从“线粒体-肠道菌群交互作用”探讨益气化痰通络法治疗缺血性中风*

马妍，吴丹，仲爱芹，张伟，张琳琳，王凯，李斌，何剑炜

1.天津中医药大学第二附属医院，天津 300150； 2.天津医科大学第二医院，天津 300211； 3.天津中医药大学第一附属医院，天津 300193； 4.天津中医药大学，天津 301617

脑卒中在我国及全世界患病率逐年上升[1-2]，具有高致死率、高致残率[3]、低治愈率的特点，造成了沉重的经济和社会负担[4]。静脉溶栓是目前治疗急性缺血性脑卒中的重要内科治疗手段[5]，但因时间窗及应用风险等原因，其临床应用仍受限制。中医称缺血性脑卒中为“缺血中风”。中医药对其治疗具有辨证论治和整体治疗的优势，其中益气化痰通络法具有确切的临床疗效[6]，可促进急性脑缺血模型大鼠缺血海马区神经再生，减少神经功能损伤等[7]，但是尚缺乏从整体观阐释益气化痰通络法治疗缺血中风的科学内涵。

线粒体结构完整性及其功能稳态平衡的破坏是缺血性脑卒中主要病理环节之一[8]。随着肠道菌群、脑-肠轴成为热点，新近研究发现线粒体与肠道菌群之间存在着交互作用[9]。中医认为，中风病理因素不离“风”“火”“痰”“瘀”“虚”五个方面，其中“气虚”“瘀”“痰”这些病理因素贯穿疾病始终。从整体观、取象比类思维来看，因线粒体参与能量代谢，与“气”的内涵密切相关[10]，线粒体受损后发生钙超载和活性氧的大量产生，类似于“痰”“瘀”“毒”[11-13]等病理产物；肠道菌群既参与能量代谢，又与活性氧、免疫炎症等息息相关，而炎症反应同样与“痰”“瘀”“毒”[13]密不可分。结合团队的前期研究结果，本文以“线粒体-肠道菌群交互作用”作为切入点，探讨益气化痰通络法治疗缺血中风的科学内涵。

1 益气化痰通络法治疗缺血性中风理论依据

“风”“火”“痰”“瘀”“虚”是中风的主要病理因素，对中风的临床证型分析发现，气虚血瘀、风痰上扰、痰瘀阻络、痰热腑实等是主要证型[14]，其中“气虚”“瘀”“痰”贯穿疾病始终，而病理因素之间亦互为因果。“气虚”则气血推动无力，生“痰”、生“瘀”，痰”“瘀”之间又常相互化生，“痰”“瘀”可阻碍气机，使正气耗伤，导致“气虚”。因此，对这几个关键病理因素的干预十分重要。益气化痰通络法则顾及了这三个方面，该法是由“化痰通络法”丰富发展而来，是对团队特色组方的补充和完善。

笔者所在团队在张伯礼院士主持的国家“十五”科技攻关课题“中风病急性期综合治疗方案研究”成果的基础上，结合我院脑病中心10余年临床经验，总结了化痰通络法，并由天麻、半夏、胆南星、丹参、川芎、地龙、酒大黄7味药组成了化痰通络方。方中天麻性味甘平，为治风之要药；地龙咸寒，能清热熄风通络；川芎辛散上行，为血中气药，丹参味苦微寒，可凉血活血，二药合用可达行气活血祛瘀之目的；半夏辛温、胆南星性苦微辛，具有清热化痰通络之功；酒大黄清热祛瘀泻浊。诸药合用，共奏祛风化痰、清热泻浊、祛瘀通络之功效。团队对于化痰通络法的临床疗效及作用机制进行了长期而持续的研究，明确了化痰通络法的临床治疗效果，建立了化痰通络法联合溶栓剂治疗急性脑梗死溶栓方案。并在多项基金资助下，通过相关基础实验探讨了化痰通络法的作用机制，发现其脑保护作用可能与该法干预溶栓后炎性因子的浸润、血管炎症反应以及在凝血纤溶系统、保护血脑屏障完整性、调控内质网稳态方面具有一定作用[15-16]。

