冠心病心肌缺血再灌注损伤与铁死亡病机理论探析

张心爱,汪艳丽,吴巧敏,刘志明,刘如秀

冠状动脉粥样硬化性心脏病具有发病率高、死亡率高的特点,已经成为严重威胁人类生命健康的心血管疾病之一[1]。据《中国心血管健康与疾病报告2020》报道,我国冠心病患病人数已达到1 139 万例[1-2]。今后10 年冠心病死亡率呈上升趋势[1]。西医目前主要的治疗方法是经皮冠状动脉介入治疗(PCI)和冠状动脉旁路移植术(CABG)。心肌再灌注治疗可及时恢复心肌血液灌注,然而相当一部分病人在心肌恢复血液再灌注后出现继发性心肌细胞损伤甚至坏死,引发心肌缺血再灌注损伤(MIRI),给病人带来了诸多的经济和心理负担[3]。冠心病MIRI 多见于冠心病病人突发急性心肌梗死,恢复血流灌注后,心肌细胞结构、功能等损伤反而加重,出现继发性心肌细胞死亡[4-5]。目前MIRI 具体发病机制尚未清楚,防治MIRI仍是医学难题。国医大师刘志明教授首次提出从“肾虚血瘀”病机角度辨证论治冠心病MIRI 的学术思想,创制滋肾活血方(冠心爽合剂),已获专利,临床应用有效率可达93.33%[6]。近年来,国内外研究发现,铁死亡与冠心病MIRI 密切相关[7-8],其发生机制与心肌缺血时雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)/胆固醇调节元件结合蛋白1c(SREBP1c)轴被抑制,氧化应激、能量代谢障碍、铁代谢失衡、线粒体损伤等方面有关,然而其具体发病机制目前报道较少。故本研究主要探讨冠心病MIRI“肾虚血瘀”病机对mTORC1/SREBP1c轴的影响,并明确调控mTORC1/SREBP1c 轴在冠心病MIRI 中的病理机制,为防治冠心病MIRI 提供科学依据。

1 国医大师刘志明论治冠心病MIRI 学术思想研究

1.1 冠心病MIRI 历史沿革及病因病机探讨 中医学虽然无“心肌缺血再灌注损伤”的病名,但从其病因病机、临床表现分析,属于“胸痹”“真心痛”等范畴,好发于中老年人。《灵枢·厥论》谓:“真心痛,手足青至节,心痛甚,旦发夕死,夕发旦死”。《金匮要略》曰:“胸痹不得卧,心痛彻背,背痛彻心”,描述胸痹心痛的主要表现,究其病因,多为饮食不当、情志失调、年老体虚(肾虚)、寒邪内侵等[9]。若过食肥甘厚味,饮酒过度,损伤中焦脾胃,中焦运化失司,聚湿生痰,心脉痹阻;长期思虑,或精神焦虑紧张,气机阻滞不畅,血脉瘀滞,心痹而胸痛发作[9];《内经》:“肾病者,虚则胸中痛”,提出年老体虚,肾气渐衰,心阳痹阻,引发心胸疼痛。此外,《金匮要略·胸痹心痛短气病脉证治》认为“胸痹缓急”(心痛时发时缓)为本病的特点,其病机以阳微阴弦为主,以辛温通阳或温补阳气为治疗大法,并创立瓜蒌薤白白酒汤等方剂,为后世医家所宗法[9]。《证治准绳》开活血化瘀之先河,强调使用桃仁、红花、降香、失笑散等活血化瘀药物治疗死血心痛。清·陈念祖《时方歌括》以丹参饮治疗心腹诸痛。《医林改错》以血府逐瘀汤治疗胸痹心痛,至今沿用不衰[10]。

