中医药靶向调控线粒体质量控制系统防治慢性心力衰竭的研究进展

张泸丹，王彬，王新陆，朱明军，赵齐飞 （. 河南中医药大学，河南 郑州 450000；. 河南中医药大学第一附属医院心脏中心，河南 郑州 450000）

慢性心力衰竭（CHF）患病率和死亡率高，是我国重大的疾病负担。《中国心血管健康与疾病报告2021概要》[1]显示我国CHF 现患人数890 万，住院死亡率为2.8%，5 年全因死亡率高达55.4%，中位生存时间仅有34 个月。2021 年我国公立医院充血性心力衰竭出院人次数为101 775 人次，人次均住院医药费用为9 326 元[2]。CHF 患者病情迁延易反复、经济负担重，已然成为重要的公共卫生问题。CHF 病理生理机制复杂，心肌细胞线粒体是细胞进行有氧呼吸和能量代谢的主要场所，参与了细胞生长、分化、凋亡、信息传递、能量代谢等多种病理生理进程，其功能障碍与CHF 的发生、发展密切相关[3]。线粒体质量控制系统（MQC）是恢复线粒体内稳态的基石，在保证线粒体形态、数量和质量的相对稳定，维持其结构和功能的完整性中发挥着重要作用[4-5]。氧化应激、线粒体生物发生、线粒体动力学（融合、分裂）、线粒体自噬、线粒体钙稳态调节作为MQC 的主要内源调控环节，协同参与了CHF 线粒体损伤机制（见图1）。且MQC 调节具有多重性[6]，适度的MQC 调控可以改善CHF 线粒体的整体功能并作为一种代偿反应对心脏有益，但过度激活的MQC 可能引起线粒体内稳态异常，导致心脏损伤，加重病情。基于此，靶向调控MQC 逐渐引起广泛关注，并可能成为CHF 防治的有效策略。

图1 心肌线粒体质量控制系统与慢性心力衰竭关系Figure 1 The relationship between myocardial mitochondrial quality control system and chronic heart failure（CHF）

CHF 归属于中医“心悸”“喘证”“水肿”等范畴，《素问·逆调论》云：“夫不得卧，卧者喘者，是水气之客也。”中医学认为CHF 属本虚标实之证，病机可概括为虚、瘀、水。益气、活血、利水为其主要治疗大法[7]。近年来，大量临床研究和基础实验证实中医药防治CHF 疗效显著，不良反应小，受众度良好[8]，且中医药能够靶向调控CHF 状态下的MQC，通过干预氧化应激反应，以及线粒体生物发生、动力学、自噬与钙稳态等环节，改善线粒体功能，防治CHF[9-10]。因此，本文综述中药单体、中药复方、中药注射剂、针灸等靶向调控MQC 防治CHF的研究进展，以期为中医药防治CHF 提供新的策略和方向。

