程安然，崔德芝

中藥調(diào)節(jié)糖尿病心肌病患者腸道菌群失調(diào)機制研究進展

程安然1，崔德芝2*

1. 山東中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院，山東 濟南 250014 2. 山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，山東 濟南 250014

糖尿病心肌?。╠iabetic cardiomyopathy，DCM）作為糖尿病患者最常見的并發(fā)癥之一，是全球范圍內(nèi)造成糖尿病患者死亡的主要原因，其發(fā)病機制復(fù)雜且死亡率逐年上升。大量研究表明，腸道菌群及其代謝產(chǎn)物與DCM的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，有望成為治療DCM的潛在靶點?；谥兴幎喑煞?、多靶點、多通路調(diào)控疾病的特點，目前已證實其在改善DCM患者預(yù)后及生存質(zhì)量方面顯示出獨特優(yōu)勢。故通過總結(jié)以腸道菌群為靶點的中藥治療DCM的機制與優(yōu)勢，為DCM的基礎(chǔ)研究、臨床應(yīng)用及新藥研發(fā)提供新思路。

腸道菌群；糖尿病心肌??；代謝產(chǎn)物；心肌細胞；能量代謝障礙；炎癥反應(yīng)；小檗堿；白藜蘆醇；黃芪多糖

糖尿病心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）是糖尿病最常見的并發(fā)癥之一，定義為糖尿病患者在無其他明確損傷心臟因素（如高血壓、冠心病、瓣膜病等）的前提下，心臟出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)與功能受損，主要表現(xiàn)為心臟脂質(zhì)蓄積、心肌纖維化和心肌細胞凋亡增加[1]，最終導(dǎo)致心力衰竭的發(fā)生。據(jù)報道，在1型糖尿?。╠iabetes mellitus type 1，T1DM）的死亡患者中約44%死于心血管并發(fā)癥，而在T2DM患者中這一比例甚至高達52%，表明心功能障礙已成為糖尿病患者死亡的主要原因[2]。最新研究發(fā)現(xiàn)，心血管疾病與腸道菌群間存在著一定關(guān)聯(lián)，即心血管疾病可導(dǎo)致腸道微生物群的種類、數(shù)量及代謝產(chǎn)物發(fā)生改變，而這些變化又加速了心血管疾病的進展，這些發(fā)現(xiàn)為“腸-心軸”的確立提供了理論依據(jù)[3]。DCM作為糖尿病患者晚期的心肌病變，腸道菌群及其代謝產(chǎn)物的改變亦是誘導(dǎo)宿主DCM發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵促成因素。

現(xiàn)代醫(yī)學在診治DCM方面已經(jīng)取得了巨大進步，但仍存在不良反應(yīng)大、無法延緩或控制疾病發(fā)展等特點，局限性眾多，故積極尋找有效延緩DCM的中藥成為近年來研究的熱點話題。中藥單體及其有效成分、中藥復(fù)方可通過靶向腸道菌群，促進DCM患者腸道內(nèi)有益菌生長、并抑制致病菌的繁殖，保持有益菌與致病菌的動態(tài)平衡、保護腸道黏膜屏障、減少病原微生物入侵，干預(yù)“腸-心軸”延緩心肌細胞肥大、纖維化及凋亡、壞死進程。中藥與腸道菌群之間存在雙向調(diào)節(jié)關(guān)系，中藥經(jīng)口服吸收直接靶向腸道菌群發(fā)揮臨床療效，而腸道菌群通過調(diào)節(jié)復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化來提高中藥內(nèi)活性成分的生物利用度。本文通過對腸道菌群及其代謝產(chǎn)物與DCM的相關(guān)性、中藥對腸道菌群及其代謝產(chǎn)物的矯正作用進行綜述，為延緩DCM進展提供新的方向和理論依據(jù)。

