基于“脾运化-主肌肉”理论对线粒体脂肪酸氧化与脂质代谢关系的探讨＊

吴 瑶，陈 丝，宋 囡，2，王 莹，2，吕美君，2，曹 媛，2，贾连群，2＊＊

（1. 辽宁中医药大学中医脏象理论及应用教育部重点实验室 沈阳 110847；2. 辽宁中医药大学中医药创新工程技术中心 沈阳 110847）

脾者，仓廪之官，主运化谷物、水饮，化生气血津液，滋润濡养全身。近年来，有学者研究发现，脾与线粒体在功能上存在相关性[1]。线粒体是产能的主要执行者，可将营养物质（水谷精微）氧化分解，最后转化为能量供给机体利用，是细胞的“气血生化之源，后天之本”[2]。脂肪酸氧化是线粒体产能的主要途径之一，正常条件下，脂肪在水解为脂肪酸后，可在供养充足的条件下及线粒体的作用下分解为CO2和H2O，并释放能量。本课题组前期申报了与线粒体能量代谢相关课题，研究发现，益气健化瘀祛痰方可通过调控线粒体呼吸链复合物活性及能量代谢相关酶类的表达进而影响动脉粥样硬化等疾病[3-4]。脾失健运，水谷精微输布异常，无以营养四肢、充盈肌肉，故机体能量代谢异常，会出现线粒体功能紊乱，脂肪酸代谢即脂代谢异常，骨骼肌动力乏源。因此，基于脾与线粒体的相关性，本研究将“脾运化-主肌肉”与线粒体脂肪酸氧化相关联，共同探讨脾失健运下线粒体脂肪酸氧化对脂质代谢性疾病的影响，为中西医治疗脂质代谢紊乱提供新的研究思路。

1 脾运化-主肌肉的理论渊源

脾脏为五脏之使，是后天之本，气血生化之源，《伤寒论》有云：“四季脾旺不受邪。”充分体现了脾脏对机体健康状态的重要意义。《素问·至真要大论》云：“诸湿肿满，皆属于脾。”脾运化水谷，布散水精，当外感湿邪阻遏脾阳或饮食不节耗伤脾气时，传输布散失常，而生“湿”“肿”“满”。《脾胃论》亦云：“脾胃倶旺，能食而肥，脾胃倶虚，少食而肥。”揭示了“脾胃”与肥胖之间的关系，“脾胃”旺，则运化有力，水谷精微化生充足，聚而成痰湿，日久能食而肥。“脾胃”虚，则运化转输无力，津液布散失司，积聚四肢肌肉，食少但肥。脾主运化是脾最主要的功能之一：一方面，脾可将水谷精微等物质布散到脏腑组织中，以发挥濡养肌肉、脏腑的作用；另一方面，脾可将代谢后的津液通过转输布散作用不断代谢到体外，从而保证人体水液代谢的相对平衡[5]。《素问·太阴阳明论》云：“脾病……筋骨肌肉皆无气以生，故不用焉。”《景岳全书·五邪篇》云：“邪在脾胃，则病肌肉痛。”脾主肌肉是脾主运化功能的表现形式之一[6]，脾的运化功能正常则脾气健运，水谷精微得以化生，四肢肌肉得以滋润濡养，以保持肌肉丰满健硕，避免水湿潴留而引起的异常肥胖。当脾脏机能异常或脾失健运时，则肌肉得不到正常滋润濡养，将表现为肌肉松弛痿软，或由湿邪潴留而发为肢体肿胀、困重乏力、水肿、肥胖等证候[5-7]。脾为气血生化之源，主运化、主肌肉，脾气旺，则运化有力、肌肉健硕；脾气虚，则运化无力、肌肉痿废。

2 线粒体功能与脾主运化

机体的正常生命活动有赖于能量供应，线粒体作为真核细胞的“动力工厂”，可将糖类、脂肪和氨基酸等物质经氧化转化为能量[8]，此过程与脾主运化、主肌肉而输布津液滋润濡养五脏六腑、四肢百骸功能类似。刘友章等[9]采用破气下气加饥饱失调（小承气汤隔日灌胃+隔日喂食）法制作大鼠脾虚模型发现，脾虚大鼠心肌细胞、肝细胞、骨骼肌细胞线粒体肿胀变形，数目变少，体积变小，嵴破裂或消失，线粒体膜结构破坏，并且线粒体的“质”“量”变化与脾虚程度密切相关，首次提出“脾”与线粒体具有相关性。脾气健运，水谷精微得以运化，则四肢肌肉营养充足，全身肌肉壮实丰满，正常发挥其收缩运动的功能。《脾胃论》云：“脾虚则肌肉瘦削”“脾胃之虚，怠惰嗜卧，四肢不收”，说明脾失健运可引起机体倦怠乏力、肌肉痿软无用。肌肉运动是一种主观的耗能运动，而有氧代谢是持久运动的动力源泉，线粒体作为能量产生的最主要细胞器，其功能障碍可直接影响肌肉运动的能量供应过程，进而引起“四肢无力、举动不能”，此发病机制与脾虚而致肌肉运动功能障碍过程相类似。同时，从功能上讲，脾运化、主肌肉，运化水谷精微以上输于肺、输布全身，以供人体正常生命活动。线粒体作为腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）主要产生场所，可进行能量转化及物质代谢，是人体活动的主要动力源泉，其特点与中医脾脏功能极为相似。