现代医家刘渡舟在《金匮要略诠解》中论述,胸痹心痛皆由虚处容邪,然究其所以胸痹心痛者,以其阴中之弦,阴中之寒邪乘上焦之虚而为痹痛,是虚为致邪之因。焦树德认为,心痹病因病机为气血虚弱,心阳不振;寒邪乘心,血脉不通;忧思伤心,气血郁滞;痰浊积滞,脉道涩阻;久病入络,瘀血阻滞;饮食壅滞,积气上逆[11]。沈绍功认为胸痹主要病机为阳微阴弦,阳微指心气虚衰和心阴不足;阴弦即标实,包括气滞、血瘀、痰浊之邪闭阻心络,不通则痛[12]。针对冠心病MIRI 病机,不外乎虚实两个角度,临床多采用理气活血、芳香温通、益气养阴、化痰逐瘀等治则治法。

1.2 国医大师刘志明从“肾虚血瘀”病机角度论治冠心病MIRI 国医大师刘志明教授是我国著名中医药专家、国医大师、首都国医名师、全国首批名老中医药专家,是中国中医科学院原始创建者之一[13]。刘志明教授从医八十余载,治学精勤、渊博务实,学贯中西,既坚守传承中医学,又提倡西医新技术应用[14]。对冠心病辨证论治见解独到,重视从肾论治心血管疾病,认为心肾两脏经络上下关联,肾藏精,心藏血,二者交通互用,精血相互化生;心为火之脏,肾为水之脏,心肾相交,机体阴阳平衡,若心肾不交,水火不济,则阴阳失衡,百病丛生[14]。在此理论基础上率先提出“从肾论治”冠心病的学术思想。刘志明教授认为胸痹心痛主要病机为本虚标实,本虚在肾,血瘀为标实,肾虚血瘀是冠心病主要证候。正如《黄帝内经》中所述:“女子七七任脉虚,太冲脉衰少,天癸竭……丈夫七八,肝气衰,筋不能动,天癸竭,精少,肾脏衰,形体皆极。八八,则齿发去”。此时人体肾虚老化,太冲脉衰弱,五脏六腑功能失调,肾精损耗为本,血瘀为标。因此,刘志明教授提出心肾同治冠心病MIRI ,研创滋肾活血方,全方以滋肾活血为基本治则治法,组方精炼,药味少、剂量轻,临床有效率可达93.33%[15]。现代研究发现,冠心病MIRI 与铁死亡有关,涉及氧化应激、能量代谢障碍、铁代谢失衡、线粒体损伤,引发mTORC1/SREBP1c 轴失调控[16]。临床研究显示,滋肾活血方可升高冠心病病人血清硬脂酰 CoA 去饱和酶 1(stearoyl-CoA desaturase 1,SCD1),SREBP1c、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)较治疗前有上升趋势(SCD1、SREBP1c、GPX4 为抑制铁死亡相关指标),推测该方有抑制冠心病铁死亡的作用[16-17]。

2 铁死亡与MIRI 内在病理机制研究

2.1 铁超载引发活性氧(ROS)累积是MIRI 铁死亡的重要病理机制 铁死亡最早由Sonam 等发现,随后由Dixon 等首次命名,是诱发细胞死亡的一种特殊的类型,属于非凋亡的细胞死亡形式之一。铁是维持生命必需的元素,然而铁超载或体内平衡被破坏时,会产生毒性作用。铁超载诱导的氧化应激参与多种病理状态,包括冠心病、心肌病、心力衰竭和动脉粥样硬化等[18]。MIRI 诱导心肌细胞线粒体内二价铁离子(Fe2+)增多,造成铁离子超载,催化芬顿反应,ROS 累积,诱导脂质过氧化反应,出现以脂质过氧化和线粒体功能障碍为特征的心肌细胞铁死亡[19]。该死亡方式具有铁离子依赖性的特点,以铁超载、ROS 累积、脂质过氧化等为主要特征,其形态学主要表现为细胞肥大,胞膜破裂,无染色质凝聚,线粒体膜密度增加、体积减小、嵴缩小或消失等[20]。当心肌细胞特异性敲除Fth(Fth 指铁蛋白重链,主要用于维持细胞内铁稳定,减少芬顿反应),出现心肌肥大并伴有严重的心肌损伤[21]。使用抗氧化剂可改善阿霉素和缺血/再灌注所致的心肌损伤,降低心肌细胞线粒体铁含量,显著降低死亡率[21]。MIRI 时应用铁抑素-1、铁螯合剂和线粒体靶向抗氧化剂等,捕捉ROS,可减少铁死亡,进而显著降低MIRI 诱导的心脏重构和纤维化[16]。

