中药干预肥大心肌细胞能量代谢的研究进展

孙樱丹

(甘肃中医学院，甘肃 兰州730000)

心肌能量代谢是保持机体内环境稳定的物质基础，对心脏组织结构不断更新以维持良好心功能具有重要意义。当心肌受损或负荷增加时，机体则采取各种代偿机制维持心排血量和血压，从而保证机体各器官的血液供应和能量代谢的需要。心功能不全时的代偿机制有很多，其中心肌肥大是重要的代偿机制，它是心脏对长期超负荷的基本适应性反应［1］。当心肌由代偿发展为失代偿时，心肌细胞即处于能量饥饿状态并产生一系列的心肌能量学上的能量代谢变化［2］。随着对心衰时心肌能量代谢认识的不断加深，人们从改善能量代谢角度提出了治疗的新思路和新策略，并对心衰的常规疗法及用药从能量代谢的角度进行了分析。中药已被广泛应用于病毒性心肌炎、冠心病、心力衰竭等疾病的治疗中，但其用于心肌能量代谢的研究仍处于起步摸索阶段，关于中药对心肌能量代谢影响方面的研究也比较分散。而从能量代谢角度探讨中药防治心肌肥大、心力衰竭的研究，对改善心脏功能，预防心力衰竭等具有重要意义。

1 肥大心肌细胞能量代谢的变化及特点

心肌细胞肥大时存在慢性能量缺乏，随着病程的进展会出现心脏能量转换的紊乱，包括代谢底物利用的改变、产能结构变化及耗能结构的转变，这已经通过很多实验及临床研究证实。

1.1 代谢底物利用的变化

心肌细胞的能量主要由线粒体的生物氧化代谢和氧化磷酸化所产生，生物氧化和氧化磷酸化的供能物质为葡萄糖、脂肪酸和少部分的乳酸。对离体心脏的灌流实验研究［3－4］表明:肥大心肌细胞在代谢底物的利用方面，更多地利用葡萄糖，提高葡萄糖酵解活性，而进一步降低脂肪酸氧化。

1.2 产能结构的变化

线粒体是心肌细胞产能的主要场所，为心肌细胞的新陈代谢提供能量［5］。心肌细胞肥大时，其线粒体的形态和功能均发生显著改变。首先，线粒体形态异常、数量减少或者增多而体积变小［6］;其次，线粒体的功能也会发生改变，表现为耗氧量降低、酶活性异常、氧化呼吸功能减退、磷酸受体(ADP)、磷酸腺苷(AMP)和肌酸的氧化磷酸化调节能力受损、线粒体(mtDNA)突变率增加等方面。

1.3 耗能结构的转变

心肌细胞的耗能主要通过ATP的转移和利用来实现。ATP通过肌酸激酶能量往返机制，被转移给肌纤维ATP酶以及其他耗能反应，为它们提供能量来源［7］。心肌细胞肥大时，ATP转移和利用受损，平均ATP浓度下降、肌酸激酶转移ATP能力降低，这都会导致线粒体转移给肌纤维的高能磷酸键不足或游离ADP浓度增加，从而使心脏收缩功能受限［8］。磷酸肌酸和总肌酸水平在心肌细胞损伤的较早期阶段就会有较大幅度(30%～70%)的下降。心力衰竭时肌酸转运体功能下调，导致总肌酸和磷酸肌酸水平下降。高能磷酸化合物减少和肌酸激酶系统活性下降，导致转运至肌原纤维的能量减少，ATP转运显著下降，即细胞内的能量流下降。这些代谢异常可能会导致心脏的收缩功能失调，尤其可以使衰竭心肌特征性的收缩储备力丧失。

2 中药干预肥大心肌细胞能量代谢

多年来的研究显示，中药中含有许多成分具有潜在的纠正能量代谢异常的功能，中药及相关复方及/或有效成分在调节脂质和糖代谢供能、改善心肌产能及耗能结构方面显示了较好的效果。

2.1 中药在调节脂质和糖代谢方面的影响

脂肪酸和葡萄糖是心肌能量的两条代谢通路，二者是相互调节、此消彼长的。近年来，诸多实验和研究表明很多中药成分可以通过抑制心脏脂肪酸氧化，促进葡萄糖代谢的作用，以此来优化心肌供能，从而提高心肌能量代谢的效率［9］。马晨等［10］在进行了丹参注射液对离体大鼠心肌能量代谢的调节作用的实验后得出结论:丹参注射液可通过抑制脂肪酸氧化而提高大鼠心肌能量代谢，并且可以逆转脂肪酸所引起的大鼠心肌组织中的乳酸水平升高，从而减少氧耗保护心肌。张晶等［11］对黄芪甲苷抑制大鼠心肌肥厚及改善心肌能量代谢的作用进行了观察，结果显示:黄芪甲苷可加强心肌细胞对脂肪酸的氧化利用，改善能量供应不足的同时也抑制了糖酵解。近年来有许多研究［12－14］表明:黄芪中所含成分能通过影响心肌细胞能量代谢中酶的变化而改善能量代谢障碍，而且复方制剂也会对某些代谢酶产生影响，从而提高心肌有氧代谢能力，如二至丸［15］。高想等［16］认为:利心冲剂可通过影响心脏的脂代谢，从而控制直接参与脂肪酸代谢的酶的表达来参与能量代谢调节。吴伟康等［17－18］探讨了四逆汤改善缺血心肌能量代谢的作用机制，研究结果提示:四逆汤可以显著遏制无氧酵解的进行，使心肌糖原消耗减少、储备增加，乳酸产生减少、浓度下降，从而改善缺血心肌能量匮乏及酸中毒。

