李澤鋒 黃文鋒 胡洲映 蘇暢怡

1.廣州中醫(yī)藥大學(xué),廣東 廣州 510006 2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬湛江市第一中醫(yī)醫(yī)院,廣東 湛江 524000

中醫(yī)認(rèn)為脾主運(yùn)化,主管化物及運(yùn)輸精微往周身以為機(jī)體活動(dòng)提供能量,其中“化”指的是將進(jìn)入人體的食物化生成精微物質(zhì),而“運(yùn)”指的是將所化生出的精微物質(zhì)輸往周身并以此維持人體各類活動(dòng)所需能量的來源。線粒體通過三羧酸循環(huán)產(chǎn)生ATP以為機(jī)體活動(dòng)提供近95%的能量充分體現(xiàn)出了脾主化而生氣血、脾主運(yùn)而行氣血的功能[1]。線粒體自噬是清除損傷的線粒體以維持細(xì)胞正常生理功能的重要途徑,其表達(dá)失常與脾失健運(yùn)密切相關(guān)[2]。胰島素抵抗是2型糖尿病的典型病理特點(diǎn),而微血管病變和動(dòng)脈粥樣硬化則常見于糖尿病病程較長的患者,這3種與糖尿病相關(guān)的病理改變均是糖尿病性骨質(zhì)疏松發(fā)生的重要危險(xiǎn)因素,而一定程度的線粒體自噬能夠減輕糖尿病患者的胰島素抵抗程度[3],降低微血管病變及動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[2]。由此看來調(diào)節(jié)線粒體自噬可以通過減輕上述病理變化程度以防治糖尿病性骨質(zhì)疏松,而通過健脾恢復(fù)其運(yùn)化功能以調(diào)節(jié)線粒體自噬可能是從脾論治糖尿病性骨質(zhì)疏松的潛在作用通路。

1 脾-消渴-骨

消渴一名首見于《內(nèi)經(jīng)》,其發(fā)生與脾臟功能受損導(dǎo)致精氣輸布失常密切相關(guān),正如《素問·奇病論》所記載:“五味入口藏于胃,脾為之行精氣……故其氣上溢,轉(zhuǎn)為消渴”。中醫(yī)早在戰(zhàn)國時(shí)期就已經(jīng)有骨質(zhì)疏松相關(guān)表現(xiàn)的記載,而脾胃虛弱導(dǎo)致的“肉痿”及血行不暢是其發(fā)生發(fā)展的重要病機(jī),正如《脾胃論》曰:“大抵脾胃虛弱,……是為骨痿,令人骨髓空虛,足不能履地”則有力地闡明了脾胃與骨的關(guān)系密切。中醫(yī)古籍中不乏有糖尿病和骨質(zhì)疏松的相關(guān)記載,而糖尿病性骨質(zhì)疏松作為糖尿病的并發(fā)癥之一,現(xiàn)代中醫(yī)家多認(rèn)為其屬于“消渴合并骨痿”的范疇。糖尿病的發(fā)病多責(zé)之于脾虛,而以糖尿病為前提而發(fā)的骨質(zhì)疏松亦與脾臟功能虛弱有關(guān),正如《素問·太陰陽明論》曰:“脾病而四肢不用者,何也……脈道不利,筋骨肌肉,皆無氣以生,故不用焉”,筋骨肌肉保持強(qiáng)健有賴于脾的運(yùn)化功能,脾失所化則氣血乏源,脾失所運(yùn)則所化氣血無以向四周輸布,二者占其一即可導(dǎo)致筋骨肌肉失于濡養(yǎng)而發(fā)骨痿。再者,精血同源而可互相轉(zhuǎn)化,血的化生不足必然引起腎精虧虛,腎精不足則無以生髓,髓不足則無以充骨,骨失髓養(yǎng)亦將導(dǎo)致骨痿的發(fā)生。