2.2 MIRI 导致mTORC1/SREBP1c 轴失调控,ROS过度累积,造成铁死亡 目前,MIRI 的发病机制较为复杂,具体发病机制尚未完全阐明。研究发现,当mTORC1 被激活时,可减少MIRI 引起的心脏重构[18]。SREBP1c 是一种跨内质网状膜蛋白,属于mTORC1信号的下游蛋白靶点,可以转运到细胞核中刺激靶基因的转录,该靶基因包括编码脂肪生成途径关键酶以及介导糖异生和戊糖磷酸途径关键酶等,从而参与脂质代谢过程[16]。MIRI 时,mTORC1 活性被抑制,导致SREBP1c 水平下调,此时SREBP1c 转运到细胞核,下调下游转录靶点SCD1[17]。

SCD1 是一种铁依赖性酶,催化脂肪酸去饱和,将饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)转化为外源性单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA),据报道,MUFA 可以调节脂质代谢,抑制铁死亡[22]。SCD1 活性下调后转化PUFA 功能下降,MUFA 生成减少,脂质代谢障碍,ROS 累积,诱导MIRI铁死亡[17]。研究显示,补充了MUFA 的细胞中,MUFA依赖丙烷-CoA 合成酶长链家族成员3(acyl-CoA synthetase long chain family member 3,ACSL3)抑制脂质ROS 积聚,置换磷脂膜PUFA,阻断质膜脂质氧化,减少心肌细胞铁死亡[23]。以上理论为本项目提供了机制上的解释——当mTORC1/SREBP1c 轴调控失常,可导致脂质氧化增多,ROS 累积,诱导MIRI 铁死亡[20]。此外,MIRI 涉及谷胱甘肽(glutathione,GSH)等代谢产物的耗竭,心脏组织中关键的细胞抗氧化剂GSH、GPX4 的表达或活性降低导致ROS 增加、心肌细胞铁超载,引发MIRI 铁死亡[24-25]。

3 讨 论

胸痹病机复杂,多属虚实夹杂,患病人群以中老年为主,病延日久,每可耗气伤肾阳肾阴,心气鼓动无力,血行滞涩,心气痹阻,复而心脉失养、心阳不振,血脉痹阻,形成恶性循环。本研究在国医大师刘志明教授“心肾同治”思想指导下,从中西医角度阐述了冠心病MIRI 铁死亡发病机制,将从肾论治冠心病学术思想与mTORC1/SREBP1c 轴调控铁死亡效应机制相结合。采用滋肾活血法治疗冠心病MIRI 铁死亡。使用现代医学研究方法,观察滋肾活血方激活mTORC1/SREBP1c 轴,抑制铁死亡,减轻冠心病MIRI。临床研究发现使用滋肾活血方可改善冠心病病人血清铁死亡相关指标(SCD1、SREBP1c、GPX4 等),文献研究认为SCD1 过表达则可以保护细胞免受RAS 合成致死分子3(RSL3)与mTORC1 抑制剂或SREBP1c 基因敲除组合所引起的铁死亡,该研究目前仍处于探索阶段,有待进一步研究[17]。基础实验发现滋肾活血方激活mTORC1,能增加心肌细胞对缺血、缺氧所致能量缺乏的敏感性,稳定线粒体膜电位,保护线粒体膜结构,维持缺氧/复氧后心肌细胞的功能[26]。所以刘志明教授滋肾活血方很有可能是通过mTORC1/SREBP1c 轴调控能量代谢,保护线粒体,抑制铁死亡,达到防治冠心病MIRI 的效果。该假设若在后期得到大量基础及临床研究认证,将为中医药防治冠心病MIRI 提供理论及实验依据,揭示刘志明教授心肾同治学术思想科学性内涵,对冠心病的临床治疗具有重要意义。