中药干预细胞能量代谢治疗心脑血管疾病的研究进展

周智慧，杨 杰

(中国药科大学中药分析教研室，南京 211100)



中药干预细胞能量代谢治疗心脑血管疾病的研究进展

周智慧，杨 杰*

(中国药科大学中药分析教研室，南京 211100)

目的 总结近年来中药干预细胞能量代谢治疗心血管疾病的研究进展。方法 对文献进行归纳总结。结果 细胞能量代谢障碍是心脑血管疾病发生、发展的重要因素，中药能改善能量代谢 ，进而治疗和预防心脑血管疾病。结论 中药干预细胞能量代谢治疗心血管疾病疗效显著，为防治心脑血管疾病药物的开发提供了新的策略。

中药干预；心脑血管疾病；能量代谢

A.stract:Objective This paper aims to summarize the advances in the research on traditional Chinese medicines (TCMs) regulating energy metabolism related to cardiovascular and cerebrovascular diseases.Method The relevant researches were reviewed and summarized.Result Cellular energy metabolism is an important factor in the development of cardiovascular and cerebrovascular disease.TCMs can prevent and cure cardiovascular and cerebrovascular diseases by improving energy metabolism.Conclusion Many TCMs have significant effects on the treatment of cardiovascular and cerebrovascular diseases through regulating energy metabolism.This can provide a new strategy in developing new drugs of cardiovascular and cerebrovascular diseases.

能量代谢是维持机体内环境稳态的物质基础，对于维持机体正常功能具有重要作用。当机体受到损伤或超负荷时，其能量代谢发生改变甚至异常，影响了机体的正常功能。人们对细胞的能量代谢研究逐渐深入，提出从能量代谢角度治疗心血管疾病的新思路。而中药已被广泛用于治疗心血管疾病，且疗效显著。本文从能量代谢角度探讨中药干预心脑血管疾病方面的研究，为防治心脑血管疾病药物的开发提供了新的思路。

1 细胞能量代谢障碍是心脑血管疾病发生、发展的重要因素

心脑血管疾病发生时常伴随着能量代谢障碍，对细胞造成损伤，进一步加重心脑血管疾病。能量代谢与心血管疾病之间的关系见图1。

1.1 细胞电解质平衡紊乱 当心肌或脑细胞缺血缺氧时，糖酵解增加，细胞产能降低[1-3]，乳酸产生增加，导致酸中毒。质子梯度增加，通过离子交换，细胞内Na+增加，再通过NCX反转，维持离子稳态[4]。但是ATP生成降低且被大量消耗，Na+-K+-ATP酶活性显著降低，不能维持正常的跨膜离子梯度，细胞电解质平衡被打破。钾离子大量进入细胞间隙，伴随着大量钠离子、钙离子和水进入细胞内，导致细胞内钠水潴留、钙超载和细胞外钾离子浓度升高[5]。而当细胞内Ca2+超载时，受Ca2+调节的磷脂酶、蛋白酶、核酸内切酶等被激活，导致膜磷脂分解，细胞骨架被破坏，细胞产生不可逆性损伤[6]。细胞内离子稳态失衡，对脑组织来说，会造成脑水肿，影响脑微循环结构和功能，加重脑能量代谢障碍[7]。对心肌的影响主要是：Na+-Ca2+交换需要消耗ATP，ATP用于非收缩功能增多，心肌收缩功能减弱，心肌效能下降[2]；ATP供能不足，心肌收缩蛋白ATP酶活性下降，肌浆网从胞浆中摄取Ca2+能力减弱，胞浆Ca2+增加，心肌兴奋收缩偶联受损；酸中毒时，会促使Ca2+与肌浆网牢固结合，减慢Ca2+的释放速度，造成心肌舒张功能异常[8-9]，加重疾病的发生。

1.2 活性氧增加、线粒体功能障碍 当能量代谢障碍时，ATP生成减少，ATP大量水解生成次黄嘌呤和黄嘌呤，活性氧产生增加[10]。活性氧增多，会促进线粒体通透性转换孔开放，导致线粒体肿胀，使线粒体内膜损伤，促使线粒体裂分增加、膜电位下降，细胞色素C释放增加，导致线粒体功能障碍[11-12]。另一方面，活性氧增多，会引发线粒体内脂质过氧化损伤，丙二醛(MDA)等产生增加[13]。MDA对丙酮酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶、呼吸链复合物Ⅰ、呼吸链复合物Ⅱ等有不同程度的损伤，进一步造成线粒体功能障碍，线粒体产能进一步降低，加重能量代谢障碍[14-15]。

图1 能量代谢障碍与心脑血管疾病之间的关系

Fig.1 The relationship between energy metabolism dysfunction and cardiovascular and cerebrovascular diseases

1.3 细胞凋亡 已有研究表明，心脑血管疾病发生时，会促进细胞凋亡[16-17]。当细胞能量代谢障碍时，ATP生成减少，ATP加速降解，活性氧产生增多，细胞内炎性因子增多，损伤细胞；线粒体膜损伤，释放细胞色素C增加；钙超载，膜磷脂分解，细胞骨架被破坏[6,12]。上述情况都会促使细胞凋亡，加快疾病的产生。