本课题组前期采用饮食不节复合劳逸失常的方法建立脾虚证巴马小型猪模型发现，脾虚痰浊巴马小型猪心肌线粒体能量代谢[10]、线粒体蛋白质组[11]、细胞呼吸链酶复合物活性[12]等相关基因表达显著改变。本课题组研制多年的专利方化瘀祛痰方（专利号:ZL200710010845.9）具有健脾益气化瘀祛痰的功效，可以改善脾虚痰浊AS 巴马猪线粒体呼吸链复合物活性下降情况[13]及纠正线粒体能量代谢相关基因的异常表达[14]。张亚敏等[15]采用小承气汤建立脾虚大鼠模型发现，脾虚模型大鼠骨骼肌肌间间隔分界不清，骨骼肌细胞膜破裂变性，边界模糊，线粒体外膜出现溶解，线粒体内嵴消失。近年来，多项研究探讨脾与线粒体、能量代谢的关系，初步形成线粒体功能是“脾主运化、主肌肉”功能的诠释，揭示了线粒体功能与“脾”之间的密切关系。

3 脂肪酸氧化在脂质代谢紊乱中的重要作用

脂肪酸是血脂的重要组成成分，也是脂类消化的主要产物，其氧化过程对甘油三酯代谢有着重要的调控作用。脂肪酸氧化主要发生场所为肝脏和肌肉，大多通过β 氧化的方式产生能量供给机体利用[16]。线粒体作为脂肪酸氧化的主要发生场所，可提供脂肪酸活化所需的酯酰CoA 合成酶，实现脂肪酸的活化，继而进行跨膜转移、脂肪酸β氧化及乙酰CoA彻底氧化，实现机体的能量供给过程。脂肪酸氧化在机体生命活动中作用显著，其功能状态与脂质蓄积、脂质过氧化损伤及胰岛素抵抗等多种病理过程的发生发展密切相关[17-18]。

正常情况下，肝脏中的脂肪酸主要通过线粒体膜上肉毒碱棕榈酰转移酶的转运作用进入线粒体内，而后进行脂肪酸β 氧化过程，剩余脂肪酸可在过氧化物酶体及微粒体作用下进行氧化并产生活性氧[19]。当肝脏线粒体脂肪酸氧化功能障碍时，脂肪酸将通过过氧化物酶体及微粒体氧化作用产生大量活性氧，当活性氧的产生量超过机体自我清除能力范围时，将作为病理因素加重肝细胞损伤、影响线粒体氧化功能，最终引发脂质蓄积及过氧化损伤[18-19]。同时，当血浆游离脂肪酸含量增加时，脂肪酸转运至骨骼肌细胞数量也将增加，在线粒体脂肪酸氧化代谢率不高的情况下，多数脂肪酸将发生酯化反应，生成甘油三酯沉积于骨骼肌内，致使骨骼肌组织出现脂质沉积[20]。由此可见，脂肪酸氧化障碍，将引起脂肪酸酯化反应增加，致使酯化产物甘油三酯不断蓄积，引发并加重机体内脂质代谢紊乱。

近些年，随着研究的不断深入，刘阿娜[21]等研究发现，脾虚水湿不化证大鼠体内调控脂肪酸进入线粒体内膜的3-羟基异戊酰肉碱含量降低，3-羟基异戊酰肉碱作为脂肪酸氧化关键酶，其含量降低，说明“脾虚”条件下线粒体脂肪酸氧化水平降低，证实了“脾”与脂肪酸氧化之间的相关性，但其具体机制尚需阐明。

3.1 脾主运化对线粒体脂肪酸氧化的主导作用

肝脏是人体内最大的实质性器官，也是脂肪酸合成、分解的主要部位，是内外源性脂质代谢调节中枢，在机体内发挥代谢、胆汁合成及分泌、解毒、免疫、凝血等功能[22]。其中，脂肪酸氧化在肝脏脂质代谢和生物转化过程中起着重要的作用。

正常情况下，血液中游离脂肪酸经血液主动转运至肝脏，进入肝脏后的脂肪酸及肝脏合成的内源性脂肪酸，一部分脂肪酸可通过直接或转运的方式进入线粒体，进行β-氧化，最终产生ATP[23]；而另一部分脂肪酸可通过再酯化为甘油三酯储存于肝脏细胞。可见脂肪酸氧化水平增强不仅可以更好的产生能量供给机体利用，还可以减少脂肪酸酯化生成甘油三酯沉积于细胞内而形成脂质沉积，因此脂肪酸氧化是调节机体能量代谢和脂质代谢紊乱的重要生物过程。