1 DCM的發(fā)病機制

DCM作為糖尿病重要的并發(fā)癥之一，雖然其確切的生理病理機制尚未完全明確，但當前普遍認為心肌細胞能量代謝障礙、多種炎癥反應(yīng)激活、自噬受損及凋亡上調(diào)、鈣穩(wěn)態(tài)失衡、線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激增加及心肌纖維化在DCM的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用[4]。其中，胰島素缺乏或抵抗所致的高糖狀態(tài)是DCM患者心功能受損級聯(lián)反應(yīng)的起點，其通過激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信號通路、腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine phosphate activated protein kinase，AMPK）等通路直接參與心肌肥厚、纖維化及細胞凋亡過程[5]。葡萄糖的攝取、利用障礙還可導(dǎo)致線粒體內(nèi)脂肪酸β氧化，進而加速晚期糖基化終末產(chǎn)物及活性氧的積累，造成線粒體的功能障礙及氧化應(yīng)激的形成。同時，營養(yǎng)過剩也會導(dǎo)致未折疊蛋白和潛在有毒脂質(zhì)庫的形成，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及誘發(fā)凋亡相關(guān)因子的分泌。此時，正常心肌細胞會通過激活自噬來緩解上述過程，但糖尿病患者心肌細胞中的能量過剩會抑制自噬、導(dǎo)致受損線粒體的積累、加速凋亡進程，導(dǎo)致心肌細胞死亡和組織損傷，進而發(fā)展為心功能障礙及心力衰竭。此外，炎癥反應(yīng)作為最經(jīng)典的病理機制也在DCM進程中發(fā)揮重要作用，高糖環(huán)境會激活心肌細胞中的炎癥反應(yīng)，上調(diào)促炎因子的表達，加速炎癥因子、趨化因子和外泌體的分泌，引發(fā)心肌細胞肥大及細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）重塑。心肌纖維化作為DCM心肌組織形態(tài)學的主要表現(xiàn)之一，是心肌重塑的病理基礎(chǔ)，糖尿病患者心肌局部腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的異常激活會導(dǎo)致血管緊張素II大量產(chǎn)生，刺激心肌成纖維細胞異常增殖、分泌大量的膠原蛋白加速心肌纖維化進程，最終導(dǎo)致糖尿病患者心室重構(gòu)。除上述提及的DCM的病理生理機制外，冠脈微循環(huán)障礙、細胞焦亡、鈣穩(wěn)態(tài)失衡、心臟自主神經(jīng)病變及腸道菌群失調(diào)等皆與糖尿病患者心功能受損密切相關(guān)。由此可見，以上多種機制、多種途徑相互成網(wǎng)、錯綜復(fù)雜，共同加速了糖尿病患者DCM的發(fā)生、發(fā)展進程。

2 腸道菌群與DCM的相關(guān)性研究

人體是與多種微生物共存的生命體，健康人體內(nèi)的不同區(qū)域都存在著微生態(tài)系統(tǒng)，其中超過70%的微生物群生活在胃腸中，種類繁多，并以細菌為主。據(jù)估計，在一個健康成年人體內(nèi)腸道微生物的數(shù)量高達1×1014個，其所編碼的基因數(shù)是人體自身基因總數(shù)的150倍，這些龐大數(shù)量的細菌群體在腸道內(nèi)構(gòu)成了一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，稱為腸道菌群。腸道作為人體內(nèi)最大的免疫器官，腸道菌群又被稱為“元基因組”或“第二基因組”。腸道微生物群與健康個體間存在著一種共生關(guān)系，與宿主相互作用，維持人體微生態(tài)平衡[6]。正常人體的腸道菌群分為以厚壁菌門和擬桿菌門為代表的優(yōu)勢菌種及次要菌種，并根據(jù)生理作用的不同分為益生菌、有害菌及條件致病菌[7]。此外，腸道菌群還可通過對腸上皮的作用調(diào)節(jié)機體免疫過程，防止致病菌及條件致病菌進入人體血液循環(huán)[8]。因此，當腸道微生態(tài)的動態(tài)平衡被破壞時，將會影響宿主的內(nèi)分泌、免疫、神經(jīng)等多系統(tǒng)，引起一系列的病理生理變化。

腸道微生態(tài)的失衡是加速多種內(nèi)分泌代謝性疾病發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)歸的重要因素之一，臨床研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者體內(nèi)腸道微生物群的豐度區(qū)別于健康志愿者[9]，因此調(diào)節(jié)腸道菌群可能是延緩疾病進展的有效途徑之一。糖尿病前期患者由于長期飲食結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致腸道菌群結(jié)構(gòu)改變，加速某些異常代謝產(chǎn)物的積累，在各種促炎因子、氧化應(yīng)激產(chǎn)物的刺激下又進一步惡化糖脂代謝紊亂。而糖尿病患者在長期藥物治療的影響下，會導(dǎo)致腸道菌群動態(tài)平衡的破壞，升高血糖、加劇胰島素抵抗。在這種惡性循環(huán)的作用下，各種糖尿病并發(fā)癥會加速出現(xiàn)，其中DCM病程進展緩慢，使患者的病情無法受到控制，顯著加速了糖尿病患者的死亡進程。因此，通過調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)降低血糖、改善胰島素抵抗，可能是治療DCM的有效途徑之一。

