心力衰竭与心肌细胞凋亡及中医药研究进展*

雷雨，任静，付蓉，郑玉华

1 贵州省血液中心 贵州贵阳 550002

2 贵州省妇幼保健院 贵州贵阳 550001

3 贵州中医药大学第二附属医院 贵州贵阳 550003

心力衰竭[1]（heart failure，HF）是指多种原因导致心脏结构和/或功能的异常改变，使心室收缩和/或舒张功能发生障碍，从而引起的一组复杂临床综合征，主要表现为呼吸困难、疲乏和液体潴留等。全世界约有2600万人患有心力衰竭，流行病学调查显示[2]，因心力衰竭住院的患者1年病死率为20%～40%，5年内病死率约为50%，比许多癌症更差。心力衰竭是所有心血管疾病的最终归属，具有高发病率、高再住院率、高死亡率的流行病学特点。心力衰竭患者再住院次数频繁，不可避免产生高昂医疗费用，加重个人及社会经济负担。并且，高龄与心力衰竭呈强烈的正相关性[3]，尽管心力衰竭的治疗取得新的进展，但随着人口老龄化的进展，心力衰竭的发病率和致死率居高不下。故如何延缓心力衰竭疾病的进展，降低心力衰竭患者的发病率，已成为全球亟待解决的重大公共健康问题。随着对分子生物学的深入研究，心肌细胞凋亡机制在心力衰竭发病机制中的地位逐渐受到重视。在心力衰竭的临床试验和动物实验中，对心肌细胞凋亡的研究越来越深入。

细胞凋亡与心肌细胞凋亡

细胞凋亡最早于1972年由Kerr等学者提出，细胞凋亡是在内在基因调控下自主有序地结束机体细胞生命的一种特殊类型的程序性细胞死亡。细胞凋亡依赖于蛋白酶的激活，其过程表现为细胞染色质被浓缩，细胞核内DNA被切割、迅速降解，细胞收缩包裹成凋亡小体，最终被吞噬细胞吞噬清除。细胞凋亡用于去除胚胎发育、变态、免疫系统成熟和细胞周转过程中不需要的细胞，在人体的正常生长、发育及器官、组织正常代谢过程中起着不可或缺的作用。

心肌细胞凋亡是细胞凋亡在人类心肌细胞的表现，心肌细胞占心脏总质量的85%，是心脏的主要收缩细胞[4]。心肌细胞增殖能力有限，心肌细胞的丢失不能通过有效的细胞增殖来弥补，所以心肌细胞凋亡的异常可导致心脏疾病。正常情况下，心肌细胞凋亡对心脏无不利影响。若某些因素导致心肌细胞凋亡异常，则会影响心脏正常生理功能。如内皮素、炎症细胞因子、肾上腺素、血管紧张素Ⅱ等这些不利因素可诱导心肌细胞的凋亡坏死，造成心肌细胞的减少。心肌细胞的过度凋亡可造成心肌收缩单位持续性丧失，使心肌发生结构性病变，进而削弱心肌的灌注能力，在不良循环中导致心力衰竭。心肌细胞凋亡贯穿心力衰竭疾病的整个过程，其本身亦能进一步加重心脏重构。可见，心肌细胞凋亡在心力衰竭的发生和发展过程中占有重要地位。

细胞凋亡调控

细胞凋亡主要由两条信号传导途径调控：外源性（Fas和其他TNFR超家族成员和配体）和内源性（线粒体相关）途径。外源性凋亡途径是由死亡配体触发的细胞表面死亡受体信号启动的，死亡配体与死亡受体结合，将信号传递，启动凋亡程序。内源性线粒体凋亡途径是由线粒体中的氧化应激、钙超载、DNA损伤等激活多种转录因子，引起的细胞内凋亡途径。如阿霉素可导致心肌细胞 Mitofusin 2表达降低，从而促进线粒体的分裂和活性氧的产生，进而导致心肌细胞凋亡[5]。细胞凋亡需要众多基因及其产物参与，如肿瘤坏死因子、细胞色素 C、Ca2+、p53、Bcl-2、Caspase家族蛋白等。

