中医药调节线粒体自噬治疗慢性心力衰竭的研究进展

余银翎，舒华

（贵州中医药大学第二附属医院，贵州 贵阳510000）

0 引言

近年流行病学报告显示，我国人群心衰患病率为0.9%( 男性0.7%, 女性1.0%), 发病率0.7‰ ~0.9‰[1]。其中，慢性心力衰竭（Chronic Heart Failure，CHF）是心血管疾病的最终阶段，也是目前社会最大的健康威胁之一。调查显示[2]，我国约400 万慢性心力衰竭患者中，射血分数保留心力衰竭、射血分数中间值心力衰竭和射血分数降低的心力衰竭患病率分别为0.3%、0.3%和0.7%。左心室收缩功能障碍患病率（LVEF<50.0%）为1.4%，中、重度舒张功能障碍患病率为2.7%。近年来，有相关研究证实，线粒体自噬功能障碍是慢性心力衰竭的重要发病机制。据此，本文将对线粒体自噬在慢性心力衰竭中的作用以及中医药通过调控线粒体自噬治疗慢性心力衰竭的进展进行综述，以期为慢性心力衰竭的治疗提供新思路。

1 线粒体自噬

线粒体自噬是细胞选择性自噬的一种。当机体受到外界各种刺激，以及氧化应激、营养缺乏等条件下，线粒体发生去极化损伤，细胞能够识别这些受损线粒体并将其特异性包裹进自噬体中，且与溶酶体融合，完成损伤线粒体的降解过程。细胞通过这种方式来维持内环境的稳态[3]。线粒体自噬受多种机制和多个自噬相关蛋白调控，分为泛素依赖性和非泛素依赖性两种方式。泛素依赖性线粒体自噬是主要是PINK1(PTEN induced putative kinase 1)/Parkin 依赖性线粒体自噬和非Parkin 依赖性线粒体自噬，非泛素依赖性自噬主要是受体介导的线粒体自噬[4]。

1.1 PINK1/Parkin 途径介导的线粒体自噬

PINK1 是一种丝氨酸/ 苏氨酸蛋白激酶，线粒体膜电位降低时，PINK1 在线粒体外膜上聚集，通过自身磷酸化而被激活，并磷酸化附近的泛素分子。磷酸化泛素分子可以结合并招募Parkin 于线粒体外膜上，PINK1 进而磷酸化Parkin 并将其激活。Parkin 是一种E3 泛素链接酶，活化的Parkin 能够与多种线粒体蛋白底物如电压依赖性阴离子通道1（Voltage-dependent anion channel 1,VDAC1）、线粒体融合蛋白1（Mitofusin 1,Mfn1）、线粒体融合蛋白2（Mitofusin 2,Mfn2）及Miro等形成多聚泛素化链。随后，一系列适配蛋白，包括自噬接头蛋白p62、光神经素（Optineurin，OPTN）、核点蛋白52（Nuclear Dot Protein 52，NDP52）、TAX1 结合蛋白1（TAX1 binding protein 1,TAX1BP1）、及BRCA1 近邻基因1（Neighbor of BRCA1 gene 1,NBR1）等识别线粒体膜上的多聚泛素化底物并与微管相关蛋白1 轻链3（Microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC3）结合，介导受损线粒体进入自噬体，与溶酶体结合完成降解过程[5]。

1.2 非Parkin 依赖性线粒体自噬

PINK1/Parkin 途径介导的泛素依赖性线粒体自噬是最重要，也是研究较为深入的线粒体自噬途径。然而，Parkin 并非PINK1 的唯一底物。研究表明[6]，PINK1 也可以直接磷酸化Drp1 上的S616 位点而调控线粒体自噬。此外，还有一些其他的E3 泛素链接酶，如MUL1（mitochondrial ubiquitin ligase activator of NF-κB1）、SIAH1(seven in absentia homolog-1)、ARIH1(ariadne RBR E3 ubiquitin protein ligase 1) 等，这些链接酶有一些与Parkin 相同的泛素化底物，它们同样可以通过多聚泛素化底物而被自噬接头蛋白识别，从而与LC3 结合，形成线粒体自噬体，最终被溶酶体降解[7-8]。Yamada[9]等在Drp1 和Opa1 基因敲除小鼠的肝脏细胞中发现了p62 介导的线粒体泛素化自噬新途径。p62 能够招募Keap1,与Rbx1 形成泛素E3 链接酶复合物至线粒体，通过PINK1/Parkin 非依赖性方式促进线粒体的泛素化。