另一方面，通過干預(yù)“腸-心軸”直接減輕糖尿病患者的心肌損害也可能是延緩DCM進展的有效途徑。研究證實，心血管疾病患者腸道內(nèi)微生物多樣性及豐度均顯著降低，關(guān)鍵腸道菌群的表達發(fā)生顯著下調(diào)[10]。陳茜等[11]發(fā)現(xiàn)在T2DM合并心血管疾病的患者中，放線菌門和變形菌門比例顯著上升，雙歧桿菌等有益菌的豐度顯著降低，大腸埃希菌等致病菌豐度顯著上升，且菌群物種多樣性也顯著降低。同時，“腸道滲漏學說”認為，當糖尿病患者進展到DCM時，由于心功能不全導(dǎo)致的腸壁水腫及腸屏障受損，會導(dǎo)致腸道微生物群中的有害菌、條件致病菌及促炎因子易位進入血液循環(huán)，引發(fā)機體的炎癥反應(yīng)，形成炎癥-腸道菌群失調(diào)-炎癥的惡性循環(huán)。菌群結(jié)構(gòu)失衡可直接導(dǎo)致菌群代謝產(chǎn)物改變，主要包括氧化三甲胺（trimetlylamine oxide，TMAO）、短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）、膽汁酸、脂多糖等，這些物質(zhì)通過受損的腸屏障進入血液循環(huán)，加速心肌纖維化、血管炎癥進程，進一步加劇DCM的發(fā)生發(fā)展。可見，保護腸屏障完整性、改善腸道菌群失調(diào)、調(diào)節(jié)菌群代謝產(chǎn)物從而抑制心肌細胞炎癥反應(yīng)、減輕氧化應(yīng)激、延緩心肌纖維化、保護心肌細胞是治療DCM的新穎輔助手段。

3 中藥靶向腸道菌群治療DCM的機制

3.1 改善心肌細胞能量代謝障礙

能量代謝重構(gòu)是連接糖尿病與心力衰竭的核心上游樞紐，是導(dǎo)致心肌損傷的重要因素[12]。心肌細胞異常的糖脂代謝會加速炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體功能障礙等病理過程，相互促進形成惡性循環(huán)，加速DCM進程。傳統(tǒng)中藥不僅可直接輔助控制血糖，延緩糖尿病各種并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展；另一方面還可通過調(diào)節(jié)腸道菌群、改善菌群結(jié)構(gòu)及其代謝產(chǎn)物減輕胰島素抵抗，在一定程度上緩解心肌細胞的能量代謝障礙，而獨立于其本身對血糖的控制效果。

越來越多的證據(jù)表明，黃連的抗糖尿病作用可能與小檗堿能調(diào)節(jié)腸道代謝產(chǎn)物SCFAs和膽汁酸的生成相關(guān)。Zhang等[13]證實小檗堿聯(lián)合益生菌在改善T2DM患者血糖方面作用效果顯著優(yōu)于單獨使用小檗堿或益生菌，其機制可能與布氏瘤胃球菌/脫氧膽酸軸密切相關(guān)，通過減少腸道微生物膽汁酸的轉(zhuǎn)化、降低法尼酯X受體活性，從而改善糖化血紅蛋白水平。研究發(fā)現(xiàn)黃芪水煎液中囊泡納米顆?？诜荒苤苯游杖胙淇捎行Ы档吞悄虿⌒∈笱?，且療效優(yōu)于黃芪多糖，進一步實驗證實其通過降低厚壁菌門/擬桿菌門的值、提高有益菌相對豐度、調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)來發(fā)揮降低血糖功效[14]。中成藥降糖三黃片長期用于臨床治療T2DM，但其潛在的抗糖尿病機制尚未完全明確。Tawulie等[15]證實其通過增加具有膽鹽水解酶活性的細菌（如擬桿菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌等）的豐度來調(diào)節(jié)菌群紊亂，加速回腸未結(jié)合膽汁酸的積累，進一步上調(diào)腸道法尼酯X受體/成纖維細胞生長因子15軸及G蛋白偶聯(lián)受體5/胰高血糖素樣肽-1信號通路的活性，通過介導(dǎo)膽汁酸與腸道菌群間的相互作用來延緩T2DM進展。

