基于“脉络学说”探讨线粒体动力学在糖尿病大血管病变中的作用

周容　罗巧翠　董玉琳　孙玉珠　邓司竹　邓欢　张新霞

摘要：糖尿病大血管病变是以大血管内动脉持续粥样硬化（AS）为特点的糖尿病慢性并发症之一，是2型糖尿病相关发病和死亡的最大原因。其发生机制与糖脂代谢紊乱、氧化应激、内质网应激、血管内皮功能障碍等有关。线粒体通过连续的融合与分裂以维持数量、形态与功能正常，该动态平衡的过程称为线粒体动力学。有研究发现线粒体动力学失衡导致了血管内皮功能障碍，可能是糖尿病大血管病变的重要病理途径。中医理论体系中“脉络”系统在形态与功能上与西医“血管”具有相似性。“脉络学说”是中医学阐释疾病发生的重要基础理论，其指出络脉自稳状态失常与血管内皮功能障碍具有内在一致性，并提出络脉自稳失衡是糖尿病大血管病变的始动因素并贯穿了整个病变过程。因此以“脉络学说”为切入点，从宏观及微观角度阐明线粒体动力学在糖尿病大血管病变发生发展中的作用，有助于揭示中医药通过调控线粒体功能治疗糖尿病大血管病变的科学内涵，指导临床组方思路，对延缓糖尿病大血管病变进程有重要意义。

关键词：糖尿病大血管病变；脉络学说；线粒体动力学；动脉粥样硬化

中图分类号：R587.1文献标志码：A文章编号：1007-2349（2023）05-0010-05

糖尿病大血管并发症包括冠状动脉、外周动脉和脑动脉疾病。糖尿病大血管病变是血管内皮和血管平滑肌细胞功能障碍引起的血管稳态改变，以大血管内动脉持续粥样硬化（AS）为特点［1］。越来越多的研究表明，与无糖尿病患者相比，2型糖尿病（T2DM）患者的全因死亡风险增加15%，而心血管疾病（CVD）是T2DM相关发病率和死亡率的最大原因，并显著降低其生活质量［2］。关于糖尿病及其大血管病变的发病机制，有研究表明，线粒体动力学在胰腺β细胞的代谢-分泌耦合以及糖尿病并发症中起重要作用［3］。线粒体通过分裂、融合等动态变化影响糖尿病患者血管内皮细胞的功能，从而导致了糖尿病大血管并发症的发生。

从中医“脉络学说”理论认识糖尿病大血管病变，认为血瘀络阻是糖尿病大血管病变发生的关键病机，提出“络以通为用”的治疗原则。现代研究表明行气通络中药能调节线粒体功能，故推测通络法治疗糖尿病大血管病变作用机制可能与其调控线粒体功能有关。

1“脉络学说”的概念及来源

《黄帝内经》中最早提出了“经络”一词，奠定了络病学说的理论基础。后世医家多认为《内经》中“经络”是经脉与络脉的总称，随着发展“经”“脉”概念逐渐分离，“脉络”一词最早见于《伤寒杂病论》，张仲景将“经络”与“血脉”并列以阐述疾病传变途径，提出了著名的三因学说，在继承《黄帝内经》经脉理论基础上进一步突显了气血相关的理论特色，奠定了络病证治基础［4］。清代叶天士继承仲景“络病证治”用药经验，提出“久病入络”、“久痛入络”，创立辛味通络、虫类通络、络虚通补等治法用药来治疗中风、痹证、癥积等内伤疑难杂病，并创建“卫气营血”理论，将络病理论推进了又一个高峰，对于认识血脉病变病机演变规律具有重要的指导价值。现代吴以岭院士集前人所成，于临床实践中凝练升华，首次形成了“络病证治”理论体系［5］。络病理论体系确立了两大重要的分支，即气络和脉络，分别构建了“气络学说”和“脉络学说”。“脉络学说”认为“脉”为奇恒之腑，因其“藏精气而不泻”，故能维持血液量和质的相对恒定［6-7］，脉络兼具输送精微物质及血液与作为独立脏腑奇恒之腑的特异生理功能、物质代谢特点及病理改变［6］。

