基于“正邪理論”探討自噬在動脈粥樣硬化發展中的作用

何義鑫,伍建光

(1. 江西中醫藥大學臨床醫學院,江西 南昌 330006;2. 江西中醫藥大學附屬醫院,江西 南昌 330006)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是導致心腦血管病的病理基礎。目前推算心血管病現患病人數3.30億,病死率仍居首位,且呈現年輕化的趨勢[1-2]。自噬是真核生物中一種細胞自我保護的分解代謝機制,越來越多證據表明自噬與AS有著密切關系,如脂噬(脂滴的選擇性降解,屬于選擇性自噬的一種)受損影響三酰甘油、膽固醇等的降解,自噬還可通過抑制炎癥和凋亡而起到保護作用,而過高水平的自噬會加速動脈粥樣硬化斑塊的破裂[3-4]。中醫中的“正邪理論”是闡釋疾病發生、發展及轉歸的重要基礎理論,與細胞自噬機制有高度的相似性,或許以此為啟示為AS的防治提供新的思路。

1 正邪理論略談

正邪理論源于我國古代樸素唯物論,《侶山堂類辨》云:“有正氣,必有邪淫,此天地自然之理也。”從古至今人們都認為正與邪是處于一種相互轉化而又對立的層面,猶如太極中的陰陽魚,對于現代哲學來看這是矛盾的兩個方面?！额惤洝吩啤皻獾闷浜蛣t為正氣而生物,犯其變則為邪氣而傷物”,《素問·五運行大論》云“五氣更主,各有所先,當其位則正”,寓意“正氣”是作為“當位”“中和”而言,那么“邪氣”便是作為“失位”“偏位”可傷人而言了。如血運行脈中,在其位則可營養周身,如果“不在其位”,溢于脈外,離經之血則為瘀血,變成了邪氣?！端貑枴ぴu熱病論》云“邪之所湊,其氣必虛”,人體之本為“正氣”,虛邪賊風為“邪氣”,人體疾病的發生、發展及歸化過程實際上就是“正邪交爭”的過程。

2 自噬的認識

“自噬”一詞源于希臘語“自食”,是一種利用溶酶體作用對自身進行調整修復的過程[5],實際上就是“自我消化、廢物再利用”的代謝過程。在哺乳動物體內,根據物質進入溶酶體的途徑不同,自噬可分為三類,分別為巨自噬、微自噬、分子伴侶介導自噬。本文講述以巨自噬(以下均稱為自噬)為主,其主要是一種內質網衍生的膜包被(雙膜囊泡)一些降解材料如細胞器、蛋白質、過量的糖原等,形成了其特殊標志物自噬體[6],然后運輸到溶酶體內降解的過程[7]。自噬在一定的壓力條件下可誘導,包括缺氧、營養缺乏或外界刺激等[8],這便是自噬的過程,大致可分為自噬誘導、延伸、自噬體形成、自噬溶酶體形成及內容物降解5個階段,其中研究發現ATG是自噬的核心基因[9],以上每一步都由特定的ATGs蛋白介導。階段的具體表達如下:壓力條件誘導共同作用于Unc-51樣激酶1(ULK1)復合物[由ULK1、ATG13和FAK家族激酶相互作用蛋白(FIP200)形成],之后通過磷酸化Ⅲ類磷脂酰肌醇三磷酸激酶(PI3K)復合物使吞噬泡成核,吞噬泡的延伸是由ATG12-ATG5-ATG16L復合物、Ⅲ類PI3K復合物、微管相關蛋白輕鏈3(LC3)-Ⅱ[在這個階段,ATG12-ATG5-ATG16L復合物促進ATG4裂解的LC3/GABARAP(LC3-Ⅰ)與磷脂酰乙醇胺(PE)的偶聯形成LC3-Ⅱ,其整合到吞噬泡膜中]和γ-氨基丁酸受體相關蛋白(GABARAP)的ATG8家族蛋白以及ATG9輔助的。最終,擴張的膜包囊降解材料形成一個自噬體,LC3-Ⅱ從這個結構的外膜上分裂。自噬體的外膜與溶酶體的膜融合形成自噬溶酶體,其內容物隨后被降解并輸出到細胞質中供細胞再利用[8,10-11]。但究其本質,其實是一種細胞的保護機制,且是雙向的,過度亦會造成傷害,如破壞細胞結構甚至誘導細胞死亡等,這種機制與人類各種包括心血管、肺、肝、神經、代謝等方面的疾病相關[12],尤其在心血管疾病發展過程中扮演著重要角色[13]。