1 细胞色素C

细胞色素C（Cyt-C）分布在线粒体内的内嵴部位，是呼吸链中的一个基本成分，亦是参与细胞凋亡过程的一种重要蛋白质。线粒体受到损伤时，释放Cyt-C到细胞质中，启动细胞凋亡相关的执行程序，是细胞发生线粒体凋亡途径起始[6]。Cyt-C对细胞凋亡信号具有放大作用，但在正常状态下Cyt-C不能通过外膜，而当线粒体跨膜电位降低、线粒体膜通透性改变时，Cyt-C可从呼吸链上游离出来释放入胞质中。细胞质中的Cyt-C与细胞凋亡蛋白活化因子Apaf-l发生聚合反应，诱导Apaf-l变构并进一步结合Caspase-9前体，进而激活Caspase-9，活化的Caspase-9继续激活Caspase-3，从而导致Caspase的级联反应，最终引起细胞凋亡[7-8]。

2 Bcl-2蛋白家族

Bcl-2蛋白家族是细胞凋亡重要的调控因子之一。根据其在细胞凋亡中的作用和结构可分为两类，即抗凋亡蛋白（Bcl-2、Bcl-XL和Mcl-1等）和促凋亡蛋白（Bak、Bax和Bok等）[9]。促调亡蛋白和抗凋亡蛋白相互协同作用，对细胞凋亡起着关键性作用。Bcl-2是抗凋亡蛋白，通过调节线粒体细胞色素C的释放，抑制Caspase-3的表达，抑制p53积累从而发挥抗凋亡作用。Bax是Bcl-2的同源基因蛋白，然而Bax的作用与Bcl-2恰好相反，可引起线粒体通透性改变，跨膜电位丧失，细胞色素C等蛋白质释放，具有促进细胞凋亡的作用[10]。Bcl-2与Bax的相对浓度是调亡调控中的“变阻器”，当细胞受到凋亡信号刺激时，Bcl-2/Bax的比值决定细胞是否进入凋亡程序。

3 Caspase家族

Caspase是由蛋白质水解激活并发挥特异性半胱氨酸蛋白酶活性的前酶，激活或超量表达均会引起细胞凋亡。Caspase家族蛋白可通过与众多蛋白质相互作用调控细胞凋亡，在细胞凋亡机制网络中居中心地位。细胞凋亡由Caspase逐步发生级联反应引起，上游凋亡启动子（Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9和Caspase-10等）受刺激活化后激活下游效应因子（Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7等），导致与细胞死亡相关的变化，如膜泡降解、染色体DNA断裂、细胞收缩，被包装成“凋亡小体”，最终导致细胞死亡[11-13]。目前，Caspase-3被认为是最重要的刽子手Caspase，Caspase-3一旦被激活，导致凋亡过程无法逆转，故Caspase-3有“死亡蛋白酶”之称。外源性和内源性凋亡途径都会汇集到共同蛋白Caspase-3，Caspase-3被激活后以蛋白质溶解方式对修复蛋白PARP等多种蛋白质进行切割水解，从而导致凋亡细胞的死亡[14]。据研究[15]，通过抑制Caspase-3的激活，可抑制心肌细胞凋亡，保护心肌细胞。

心力衰竭与心肌细胞凋亡的关系

心脏收缩和/或舒张功能障碍是心力衰竭的重要特征，而心肌细胞进行性的损失会影响心肌收缩，引起心输出量不足，最终导致心力衰竭。随着对心力衰竭研究的深入，越来越多学者肯定心肌细胞凋亡在心力衰竭中的重要地位，通过抑制心肌细胞凋亡，能够有效改善心功能，延缓心力衰竭的发生、发展过程。Hsieh等[16]研究发现，辛伐他汀能显著降低ROS的产生，通过调节抗氧化状态，抑制线粒体损伤，并抑制AngⅡ介导的细胞色素C和Caspase-3的释放和活化进而抑制心肌细胞凋亡。Guo等[17]为探讨金丝桃苷抗HF的保护分子机制，采用胸主动脉缩窄术（TAC）诱导大鼠心衰模型，结果发现金丝桃苷能通过改变凋亡相关蛋白水平来抑制细胞凋亡，并能改善心衰大鼠心功能。