1.3 受体介导的线粒体自噬

以PINK1/Parkin 为主的泛素依赖性线粒体自噬是最早发现的自噬途径，而后有研究发现，还存在既不依赖于PINK1，也不依赖于Parkin 的线粒体自噬途径[10-11]，即线粒体自噬受体途径。这些线粒体自噬受体能够直接与LC3 结合，介导线粒体进入自噬体内。已知的自噬受体蛋白有BNIP3、BNIP3L/NIX、FUNDC1、DNP52、OPTN 等[12-13]。这些线粒体自噬受体定位在线粒体外膜上，能够直接与LC3 结合，介导线粒体进入自噬体内。近年来有研究发现，线粒体内膜蛋白PHB2（prohibitin2）能够作为一种自噬内膜受体结合LC3 从而参与线粒体自噬的调控[14]。同时，Yan[15]等发现，PHB2 也能通过PARL-PGAM5-PINK1 轴调节PINK1 蛋白的稳定性进而调控线粒体自噬。

2 线粒体自噬与心肌能量代谢

心肌细胞的能量供应来源于线粒体，线粒体自噬通过清除心肌细胞内功能异常、形态受损的线粒体，稳定线粒体数量，保障其正常功能，从而直接决定细胞中能量产生的多少。生理条件下，线粒体能量代谢处于平衡状态。而在应激、缺氧等条件下，受损线粒体增多，机体通过提高线粒体自噬水平及时清理受损线粒体。但长期病理状态可以导致线粒体控制系统的失调，心肌细胞严重受损，线粒体自噬功能紊乱，功能缺陷线粒体大量增加，氧化磷酸化合成ATP 的过程障碍，产生大量活性氧，一方面，活性氧的堆积能氧化损伤细胞内大分子物质导致线粒体膜通透性增加，细胞色素C 从线粒体中释放出来，激活凋亡诱导因子，最终导致细胞凋亡[16]，另一方面，ROS 也可以损伤正常线粒体，促进炎症反应[17]。有研究指出，线粒体损伤导致的活性氧累积可以引发肿瘤、神经系统疾病及心血管疾病等[18-20]。由上可知，线粒体自噬是线粒体质量控制的重要环节，线粒体自噬稳态对心肌能量代谢平衡具有重要意义。

3 线粒体自噬对慢性心力衰竭的影响

慢性心力衰竭是心脏功能从代偿逐渐转为失代偿的过程，其分子机制主要是心肌能量代谢障碍[21]和心肌收缩/舒张功能障碍[22]等。CHF 时，心肌能量供应不足，导致缺血缺氧改变，线粒体功能障碍。有研究表明[23]，在心力衰竭早期线粒体自噬和细胞自噬由于机体的代偿机制而短暂升高，但在慢性心衰阶段，自噬水平是下降的。另有动物实验证实[24]，选择性敲除小鼠PTEN 基因可导致PINK1-AMPK 自噬通路抑制、心肌肥大和心肌收缩功能障碍。因此，线粒体自噬与慢性心衰关系密切，线粒体自噬的稳定能够抑制心衰的进展，促进疾病向愈。

近年来，干预线粒体自噬的作用靶点为预防和治疗慢性心力衰竭找到了新的方向。Wang 等[23]的研究指出，AMPKα2 通过磷酸化PINK1 来提高线粒体自噬水平，从而防止心力衰竭的发生发展。Li[24]等对ALDH2 基因敲除小鼠进行了心肌功能和线粒体自噬的评估，结果发现，抗氧化剂α-硫辛酸具有ALDH2 活性，并能够通过Nrf1-FUNDC1 信号激活线粒体自噬，对压力负荷型心力衰竭发挥积极作用。王澈等[25]通过基因转染对心力衰竭小鼠模型高表达ASB14 后，检测线粒体自噬相关蛋白发现，p62、TIM23、COX Ⅳ的表达明显降低，而LC3 Ⅱ的表达明显增加，进一步说明了ASB14可能通过增加泛素化水平，激活线粒体自噬水平来改善小鼠心力衰竭。以上研究均证实，线粒体自噬的激活或抑制是慢性心力衰竭发展的内在过程。