2“脉络学说”与糖尿病大血管病变

西医学“血管”可归属于中医“脉络”系统，糖尿病大血管病变属于祖国医学“脉痹”范畴。为了将“脉络”与血管疾病更好地结合进行诊治，“脉络学说”创建了“脉络—血管系统”这一新概念。中医脉络、血脉是解剖学概念，中医的血脉和西医解剖学看到的血管，在形态上具有相似性［6-8］。“脉络—血管系统”指出络气郁滞导致的络脉自稳状态失常与血管内皮功能障碍具有内在一致性，为“脉络—血管系统病”的始动因素并贯穿了整个病变全过程［6］。消渴基本病机为阴津亏损，燥热内盛，阴虚为本，燥热为标。而其血管并发症基本病机则是气血不足、血瘀络阻。消渴之初，火热旺盛，久之耗气伤阴，渐致气血不足，阴液耗损，气虚运化无力，絡气郁滞，血运不畅，血停为瘀，或阴虚燥热内生，煎津为浊，血不循经，痰瘀互结，瘀滞脉络，络气郁滞，络脉失养，日久致使管腔狭窄，渐成“脉痹”，血瘀络阻为其核心环节［9］。大血管病变早期血管内皮细胞因氧化应激等各种因素受损，导致气血阴津损耗，后期受损内皮细胞通过吸附单核细胞，氧化脂质等触发血管平滑肌细胞的增殖和细胞外基质的增加，此即运化无力，津血停滞局部，凝津成浊，血停为瘀，浊瘀阻络，形成了粥样硬化，导致了糖尿病大血管病变的发生。

此外，《内经》中提出：“营在脉中，卫在脉外”。《伤寒杂病论》又言：“营卫不通，血凝不流”。《难经·三十二难》言：“心者血，肺者气，血为荣，气为卫，相随上下，谓之荣卫。”叶天士也指出“久病必入络，气血不行”。气血相关的络病理论特色有利于从更广阔视角考虑“脉络—血管系统”的生理功能及病理演变规律［6］，故而脉络学说又加入了营卫理论指导血管病变防治。营在脉中，随脉络内入脏腑，外达肢节，滋润濡养全身。卫在脉外，循行于分肉肌肤腠理，发挥温煦和固护作用。营卫之气，一者脉中，一者脉外，却通过脉络相互感应，渗灌气血、濡养脏腑，同时进行新陈代谢，调节脉络血行，二者气血之体作流通之用。而糖尿病患者因火热旺盛耗气伤阴之后营血不足，卫气耗损，营卫功能失调，营卫不通，则气血凝而不流，加速了大血管病变的发生。

3线粒体动力学与糖尿病大血管病变

线粒体是运动细胞器，是细胞能量代谢的中心，其通过连续的融合与分裂以维持数量、形态与功能正常，该动态平衡的过程称为线粒体动力学（mitochondrial dynamics）［10］。线粒体融合过程包括两个合并细胞器的线粒体外膜（outer mitochondrial membrane，OMM）和线粒体内膜（inner mitochondrial membrane，IMM）的结合。在哺乳动物细胞中协调这一过程的主要蛋白质是核编码的，属于与动力学相关的GTP酶家族。包括线粒体融合蛋白1（mitofusin 1，Mfn1），线粒体融合蛋白2（mitofusin 2，Mfn2）和视神经萎缩蛋白1（optic atrophy 1，Opa1）［11］。线粒体裂变主要由线粒体动力相关蛋白1（dynamin-related protein 1，Drp1）调节。一旦被激活，Drp1就会从细胞质基质被线粒体裂变蛋白1（mitochondrial fission 1，Fis1）和线粒体裂变因子（mitochondrial fission factor，Mff）招募到线粒体［12-13］，最终导致线粒体裂变。裂变-融合平衡的转移会改变线粒体形态：更多的裂变导致线粒体碎片化，而过度融合导致细长的线粒体小管［3］。胰岛素在胰腺β细胞中合成并储存在分泌囊泡中，由血糖水平、氨基酸和其他循环激素控制分泌。在血糖浓度升高后，β细胞增加对葡萄糖的摄取从而增加β细胞线粒体的氧化磷酸化（OXPHOS）。三磷酸腺苷（ATP）/二磷酸腺苷（ADP）比率的升高抑制了细胞膜上对ATP敏感的钾通道，使质膜去极化，导致钙流入细胞，细胞质钙升高刺激含胰岛素囊泡的胞吐作用，使胰岛素分泌进入循环［3］。导致胰岛素分泌的这一系列事件需要线粒体的正常生物能量活性。