2.2 中药在保护线粒体以改善心肌产能结构方面的作用

殷惠军等［19］对心肌细胞能量代谢及脂质过氧化影响的研究显示:参桂胶囊可显著改善急性心肌梗死后心功能不全大鼠心肌的能量代谢，保护心肌线粒体免受脂质过氧化损伤，从而改善心肌的收缩及舒张功能。于妍等［20］在川芎嗪、缬沙坦及曲美他嗪对乳鼠肥大心肌细胞线粒体结构和能量代谢的影响实验中，得出川芎嗪和缬沙坦在逆转心肌细胞肥大过程中具有保护心肌细胞线粒体结构和功能的作用。有关心复康口服液的一些研究［21－23］表明:心复康口服液可稳定线粒体膜电位，显著改善心衰大鼠能量代谢障碍;可增加心肌组织中ATP含量，有效改善心肌梗死后心衰大鼠心肌能量代谢，从而保护心脏功能。沈祥春等［24］的西红花酸对去甲肾上腺素所致原代培养心肌细胞能量代谢和凋亡影响的研究结果表明:西红花酸对去甲肾上腺素损伤的心肌细胞的线粒体膜具有保护作用。

2.3 中药对心肌细胞高能磷酸化合物的保护作用

王万铁等［25］通过探讨川芎嗪对心肌缺血再灌注损伤时心肌细胞能量代谢的影响，得出如下结论:川芎嗪可通过增加心肌细胞的能量而减轻心肌缺血再灌注损伤，其机制可能是减少心肌细胞ATP的分解及增加ATP的生成而延缓ATP的衰竭，进而加强心肌细胞能量的储备，对心肌细胞高能磷酸化合物具有明显保护作用。黄黎华等［26］认为:丹参注射液水溶性成分含量的改变能增加心肌ATP储备，升高腺苷酸能荷值，同时降低心肌组织中AcCoA/CoA比值，从而提高心肌能量代谢效率，且此作用尤以丹参注射液中酚酸类物质最为显著。张琳等［27］通过丹参素对大鼠离体心脏缺血再灌注心肌能量代谢的影响的研究得出结论:丹参素可以使大鼠离体心脏ATP含量及腺苷酸能荷值升高，乳酸含量降低。张燕等［28］的相关实验表明:景天苷可以保护线粒体的完整性、增强呼吸链中酶的活性，从而改善心肌能量代谢，发挥保护心肌细胞的作用。范晓静等［29］通过薯蓣皂苷对大鼠缺血再灌注心肌能量代谢影响的实验研究得出:经过薯蓣皂苷干预的缺血再灌注大鼠心肌ATP含量及腺苷酸池水平较缺血再灌模型组显著高，表明薯蓣皂苷对缺血再灌注造成的能量代谢障碍有明显改善。王乘龙等［30］的实验研究表明:西洋参茎叶总皂苷具有减少缺血心肌细胞ATP的分解或增加ATP生成的作用，进而增加心肌细胞的能量储备，对心肌细胞高能磷酸化合物具有明显的保护作用，使心肌细胞得以维持更好的功能状态，减少心肌细胞缺血性损伤。

3 小结

通过以上回顾可以看出，目前心肌细胞能量代谢问题是热点、焦点，而且通过中药来治疗心力衰竭的研究有一定的进展并可能会有新的突破。但同时也应该看到，有关心肌细胞能量代谢大部分还处于动物实验阶段，真正进入临床用于治疗的还很少。在未来研究中我们应该充分利用中医中药的优势，在进行动物实验的同时积极开展临床验证，从而使中药治疗真正落到实处，成为心衰的能量代谢治疗的新的突破点。

［1］张子斌，Tsung O Cheng，张玉传.充血性力衰竭学［M］.北京:科学技术文献出版社，2002:86－87.

［2］夏纪筑，罗兴林.心肌能量学研究进展［J］.医学综述，2004，10(6):341 －343.

［3］Zhang JY.Myocardial energies in cardiac hypertrophy［J］.Clin Exp Pharmac Phsiol，2002，29(4):351.

