中藥通過線粒體質量控制改善心肌缺血再灌注損傷的機制研究進展

近年來，隨著疾病譜的不斷改變，缺血性心臟病已成為日益嚴峻的健康挑戰，其標準治療手段在于迅速恢復缺血心肌的血流灌注，以預防心肌細胞遭受致命性損傷。雖然再灌注是當前縮小心肌梗死面積并降低患者死亡率的重要臨床策略，但該策略可能會進一步導致心肌缺血再灌注損傷（myocardial ischemia-reperfusion injury，MIRI），進而影響患者預后[1]。MIRI 是常見的心臟病理過程，是一系列復雜機制共同作用的結果，這些機制包括代謝變化、線粒體功能障礙、炎癥加重、自噬失調和氧自由基過度產生等[2]。目前，西醫尚缺乏治療MIRI的特效藥物和方法，故缺血性心臟病患者因MIRI 死亡的概率仍然較高[3]。隨著中醫藥研究的不斷深入，其在改善MIRI 領域表現出多靶點、多途徑、低毒副作用的獨特優勢，已得到臨床的普遍認可并得以應用。

心肌細胞作為高耗能細胞，其收縮功能依賴線粒體持續產生的腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）。線粒體質量控制（mitochondrial quality control，MQC）作為線粒體能量代謝和細胞穩態的關鍵調控機制，可通過協調氧化應激、生物發生、分裂/融合、自噬及細胞內鈣穩態等途徑來維持線粒體結構及功能的完整性；同時，MQC可通過雙重調控機制來發揮對細胞的保護作用，即其既能快速清除受損線粒體、防止異常物質蓄積，又能通過動態重構線粒體網絡來維持細胞器功能。這種協同作用可有效增強心肌細胞的抗損傷能力，降低細胞在缺血再灌注過程中的易損性[4]。由此可見，MQC可能是防治MIRI的重要靶點。

MIRI 在中醫體系中并無直接對應的病癥名稱，但依據其胸悶、心慌等臨床癥狀，可歸入“胸痹”“心悸”等疾病范疇。中醫理論認為，MIRI 的基本病機特征為本虛標實，主要表現為氣虛、血瘀及痰濁，宜以益氣、活血、祛痰作為治療之法。近幾年，中藥改善MIRI 相關研究取得了較大進展。為此，本文對中藥有效部位及單體、藥對、復方及相關制劑通過MQC改善MIRI 的相關研究進行系統整理與歸納，旨在為深入闡明中藥改善MIRI的具體機制提供參考。

1 中藥調控線粒體氧化應激改善MIRI

線粒體氧化應激是指線粒體氧化-還原穩態失衡，導致活性氧（reactive oxygen，ROS）過量產生，進而引發細胞內的氧化應激反應。研究指出，線粒體可經由氧化磷酸化這一生物化學途徑有效產出ATP，從而為細胞供能；然而，一旦ROS產生過多或抗氧化系統功能受損，就可能誘發線粒體氧化應激，從而引起細胞功能異常、損傷和凋亡[5]。研究表明，MIRI 后由線粒體產生的大量ROS所導致的線粒體結構改變和功能障礙，被認為是缺血再灌注誘導心肌損傷的關鍵驅動因素[6]。因此，從MQC角度出發，通過干預線粒體氧化應激來恢復線粒體功能，可能是中藥改善MIRI的有效途徑之一。

五味子乙素可有效改善缺氧/復氧（hypoxia/reoxygenation，H/R）誘導大鼠心肌細胞H9c2 的氧化應激狀態，并以此改善MIRI所導致的心肌細胞損傷[7]。枸杞多糖[8]、黃芪甲苷[9]在改善MIRI 狀態下心肌細胞線粒體所受氧化應激損傷方面同樣表現出了積極的效果。此外，有研究表明，與缺血再灌注組相比，川芎嗪組大鼠心肌組織中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）水平和ATP 含量均顯著升高，乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）和丙二醛（malondialdehyde，MDA）水平均顯著降低（P＜0.05），提示該成分可通過抗氧化、維持線粒體能量代謝等途徑來發揮抗MIRI的作用[10]。