4 中医药通过调控线粒体自噬改善心衰

中医中药是祖国医学的瑰宝，单味中药、方剂及各种中成制剂能够从多靶点、多方向上干预疾病，在疾病的预防和治疗方面具有独特优势。心力衰竭时线粒体自噬平衡被破坏，中医药能够通过抑制自噬过度激活或促进自噬从而调节线粒体稳态，延缓心衰进展。黄剑等[26]研究了真武汤对心肾阳虚型心力衰竭大鼠心肌细胞自噬蛋白表达的影响，结果显示，药物能够降低模型大鼠心肌细胞BNP 水平，提高心肌组织LC3、ATG5、Beclin 1 含量，降低p62 含量，表明真武汤能够通过调节自噬保护损伤的心肌细胞。段志园等[27]的实验表明，四君子汤可能通过抑制过度线粒体自噬，从而降低细胞凋亡水平，达到治疗脾气虚四肢不用的目的。然而，有些研究也给出了不同结果。孙建利等[28]研究发现，黄连、黄柏中的主要活性成分——小檗碱可能通过PINK1/Parkin/P62/LC3B 通路从而促进线粒体自噬，缓解心肌缺血再灌注损伤。许多中药的有效成分均能够作用于线粒体自噬通路。例如，三七总皂苷[29]通过Pink1/Parkin 途径调控线粒体自噬，抑制线粒体自噬的过度激活，从而减少心肌损伤。黄芪甲苷[30]通过作用于Pink1/Parkin 通路蛋白，调节线粒体自噬并抑制心肌细胞凋亡。胡黄连苷II[31]能够通过调控AMPK/mTOR/ULK1 自噬信号通路对脑缺血再灌注损伤中发挥神经保护作用。川芎嗪[32]能够促进 JAK2/ STAT3 信号通路的激活与 Bcl2 的表达，从而调节线粒体自噬，缓解心肌缺血再灌注损伤。木犀草素[33]可改善LPS 致H9c2细胞损伤, 其机制可能与抑制受体介导的FUNDC1/BNIP3/BNIP3L 线粒体自噬通路有关。

5 总结与展望

线粒体自噬是机体的一种保护性机制，生理状态下的自噬能够维持线粒体数量和质量的稳定，从而保证各器官尤其是心脏等高耗能、高代谢器官的能量供应。慢性心力衰竭时线粒体自噬稳态被破坏，过度的线粒体自噬会使线粒体大量受损，正常线粒体数量减少，心肌细胞能量不足，从而加速心力衰竭的发展；线粒体自噬被抑制时，受损线粒体堆积产生大量的活性氧对心肌细胞发挥毒性作用，也会导致慢性心力衰竭的发生和发展。因此，维持线粒体自噬的平衡对保证正常的心肌能量代谢平衡、延缓心衰的进展意义重大。

中医药在调控线粒体自噬方面发挥了独特优势。中药方剂、中成药及许多中药单方均能有效调控线粒体自噬，在慢性心衰时维持细胞内线粒体稳态，为机体供能提供保障。此外，针刺[34]、灸法[35]等中医特色治疗在调控自噬方面也有一定的效果。还有研究表明，中药联合运动[36]等方式对比单纯使用中药，在调控自噬、延缓心衰进展方面更加有效。现对于多种中医药调控线粒体自噬治疗慢性心衰的研究已日趋完善，但对于其机制研究尚存在未尽之处。近年来一些研究表明，某些分子、蛋白等能够通过不同途径双向调节线粒体自噬，寻找能够干预这些分子、蛋白[37]的中药成分，使中药能够双向调节线粒体自噬，对完善机制研究、指导临床用药具有积极意义。

综上，线粒体自噬作为慢性心力衰竭进展中的一个重要病理过程，在疾病的发生发展过程中具有重要意义。中医药能够通过多种途径调控线粒体自噬，从而起到治疗疾病的作用，探索中医药与线粒体自噬及慢性心衰的关系，能够为临床治疗寻找新的靶点，提供新的治疗策略。