从“气血失和”探讨线粒体功能障碍对动脉粥样硬化的影响

耿爽，王凤荣

(1.辽宁中医药大学，辽宁 沈阳 110847；2.辽宁中医药大学附属医院，辽宁 沈阳 110032)

动脉粥样硬化(AS)是一种涉及血管内皮功能障碍、炎症细胞浸润、血管平滑肌异常增殖和迁移、脂质过氧化沉积、血管基质改变等多个过程的慢性病理状态，它是引起冠心病、脑梗死等心脑血管疾病的主要原因之一[1]，据报道[2]，中国心血管病患病率及死亡率仍处于不断上升的阶段，因此对于AS的防治引起人们的高度重视。中医古籍中并无“动脉粥样硬化”记载，根据其致病特点及临床表现，可将AS归为“脉痹”“中风”等范畴[3]。中医从整体观念出发，认为气病及血，血病及气，气血失和致痰瘀互结、脉道涩滞是AS的主要中医病机。现代研究表明，AS的诸多危险因素如高血脂、高血糖、吸烟、炎症、衰老等能够诱导线粒体损伤，导致ATP生成减少、氧化应激、细胞过度死亡等，从而促进AS的发生发展[4]。因此，基于“气-线粒体”相关性理论，探讨气血失和与线粒体功能障碍导致AS的理论联系。

1 气血失和是AS主要的中医病机

中医的整体观起源于“气一元论”[5]，认为气是构成天地间万物的本原。“道生一”，一即元气[6]。《灵枢·决气》曰：“余闻人有精、气、津、液、血、脉，余意以为一气耳。”气是人体生命的物质基础，元气布发全身，能化血行血，主宰人体的各项生理功能。气血理论始于《黄帝内经》，如《素问·调经论》云：“人之所有者，血与气耳”。《血证论》中指出“气为血之帅，血为气之母”，系统的总结了气血相关理论。陈瑞芳教授认为气为人体之本，气血互根互用，内化关联生理之脏腑官体周身，中生关联心理之声动情神，外应关联自然界之气味音色方季，内外一体，动态相关，均以气血为用[7]。《素问·调经论》曰：“血气不合，百病乃变化而生。”可见气血与人的生理病理密切相关。

随着现代生活节奏加快，人们面临的社会环境压力较大，在生活方式和饮食习惯上都发生了改变，情志方面更易于肝气郁结，饮食习惯上更偏于肥甘厚味。肝气郁结会使全身气机郁滞不畅，进而影响血的运行，久之形成瘀血，而瘀血会进一步阻滞气机，最终气血失和，脉道涩滞，形成AS；长期肝气郁结或偏嗜肥甘厚味会伤及脾胃，脾失健运致气血生化乏源而气虚，水谷不化而痰浊内生，《医林改错》曰：“元气既虚，必不能达到血管，血管无气，必停留而瘀”。在《景岳全书·痰饮》中又提到言：“痰涎皆本气血，若化失其正，则脏腑病，津液败，而血气即成痰涎。”故气病所致气血失和，痰瘀互结，脉道涩滞，进而形成AS。由此可见，气血失和是AS主要的中医病机，临床应以调气血、通脉道来防治AS。《医林改错》曰：“治病之要诀，在明白气血”,指出治病的关键在于调和气血。《素问·至真要大论》中也提出了 “疏其气血，令其调达，而致和平”的治疗方法[8]。

2 气-线粒体相关性理论

2.1 气

气的思想是《黄帝内经》的核心学术思想之一，中医学的诸多理论均建立在气理论的基础之上。气的概念被广泛地用来解释宇宙和生命的起源、组成、变化及关系，以及人体的健康、疾病等各个方面[5]。如《医方考·气门》中提到曰：“气化即物生，气变即物易，气盛即物壮，气弱即物衰，气正即物和，气乱即物病，气绝即物死。”可见气与生命的关系十分密切，气存在于整个生命的过程中[9]。从气的功能上来说，气能行血、津、精液，激发机体的各项生理活动，促进人体生长发育，能维持体温，能护卫机体，能维系机体内外的整体联系。气化是精气、血、津液等物质新陈代谢和能量的相互转化过程[10]。因此，认为气是构成生命最根本的物质，也是维持人体生命活动的动力源泉。