2型糖尿病的特征是线粒体功能障碍，活性氧（ROS）产生率高和ATP水平低［14］。线粒体是ROS的主要来源之一，也是ATP生产的主要场所。线粒体融合/裂变平衡经历三个阶段：补偿阶段，平衡转移阶段和失代偿阶段。在补偿和平衡转移阶段，持续的血管损伤尚未发展，线粒体融合/裂变平衡尚得以维持。在失代偿阶段，线粒体融合/裂变失衡从而发生持续的血管损伤。当葡萄糖水平高时，会引发线粒体损伤和碎片化的进一步发展，导致线粒体增强ROS的产生并诱导氧化应激和组织损伤［15-16］，最终加剧线粒体融合/裂变失衡从而触发糖尿病血管并发症［17-18］。研究表明，在胰岛素抵抗患者的骨骼肌中，发现线粒体功能受到抑制，且脂质过氧化增加，故而推测线粒体损伤极可能也会导致胰岛素抵抗的发展［19-20］。线粒体生物发生有助于调节能量平衡，在高血糖条件下，电子传递链增强ROS的产生，加剧病理途径，导致糖尿病微血管（肾病，视网膜病变和神经病变）和大血管（中风，心肌缺血）并发症的发生［21］。研究表明Drp1抑制挽救了体外高血糖诱导的线粒体碎片化和细胞死亡［22］，Drp1的基因沉默在胰岛素抵抗的体外模型中恢复了线粒体功能和胰岛素信号传导［23］。

线粒体动力学在内皮功能障碍中的作用是动脉粥样硬化的标志［24］。有学者从血管功能降低的糖尿病患者中分离的内皮细胞中进行了研究，这些内皮细胞显示出Fis1和片段化线粒体的表达增加，这是一种通过裂变抑制在体外挽救的表型［25］。在心脏细胞系中，线粒体裂变的抑制挽救了高葡萄糖（HG）诱导的线粒体碎片化和ROS增加［26］，并且胰岛素通过依赖于增加的线粒体融合，Opa1，Mfn2和Akt-mTOR-NFκB途径的机制来调节心肌细胞中的线粒体代谢［27］。线粒体动力学在脑缺血期间的细胞死亡和存活中也起着重要作用，因为线粒体裂变被证明是小鼠中脑动脉闭塞（MCAO）I / R模型中神经元丢失之前的早期事件［28］，小鼠中脑动脉闭塞继发于线粒体裂变之后。同样，抑制Drp1减少了MCAO模型中的梗死体积，同时改善了线粒体功能并减少了线粒体碎片化［29］。在动脉粥样硬化中，线粒体功能障碍参与氧化应激条件的形成，促进炎症反应和病变发展。此外，线粒体密切参与脂质代谢。在动脉壁中，线粒体功能对于参与动脉粥样硬化发生的所有关键细胞类型的正常运作至关重要：内皮细胞（EC），血管平滑肌细胞（VSMC）和巨噬细胞，它们通过吞噬作用参与大量脂质积累并维持病变中的促炎环境［30］。线粒体氧化应激可减少NO合成，增强粘附分子的表达和炎症细胞因子的分泌，并介导低密度脂蛋白胆固醇（LDL）的氧化，促进动脉粥样硬化发生［31］。