1 中医药靶向调控线粒体氧化应激防治CHF

在CHF 疾病进程中，缺血、缺氧等因素使机体产生过多活性氧（ROS），引起过度氧化应激，损伤心肌细胞线粒体结构和功能，导致能量代谢异常、心脏成纤维细胞增殖，加重心室重构和心功能障碍[11-12]。因此，上调抗氧化因子表达、下调氧化因子表达，以抑制心肌线粒体氧化应激损伤，改善线粒体功能是中医药基于MQC 防治CHF 的途径之一。中药单体橙皮素具有抗氧化、抗炎、降血脂、保护心血管等作用[13]，研究发现其可逆转过氧化氢（H2O2）诱导的H9c2 心肌细胞线粒体膜电位下降，下调心肌细胞B 淋巴细胞瘤-2 相关X 蛋白（Bax）、细胞色素C蛋白表达，上调B 细胞淋巴瘤（Bcl）蛋白表达水平，降低心肌细胞线粒体凋亡率，升高腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）水平，提示橙皮素可抑制氧化应激导致的心肌细胞线粒体损伤及线粒体途径心肌细胞凋亡，改善心肌细胞能量代谢[14]。芪苈强心胶囊临床治疗CHF疗效确切，可抑制心梗后CHF 大鼠血清乳酸脱氢酶（LDH）和ROS 表达水平，减轻氧化应激损伤，抑制心肌细胞线粒体依赖性凋亡，改善心功能。提示芪苈强心胶囊可靶向调控心肌细胞线粒体氧化应激以防治CHF[15]。益气温阳药是中医治疗CHF 的常用方药，研究发现中药附子、黄芪和葶苈子可提高阿霉素诱导心衰大鼠的血清超氧化物歧化酶（SOD）活性，抑制丙二醛（MDA）水平，增加呼吸链复合物Ⅰ活性，提示益气温阳药治疗CHF 的作用机制可能与抑制CHF 大鼠心肌线粒体氧化应激损伤，改善线粒体氧化呼吸功能相关[16]。此外，红参水煎液[17]、枸杞多糖[18]、苓桂术甘汤[19]、四逆汤[20]、人参四逆汤[21]、参附注射液[22]、生脉真武救心汤[23]等均具有抗CHF 心肌细胞线粒体氧化应激损伤，增强心功能的作用。急性心肌梗死（AMI）是CHF 常见的原发病，因此，基于中医药靶向调控线粒体氧化应激防治AMI 对CHF防控具有积极作用。路爽等[24]研究发现，双参活血颗粒可以显著增加AMI 大鼠心肌沉默信息调节因子2相关酶1（SIRT1）、叉头蛋白转录因子（Foxo1、Foxo3a）蛋白含量，抑制氧化应激状态下介导的线粒体途径凋亡；降香水提取物干预AMI 大鼠后可降低AMI 大鼠心肌MDA 含量，增加心肌SOD 含量，并激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）/过氧化物酶体增殖物激活受体γ 辅激活因子-1α（PGC-1α）通路调节线粒体能量代谢，降低氧化应激水平，改善线粒体功能障碍[25]。总之，中医药下调CHF 状态下促氧化因子表达、上调抗氧化因子水平，抑制线粒体氧化应激损伤，保护心肌线粒体结构和功能，是中医药调控MQC，改善CHF 心功能的作用机制之一。见表1。

表1 中医药靶向调控线粒体氧化应激防治慢性心力衰竭（CHF）研究情况Table 1 Targeted regulation of mitochondrial oxidative stress by traditional Chinese medicine to prevent and treat CHF