2 線粒體自噬-糖尿病性骨質(zhì)疏松

線粒體DNA(mtDNA)位于核外的特點(diǎn)導(dǎo)致其缺乏相應(yīng)的保護(hù),且其自我修復(fù)能力較差,而誘導(dǎo)氧化應(yīng)激發(fā)生的活性氧(reative oxygen species,ROS)主要來源于線粒體,故容易因氧化應(yīng)激損傷而發(fā)生退行性病變[4],mtDNA的損傷又會(huì)使線粒體產(chǎn)生大量ROS而導(dǎo)致惡性循環(huán)的形成并進(jìn)一步損害結(jié)構(gòu)功能健全的線粒體。線粒體自噬屬于選擇性自噬[5],主要通過清除損傷的線粒體以維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài),目前認(rèn)為哺乳動(dòng)物的線粒體自噬的發(fā)生主要由Pinkl/Parkin所介導(dǎo)[6],當(dāng)線粒體發(fā)生損傷后,Pink1因不能正常轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體內(nèi)膜而聚集在外膜上并泛素化外膜的多種蛋白質(zhì),泛素化的蛋白質(zhì)被自噬的選擇底物所識(shí)別,最終刺激線粒體發(fā)生自噬[7]。骨質(zhì)疏松是多種原因引起的骨代謝失衡,骨密度下降,骨脆性增加,骨折風(fēng)險(xiǎn)增加的疾病[8],而糖尿病性骨質(zhì)疏松的發(fā)生與胰島素抵抗[9]、微血管病變[10]及動(dòng)脈粥樣硬化[11]形成密切相關(guān)。

肌肉可以通過收縮運(yùn)動(dòng)增加骨骼的機(jī)械應(yīng)力刺激而促進(jìn)成骨[12],其主要機(jī)制為胰島素樣生長因子1(IGF-1)的表達(dá)在機(jī)械應(yīng)力刺激骨骼的情況下有所增加,并以此促進(jìn)骨細(xì)胞的增殖與分化[13],而相關(guān)研究亦發(fā)現(xiàn)骨密度的減低與全身肌肉含量減少呈正相關(guān)[14]。作為2型糖尿病的典型病理特點(diǎn),胰島素抵抗會(huì)導(dǎo)致骨骼肌含量下降而影響IGF-1的表達(dá),進(jìn)而導(dǎo)致骨細(xì)胞的增殖和分化能力下降,最終引起骨質(zhì)疏松的發(fā)生。FUNDC1基因是與線粒體自噬發(fā)生相關(guān)的基因,Wu等[15]通過敲除FUNDC1基因來建立線粒體自噬缺陷的小鼠模型,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)小鼠的胰島素抵抗程度普遍上升。綜上所述,可以認(rèn)為通過調(diào)節(jié)線粒體自噬以減輕胰島素抵抗程度從而增加肌肉含量是防治糖尿病性骨質(zhì)疏松的重要途徑。

晚期糖基化終末產(chǎn)物是在長期高糖環(huán)境下產(chǎn)生的,其與對(duì)應(yīng)受體結(jié)合會(huì)引起氧化應(yīng)激過度激活導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生不可逆損傷,而血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷、壞死最終會(huì)引起微血管病變的發(fā)生[16]。微血管病變是累及細(xì)小血管的病理改變,多表現(xiàn)為相應(yīng)血管的基底膜增厚、血管瘤形成及血管障礙,其導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的發(fā)生主要與微循環(huán)障礙及物質(zhì)交換障礙有關(guān),當(dāng)微循環(huán)障礙發(fā)生時(shí),骨組織將因微血管灌注不足致骨營養(yǎng)不良,骨重建受限,最終導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的發(fā)生,而當(dāng)營養(yǎng)骨組織的微血管發(fā)生病變時(shí)將導(dǎo)致物質(zhì)交換障礙而增加骨質(zhì)疏松發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[17-20]。自噬是細(xì)胞進(jìn)行自我保護(hù)的重要機(jī)制,線粒體自噬則屬于其中的選擇性自噬,Chen等[21]研究發(fā)現(xiàn)自噬可以通過促進(jìn)損傷的線粒體分解以及減少ROS的產(chǎn)生等途徑起到抑制內(nèi)皮細(xì)胞衰老和凋亡的作用。因此可以認(rèn)為通過調(diào)節(jié)線粒體自噬以減輕微血管病變能在糖尿病性骨質(zhì)疏松的預(yù)防和治療中起一定作用。