［4］Sambandam N，Lopaschuk GD，Brownsey RW，et al.Energy metabolism in the hypertrophied heart［J］.Heart Fail Rev，2002，7(2):161.

［5］宋熔，祝善俊.心肌代谢重构的研究进展［J］.中华高血压杂志，2008，16(3):202 －204.

［6］Ormerod JO.Impaired energetic in heart failure-A new therapeutic target［J］.Pharmacology and Therapeutics，2008，119(3):264－274.

［7］李佳蓓，黄岚，祝善俊.心力衰竭时心肌能量代谢的研究进展［J］.心血管康复医学杂志，2009，18(1):85－88.

［8］范晓霞，柳茵，刘维军，等.慢性心力衰竭与心肌生物能量代谢［J］.现代医药卫生，2011，27(5):713 －714.

［9］马琰岩，张萌，马淑骅，等.补气中药治疗心衰新机制的研究——调节心肌能量代谢［J］.中国中药杂志，2011，36(22):3210－3212.

［10］马晨，张善飞，曹彦光，等.丹参注射液对离体大鼠心肌能量代谢的调节作用［J］.中国医科大学学报，2009，40(2):147－151.

［11］张晶，王洪新，宋莹，等.黄芪甲苷抑制大鼠心肌肥厚及改善心肌能量代谢的作用观察［J］.中成药，2012，34(5):924－928.

［12］苏敬泽.黄芪组分对肥厚心肌细胞能量代谢的干预作用及机制研究［D］.北京:北京中医药大学，2008.

［13］苗德根.黄芪注射液对肥大心肌细胞的能量代谢影响的研究［D］.北京:北京中医药大学，2005.

［14］农一兵.从补益心气与改善心肌能量代谢的关系探讨慢性心力衰竭中西医结合研究的思路［J］.中医杂志，2007，48(11):1035 －1036.

［15］罗蓉，赵益，苏文，等.二至丸对自然衰老小鼠血液流变学及心肌能量代谢酶的影响［J］.江西中医学院学报，2011，23(6):26 －28.

［16］高想，唐艳芬，蒋凤荣，等.利心冲剂对心衰大鼠心肌细胞能量代谢的影响［J］.中华中医药杂志，2010，25(10):1686.

［17］吴伟康.四逆汤改善缺血心肌能量代谢的作用及其机制探讨［J］.中国病理生理杂志，1998，14(6):634 －636.

［18］吴伟康.四逆汤与缺血心肌的能量代谢［J］.中国中医基础医学杂志，1996，2(2):26 －28.

［19］殷惠军，蒋跃绒，刘颖，等.参桂胶囊对心肌细胞能量代谢及脂质过氧化影响的研究［J］.中医药信息，2004，21(3):71－73.

［20］于妍，王硕仁，聂波，等.川芎嗪、缬沙坦及曲美他嗪对乳鼠肥大心肌细胞线粒体结构和能量代谢的影响［J］.中西医结合心脑血管病杂志，2012，10(3):321－324.

［21］王红英，曹雪滨，徐淑乐，等.心复康口服液对心衰大鼠线粒体跨膜电位及心肌能量代谢的影响［J］.第四军医大学学报，2009，30(19):1875 －1878.

［22］王燕飞，曹雪滨，徐淑乐，等.心复康口服液对慢性压力超负荷大鼠心肌能量代谢的影响［J］.第三军医大学学报，2009，31(18):1720 －1723.

［23］陈琴.心复康口服液对心梗后心衰大鼠模型心功能及心肌能量代谢干预的研究［D］.北京:北京中医药大学，2008.

［24］沈祥春，钱之玉，陈琦，等.西红花酸对去甲肾上腺素所致原代培养心肌细胞能量代谢和凋亡的影响［J］.药学学报，2004，39(10):787 －791.

［25］王万铁.川芎嗪对实验性缺血再灌注损伤心肌能量代谢的干预［J］.中国急救医学，2003，23(3):129 －130.

［26］黄黎华，陈渊成，程昱，等.丹参水溶性成分含量变化对大鼠离体心肌能量代谢调节的影响［J］.中国药科大学学报，2011，42(4):348 －353.

［27］张琳，常勃勃，曹婉雯，等.丹参素对大鼠离体心脏缺血再灌注心肌能量代谢的影响［J］.中国药科大学学报，2010，41(3):278 －282.

［28］张燕.红景天苷对缺氧心肌细胞能量代谢的影响［D］.石家庄:河北医科大学，2011.

［29］范晓静，焦建杰，赵云茜，等.薯蓣皂苷对大鼠缺血再灌注心肌能量代谢的影响［J］.天津医科大学学报，2008，14(4):409－419.

［30］王承龙，缪宇，殷惠军，等.西洋参茎叶总皂苷对急性心肌梗死大鼠心肌能量代谢的影响［J］.中华老年心脑血管病杂志，2005，7(5):341 －343.