此外，腸道菌群代謝產(chǎn)物SCFAs可加速脂肪分解、增加胰島素敏感性，而心力衰竭患者參與SCFAs代謝的菌群豐度顯著降低，造成心衰與糖脂代謝紊亂的惡性循環(huán)。金芪降糖片是一種臨床用于治療氣陰兩虛型消渴的中成藥，Cao等[16]在糖尿病小鼠體內(nèi)證實了其通過提高腸道內(nèi)阿克曼菌屬、降低脫硫弧菌豐度進而增加乙酸、丙酸、丁酸濃度，降低與胰島素抵抗有關(guān)的腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）的水平，顯著改善T2DM小鼠的胰島素抵抗。且由于丁酸在SCFAs總含量中最高，故SCFAs的減少主要歸因于丁酸水平下降，Sun等[17]觀察到茯苓中的不溶性多糖可顯著改善糖尿病小鼠的糖脂代謝紊亂及肝臟脂肪變性，并通過糞菌移植（faecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）證實其通過提高腸道中丁酸鹽水平、增強腸道黏膜屏障并激活腸道過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferators-activated receptor γ，PPARγ）通路來發(fā)揮益生元功效。

3.2 抑制心肌細胞炎癥反應(yīng)

T2DM患者腸道菌群的主要特征是有害菌增多、有益菌減少，菌群呈現(xiàn)失調(diào)狀態(tài)，參與氧化應(yīng)激微生物的基因過度表達，代謝產(chǎn)物改變，加速促炎因子的產(chǎn)生，惡化腸道屏障功能。同時，糖脂代謝紊亂也會導(dǎo)致腸道屏障通透性的增加，腸道菌群代謝產(chǎn)物透過受損的腸屏障進入循環(huán)系統(tǒng)，特異性的結(jié)合Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）激活相關(guān)信號通路，誘導(dǎo)下游炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，如IL-6、TNF-α、IL-1β等，引起代謝性內(nèi)毒素血癥，加速心肌細胞的凋亡、肥大及纖維化進程[18]。

3.2.1 改善腸道菌群結(jié)構(gòu)、減少炎癥因子釋放 研究發(fā)現(xiàn)中藥可通過提高有益菌、降低致病菌的豐度及調(diào)節(jié)相關(guān)代謝產(chǎn)物SCFAs、TMAO的水平來抑制炎癥反應(yīng)的激活。歸脾湯可減少慢性心衰患者腸道內(nèi)擬桿菌門、放線菌門、變形菌門豐度，提高厚壁菌門豐度，顯著逆轉(zhuǎn)心衰相關(guān)菌門的表達，降低脂多糖誘導(dǎo)產(chǎn)生的促炎因子，在一定程度上延緩慢性心衰的進展，實現(xiàn)對心臟的保護作用[19]。復(fù)方丹參滴丸可緩解T2DM伴認知功能障礙小鼠腸道菌群紊亂及丁酸、己酸、異己酸等代謝產(chǎn)物的異常增加，抑制TLR4/髓分化因子88（myeloid differentiation primary response 88，Myd88）/核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信號通路激活導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)[20]。通心絡(luò)可增加動脈粥樣硬化兔腸道內(nèi)有益菌的相對豐度及糞便中反式阿魏酸等有益代謝物的含量，改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能，抑制巨噬細胞中NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NOD-like receptor pyrin domain containing 3，NLRP3）炎癥小體激活及下游因子半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1（cystein-asparate protease-1，Caspase-1）、IL-1β、IL-18在血管組織中的表達，減輕血管及心肌細胞的炎性狀態(tài)[21]。

此外，研究發(fā)現(xiàn)T2DM患者體內(nèi)TMAO水平異常升高，對主要心血管不良事件及死亡存在一定預(yù)測價值，腸道菌群-TMAO-炎癥軸可能是慢性心力衰竭發(fā)病的重要病理機制[22]。辛來運[23]證實健脾益心方改善心衰大鼠心功能的機制可能與豐富腸道菌群多樣性、抑制TMAO的生成及轉(zhuǎn)化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）/Smad3通路的激活，降低NLRP3及其介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)相關(guān)。左歸降糖舒心方可重塑腸道菌群結(jié)構(gòu)，降低與TMAO正相關(guān)的腸道細菌豐度，通過抑制TMAO/蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase，PERK）/叉頭轉(zhuǎn)錄因子信號通路基因及蛋白表達，抑制心肌細胞凝血性壞死、間質(zhì)心肌小局灶性炎細胞浸潤和心肌纖維化，減少心肌細胞凋亡[24]。