動(dòng)脈粥樣硬化是常見的糖尿病慢性并發(fā)癥之一,是在多種因素共同作用下形成的累及大中型動(dòng)脈的血管疾病,其中高糖環(huán)境引起血小板異常的聚集、粘附和活化是其形成的重要原因,而線粒體自噬可以通過清除受損的線粒體以減少ROS的產(chǎn)生,從而抑制血小板的活化以抑制動(dòng)脈粥樣硬化的形成[22]。骨質(zhì)疏松發(fā)生與動(dòng)脈粥樣硬化形成存在諸如高血脂等眾多共同致病因素及OPG/RANK/RANKL通路等共同作用通路[11],祁亮等[23]通過相關(guān)數(shù)據(jù)庫收集二者的相關(guān)疾病靶點(diǎn)并利用韋恩圖取交集后獲得它們的共同靶點(diǎn)高達(dá)202個(gè),這進(jìn)一步證明二者具有相似的發(fā)病機(jī)制。因此可以認(rèn)為動(dòng)脈粥樣硬化與骨質(zhì)疏松之間存在諸多致病的共同危險(xiǎn)因素,且動(dòng)脈粥樣硬化的形成亦會(huì)促使骨質(zhì)疏松的發(fā)病,而通過調(diào)節(jié)線粒體自噬可以延緩糖尿病患者中動(dòng)脈粥樣硬化的形成和進(jìn)展以防治糖尿病性骨質(zhì)疏松。

3 脾-線粒體自噬-糖尿病性骨質(zhì)疏松關(guān)系探討

《素問》云:“四肢懈墮,此脾氣不行也”,當(dāng)脾運(yùn)化功能失常時(shí),水谷精微無以輸布濡養(yǎng)四周會(huì)導(dǎo)致機(jī)體的活動(dòng)因缺乏能量來源而無法正常進(jìn)行。線粒體因其是真核生物體ATP的主要合成部位而被稱為“動(dòng)力工廠”,其進(jìn)行三羧酸循環(huán)為真核生物體提供能量的特點(diǎn)與脾主運(yùn)化相似,由此看來,脾與線粒體之間存在密切的聯(lián)系。劉友章等[24]發(fā)現(xiàn)脾虛模型的大鼠線粒體數(shù)量減少并且結(jié)構(gòu)上有不同程度的損傷,而服用四君子湯后線粒體數(shù)量明顯上升,而且結(jié)構(gòu)上也得到一定的恢復(fù),這進(jìn)一步證明了“脾-線粒體”相關(guān)理論。動(dòng)力相關(guān)蛋白1(DRP1)是與線粒體分裂密切相關(guān)的一種蛋白,Gelmetti等[25]研究發(fā)現(xiàn)DRP1活性受抑制時(shí)Parkin誘導(dǎo)的線粒體自噬活動(dòng)減少,而DRP1活性降低與脾運(yùn)化失常,機(jī)體活動(dòng)所需能量不足的表現(xiàn)具有相似之處,由此看來脾失運(yùn)化是線粒體自噬活動(dòng)減少的重要原因。