四逆湯源自張仲景所著的《傷寒雜病論》，具有回陽救逆、溫中散寒之功，其核心藥對附子-干姜可通過改善氧化應激水平來減輕H/R誘導的心肌細胞損傷[11]。穩心丹用于MIRI 的臨床效果確切，相關基礎研究證實，該藥可抑制ROS的過度產生、提高心肌抗氧化能力，還可減少心肌細胞線粒體依賴性凋亡，并可靶向調節線粒體氧化應激，經多種途徑協同發揮抗MIRI的作用[12]。研究指出，與MIRI 模型組相比，生脈注射液組大鼠心肌組織中SOD 活性顯著增強，MDA含量顯著降低（P＜0.05），表明該藥可通過抑制MIRI 致氧化應激來發揮心肌保護作用[13]。

基于上述研究可見，中藥有效部位及單體（五味子乙素、枸杞多糖、黃芪甲苷等）和中藥藥對、復方及相關制劑（附子-干姜、穩心丹、生脈注射液）可通過抑制促氧化因子表達、提高抗氧化因子水平，保護心肌細胞免受氧化應激和線粒體損傷，從而發揮抗MIRI作用（表1）。

2 中藥調控線粒體生物發生改善MIRI

線粒體生物發生是一個高度復雜的生物過程，是用新的和健康的線粒體替換舊的和受損的線粒體以維持線粒體數量的再生程序[14]。研究指出，線粒體生物發生受多個因素影響，其中過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α（peroxisome proliferator-activated receptorγ coactivator-1α，PGC-1α）/核呼吸因子（nuclear respiratoryfactors，NRFs）/線粒體轉錄因子A（mitochondrialtranscription factor A，TFAM）信號通路是截至目前所發現的最為重要的調控途徑[15]。異甘草素可改善小鼠MIRI 后的心肌舒縮功能，以確保其能在短時間內恢復心臟功能，上述抗MIRI 作用可能與通過PGC-1α/NRFs/TFAM信號通路激活線粒體生物合成有關[16]。同時，在MIRI細胞/動物模型中，丁香酚[17]、益心方[18]、溫心方[19]均能顯著上調PGC-1α的表達，并明顯增強線粒體的再生能力，從而發揮抗MIRI的作用。

基于上述研究可見，中藥單體（異甘草素、丁香酚）及復方（益心方、溫心方）均可通過促進線粒體的生物發生、上調PGC-1α/NRFs/TFAM信號通路相關因子的表達來促進受損線粒體的替換，從而維持心肌能量的代謝平衡，最終改善MIRI所致心肌損傷（表2）。

3 中藥調控線粒體動力學（分裂/融合）改善MIRI

線粒體并非靜止不動，而是處于持續分裂/融合的動態過程中，這一分裂/融合過程是線粒體動力學的核心環節。通過分裂和融合，線粒體能夠及時調節其大小、密度、數量、形態、結構、分布及定位，從而響應心肌細胞代謝狀態的變化[20]。線粒體分裂與融合失衡及其功能失調是MIRI 的關鍵發病機制。研究表明，金盞花苷E 可顯著上調MIRI大鼠心肌細胞中線粒體融合蛋白1（mitofusin1，MFN1）、MFN2、視神經萎縮蛋白1（optic atrophy1，OPA1）的表達，下調動力相關蛋白1（dynamin-relatedprotein 1，Drp1）、線粒體分裂蛋白1（mitochondrial fissionprotein 1，Fis1）的表達，從而確保線粒體動力學的穩態，有效緩解MIRI[21]。牡荊素是從山楂葉中提取出的黃酮類化合物，能夠逆轉線粒體動力學失衡，減輕MIRI 誘導的線粒體功能障礙[22]。天麻素[23]、羅漢果苷Ⅴ[24]也可靶向調控線粒體動力學，維持MIRI 心肌線粒體結構和功能的穩定，從而發揮對受損心肌的保護作用。