3.2.2 增強腸道屏障、減少內(nèi)毒素入血 機械屏障作為維持腸黏膜屏障的第1道防線，主要由腸黏膜上皮細胞、細胞間緊密連接、菌膜構(gòu)成，可有效抵御腸道細菌及病原體的入侵。其中細胞間緊密連接主要依靠緊密連接蛋白-1（claudin-1）、咬合蛋白（occludin）、閉鎖小帶蛋白-1（zonula occludens-1，ZO-1）、連接黏附分子等實現(xiàn)。中藥可上調(diào)腸壁緊密連接蛋白的表達來增強腸道屏障，減少內(nèi)毒素入血導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)。

實驗證明白藜蘆醇可上調(diào)空腸及回腸緊密連接蛋、、的mRNA和蛋白水平[25]，而丹參則可上調(diào)回腸及結(jié)腸ZO-1、occludin、claudin-5的表達[26]，二者在增強腸道物理屏障方面各有優(yōu)勢。小檗堿可逆轉(zhuǎn)糖尿病大鼠體內(nèi)下調(diào)的claudin-1、occludin、ZO-1和上調(diào)的TLR-4、NF-κB、TNF-α表達，減輕腸漏、增強腸黏膜屏障來減少細菌及細菌成分向血液的易位，維持宿主的代謝穩(wěn)態(tài)[27]。小青龍湯一方面可提高小腸中mRNA表達提高小腸組織緊密連接；另一方面降低變形桿菌與擬桿菌的豐度增加乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽水平，減輕腸黏膜損傷，減少內(nèi)毒素入血，進而下調(diào)MCP-1、TNF-α、IL-6表達，減輕高血壓大鼠的炎癥反應(yīng)[28]。四君子湯可增加大鼠腸道厚壁菌門豐度，加速將食物中纖維轉(zhuǎn)化為SCFAs的進程，改善腸黏膜能量供應(yīng)，從而增強其屏障功能[29]。分泌型免疫球蛋白與腸堿性磷酸酶在維持腸黏膜免疫屏障方面也發(fā)揮了重要作用，參苓白術(shù)散通過提高小鼠腸道黏膜中二者的水平，改善腸道黏膜屏障結(jié)構(gòu)和腸道免疫內(nèi)環(huán)境，減少腸上皮中二胺氧化酶及-乳酸的釋放，緩解腸道黏膜充血導(dǎo)致的屏障損傷及腸道通透性的改變[30]。

3.3 抑制心肌細胞氧化應(yīng)激

心肌細胞異常的能量代謝障礙會加速線粒體內(nèi)活性氧的過量產(chǎn)生，導(dǎo)致抗氧化防御能力降低，氧化應(yīng)激形成，加速細胞色素C的大量釋放，激活促凋亡因子產(chǎn)生，啟動細胞凋亡程序。目前已有研究證明，腸道上皮細胞與某些腸道共生菌落間的相互關(guān)系會加速宿主細胞快速產(chǎn)生活性氧，誘發(fā)氧化應(yīng)激級聯(lián)反應(yīng)，損傷心肌細胞[31]。因此，通過改變或調(diào)整腸道微生物中菌落屬性、降低氧自由基水平、抑制心肌細胞的氧化應(yīng)激有望成為延緩DCM進展的全新靶點。

部分中藥及其有效成分可直接干預(yù)腸道菌群，提高抗氧化酶如過氧化氫酶（catalase，CAT）、超氧化物岐化酶（superoxide peroxide dismutase，SOD）的活性來平衡過量產(chǎn)生的活性氧，保護受損的心肌細胞。石斛多酚類化合物通過提高擬桿菌/厚壁菌的值及普雷沃氏菌、阿克曼菌的相對豐度，降低S24-7、里肯氏菌、大腸桿菌的相對豐度，調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成及多樣性，提高血漿中SOD、CAT、降低丙二醛、活性氧水平，顯著改善小鼠糖尿病和并發(fā)癥的癥狀[32]。Du等[33]發(fā)現(xiàn)抑菌條件可顯著降低保元湯對心衰大鼠的治療效果，進一步使用代謝組學證實保元湯可通過逆轉(zhuǎn)腸道微生物群結(jié)構(gòu)、豐度及多樣性的下降，抑制精氨酸和色氨酸衍生物及下游促氧化通路的激活，通過對腸-心軸的雙向干預(yù)來維持心肌細胞的穩(wěn)定。Zhang等[34]發(fā)現(xiàn)腦心通膠囊長期給藥可增加高脂飲食喂養(yǎng)的巴馬小型豬腸道菌群的多樣性，穩(wěn)定調(diào)節(jié)腸道微生物群的結(jié)構(gòu)及組成，降低丙二醛水平，增加SOD活性，減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，有效緩解局部心肌纖維壞死和炎性細胞浸潤，改善心肌組織的損傷。