《素問·太陰陽明論篇》曰:“四肢皆稟氣于胃,而不得至經(jīng),必因于脾,乃得稟也”,肌肉為脾所主,消渴病人身體瘦削多歸因于脾失健運(yùn),水谷精微無以濡養(yǎng)肌肉所致,而長期的肌肉含量低下將增加骨質(zhì)疏松發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。胰島素抵抗是糖尿病性骨質(zhì)疏松發(fā)病的重要危險(xiǎn)因素,其導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的發(fā)生主要與其引起的骨骼肌含量下降有關(guān),而相關(guān)研究表明胰島素抵抗的發(fā)生與氧化應(yīng)激導(dǎo)致的線粒體功能損傷密切相關(guān)[26],因此通過減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)以維持線粒體質(zhì)量是機(jī)體減輕胰島素抵抗,增加肌肉含量,進(jìn)而增加骨密度的重要調(diào)節(jié)方式。中醫(yī)認(rèn)為脾運(yùn)失常不散精是胰島素抵抗的關(guān)鍵病機(jī),糖類食物經(jīng)由脾轉(zhuǎn)化為精微物質(zhì)后再由脾的轉(zhuǎn)運(yùn)功能上輸于肺,最終依靠肺朝百脈的特性灌溉四旁以濡養(yǎng)周身,脾失健運(yùn),將導(dǎo)致精微物質(zhì)無以輸布,進(jìn)而聚而成濁,濁邪郁滯進(jìn)一步阻礙精微物質(zhì)輸布而表現(xiàn)為胰島素抵抗[27]。胰島素是由胰島β細(xì)胞分泌的肽類激素,其釋放后依賴“血”作為載體運(yùn)往遠(yuǎn)距離靶器官,脾失健運(yùn),血行不暢將致胰島素?zé)o以進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送亦會(huì)出現(xiàn)胰島素抵抗的相關(guān)表現(xiàn)[28]。LC3Ⅱ和BNIP3是自噬的標(biāo)志蛋白,能較好地反映出自噬的表達(dá)水平,而紅景天苷性甘寒,歸于脾肺二經(jīng),具有健脾益氣的功效,Ou等[29]發(fā)現(xiàn)紅景天苷能提高小鼠骨骼肌中LC3Ⅱ和BNIP3的表達(dá),促進(jìn)線粒體自噬以改善線粒體質(zhì)量,從而減輕骨骼肌的胰島素抵抗程度,增加肌肉含量。綜上所述,通過健脾減輕胰島素抵抗程度從而使肌肉含量上升以增強(qiáng)骨骼的機(jī)械應(yīng)力刺激是防治糖尿病性骨質(zhì)疏松的重要方式,而這一效應(yīng)可能是通過調(diào)節(jié)線粒體自噬來實(shí)現(xiàn)的。

脾為生痰之源,脾運(yùn)化失常易聚液成痰,痰濁久凝血脈則成血脈癥瘕[30]。作為糖尿病性骨質(zhì)疏松發(fā)生的危險(xiǎn)因素,動(dòng)脈粥樣硬化的形成與中醫(yī)認(rèn)為脾虛導(dǎo)致痰濁的產(chǎn)生顯著有關(guān)[31],正如《醫(yī)宗必讀》記載:“脾土虛弱,清者難升,濁者難降,留中滯膈,淤而成痰”,而痰濁內(nèi)聚日久則成血脈癥瘕,血脈癥瘕一經(jīng)形成,脈道必為所阻,水谷精微無以運(yùn)行至肌骨,肌骨失養(yǎng)則發(fā)為骨痿,因此脾失運(yùn)化,痰濁內(nèi)生而成動(dòng)脈粥樣硬化的是糖尿病性骨質(zhì)疏松發(fā)生的重要原因。呂曉濛[32]發(fā)現(xiàn)以中醫(yī)的益氣健脾、和血祛痰為法擬方能顯著降低人體低密度脂蛋白膽固醇的水平,降低動(dòng)脈粥樣斑塊的形成風(fēng)險(xiǎn)。另有研究發(fā)現(xiàn),在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的整個(gè)過程中均有自噬的參與[33],而線粒體自噬可以保護(hù)血管平滑肌細(xì)胞從而起到穩(wěn)定斑塊的作用[34]。相關(guān)動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)健脾祛痰方能增加脾虛痰濁型動(dòng)脈粥樣硬化大鼠的Parkin表達(dá),從而促進(jìn)線粒體自噬的進(jìn)行以穩(wěn)定斑塊[2]。由此看來,通過調(diào)節(jié)線粒體自噬是健脾以恢復(fù)其運(yùn)化之功以助津液正常運(yùn)行,無致壅聚成痰久凝血脈而成血脈癥瘕,維持血脈通利,保證水谷精微得以輸布于肌骨從而防治消渴合并骨痿的重要機(jī)制。

