒體能量代謝的相關(guān)性出發(fā)，結(jié)合褪黑素對(duì)線粒體功能的季節(jié)性調(diào)控作用，以褪黑素為應(yīng)時(shí)媒介，論述了“脾氣升清”季節(jié)性變化的現(xiàn)代理論內(nèi)涵。“脾氣升清”的季節(jié)性節(jié)律表現(xiàn)在，隨自然之氣的升降，機(jī)體呈現(xiàn)為春夏的脾升為主，胃降不足，轉(zhuǎn)化為秋冬的胃降為主，脾升減弱；且長(zhǎng)夏季節(jié)是全身氣機(jī)升極轉(zhuǎn)降的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，脾易為濕困所困，調(diào)控不及，無(wú)法適應(yīng)自然之氣的過渡與轉(zhuǎn)換，呈現(xiàn)脾升乏力之癥。這可能與褪黑素的季節(jié)性分泌影響線粒體氧化磷酸化功能相關(guān)，即褪黑素在長(zhǎng)夏季節(jié)分泌明顯減少，線粒體中抗氧化能力下降，活性氧堆積導(dǎo)致線粒體形態(tài)和功能損傷，這與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中線粒體功能障礙所致的能量代謝疾病的季節(jié)性加重密切相關(guān)。因此，探究褪黑素對(duì)線粒體氧化磷酸化功能的季節(jié)性影響機(jī)制，既為“脾主升清”功能季節(jié)性變化提供理論支撐，又可為“脾升清乏力”相關(guān)疾病提供新的防治思路，但其具體的作用機(jī)制有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探究。