自噬由相同靶標并且參與著細胞生長代謝途徑的雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和AMP激活的蛋白激酶(AMPK)信號通路共同協調[14]。正常情況下,AMPK是受抑制的,而mTOR途徑對上游的Ⅰ類PI3K、MAPK等作出反應[5],并且通過mTOR復合物I(mTORCI)作用于ATG13,ATG13被磷酸化,誘導ULK1復合物分解,從而抑制自噬。在細胞應激狀態下,mTOR磷酸化受到抑制,使ULK1復合物保持完整并能夠啟動自噬體形成,啟動自噬[15-16];AMPK則通過去磷酸化抑制mTORCI以及磷酸化激活ULK1復合物而啟動自噬[17]。再有與吞噬泡形成及自噬體啟動重要的途徑,細胞應激后Beclin-1的合成和形成VPS34復合物,啟動吞噬泡的形成,從而誘導自噬?，F研究較多在于PI3K/Akt/mTOR通路與自噬的關系[18]。所以從中也可以知道自噬其實是雙向的,一定條件下的自噬是保護機體的作用,不足則會在人體細胞應激情況下不能提供足夠的能量,而在過度的情況下導致細胞的死亡[19]。

3 自噬在AS發展中的相關性

AS是一種慢性疾病,脂質代謝異常和炎癥的發生都被認為與AS的發病機制有關,動脈的狹窄是由血管平滑肌細胞(VSMC)增殖、脂質的累積、鈣化以及動脈腔內斑塊積聚引起的炎癥所涉及的一系列反應[20],自噬在動脈粥樣硬化斑塊發展過程中主要表現在各種細胞類型中,如內皮細胞、血管平滑細胞和巨噬細胞[21]。

內皮自噬在血管內皮和AS的生理病理發展過程中扮演重要角色,其通過介導如屏障完整性、血管擴張、白細胞黏附、血小板聚集和血管生成等關鍵步驟以維持血管穩態。此外,在AS形成過程中,其在活性氧(ROS)的產生、促進NOS的生成、脂質代謝、減少細胞凋亡以及抑制炎癥反應等方面也具有重要作用[22]。例如研究顯示,miR-214-3p通過直接靶向ATG5的3’UTR調控內皮細胞中含氧低密度脂蛋白(ox-LDL)引發的自噬,參與AS內皮細胞自噬的調節[23];miR-100可以通過抑制mTORC1途徑在內皮細胞中起到抗炎作用,而上述也談及mTORC1本身會抑制自噬的啟動[24]。VSMC是動脈管壁上最豐富的一種類型,對血流動力學起到關鍵的調節作用。在AS發展過程中,有關的脂質種類、細胞因子、生長因子等都可以促進VSMC的自噬。例如,腫瘤壞死因子(TNF)-α是由VSMC和炎性細胞分泌,其可以增加自噬體囊泡的形成以及AS病變中自噬標志物LC3-Ⅱ和Beclin-1的表達[25]。自噬是VSMC表型轉換的關鍵因素,血管損傷后,在血小板源性生長因子(PDGF)等生長因子刺激下,VSMC將其表型從基線收縮狀態修改為增殖合成狀態。盡管自噬是AS發展過程中的一種保護機制,但是過度自噬卻可誘導VSMC的死亡,膠原蛋白合成減少,導致斑塊出現不穩定[26]?？偟膩碚fVSMC自噬在一定程度上對血管起保護作用的。免疫系統對AS發病機制也有著重要影響,動脈中的巨噬細胞在炎癥反應、血管的修復和再生過程中都起著重要作用[27]。在AS斑塊形成期間,循環單核細胞進入血管壁的內皮下并轉化為巨噬細胞,隨后在吞噬oxLDL或其他修飾脂蛋白后變成泡沫細胞,而泡沫細胞就是AS的重要標志,在泡沫細胞形成過程中,自噬上調不僅可以降低細胞內脂滴的積累,還可以通過清除功能失調的線粒體和降低細胞內ROS水平抑制細胞凋亡[28];但是巨噬細胞也可以通過分泌白細胞介素(IL)-1、IL-6和TNF-α等炎癥因子加劇炎癥反應,誘導VSMC死亡,進而加劇斑塊的不穩定性[29]。巨噬細胞自噬還能調節膽固醇的外流、轉移、炎癥介質的產生,從而參與并影響AS的整個過程,相關研究也證實了AS斑塊的巨噬細胞豐富區域檢測到自噬相關蛋白ATG16L1的表達;巨噬細胞自噬障礙可以導致AS的惡化[22,30-31]。