益氣活血藥雙參寧心膠囊是由中國中醫科學院西苑醫院自主研發的創新中藥，由加味生脈散（人參、丹參、延胡索、麥冬、五味子）加減而成，可用于“心痛”“真心痛”等癥的治療。基礎研究表明，雙參寧心膠囊能顯著降低MIRI 大鼠心臟組織中Drp1、Fis1 的表達，上調MFN1、MFN2、OPA1 的表達，恢復線粒體結構及功能，從而減輕MIRI[25]。此外，通脈方[26]、血府逐瘀湯[27]、暖心康[28]等多個應用于心血管疾病的經典方劑均被證實可通過調控MFN2 的表達來平衡線粒體動力學，從而抑制心肌細胞凋亡，緩解MIRI。

基于上述研究可見，中藥單體（金盞花苷E、牡荊素、天麻素等）、中藥復方及相關制劑（雙參寧心膠囊、通脈方、血府逐瘀湯等）可通過調節線粒體融合及分裂蛋白的表達來恢復線粒體分裂/融合的穩態，從而保護線粒體結構及功能，發揮抗MIRI作用（表3）。

4 中藥調控線粒體自噬改善MIRI

線粒體自噬是自噬的一種特殊形式，可通過將受損線粒體分離包裹后與溶酶體融合來實現受損線粒體的"水解、降解[29]。作為MQC 的關鍵機制，線粒體自噬在MIRI 發生發展過程中具有雙向調控作用：適度的線粒體自噬可維持MQC穩態，而過度激活或自噬異常則可加劇線粒體損傷[30]。研究表明，不同中藥成分可通過動態調節自噬活性，靶向不同病理環節以緩解MIRI：（1）促進線粒體適度自噬，清除損傷線粒體；（2）抑制過度或異常線粒體自噬，維持能量平衡。小檗堿是從黃連、黃柏等中藥材中提取的生物堿類活性成分。孫建利等[31]發現，小檗堿可通過激活PTEN 誘導激酶1（PTENinducedputative kinase 1，PINK1）/泛素蛋白連接酶Parkin信號通路來促進線粒體自噬、減少異常自噬，從而緩解MIRI。益氣活血中藥組分由西洋參莖葉總皂苷和三七總皂苷組成，可通過適當激活線粒體自噬水平來改善MIRI 大鼠的心功能，從而減輕MIRI 后心肌損傷[32]。丹酚酸B[33]、黃芪甲苷及人參皂苷Rg1[34]可顯著減輕MIRI，其機制可能與抑制PINK1/Parkin 信號通路介導的線粒體過度自噬相關。

“二仙”取自二仙湯中仙茅、淫羊藿兩味中藥，有溫補脾腎、填精養血之效。張惠[35]研究發現，二仙（仙茅-淫羊藿）可抑制MIRI大鼠心肌組織中微管相關蛋白1 輕鏈3Ⅱ（microtubule-associated protein 1 light chain 3Ⅱ，LC3Ⅱ）與LC3 Ⅰ比值（LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ）的上升，并降低PINK1、Parkin 的表達水平，通過抑制線粒體過度自噬來減輕大鼠MIRI。中藥復方白金方由烏腺金絲桃、瓜蔞及薤白配伍而成，可通過激活PINK1/Parkin 信號通路適度上調線粒體自噬水平，從而發揮對MIRI 大鼠受損心肌的保護作用[36]。此外，相關研究結果表明，經柴胡三參膠囊預處理后，MIRI 大鼠心肌組織內線粒體膜電位及自噬小體數量也隨之升高，說明柴胡三參膠囊可進一步促進MIRI 后線粒體自噬發生，從而發揮心肌保護作用[37]。在MIRI病理狀態下，模型大鼠自噬相關蛋白呈異常表達模式，而通心絡膠囊可顯著上調PINK1、Parkin 蛋白的表達，并可通過激活Parkin 介導的線粒體自噬來改善大鼠的MIRI[38]。