2.2 线粒体

线粒体是存在于大多数细胞中的拥有着两层膜结构和自身遗传物质的半自主性细胞器。线粒体医学始于1959年，内共生学说认为线粒体起源于细菌，被真核生物吞噬后，达成互利共生的关系，最终演变为线粒体。经研究发现线粒体保留了许多细菌祖先的痕迹，有着双膜和环状基因组，并且可以不断移动、分裂和融合，形成一个动态的网络[11]。线粒体除了对营养物质进行氧化分解给机体提供能量之外,还参与免疫反应、生物合成、调节细胞间分子信号等作用，有研究发现线粒体参与广泛的先天免疫通路，发挥信号平台的作用，以及参与程序性细胞死亡、钙稳态、氨基酸、脂类、核苷酸和血红素的生物合成过程[12-13]。同时线粒体不断进行融合、裂解(线粒体动力学)和自噬(线粒体自噬)，可以监控线粒体质量和维持细胞内线粒体数量的相对稳定(线粒体稳态)，以保证对机体的能量供应和物质新陈代谢[14]。

2.3 气与线粒体的相关性

Wallace博士[15]首先提出了线粒体与气之间的联系，他提出了用中药可能会研究出一些未被发现的线粒体相关通路，可为治疗线粒体相关疾病提供新策略。中医认为“气者，人之根本也”，然而气到现在仍然不能用现代技术来确切的衡量。线粒体被认为是生命的能量之源。中医系统中的气与现代医学系统中的线粒体都是生命活动的物质基础，在向机体提供能量、促进物质和能量转化方面具有相似的作用。宇宙万物的生成、发展、衰亡无不根源于气化。气生形，形化气，气聚则形生，气散则形亡；线粒体生成ATP的过程就是物质分解代谢的过程，当线粒体功能障碍时，物质分解代谢停止，那么生命也会停止。此外，许多研究者提出气与线粒体在特性和功能上有许多相似之处[16-17]。林飞等[13]将气与线粒体的相关性总结为五点：(1)均来自自然界；(2)均是构成生命的微小物质；(3)均为生命活动的物质基础，负载着生命现象；(4)功能相似。线粒体产生能量的同时还具有生物合成、免疫、调节等作用；气主宰整个生命活动，有化生如血、精、津液等营养物质、调节阴阳五行、防御等作用；(5)病理变化相似。线粒体功能障碍和气病均可表现出生命体多系统、多组织、多器官的代谢紊乱，功能失调，临床症状表现多样。因此提出了气与线粒体相关性理论。

Chen等[16]研究发现黄芪可以改善线粒体功能，使ATP生成显著增加，抗氧化能力显著增强，ROS水平降低等。Wong等[18]研究也证明益气药可以增加H9C2心肌细胞线粒体ATP生成。张晓杰等[19]研究发现，电镜观察抑郁模型(气郁致气血不和型)大鼠海马CA3区，发现神经元细胞线粒体损伤，细胞发生凋亡。刘凯等[20]研究发现益气养血药可通过调和气血对抗阿霉素对心肌细胞线粒体结构与功能的破坏。这些实验均可说明气病与线粒体功能障碍有关，调气(气血)可以缓解线粒体功能障碍。又因为气血互根互用，气病及血，血病及气，气血失和而致机体能量不足，痰瘀互结，脉道涩滞形成AS。线粒体功能障碍可致血管内皮细胞损伤、平滑肌细胞迁移和增殖、脂质堆积、炎症反应等而进一步促进AS的形成。故基于“气-线粒体”相关性理论从气血失和探讨线粒体功能障碍与AS的关系。

3 线粒体功能障碍与AS

线粒体功能障碍主要表现为能量生成减少、ROS生成增多、钙稳态失衡、细胞过度死亡等，其机制可能有氧化应激、线粒体通透性转变(MPT)、累积的线粒体DNA(mtDNA)损伤等[21]，AS的危险因素可以通过激活这些机制引起线粒体功能障碍，从而促进AS的发生发展。

3.1 线粒体ROS、氧化应激与AS

线粒体不仅是细胞内ROS产生的主要场所，也是ROS首要攻击的对象，当ROS累积过多时会使线粒体功能受损[21-22]。高脂、高糖、吸烟等AS危险因素可以增加线粒体ROS的生成，从而导致氧化应激，线粒体功能受损，当线粒体超氧阴离子生成增多时，还可与一氧化氮(NO)反应引起硝基化应激(nitrosative stress)。氧化应激和硝基化应激不仅增加ROS产生，形成恶性循环；还可以使线粒体氧化磷酸化解偶联，减少ATP生成，进一步损伤线粒体功能，促进AS[23-24]。大量ROS可激活p38信号，选择性地诱导NF-κB通路，介导IL-6等炎症因子的产生，这些信号通路诱导血管平滑肌细胞合成分化、迁移和增殖，导致脂质积聚进而促进AS[25]。ROS堆积还会导致血管内皮细胞功能障碍，内皮一氧化氮合成酶(eNOS)受到抑制使得内皮细胞NO生成减少，氧化应激和内皮细胞NO的生成减少会促进在AS发生中关键作用的因素发生，如LDL氧化、内皮细胞激活和巨噬细胞浸润、激活等[26]。ROS及其修饰的ox-LDL涉及AS的各个病理过程，ox-LDL可激活LOX-1，二者结合产生一系列下游效应而促进AS的形成[27]。有研究发现，ox-LDL通过抑制血管内皮细胞线粒体呼吸链复合物多种酶的活性，减慢呼吸链的电子传递，使线粒体ROS生成增多，进一步促进血管内皮损伤、炎症反应和AS形成[28]。此外，被氧化的脂质可以作为一种炎症刺激，使单核细胞迁移并分化成吞噬氧化脂质的巨噬细胞，巨噬细胞释放的炎症因子刺激血管平滑肌细胞(VSMCs)的迁移、增殖，进而促成AS[29]。