腸道菌群還可參與調(diào)節(jié)中藥中某些成分的代謝，進而參與心肌細胞的氧化過程，薯蕷攝入人體后經(jīng)腸道菌群轉(zhuǎn)化為有生理活性的薯蕷皂苷元，并以劑量相關(guān)性增加體內(nèi)酶促和非酶抗氧化劑SOD、CAT、總抗氧化能力活性、減少脂質(zhì)過氧化，減輕氧化應(yīng)激導(dǎo)致的心肌細胞損傷[35]。綜上，中藥與腸道菌群間存在著雙向調(diào)節(jié)關(guān)系，二者互為調(diào)節(jié)靶點，最終實現(xiàn)治療目標。

3.4 調(diào)節(jié)心肌細胞的自噬凋亡

細胞自噬與凋亡是維持機體生命活動必不可少的生理活動，細胞凋亡與自噬皆與細胞死亡有關(guān)，但自噬還與細胞存活密切相關(guān)。在正常情況下，細胞內(nèi)存在輕度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激作為一種防御機制來維持細胞和機體的穩(wěn)態(tài)。但當內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激持續(xù)存在時，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)累積大量未折疊或錯誤蛋白及受損細胞器，過度的細胞自噬又會誘發(fā)細胞凋亡。而腸道菌群、代謝產(chǎn)物及二者的相互作用對于維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)及細胞正常的自噬、凋亡水平至關(guān)重要[36]。

研究表明，黃芪多糖可通過下調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路，激活轉(zhuǎn)錄因子6和PERK等相關(guān)應(yīng)激因子的蛋白表達，抑制心肌細胞凋亡改善DCM大鼠模型的心臟功能[37]。同時，Li等[38]發(fā)現(xiàn)黃芪多糖可顯著增加T2DM小鼠腸道微生物群豐度及多樣性，限制乳酸桿菌及雙歧桿菌豐度增加，但其調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的機制與腸道菌群間的相關(guān)性仍需進一步實驗驗證。線粒體的裂變、融合平衡及自噬失調(diào)導(dǎo)致的心肌細胞線粒體功能障礙在心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。人參定志湯通過調(diào)節(jié)主動脈弓縮窄術(shù)后小鼠腸道菌群的分布和豐度來抑制NLRP3炎癥小體的活化及活性氧的過度積累，阻斷細胞凋亡B淋巴細胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）相關(guān)X蛋白（Bcl-2 associated X protein，Bax）誘導(dǎo)的心肌細胞凋亡，上調(diào)跨膜Bax抑制劑母體6蛋白的活性來增加線粒體自噬、抑制線粒體裂變、維持線粒體穩(wěn)態(tài)，提高心肌細胞的活性[39]。鐵死亡作為一種鐵依賴性調(diào)節(jié)性細胞死亡也可加速DCM的發(fā)生發(fā)展過程，而抑制鐵死亡的發(fā)生可以保護心肌細胞[40]。紅景天苷可通過降低厚壁菌門/擬桿菌門的值及乳酸桿菌的豐度來改善心肌細胞中的鐵過載，限制鐵代謝相關(guān)基因溶質(zhì)載體家族7成員11、微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ（microtubule associated protein 1 light chain 3-Ⅱ，LC3-Ⅱ）在心肌組織中的過表達，緩解線粒體腫脹及嵴溶解，抑制鐵死亡的發(fā)生及其誘導(dǎo)的心肌細胞凋亡[41]。此外，部分中藥有效成分可直接調(diào)節(jié)腸道菌群相關(guān)代謝產(chǎn)物參與凋亡過程，黃酒多酚、黃酒多肽重塑厚壁菌屬與疣微菌門分布及調(diào)控相關(guān)代謝產(chǎn)物色氨酸、苯丙氨酸及初級膽汁酸的生物合成，上調(diào)LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的值及自噬相關(guān)基因5表達，降低Bax/Bcl-2的值，一定程度上緩解了DCM小鼠心肌細胞的自噬受損和過度凋亡[42]。