基于上述研究可見，中藥單體、有效部分（小檗堿、益氣活血中藥組分、丹酚酸B、黃芪甲苷、人參皂苷Rg1）和中藥藥對、復方及相關制劑[二仙（仙茅-淫羊藿）、白金方、柴胡三參膠囊等]可通過動態平衡、適度調控線粒體自噬水平，進而維護心肌線粒體結構及功能的穩態，從而發揮對MIRI的保護效應（表4）。

5 中藥調控細胞內鈣穩態改善MIRI

線粒體鈣穩態是指線粒體內鈣離子（Ca2+）濃度處于動態平衡的狀態。在再灌注過程中，細胞及線粒體內Ca2+濃度的異常升高會導致細胞過度收縮、線粒體衰竭等一系列功能紊亂現象的發生[39]，故維持鈣穩態對于抗MIRI 作用的發揮至關重要。研究表明，枸杞多糖可減輕H/R 誘導的心肌細胞損傷，抑制LDH的釋放，同時上調鈉鉀ATP 酶（Na+-K+-ATP 酶）和鈣泵（亦稱為Ca2+-ATP酶）活性，從而恢復心肌細胞線粒體功能[40]。此外，當歸多糖能有效升高Na+-K+-ATP 酶和Ca2+-ATP 酶的表達水平，并可通過調節線粒體內Ca2+的穩態來發揮抗MIRI的作用[41]。小紅參在云南民間被用于治療胸痹心痛、心悸、高血壓等癥，應用歷史悠久。張光云等[42]研究表明，小紅參對MIRI 大鼠具有明顯的保護作用，其機制與改善心肌細胞能量代謝和線粒體膜電位相關。

在MIRI 大鼠實驗中，烏腺金絲桃與當歸配伍可提高相關ATP 酶的活性，從而穩定大鼠的心肌細胞膜、減少Ca2+的堆積，提示其可通過減輕鈣超載來發揮對心肌細胞的保護作用[43]。益氣活血藥方可有效促進MIRI 大鼠受損心肌組織和線粒體結構的恢復，改善心肌功能，上述作用可能與上調心肌組織中Na+-K+-ATP 酶活性及Ca2+-ATP酶的表達有關[44]。

基于上述研究可見，中藥及其有效部位（枸杞多糖、當歸多糖、小紅參）、藥對及復方（烏腺金絲桃-當歸、益氣活血藥方）可靶向作用于MQC，通過減輕缺血再灌注后心肌線粒體的鈣過載、維持細胞內的鈣穩態來發揮抗MIRI的作用（表5）。

6 結語與展望

MQC 可能是防治MIRI 的重要靶點。本研究以MQC為切入點，系統梳理了中藥干預MIRI 的機制研究進展，發現中藥有效部位及單體（五味子乙素、異甘草素、金盞花苷E、小檗堿、枸杞多糖等），中藥藥對、復方及相關制劑（附子-干姜、益心方、雙參寧心膠囊、白金方、益氣活血藥方等）可通過激活MQC以減少氧化應激損傷、促進線粒體生物發生、維持線粒體分裂/融合穩態、調節線粒體自噬、恢復線粒體鈣穩態等途徑來減輕MIRI。

雖然多數研究證實中藥可通過干預MQC 來改善MIRI，并已取得諸多成果，但仍存在如下不足之處：（1）已發表研究多為細胞和動物實驗，缺乏嚴謹規范的臨床試驗；（2）現有實驗研究大多集中在單一信號通路/調節因子，且檢測指標有限；（3）當前研究主要關注中藥靶向調節MQC干預MIRI，而針灸、刮痧和拔罐等中醫外治法則相對缺乏。未來，研究者仍需通過更深入的基礎實驗和多中心臨床研究來積累醫學證據，為中藥干預MIRI提供科學依據，為MIRI的治療提供更多可能。