2 中药干预细胞能量代谢治疗心血管疾病

许多研究已经证明，中药具有潜在调节能量代谢异常功能，可以减轻心脑血管疾病。

2.1 中药在增加细胞产能和能量储备方面的研究 改善细胞能量代谢障碍，最根本的是：增加有氧氧化，减少糖酵解，减少ATP的消耗，增加ATP的生成，加强细胞的能量储备等，使细胞功能逐步恢复正常。研究表明[18-19]，中药能增加脑或心肌缺血缺氧后ATP、ADP的含量，减少AMP，增加能量储备，改善能量障碍。卢金萍等[20]在探讨葛根素对心肌缺血再灌注损伤能量代谢的影响时发现，葛根素可明显降低再灌注后 6 h 血清及心肌组织中乳酸和脂肪酸含量，减少酸中毒，并提高心肌组织中ATP、ADP水平，增加心肌组织能源储备，改善能量代谢障碍。黄小平等[21]在研究中发现：黄芪总苷和三七总皂苷配伍后可明显增加小鼠脑缺血再灌注后脑组织内ATP、ADP的含量和Na+-K+-ATP酶活性，调节细胞内离子稳态，改善能量负荷，增加能量储备。

2.2 中药在抗氧化和保护线粒体以改善能量代谢方面的研究 Song M等[22]研究了从丹参根中提取的一种水溶性多糖(SMP1)对心肌缺血再灌注的影响，发现SMP1可以显著增加心肌超氧化物歧化酶(SOD)，清除心肌内过多的氧自由基，减少自由基对线粒体的损伤。且SMP1可以增加Na+-K+-ATP酶和Ca2+-Mg2+-ATP酶的的活性，使Ca2+运出细胞内增多，减少细胞内的Ca2+，减轻细胞线粒体膜通透性，稳定膜电位，增加线粒体的产能功能。细胞内钙超载减轻，可以降低受Ca2+调节的磷脂酶、蛋白酶、核酸内切酶等酶的活性，减少对细胞的损伤，恢复细胞的正常功能，改善细胞能量代谢。靳荣光等[23]的综述中提到红景天苷可降低缺氧/复氧模型和氧化损伤模型的心肌细胞培养液中LDH的浓度，增加SOD的活性，减少活性氧的产生，对心肌有较好的保护作用。邵莹等[24]研究表明，淡竹叶黄酮对大鼠心肌缺血/再灌注损伤有一定的保护作用，即淡竹叶黄酮可明显抑制乳酸脱氢酶(LDH)和丙二醛(MDA)的活性，减少糖酵解，增加有氧氧化。而MDA减少，可以减少膜脂过氧化作用，保护线粒体结构，恢复线粒体呼吸链功能，增加产能，减轻细胞能量代谢障碍。李雪丽等[25]在研究中药复方双参宁心方抗心肌缺血再灌注损伤作用时得出如下结果：复方双参宁心方能明显改善缺氧导致的心肌细胞胞内氧消耗的降低，减少ROS的产生，从而增加心肌细胞的氧代谢；且复方双参宁心方能减少心肌细胞线粒体膜通道的开放，降低线粒体的肿胀，升高线粒体膜电位，维持线粒体结构及形态，其功能逐步恢复正常，改善能量代谢。

2.3 中药在减少细胞凋亡方面的研究 中医药对于干预细胞凋亡以及抑制细胞凋亡方面的研究已有很多，李锦山等[26]在研究中发现，川芎嗪可降低缺血心肌中乳酸脱氢酶的含量，降低心肌细胞凋亡指数，减少心肌缺血损伤导致的细胞凋亡。龚明玉等[27]先用灯盏花素预处理大鼠，再采用结扎大鼠左冠状动脉前室间支的方法，制备心肌缺血再灌注模型，用流式细胞仪检测心肌细胞的凋亡情况，结果发现，灯盏花素预处理可明显降低缺血再灌注大鼠心肌细胞的凋亡率，保护心肌，维持正常功能。 Hu等[28]发现预先服用芹菜素可保护大鼠心肌缺血再灌注后损伤，减少心肌梗死面积，caspase-3活性降低，且上调抗凋亡蛋白Bcl-2，下调促凋亡蛋白Bax，心肌细胞凋亡数量减少。减少细胞损伤和凋亡，恢复细胞功能，改善能量代谢。

3 结语

综上所述，中药主要通过以下途径调节能量代谢治疗心血管疾病：降低乳酸脱氢酶(LDH)的活性、减少糖酵解、增加有氧氧化；减轻Ca2+超载、减轻线粒体膜损伤、稳定线粒体膜电位、维持线粒体功能；增加氧消耗、清除自由基能力增强、减少脂质氧化、减轻细胞损伤；减少炎性因子浸润和凋亡信号的产生，保护细胞，减少凋亡。各个路径相互作用，保护细胞，调节能量代谢，增加产能和能量储备，维持机体正常功能。以改善细胞能量代谢为切入点，开展中药防治心脑血管疾病的研究，为阐明中药治疗心脑血管的作用机制提供了新的思路，并为防治心脑血管疾病药物的开发提供了新的策略。

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Advances of traditional Chinese medicines regulating energy metabolism in the treatment of cardiovascular and cerebrovascular diseases

ZHOU Zhihui，YANG Jie*

(Department of Chinese Materia Medica Analysis，China Pharmaceutical University，Nanjing 211100，China)

traditional Chinese medicines regulation；cardiovascular and cerebrovascular diseases；energy metabolism

10.3969/j.issn.1004-2407.2016.06.033

R282

A

1004-2407(2016)06-0658-03

周智慧，女，硕士

2016-02-18)

*通信作者：杨杰，女，副教授