3.5 抑制心肌纖維化

DCM的主要病理改變?yōu)樾募±w維化及其導(dǎo)致的功能失調(diào)性重構(gòu)，早期表現(xiàn)為舒張功能障礙，逐漸進展為收縮障礙，末期出現(xiàn)心力衰竭，嚴重影響患者預(yù)后生存情況。糖尿病患者腸道菌群的失調(diào)可導(dǎo)致其代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到血液循環(huán)中，從而直接或間接誘導(dǎo)組織損傷免疫和激活全身炎癥反應(yīng)過程，影響心肌正常生理活動，導(dǎo)致心肌纖維化。中藥復(fù)方、單體及其有效成分可通過干預(yù)上述過程延緩心肌纖維化的進展。

心肌纖維化主要表現(xiàn)為心臟ECM過量沉積，以心肌間質(zhì)膠原含量升高、比例失調(diào)及排列紊亂為特征，其中TGF-β家族是纖維化過程中的關(guān)鍵的啟動子。人參定志湯可通過增加抗炎細菌、降低條件病原體的比例，直接抑制TGF-β合成及心肌膠原酶過度沉積，干預(yù)心肌細胞和成纖維細胞的表型轉(zhuǎn)化[39]。而菌群代謝產(chǎn)物TMAO也可通過參與TGF-β1/ Smad3通路來誘導(dǎo)心肌肥大與纖維化[43]，鹿芪顆?？娠@著增加心衰大鼠腸道內(nèi)疣微菌門及阿克曼氏菌屬的豐度，抑制TMAO介導(dǎo)的TLR4/NF-κB過度激活誘導(dǎo)的心肌細胞凋亡，并通過降低IL-1β及TNF-α水平抑制TGF-β1/Smad3通路改善心肌纖維化[44]。健脾益心方可在一定程度上豐富心衰大鼠的腸道菌群、恢復(fù)受損的腸形態(tài)，抑制TGF-β1/Smad3通路的激活，緩解ECM形成及降解失衡，減輕ECM沉積[23]。此外，SCFAs也可通過免疫調(diào)節(jié)和下調(diào)氧化應(yīng)激改善心肌纖維化，發(fā)揮心臟保護作用。Zhou等[28]發(fā)現(xiàn)小青龍湯可提高慢性心衰大鼠乙酸鹽和丁酸鹽含量，降低心肌組織中I型和III型膠原水平，有效預(yù)防心肌纖維化、心臟肥大和炎性細胞浸潤，將口服小青龍湯大鼠的糞便移植給心衰大鼠也具有類似功效。

4 結(jié)語與展望

隨著測序技術(shù)及質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，在腸道微生物研究領(lǐng)域已取得重大突破，越來越多的研究表明，腸道微生物群與宿主穩(wěn)態(tài)密切相關(guān)[45]。DCM患者與健康人在腸道菌群上存在客觀差異，“腸-心軸”概念的提出也為本病的治療提供了全新的干預(yù)靶點。各種療法可通過調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)及其代謝產(chǎn)物，從而改善心肌細胞能量代謝障礙、抑制炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激、延緩心肌纖維化，保護心肌細胞、減少凋亡，給DCM患者帶來較大的臨床獲益[46]。目前以腸道FMT、益生菌補充、中藥干預(yù)等為代表的各種微生物相關(guān)治療手段已在臨床上獲得一定成效（圖1）。

FMO-黃素單加氧酶；JNK-c-Jun氨基末端激酶。

其中，F(xiàn)MT作為重建腸道菌群的方式之一，已成為靶向重建腸道微生物群系的有效手段，并已衍生出洗滌菌群移植（washed microbiota transplantation，WMT）、選擇性菌群移植（selective microbiota transplantation，SMT）等多種方式，在提高安全性的同時并未降低有效性[47]。但目前WMT用于臨床治療時仍對受體狀態(tài)、治療策略等方面存在要求，且每次治療劑量需以足量為前提，因此提高WMT重建的療效仍是亟待解決的關(guān)鍵問題。而SMT由于其可選擇特定菌株組成的菌群移植的特點，目前被廣泛用于消化道、生殖道、皮膚等各種腸內(nèi)外部位[48]，但由于其目前仍處于研發(fā)階段，因此未來應(yīng)積極探索更加具有治療價值的新型益生菌株，明確菌群代謝產(chǎn)物影響各器官的作用機制，為后續(xù)菌群重建、菌群代謝產(chǎn)物移植提供更加堅實可靠的理論基礎(chǔ)，進一步提高其有效性及安全性，從而推動微生物群系研究技術(shù)的飛速發(fā)展。