2 中医药靶向调控线粒体生物发生防治CHF

线粒体生物发生是指原有线粒体在核DNA（nDNA）及线粒体DNA（mtDNA）双重调控下，通过生长和分裂方式产生新线粒体替代功能失调及损伤线粒体，维持线粒体结构、功能和数量稳定的一系列复杂而又高度协调的过程[26]。过氧化物酶体增殖物激活受体γ 辅激活因子1α（PGC-1α）激活核呼吸因子（NRF）1/2 和线粒体转录因子A、B（TFAM、TFBM），诱导mtDNA 复制、转录，调节氧化呼吸链中复合物的表达以及线粒体能量转导和ATP 合成，沉默信息调节因子2 相关酶1（SIRT1）参与了该过程。在衰老大鼠心肌组织中SIRT1、PGC-1α、NRF1、NRF2 和TFAM 表达随年龄增长呈依赖性下降，抑制SIRT1 活性、敲除PGC-1α 后衰老心肌细胞线粒体生物发生和功能明显减弱[27]。研究发现多种中药单体及复方可调节线粒体生物发生[28]。松果菊苷（ECH）是肉苁蓉的有效活性成分之一，ECH 干预异丙肾上腺素腹腔注射诱导的心衰大鼠后，可明显提升心肌线粒体生物合成相关基因PGC-1α、NRF1、NRF2 和TFAM 的表达，提示ECH 可通过上调PGC-1α/NRFs 信号通路促进生物合成，减少心肌细胞凋亡，改善心功能[29]。参附益心颗粒是临床治疗慢性心衰常用方。刘倩茹等[30]研究发现，用参附益心颗粒处理血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）诱导的H9c2 心肌细胞损伤模型后，PPARα、NRF-1、NRF-2、PGC-1α 基因表达水平均显著上升，参附益心颗粒可促进线粒体生物合成，调节能量代谢，达到保护心肌细胞的目的。人参、附子药对干预压力负荷诱导的CHF 小鼠后，腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）、PGC-1α 和PPARα 的蛋白表达水平升高，表明了参附配伍可通过提高线粒体基础耗氧率和线粒体ATP 合成量，调节线粒体生物发生，改善代谢重构，维持心肌细胞能量代谢稳态[31]。陈梓欣等[32]发现益气活血利水法代表方暖心康能明显提高主动脉缩窄致CHF 小鼠心肌PGC-1α 水平和线粒体电子链产能效率，改善线粒体超微结构，促进线粒体生物发生，提升ATP 产量，增强CHF 小鼠心肌能量供应。益气养阴活血利水法代表方心阴片可显著提高CHF 小鼠心肌组织NRF-1、NRF-2、PGC-1α表达水平，提示心阴片改善CHF 小鼠心功能其机制可能与促进线粒体生物发生，改善线粒体能量代谢相关[33]。此外，补肾活血方[34]、益气活血方[35]、冠通方[36]等均证实可通过促进心梗后CHF 大鼠心肌组织PGC-1α 表达，增加线粒体生成和ATP 产能，改善心梗后CHF 大鼠心功能。线粒体生物发生是基于MQC 防治CHF 的关键环节，中医药通过靶向调控线粒体生物发生相关因子表达，促心肌线粒体生物发生，更替功能损伤线粒体并促进线粒体产能，改善心肌能量代谢，进而改善心功能，实现对损伤心肌的保护。见表2。

3 中医药靶向调控线粒体动力学防治CHF

线粒体通过不断融合、分裂的方式维持线粒体形态，剔除损伤片段，维持其网络结构稳定的过程，称之为线粒体动力学。在CHF 病程中，线粒体融合-分裂失衡，线粒体功能障碍，能量代谢异常是疾病发生、发展的重要影响因素[37]。近年来，中医药基于线粒体动力学靶向调控MQC 逐渐成为治疗CHF的突破口。研究发现心复康口服液可明显促进心梗后心衰大鼠线粒体融合蛋白1（MFN1）、线粒体融合蛋白2（MFN2）和视神经萎缩蛋白1（OPA1）表达，并抑制动力相关蛋白1（Drp1）、线粒体分裂蛋白1（Fisl）、线粒体分裂因子（MFF）的表达，维持心力衰竭大鼠心肌线粒体动力学稳态[38]。暖心康[39]、养心2 号方[40]、芪苈强心胶囊[41]、参葵通脉颗粒[42]、燧心胶囊[43]、蒙药苏格木勒-3 汤[44]，黄芪-葶苈子药对[45-46]等均可靶向调节线粒体动力学，改善CHF 心肌线粒体功能，发挥其保护CHF 大鼠心功能的效应机制。此外，黄芪总苷也能够下调心梗后心衰小鼠心肌细胞Drp1 蛋白表达，上调MFN2、OPA1 蛋白表达，提示黄芪总苷可通过调控线粒体动力学平衡，抑制心室重构，改善心梗后心衰小鼠心功能[47]。艾灸为中医传统的特色疗法，有研究[48]表明其同样可通过抑制阿霉素致CHF 大鼠心肌细胞Drp-1 和Fis-1 蛋白表达、上调MFN1、MFN2、OPA1 蛋白表达，改善线粒体形态与结构，维护线粒体动力学稳态，进而改善慢性心衰。在CHF 进程中，线粒体过度分裂和融合抑制，动力学稳态紊乱是线粒体结构和功能异常、心肌损伤持续发生发展的重要原因之一。中医药通过促进线粒体融合蛋白表达、抑制线粒体分裂蛋白表达，促进心肌线粒体融合/分裂动态平衡，保护线粒体结构和功能，可能是中医药基于线粒体动力学靶向调控MQC 防治CHF 的关键环节之一。见表3。