3.2 mtDNA损伤与AS

mtDNA的损伤或缺陷也可以直接或间接的影响AS的发生，由于mtDNA位于线粒体基质，无组蛋白的保护，并且靠近ROS的生成位点，易受到氧化损伤，mtDNA氧化损伤会导致线粒体功能障碍，又因为mtDNA缺少DNA损伤修复系统，所以极易发生突变[30]。已有研究表明，累积的mtDNA的损伤和ROS的生成过多，都与AS的发生发展密切相关[31-32]。mtDNA损伤可以促进炎症、氧化应激、细胞凋亡，进一步影响AS[33]。另外，mtDNA缺陷可能会不受ROS的影响直接促进AS和后期斑块易损性，随着年龄增长或长期高脂饮食，mtDNA损伤会导致线粒体功能障碍，通过对平滑肌细胞和单核细胞的作用促进AS[34]。mtDNA突变小鼠的实验结果表明，mtDNA突变可能在不增加氧化应激的情况下驱动早衰表型，从而表明导致生物能量缺乏的mtDNA突变可能会促进衰老过程[35]。过多衰老的血管平滑肌细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞等会介导AS的发生发展，且AS斑块中衰老的血管平滑肌细胞易导致斑块趋于不稳定及破裂，从而增加急性临床风险[4]。

3.3 细胞死亡与AS

大量研究发现，线粒体ROS、游离脂肪酸、线粒体内ATP耗竭、线粒体膜电位降低、钙离子等可以刺激线粒体通透性转变孔(mPTP)长时间、不可逆开放，使得ATP合成停止，大量的ROS生成，线粒体膜通透性升高，线粒体发生肿胀，导致线粒体外膜破裂，释放出ROS、损伤的mtDNA、细胞色素C和凋亡诱导因子等，通过激活Caspase通路引起细胞凋亡[21]。线粒体也可以通过心磷脂发出危险信号，心磷脂是一种通常存在于线粒体内膜的脂质。当线粒体功能障碍时，心磷脂会在线粒体外膜招募、结合并激活NRLP3炎症小体，通过激活Caspase通路诱导细胞焦亡并产生炎症因子IL-18、IL-1β[36-37]。血管内皮细胞过度凋亡或焦亡，导致不可逆的内皮损伤，内皮细胞过度死亡，血管壁结构破坏，出现脂质堆积，炎症因子释放，大量吞噬细胞聚集形成泡沫细胞，进而促成AS的形成[38]。由此可见，线粒体功能障碍与AS密切相关。故认为线粒体功能障碍(气病)是“气血失和”所致AS的病理学基础。

4 总结与展望

综上所述，中医认为气病及血，血病及气，气血失和是AS的主要病机，现代医学研究发现线粒体功能障碍是AS发生发展的重要因素，而中医的“气”与现代医学中的线粒体无论是从形态、生理功能还是病理改变上都有高度的相似性、关联性，在中医气血理论的指导下，气病会致气血失和，从而会表现出一系列的病理改变。因此基于“气-线粒体”相关性理论从气血失和的角度来探讨线粒体功能障碍对AS的影响，提出了线粒体功能障碍是气血失和所致AS的现代医学解释这一假说。在基础实验方面有研究者发现气血失和型大鼠出现了线粒体损伤[19]，也有研究者发现运用调和气血的中药方能够缓解线粒体损伤[20]。在临床运用上，陈慧等[39]提到中医药在通过调理气血来防治动脉粥样硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease，ASCVD)上显示出较高的有效性和安全性，调理气血类中成药在中国被广泛应用于ASCVD患者的一、二级防治。但是目前仍缺少以调和气血角度来验证中医药通过对线粒体损伤的保护机制而改善AS的基础实验，这也是本课题组接下来深入探究的一个方向。从气血失和角度来探讨线粒体功能障碍对AS的影响,不仅丰富了中西医结合领域对AS发病机制的解释，为临床中西医结合防治AS提供了新策略，还为之后课题组从此角度深入研究中医药防治AS的分子机制拓展了新思路。