4 正邪理論與AS的相關性

中醫對于AS的病名基本歸于“脈痹”“胸痹”“中風”“血濁”“脈積”等范疇。AS的病因病機在現在看來仍然非常復雜,大多數醫家均認為AS基本病機為正虛邪實,屬本虛標實之證,本于氣血陰陽之不足,標于內外之邪實,整個病程虛實夾雜、互為轉化[32]。“正”即“正氣”,從人體自身而言,包含著精氣血津液的協調運行,“邪”即“邪氣”,包括外感六淫、疫癘及內生痰、飲、瘀、毒等。“正邪交爭”存在于疾病從發生、發展到歸化的整個過程,《靈樞·百病始生》“不得虛,邪不能獨傷人”,正氣的不足和邪氣的強盛都是不可或缺的因素,前者是致病內在原因,后者則是發病的條件?！盁o正則邪不顯”,正邪的交爭過程也是自噬維持機體平衡的過程。

正氣的作用包括:自我調節,抗邪防病,自我修復。自噬在正常細胞中主要扮演著促進細胞內循環和代謝調節的角色,而在各種生理或病理的刺激(包括饑餓、缺氧、炎癥等)下,自噬可以將這些因刺激受損的細胞成分分解代謝,產生ATP以維持當前應激下的自身能量供應,并且能夠對自身衰老細胞器進行“清除”,誘導多余細胞的程序性死亡等[33],以維持體內的動態平衡。自噬機制似乎與正氣的自我調節、防病、修復功能以及外邪入體刺激人體作用機制高度吻合。內外之邪侵犯人體之時,正氣充足而內守,此時人體內細胞接受外界刺激自噬上調,分解代謝自身已損傷細胞器為自身供能,自噬還可通過受體途徑如p62、NDP52等蛋白泛素化連接病原體以協助自噬小體將其捕獲清除,其還可以促進巨噬細胞從促炎型向抑炎型的轉化、未成熟的自然殺傷細胞(iNKs)向成熟NK細胞轉化以及B細胞分化[34],在免疫應答中扮演重要角色,正氣充足則邪氣無所藏匿,體外之邪無所侵犯,體內所產痰濁、瘀血、毒邪等邪氣隨氣血津液協調運行而清除。

AS多見于肥胖及老年患者,與飲食、情志、不良生活方式都有著密切關系,受上述諸多因素影響,患者日久易表現為氣血津液不足,正氣虧虛,溫煦與推動功能異常,五臟失于濡養?！端貑枴び駲C真藏論篇》云:“心受氣于脾”,心主血脈,如后天不足,水谷之精不能奉心化赤,氣血津液化生無源,則脈道不充,心氣不足則血脈推動無力,合則血行瘀滯,“血不利則為水”。肺、脾、腎功能失調則水液停聚而生痰濁,進一步加重氣血津液代謝異常。正氣愈虛,此時體內細胞自噬不足,免疫功能低下,亦易感邪氣,內外合邪為患,邪氣入脈絡耗傷正氣,正邪失調,其無法降解自身已損及衰老細胞器,痰濁、瘀血、濕毒等病理產物積聚體內無法清除。邪是導致各種脈管病的重要因素,如張建平教授認為毒、瘀之邪可引起血小板的增多、血液凝結及血栓形成,從而促進AS的進展[35]。邪氣亢盛則易侵犯、阻滯、凝結于脈道,脈道實為氣血運行之管道而承氣血之濡養,《黃帝內經·靈樞·經脈》中所言:“經脈者,所以能決生死,處百病,調虛實,不可不通”,氣血失調則脈道不利而造成血管脆性下降、內皮細胞紊亂、炎癥等的發生[36]。內皮細胞、血管平滑肌細胞為滿足自身修復及供能,進而造成自噬過度激活,大量降解自身細胞器,能量供給異常,加快了氧化應激、炎癥反應及血栓形成的進展。非正常狀態下細胞自噬與中醫正邪理論在動脈粥樣硬化發展中的關系見圖1。