中医对心力衰竭的认识

1 心衰病的病因病机

中医古籍中未曾记载“心力衰竭”相同的病名，历代中医文献中对心衰病名认识不一，据其病症，可归属于中医学“喘证”“水肿”“支饮”“心水”“心痹”等病症范畴。心衰病病机总的概括为本虚标实，本虚主要指气虚、阳虚，标实为痰浊、瘀血、水停等，属虚实夹杂之证[18]。中国首届国医大师邓铁涛教授[19]提出“五脏皆致心衰，非独心也”，意即心衰病位虽在心，却与肺、脾、肝、肾多脏密切相关，五脏都可引起心衰。心为血之主，脉之宗；肺为气之主，司呼吸。血为气之母，气为血之帅，心肺同居于上焦，肺朝百脉，助心行血，人一身气血的运行与心肺密切相关。若肺气郁闭，闭塞不畅，可见咳嗽、气短、喘促、呼吸困难。心主行血，脾主统血，血的正常运行受心脾统摄。若脾气亏虚，气血生化乏源，心脉失濡，致心气虚，气虚日久，伤及心阳。脾主运化，若脾虚运化失常，则痰湿内生，易阻滞脉道。故血运失常，脉道失利，久则心脉受损发为心衰。临床可见胸腹满闷、喘息气短、动则尤甚。肝喜条达，主疏泄，调畅气机。气机顺畅，气行则血行。肝之疏泄功能失常，则血行不利，血液不得输布，瘀积脉道，久则心脉瘀滞不通而致心衰征象。肾为人体阳气之根本，调节人体水液输布、排泄。若肾阳不足，气化无力，肾失蒸化之功，津液不得气化，水湿内停，上逆凌心，则见喘促不得卧、心悸不安、肢体水肿等心衰之症。可见心衰病是全身疾患，与五脏息息相关，故治心衰应治心而不唯“心”。

2 中医对心肌细胞凋亡的研究

中医药有着悠久历史，具有独特的理论基础及诊疗思维。研究表明[20-21]，中医药在治疗心衰方面有很好的临床疗效，能减轻心衰患者症状，改善患者心功能。随着现代医学的发展，通过规范的现代化研究方法，中医药在心力衰竭治疗中的具体作用机制逐渐被阐明，其中，心力衰竭心肌细胞凋亡方面的研究是目前热点。丹参根可减弱细胞内Ca2+超载、抑制氧化应激，对细胞凋亡的调控起着重要作用[22]，瓜蒌皮可抑制Caspase-3活化，下调p-JNK和p-p38MAPK蛋白表达，从而抑制心肌细胞凋亡[23]。Bcl-2/Bax比值决定细胞凋亡的方向，当Bcl-2/Bax比值较低，可增强细胞死亡信号[24]，丹参注射液能增加Bcl-2/Bax的比值，具有抑制细胞死亡的作用[25]。Yan[26]等研究阐明，参附汤抑制心肌细胞凋亡、改善心功能的作用机制是通过调节内源性凋亡途径中Fas/Fas-L和外源性凋亡途径Bcl-2/Bax的表达，及降低关键蛋白酶Caspase-3的表达实现的。亦有研究报道[27]，芪苈强心胶囊可能通过PI3K/AKT/GSK 3β信号通路，改善氧化应激诱导的线粒体依赖性凋亡，同时降低上游启动因子Caspase-9和下游执行因子Ccaspase-3等信号转导因子的表达，进而抑制心肌细胞凋亡并改善心功能。参附益心方可减少AngⅡ诱导的H9c2心肌细胞发生凋亡，其作用机制可能与改善心肌细胞线粒体功能，降低ROS含量有关[28]。益气泻肺方可显著降低Caspase-3及Bax蛋白表达，改善心肌组织病理损伤，进而抑制心肌细胞凋亡，延缓心衰的发展[29]。四逆汤亦可通过下调细胞色素C、Caspase-9、Caspase-3等凋亡相关蛋白的水平，抑制心肌凋亡，从而改善心功能[30]。

小 结

心力衰竭是全球性疾病，给世界医疗保健带来沉重经济负担。通过对心力衰竭的发病机制及治疗手段的不断研究，抗心肌细胞凋亡治疗心衰逐渐成为研究热点。心肌细胞凋亡在心力衰竭的重要性不仅得到西医的肯定及重视，中医药在凋亡理论方面的研究也越来越多。中医药的运用历史悠久，具有多靶点、多途径的特点，通过多方位、多器官调理人体气血阴阳的平衡以达到脏腑稳态。中医运用整体思维，辨证施治，调节人体整个机能，改善心衰患者临床病症，提高整体生活质量，降低死亡率。且在对抗心力衰竭西药的不良反应上有突出疗效，兼有个体化治疗方案、毒副作用小等优势。但对中医药作用机制的研究仍比较欠缺，导致中医药的推广运用受到限制。本文通过综述心力衰竭心肌细胞凋亡的发病机制及中医药对抗心肌细胞凋亡的相关作用机制，为临床能更好运用中医药防治心衰提供理论依据支撑，促进中医药的发展。