作為糖尿病性骨質(zhì)疏松發(fā)病的危險(xiǎn)因素,微血管病變與中醫(yī)所說之痰瘀的形成密切相關(guān),相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)糖尿病內(nèi)有痰瘀的患者實(shí)驗(yàn)室檢查多有微循環(huán)障礙、毛細(xì)血管阻塞等血液流變學(xué)的異常改變亦證明了這一觀點(diǎn)[35]?！秲?nèi)經(jīng)》有云:“經(jīng)脈為里,支而橫者為絡(luò),絡(luò)之別者為孫”,微血管即為中醫(yī)所說之孫絡(luò),而糖尿病微血管病變則屬于“絡(luò)病”的范疇[36],而葉天士提倡的“絡(luò)病”理論認(rèn)為,病初在經(jīng),病久入絡(luò),邪氣侵入絡(luò)脈會(huì)導(dǎo)致痰濁瘀血的形成,而消渴合并絡(luò)病是由消渴病久發(fā)展而來,符合“久病入絡(luò)”的病理特點(diǎn),該理論再次印證了痰濁瘀血阻滯脈絡(luò)與糖尿病微血管病變的相關(guān)性。血液運(yùn)行布散流暢是筋骨強(qiáng)健的必要前提,正如《靈樞·本臟》所云:“是故血和則經(jīng)脈流行,營復(fù)陰陽,筋骨勁強(qiáng),關(guān)節(jié)清利矣”,而消渴多責(zé)之于脾虛運(yùn)化失常,脾失健運(yùn),將致津液無以輸布,聚而成痰,痰阻于脈絡(luò),久必致瘀,痰瘀互結(jié)更加劇血行不暢,精微物質(zhì)無以運(yùn)輸于骨,同時(shí)因痰瘀粘附于脈道而致精微無以布散于骨,骨失所養(yǎng)則發(fā)為骨痿。趙嘉晶等[37]研究發(fā)現(xiàn),從瘀論治糖尿病性骨質(zhì)疏松能有效調(diào)節(jié)血液流變學(xué)、提高患者骨密度水平,這進(jìn)一步驗(yàn)證了從通利脈道入手治療糖尿病性骨質(zhì)疏松的可行性。周永亮等[38]研究發(fā)現(xiàn)糖尿病微血管病變程度與氧化應(yīng)激水平呈正性相關(guān),而作為ROS的主要產(chǎn)生場(chǎng)所,線粒體質(zhì)量的下降是氧化應(yīng)激反應(yīng)的始動(dòng)因素,因此調(diào)節(jié)線粒體自噬以清除受損的線粒體是減輕微血管病變程度的重要途徑[6,39],而相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)以健脾祛痰化瘀為法擬方能增加Parkin表達(dá)以促進(jìn)線粒體自噬從而降低氧化應(yīng)激水平[2]。綜上所述,通過健脾促進(jìn)線粒體自噬從而減輕微血管病變程度可能是防治糖尿病性骨質(zhì)疏松的重要作用通路。

4 小結(jié)

線粒體自噬與糖尿病性骨質(zhì)疏松的關(guān)系比較復(fù)雜,可能與胰島素抵抗、微血管病變、動(dòng)脈粥樣硬化的形成有關(guān)。脾臟維持正常的運(yùn)化功能是線粒體自噬適度進(jìn)行的重要前提,而胰島素抵抗、微血管病變、動(dòng)脈粥樣硬化形成作為糖尿病性骨質(zhì)疏松的重要危險(xiǎn)因素與線粒體自噬失常密切相關(guān),故以健脾為法治療糖尿病性骨質(zhì)疏松可能是通過調(diào)節(jié)線粒體自噬而發(fā)揮作用,本研究從脾主運(yùn)化探討線粒體自噬與糖尿病性骨質(zhì)疏松的關(guān)系,旨在挖掘出“脾-線粒體自噬-糖尿病性骨質(zhì)疏松”這一可能的潛在通路,為糖尿病性骨質(zhì)疏松防治的研究提供參考。