综上所述，高血糖促进线粒体损伤和碎片化的发展，导致了线粒体功能障碍，加剧了线粒体动力学失衡进程，激发了血管内皮氧化应激从而导致内皮受损，而最终导致了糖尿病大血管病变的发生。因此线粒体动力学与糖尿病大血管病变存在明确关系，通过靶向线粒体动力学，抑制线粒体分裂或促进其融合可以恢复糖尿病内皮细胞的功能，从而减少糖尿病大血管并发症的发生。

4基于“脉络学说”与线粒体动力学论治糖尿病大血管病变^脉络学说认为血瘀络阻是糖尿病大血管病变的核心环节，提出“络以通为用”的治疗原则，即保持络脉流通为要。络脉不通，则气血不行，络脉通畅，则气血流通，渗灌全身，滋养机体。在选药方面，多选用辛香类、虫类药物等通畅络脉。辛香宣透，通络除滞，如桂枝、薤白、降香、丹參之属，叶天士在《临证指南医案》中提到“久病在络，气血皆窒，当辛香缓通”。而虫类走窜，搜邪剔络，如全蝎、蜈蚣、水蛭等，东汉张仲景首倡虫药通络，大黄虫丸及鳖甲煎丸等应用虫类药搜剔除通络，开辟了应用虫类药治疗之先河。叶天士亦提及：“俾飞者升，走者降，血无凝着，气可宣通，与攻积除坚徒入脏腑者有间”，指出了虫类药擅“追拔沉混气血之邪”的独特效果。此外，叶天士提出“络虚通补”之法，指出络虚明显者，使用通瘀药物时可加入人参、黄芪等，从而达到通瘀兼补益之效［8，32］。故糖尿病大血管病变治疗以通络兼顾补虚为法，用药以行气活血通络与补益药物为主，以达到助气行血，畅通络脉的作用。现代研究表明，丹参、川芎、红花均可保护线粒体膜结构，保护三羧酸循环，增加线粒体ATP酶活性［33-35］。动物实验表明降香水提物可降低急性心肌梗死（AMI）大鼠氧化应激水平，增强线粒体能量合成，改善AMI大鼠心功能障碍［36］。枳实薤白桂枝汤能维持线粒体膜电位的同时减少线粒体内钙离子堆积，保护了线粒体的结构及功能，从而有效保护缺血再灌注后的心肌细胞［37］。人参中有效成分人参皂苷可维持线粒体的结构与功能的稳定，延缓线粒体结构损伤，减轻线粒体氧化应激，调节ATP代谢，从而改善心肌、脑部血流量［38-40］。黄芪能降低糖尿病小鼠中的线粒体动力相关蛋白1和线粒体分裂蛋白1表达，进而抑制线粒体自噬，延缓糖尿病的病理生理进程［41］。故推测行气通络补虚法治疗糖尿病大血管病变作用机制可能与其调控线粒体动力学有关。

糖尿病大血管病变治应以通为用，兼顾补虚，临床用药注重辛香宣透、虫类走窜药与补虚药联用。基于脉络功能探讨线粒体动力学与糖尿病大血管病变发生发展机制，脉络通畅是线粒体发挥生理功能的关键要素。络脉失衡，气机不畅，线粒体失去发挥功能之通路，则功能受损，津血运行障碍，导致大血管病变的发生发展。反之，线粒体动力学失衡导致胰岛素抵抗、胰岛素分泌障碍，出现高血糖状态，反过来会加重络脉功能受损，周而复始。

5展望

综上所述，线粒体动力学失衡是糖尿病大血管病变的重要机制。中医学认为血瘀络阻是糖尿病大血管病变的核心环节，临证应行气通络补虚以恢复气血津液正常流通，调控线粒体动力学平衡，改善大血管病变。以线粒体动力学为靶点，探讨脉络学说与糖尿病大血管病变的发生发展关系的思路，为研究行气通络补虚之方药治疗糖尿病大血管病变提供了新的视角，拓展中医药调节线粒体动力学的治疗方向。然而线粒体动力学与中医“脉络”的直接联系尚缺乏完整证据，未来需要更进一步研究通络补虚之中医药如何具体调节线粒体动力学，让两者之间的关系变得更加明确。

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（收稿日期：2022-09-19）