中医认为，脾主运化，可运化谷物及水饮。《素问·经脉别论》云：“饮入于胃，游溢精气，上输于脾，脾气散精。”继而将水谷精微输布至五脏六腑、四肢百骸，以化生气血、营养全身。脾作为后天之本、气血生化之源，承载着机体正常生命活动需的物质及能量。现代医学认为，饮食入胃，经消化吸收后外源性脂肪酸入血，随血液转输至肝脏，实现其氧化分解产能过程。二者均是对饮食转化为能量过程的诠释。而在病理状态下，脾主运化障碍将导致水谷精微输布异常，引发膏脂转输障碍。此过程与肝脏线粒体脂肪酸氧化障碍所引起的脂肪酸酯化沉积于细胞的过程相类似。因此，在生理和病理水平上均揭示脾主运化在线粒体脂肪酸氧化过程中起到主导的作用。

3.2 脾主肌肉对线粒体脂肪酸氧化的辅助作用

肌肉是线粒体脂肪酸氧化主要发生场所，在维持机体运动方面发挥着重要作用。正常情况下，骨骼肌线粒体在人体进行主动运动时可通过氧化磷酸化方式生成ATP，为肌肉运动提供能量，与此同时，还可代谢掉多余的脂类及非糖类物质[24]。中医认为，脾在体合肉，主四肢。《素问·平人气象论》云：“脏真濡于脾，脾藏肌肉之气也。”脾脏所运化的水谷精微，经输布作用布散全身，以充养肌肉、调节四肢运动。脾气健运则肌肉收缩、舒张功能正常，肌肉丰满、健壮有力；脾失健运则肌肉消瘦、四肢无力、痿废不用。肌肉收缩舒张活动依赖于ATP 的供应，而线粒体脂肪酸氧化是ATP产生的主要途径。

胡奇等[25]采用皮下注射利血平方法建立脾虚模型提出脾虚模型大鼠的体内存在脂质过氧化损伤及细胞能量代谢障碍，说明脾虚条件下，大鼠体内脂质代谢及能量代谢水平均发生变化，而采用健脾益气代表方四君子汤可有效改善线粒体氧化损伤，进而调节机体能量代谢。线粒体作为脂质代谢和能量代谢的主要发生场所，而脂肪酸是参与脂质代谢及能量代谢的重要成分，由此推测，“脾”与线粒体脂肪酸代谢之间存在着密切联系。宋雅芳等[26]采用小承气汤破气苦降加饥饱失常法建立脾虚大鼠模型发现，脾虚条件下大鼠骨骼肌线粒体数量明显减少，形态固缩、空泡化，肌节间甚至存在线粒体缺乏。这表明脾虚条件会引起骨骼肌线粒体数量及形态变化，而采用健脾益气中药（四君子汤、黄芪四君子汤）使得线粒体损害得以修复，形态及结构也明显改善。不仅如此，董佳梓等[27]以三因素复合法（小承气汤法、游泳力竭法和饥饱失常法）建立脾虚大鼠模型提出，脾虚条件下，大鼠骨骼肌ATP 含量显著降低。进一步验证了中医“脾”与骨骼肌线粒体能量代谢之间的密切联系。线粒体脂肪酸氧化是骨骼肌运动的主要能量供给途径之一，是“脾主肌肉”的功能体现，其功能异常则会引起骨骼肌运动功能障碍，以致“脾主肌肉”受阻。骨骼肌线粒体脂肪酸氧化可以看作是脾主肌肉理论的现代内涵。故脾主肌肉在线粒体脂肪酸氧化在过程中起到辅助作用。

4 小结

综上所述，脾运化-主肌肉与线粒体脂肪酸氧化是对相同生物过程的不同的诠释。其中，脾主运化过程主要体现在肝脏线粒体脂肪酸氧化过程。脾运化水谷精微，脾气健运则精微物质经肺的宣发、肝的疏泄作用布散全身，为生命活动提供“能量”。脾失健运，即水谷精微生成、布散受阻，营养物质无以充养全身，而积聚四肢肌肉、脉络，导致膏脂转输障碍。类似人体内肝脏线粒体脂肪酸氧化障碍所引起脂质代谢紊乱、能量产生受阻过程。肝脏线粒体脂肪酸氧化障碍日久将影响人体整体血脂水平及能量供应，引发血脂异常等脂质代谢性疾病。而脾主肌肉、合四肢过程与肌肉线粒体脂肪酸氧化过程相一致。

正常情况下，脾将运化的水谷精微转输布散，以充养四肢肌肉，供给“能量”，保证四肢肌肉正常运动。在脾失健运的条件下，四肢肌肉充养无源、运动无力，以致肌肉痿废无用。本课题组前期通过对脾虚巴马猪研究发现，脾虚状态下线粒体能量代谢、线粒体蛋白质组、脂肪酸代谢等相关表达显著改变。因此，本研究得出脾运化-主肌肉与线粒体脂肪酸氧化在含义上颇相一致，如图1所示。

图1 脾运化-主肌肉与线粒体脂肪酸氧化及脂质代谢关系图