5 治 法

中醫治法宜循“扶正祛邪”為要,祛邪不傷正,扶正不留邪。緩則治其本,如年老體衰勞倦之人,“扶正”當以補益精氣血津液為主,如人參具有補益氣血津液的作用,其提取物人參皂苷化合物K具有抗炎及誘導自噬的作用[37],上調自噬,延緩動脈斑塊的形成;人參皂苷Rb1可以通過AMPK通路激活巨噬細胞自噬,促進AS脂質斑塊的代謝,有益斑塊的穩定[38]。黃芪擁有“補氣諸藥之最”的美譽,李園園等[39]發現黃芪中的代表性活性單體成分黃芪甲苷可上調內皮細胞中自噬相關蛋白LC-3及Beclin-1,誘導內皮細胞自噬,起到內皮保護作用及抗炎作用。溫陽扶正之藥包括補骨脂及附子等,其中補骨脂提取物甲基補骨脂黃酮能夠通過抑制mTOR磷酸化,增加LC-3和Beclin-1蛋白表達,誘導血管平滑肌細胞自噬,抑制細胞的鈣化以及凋亡,延緩AS的發展;附子中包含的附子多糖能夠升高ox-LDL誘導下血管平滑肌細胞的LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值,自噬上調,抑制ox-LDL而減少泡沫細胞形成,并且抑制細胞鈣化[40]。張磊等[41]研究發現,有補益精血功效的制首烏所含大黃素可以通過抑制PI3K/Akt及其下游mTOR信號通路的活性,刺激自噬上調,增加糖脂代謝,實現抗AS作用?！办钚啊碑敾钛?、利水化濁、清熱解毒為主,一旦AS發展為冠心病心肌梗死、心絞痛等急性冠脈綜合征時,當先考慮“急則治其標”,以活血通絡為主。Zhang等[42]研究也指出從活血化瘀藥物丹參中提取的丹參酮ⅡA能夠通過調節自噬相關蛋白LC-3、p62和Beclin-1,同時通過上調AMPK和下調mTOR來介導內皮細胞自噬的上調,改善血管功能。還有實驗結果顯示,從瘀血熱毒角度論治的犀角地黃湯,能夠明顯抑制自噬基因Atg-5、Beclin-1的mRNA表達[43];化痰祛瘀解毒通脈湯中的主要成分丹參酸A、小檗堿可以激活AMPK-mTOR、抑制Akt-mTOR通路增加細胞自噬,能夠減少炎癥因子的分泌[44];清熱化痰之黃連溫膽湯可通過下調PI3K/Akt/mTOR信號通路,誘導巨噬細胞自噬,降低血清中膽固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白等,穩定AS易損斑塊[45]。扶正祛邪兼顧的益氣活血藥組人參三七川芎中提取物人參三七川芎醇,可促進內皮細胞內的自噬相關蛋白Beclin-1、LC3Ⅱ的增多,從而上調自噬,延緩內皮衰老。陳婉瑩等[46]發現,通過電針或艾灸對內關穴進行預處理,可下調細胞中ULK1和Beclin-1的表達,抑制細胞過度自噬和凋亡,改善心肌缺血再灌注損傷。

綜上,在AS早期或者是緩解期,以扶正為主,多以補益精氣血津液為法,輔以活血化瘀、清熱化痰解毒,防止外邪“熱、毒”致病引起斑塊的突然破裂[47]?！端貑栠z篇·刺法論》云“正氣存內,邪不可干”,自噬上調,則可清除衰老或已損細胞器,清除體內痰濁瘀血之邪氣,達到推陳出新的效果;急性發作、斑塊破裂期,此時自噬過度激活,誘導巨噬細胞分泌炎癥因子、膽固醇外流,當以祛邪為主,以活血祛瘀化濁為法,輔以溫陽益氣,清除病理產物,氣血津液充足則血脈通利。

6 總 結

隨著研究不斷進展,自噬在AS發展過程中越來越受到重視。筆者以“正邪理論”與自噬機制高度相似為基礎,簡略探討了在“正邪理論”啟示下的自噬在AS發展中的作用,AS的發展中是以細胞自噬不足或太過,內外有形實邪積聚無法清除為結果,治療可以扶正祛邪為法。該理論的簡述或許可以為今后中西醫結合防治動脈粥樣硬化提供新的思路。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。