表3 中医药靶向调控线粒体动力学防治CHF 研究情况Table 3 Targeted regulation of mitochondrial dynamics by traditional Chinese medicine to prevent and treat CHF

4 中医药靶向调控线粒体自噬防治CHF

线粒体自噬是细胞针对功能异常线粒体选择性降解的一种程序性机制，即细胞通过吞噬囊泡识别融合损伤线粒体并结合溶酶体清除受损或功能失调线粒体的过程[49]。自噬是细胞对线粒体质量把控的重要防线，对维持心肌细胞的活性和功能意义重大，与CHF 病理进程密切相关[50]。温阳益气方由附子、肉桂、红参、 黄芪组成，有散寒止痛、温通经脉的功效。温阳益气方可降低心梗后心衰大鼠心肌自噬相关蛋白磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶（p-AMPK）/AMPK、自噬微管相关蛋白轻链3 抗体（LC3）II/LC3I的比值，以及蛋白激酶（PINK1）及帕金蛋白（Parkin）的表达水平，抑制AMPK 介导的线粒体自噬，改善心衰大鼠的心功能[51]。亦有研究[52]发现芪苈强心胶囊干预异丙肾上腺素诱导的心肌损伤大鼠和H9c2 心肌细胞后，能明显降低LC3II/LC3I 比值，抑制心肌细胞线粒体自噬，改善CHF。泻肺利水合剂可降低CHF 大鼠线粒体自噬相关蛋白LC3II/LC3I 比值、增加P62 表达，抑制线粒体自噬活性，减少线粒体自噬数量，改善心功能[53]。心通口服液能通过Pink1/Parkin 通路显著提高心力衰竭大鼠心肌组织P62 蛋白表达，降低LC3II /LC3I 比值，发挥调节线粒体自噬水平，改善心功能作用[54]。此外，在CHF 病理状态下，CHF 模型大鼠心肌细胞外信号调节激酶5（p-ERK5）表达明显被抑制，PINK1、Parkin、LC3II/LC3I等自噬蛋白异常表达，经真武汤处理后可明显上调ERK5 表达，下调自噬线粒体关键蛋白PINK1、Parkin、抗增殖蛋白2（Prohibitin2）、LC3II/LC3I 表达水平，抑制线粒体自噬[55]；陈广等[56]发现温阳振衰颗粒可上调CHF 兔心肌组织丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）/ ERK5 磷酸化蛋白，并在大鼠实验中再次证实了温阳振衰颗粒可抑制心衰大鼠心肌线粒体自噬相关蛋白PINK1、Parkin、LC3、Prohibitin2 的表达水平，调控CHF 心室重构，延缓CHF 病程。因此，中医药基于线粒体自噬靶向调控MQC 防治CHF 的重要作用机制之一可能与减少心肌线粒体自噬蛋白表达，抑制线粒体自噬活性，保护正常心肌线粒体结构和功能，改善心功能相关。见表4。

表4 中医药靶向调控线粒体自噬防治CHF 研究情况Table 4 Targeted regulation of mitochondrial autophagy by traditional Chinese medicine to prevent and treat CHF