气虚可导致血瘀，血瘀亦可生风，因此调和气血尤为重要。王清任在《医林改错》中云：“治病之要诀，在明气血”。益气活血法可以推动人体达到“气血调和”的状态，在中风的各个病期都可达到较好的治疗作用。同时，“气行则血行，气止则血止”，补气可以扶助正气，促进血行，消除瘀血，又可促进水液代谢，减少痰浊的生成。张伯礼院士临床尤其重视 “痰瘀互结”[17]，认为痰浊瘀血不可单独而论，二者不但相互搏结，亦常互相化生，故常在活血化痰的基础上佐黄芪等补气药物以扶助正气[18]。益气、化痰、活血三者互相联系，密不可分，共同调节机体的气血平衡，达到祛邪扶正的作用。益气活血法和化痰通络法结合相得益彰，根据文献临床研究发现，益气化痰通络法有确切的临床疗效[6]，值得进一步探讨其内在机制和科学内涵。

2 “线粒体-肠道菌群的交互作用”在脑保护中的作用

2.1 线粒体损伤是脑缺血/再灌注损伤的关键环节缺血性脑卒中首先表现为脑缺血损伤[19]，而恢复血流后的脑缺血/再灌注损伤不可避免。脑缺血/再灌注损伤主要包括钙超载、氧化应激及线粒体功能紊乱等环节[20]。线粒体是一种半自主细胞器，不但在能量代谢中发挥重要作用，在控制细胞存亡的过程中也扮演着重要的角色，脑缺血/再灌注损伤后细胞凋亡的发生主要取决于线粒体[21]。同时线粒体是细胞钙稳态调节的主要结构，细胞钙超载可导致氧化应激，产生大量ROS和RNS，其中以线粒体内ROS大量生成为主[22]。mPTP是ROS依赖的位于线粒体内外膜之间的一组蛋白复合体，线粒体内钙超载以及氧化应激可通过脂质过氧化、损伤线粒体呼吸链等导致mPTP的大量开放，进而使线粒体膜电位下降，释放细胞色素C等[21]。细胞色素C则是位于线粒体内膜的小蛋白，它的作用是作为线粒体呼吸链的复合物Ⅲ和复合物Ⅳ之间的电子载体，其释放可活化caspase-9，继而活化凋亡执行蛋白caspase-3，最终导致神经元凋亡[22]。可见线粒体结构完整性及其功能稳态平衡的破坏是脑缺血/再灌注损伤的关键环节，保护线粒体结构和功能是脑缺血/再灌注损伤后神经元保护的重点。

2.2 肠道菌群与神经保护肠道菌群是人体内一种共生微生物生态系统，肠道微生态的失衡与多种疾病发生和发展有关，如肥胖、糖尿病等代谢性疾病。最新研究发现，肠道菌群与中枢神经系统疾病关系密切[23]。脑-肠轴成为研究热点[24]，肠道菌群可以通过免疫、神经内分泌以及迷走神经等途径影响神经系统[25]。文献表明，脑卒中可导致肠道菌群失调，多样性减少，拟杆菌过量增殖，从而影响卒中患者的预后[26]。卒中患者临床往往存在消化系统症状，而这些并发症的存在影响了患者神经功能的恢复[27]。肠道黏膜免疫是机体主要免疫细胞的来源，其与肠道微生态密切相关，肠道菌群失调可刺激炎症因子的释放，经血脑屏障入脑后与神经元血管上的相应受体结合，从而对中枢神经系统产生影响[27]。因此免疫炎症反应是肠道微生态与缺血损伤神经元互相影响的主要机制。综上，脑卒中可以影响肠道菌群状态，肠道菌群失衡亦可影响脑卒中预后。因此，调节肠道菌群是启动神经保护的重要切入点，这种保护机制与免疫炎症反应密切相关。

2.3 线粒体与肠道菌群之间存在交互作用线粒体是多数细胞的重要细胞器，其与微生物具有很多相似的特征，二者起源相近。近来有研究发现，宿主细胞的线粒体功能与肠道菌群的多样性及状态息息相关，二者存在着相似的机制，类似于交互作用[9，28]。线粒体在宿主与肠道菌群相互影响过程中扮演了重要角色，肠道菌群通过作用于线粒体从而调节其与宿主之间的关系[29]。新近研究发现，线粒体基因型与小鼠肠道菌群组成相关，肠道菌群多样性与宿主线粒体(肝脏、肠上皮细胞等)生成活性氧(ROS)的水平有关[30]。肠道菌群亦可通过控制线粒体的氧化还原反应，以及DNA的嵌入影响线粒体功能，从而调节细胞的平衡状态[9]。结肠细菌发酵的主要产物短链脂肪酸(SCFA)，以及微生物释放的毒素、多肽类、脂多糖(LPS)等均可以刺激肠道上皮细胞及线粒体中ROS的生成，大量ROS可引起氧化应激损伤，导致细胞增殖、分化以及炎症反应；SCFA亦可以促进抗炎物质IL-10以及GLP-1的释放；肠道细胞线粒体可以通过自身和细菌的mtDNA嵌入核基因，从而影响细胞基因表达。另一方面，肠道菌群释放的代谢产物可影响肠上皮细胞线粒体的能量代谢[31]。微生物对可消化的碳水化合物的发酵需要氢的参与，在菌群的作用下，氢转化为甲烷或硫化氢。微生物过量释放硫化氢可通过抑制复合物IV来阻断线粒体的电子传递。而肠道菌群释放的NO可以通过减少乙酰辅酶A来抑制线粒体的三羧酸循环(TCA)等。