5 中医药靶向调控线粒体钙稳态防治CHF

线粒体是细胞Ca2+的主要储存中心，通过调控氧化磷酸化（OXPHOS），调节细胞溶质Ca2+信号，维持Ca2+稳态，是MQC 的关键机制[57]。在CHF 病程中，线粒体受损，肌浆网及胞质Ca2+转运功能受限，细胞内Ca2+超载，可进一步加重线粒体损伤，加速CHF 疾病进展[58-59]。刘志浩等[60]研究发现，人参皂苷Rg3 可以增强心衰小鼠及异丙肾上腺素诱导的HL-1细胞肌浆网钙离子ATP 酶2a（SERCA2a）的类泛素化修饰（SUMO 化修饰）水平，并增强SERCA2a 活性及其摄取Ca2+的能力，改善心肌细胞内受损的Ca2+稳态及内质网应激状态，增强心脏收缩和舒张功能，发挥心衰后心脏保护效应。此外，人参皂苷Rbl 同样可通过调节CHF 大鼠Ca2+摄取和释放功能，减轻钙超载，改善CHF[61]。益气泻肺汤可明显促进心衰大鼠心肌组织中Na+-K+-ATP 酶、雷诺定受体2（RyR2）、SERCA2a 表达，改善CHF 大鼠心肌细胞异常的Ca2+摄取和释放[62]。灵芝多糖能够调节细胞内钙含量、改善心肌能量代谢，其机制可能与提高心力衰竭大鼠心肌组织中Na+-K+-ATP 酶、Ca2+-ATP酶表达水平密切相关[63-64]。同时，经实验验证扶正康复合剂[65]、温阳益气活血方[66]、益气活血复方[67]、加味参附颗粒[68]等均可促进Na+-K+-ATP 酶、Ca2+-ATP 酶活力及表达，抑制Ca2+过度聚集，调节心肌细胞线粒体钙稳态，改善CHF 大鼠能量代谢，发挥治疗CHF 的作用。因此，通过靶向调节心衰心肌线粒体钙超载状态，干预线粒体Ca2+调节机制，保护细胞内钙稳态，改善损伤心脏收缩、舒张功能可能是中医药基于MQC 防治CHF 的作用机制之一。见表5。

表5 中医药靶向调控线粒体钙稳态防治CHF 研究情况Table 5 Targeted regulation of mitochondrial calcium homeostasis by traditional Chinese medicine to prevent and treat CHF

6 讨论

CHF 患病率高、死亡率高，严重危害我国人民身心健康。CHF 病理生理机制复杂，线粒体功能障碍是其发生、发展的重要环节。大量研究证实MQC失调是CHF 的重要作用机制之一，包括线粒体过度氧化应激、线粒体生物发生抑制、线粒体动力学失衡、线粒体自噬异常及钙稳态失衡等。基于此，寻求有效策略调控MQC 以恢复其稳态逐渐成为CHF 防治的重要方向。中医药防治CHF 历史悠久，疗效显著。近年来研究发现中医药可通过调控多靶点、多通路减轻CHF 状态下心肌线粒体氧化应激损伤、促线粒体生物发生、维持线粒体动力学平衡、抑制线粒体过度自噬、调节线粒体钙稳态等，进而改善CHF 患者的心功能。其作用机制见图2。

图2 中医药调控线粒体质量控制防治慢性心衰的作用机制Figure 2 Mechanism of traditional Chinese medicine regulating mitochondrial quality control in preventing and treating CHF

虽然，大量研究报道中医药可通过干预MQC 有效改善CHF，并已获得诸多研究成果，但仍存在以下问题：①关于中医药基于MQC 防治CHF 的研究主要集中于动物实验和细胞实验，有待开展更多相关的临床研究；②目前研究多关注中药靶向调控MQC防治CHF，针灸、推拿等中医技术在此方向的研究相对缺乏；③目前靶向调控MQC 相关环节防治CHF的基础研究仍需进一步拓展研究维度及深入、细化相关指标，如探索中医药是否可通过多靶点、多通路在CHF 不同阶段双向调控线粒体自噬等。基于此，仍需开展更多基础和临床研究，深入探讨MQC与CHF 的关联性及中医药靶向调控机制，以期为CHF 的防治提供有效策略和方向，同时为中医药创新发展和成果转化提供数据支撑。