由此可见，“线粒体-肠道菌群的交互作用”与免疫炎症机制密切相关，与能量代谢、ROS等氧化产物损伤等机制密不可分，干预“线粒体-肠道菌群的交互作用”极有可能是某些脑保护药物的作用靶点[28]。

3 基于“线粒体-肠道菌群的交互作用”阐释益气化痰通络法

团队前期研究结果提示，化痰通络法抗脑缺血/再灌注损伤作用与干预炎性因子有关[32]，益气活血中药可通过保护线粒体发挥抗脑损伤作用[33]。因此，益气化痰通络法作为二者的结合以及优化，治疗缺血中风的机制可能与线粒体及免疫炎症机制相关。有些学者认为，线粒体与中医“气”的关系密切[10]，线粒体功能紊乱，能量代谢障碍，则“气”的功能不足，受损后发生钙超载和ROS的大量产生，类似于“痰”“瘀”“毒”[11-13]等病理产物；同样，在能量代谢中也扮演了十分重要角色的肠道菌群，与“气”的内涵也有相关之处，又与ROS、免疫炎症等息息相关[28，31]，而炎症反应同样与“痰”“瘀”“毒”[13]密不可分。中医临床实践中，活血药能影响中风患者大便的状态，如“桃核承气汤”可用于治疗便秘[34]；而“通腑泄浊法”用于治疗中风痰热腑实证[35]，可见化痰通便药物可影响中风预后，也可以佐证肠道菌群与“痰”“瘀”的形成密不可分。

从中医整体观念出发，笔者认为“脑-肠轴”“线粒体-肠道菌群交互作用”等存在可以看作是人整体脏腑联系的科学依据。从上述论据推断，脑缺血损伤后线粒体功能障碍、肠道菌群失调与中医“气虚”“痰浊、瘀血”等生成机理有相似之处；而肠道菌群改变，释放代谢产物，可影响线粒体能量代谢，则与中医理论中的“邪伤正气”不谋而合。因此，从中医取象比类的思维大胆来看，“线粒体-肠道菌群交互作用”似乎是中医中气与血、正与邪、气机运行和病理产物之间平衡与失衡的一个体现。同时文献研究显示，益气、化痰、祛瘀活血的中医治法，的确在缺血缺氧损伤中起到了保护线粒体，干预肠道菌群的作用。如益气祛瘀化痰方可通过干预脑缺血再灌注损伤大鼠线粒体中的相关酶，增强清除自由基能力，抗自由基氧化性损伤以保护神经细胞[36]；益气活血代表方芪参益气方可通过改善心肌细胞线粒体功能及能量代谢，从而减轻细胞凋亡[37]；益气化痰祛瘀方能通过影响肠道微生物种类、组成和丰度、调控短链脂肪酸的生成从而减轻慢性间歇缺氧模型大鼠肝损伤[38]；补阳还五汤则可降低心衰大鼠血清TMAO含量，改善肠道菌群的变化，从而延缓心衰进展[39]。以上也为益气化痰通络法干预“线粒体-肠道菌群交互作用”提供了科学佐证。

4 小结

综上，根据目前研究结果发现，“线粒体-肠道菌群的交互作用”在缺血中风后脑损伤的病理机制中可能发挥重要作用，其干预靶点与益气化痰通络法治疗缺血中风的机理有内在相似之处。因此，从“线粒体-肠道菌群的交互作用”探讨益气化痰通络法治疗缺血中风的科学内涵，不但可从整体观出发为中医理论赋予新的科学解释，也有益于未来进一步深入探讨其作用机制，具有一定的科学意义和研究价值。