盡管目前已證實中藥可通過多種途徑調(diào)節(jié)腸道菌群，發(fā)揮對心肌細胞的保護作用，但也存在諸多不足：（1）中藥及其組方有效成分繁多，盡管部分藥物已明確在調(diào)節(jié)腸道菌群方面具有顯著療效，但其發(fā)揮作用的具體成分或濃度尚未明晰，因此需要對藥物進行深入的分子機制研究，確保藥物發(fā)揮作用時的肯定性與一致性，為藥物質(zhì)量控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，為進一步研發(fā)新藥提供理論依據(jù)；（2）目前對中藥干預(yù)腸道菌群延緩DCM的機制研究仍主要局限于動物實驗，缺乏臨床實驗數(shù)據(jù)。因此，未來應(yīng)結(jié)合生物信息學、代謝組學、蛋白組學等多組學整合系統(tǒng)研究方法，聯(lián)系現(xiàn)代分子生物學與中醫(yī)辨證論治設(shè)計相關(guān)臨床試驗，擴大樣本量，加大后續(xù)研究的廣度及深度，建立更加全面、準確的藥物數(shù)據(jù)庫；（3）目前仍缺乏對DCM患者腸道菌群特征進行定量及定性的分析，DCM患者腸道菌群種類、豐度及代謝產(chǎn)物均與健康人存在差異，因此仍需進一步檢測DCM患者腸道菌群不同，監(jiān)測藥物在腸道菌群中的代謝過程，深入研究腸道菌群組學與中藥在DCM防治中的關(guān)聯(lián)，為DCM臨床治療提供全新的思路和策略，使中藥在DCM管理中發(fā)揮更大的優(yōu)勢。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

[1] Rubler S, Dlugash J, Yuceoglu Y Z,. New type of cardiomyopathy associated with diabetic glomerulosclerosis [J]., 1972, 30(6): 595-602.

[2] Wang M R, Li Y S, Li S,. Endothelial dysfunction and diabetic cardiomyopathy [J]., 2022, 13: 851941.

[3] Kitai T, Tang W H W. Gut microbiota in cardiovascular disease and heart failure [J]., 2018, 132(1): 85-91.

[4] Bugger H, Abel E D. Molecular mechanisms of diabetic cardiomyopathy [J]., 2014, 57(4): 660-671.

[5] Avagimyan A, Popov S, Shalnova S. The pathophysiological basis of diabetic cardiomyopathy development [J]., 2022, 47(9): 101156.

[6] Qin J J, Li R Q, Raes J,. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing [J]., 2010, 464(7285): 59-65.

[7] Tremaroli V, B?ckhed F. Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism [J]., 2012, 489(7415): 242-249.

[8] Zhou B L, Yuan Y T, Zhang S S,. Intestinal flora and disease mutually shape the regional immune system in the intestinal tract [J]., 2020, 11: 575.

[9] Ahmad A, Yang W W, Chen G F,. Analysis of gut microbiota of obese individuals with type 2 diabetes and healthy individuals [J]., 2019, 14(12): e0226372.

[10] Yang T, Santisteban M M, Rodriguez V,. Gut dysbiosis is linked to hypertension [J]., 2015, 65(6): 1331-1340.

[11] 陳茜, 薛勇, 宋曉峰, 等. 糖尿病及糖尿病心血管并發(fā)癥患者腸道菌群的特征 [J]. 微生物學報, 2019, 59(9): 1660-1673.

[12] Chong C R, Clarke K, Levelt E. Metabolic remodelling in diabetic cardiomyopathy [J]., 2017, 113(4): 422-430.

[13] Zhang Y F, Gu Y Y, Ren H H,. Gut microbiome-related effects of berberine and probiotics on type 2 diabetes (the PREMOTE study) [J]., 2020, 11: 5015.

[14] 高文靜. 黃芪囊泡樣納米顆粒的藥效學初步研究[D].北京: 中國中醫(yī)科學院, 2022.

[15] Tawulie D, Jin L L, Shang X,. Jiang-Tang-San-Huang pill alleviates type 2 diabetes mellitus through modulating the gut microbiota and bile acids metabolism [J]., 2023, 113: 154733.

[16] Cao Y, Yao G W, Sheng Y Y,. JinQi Jiangtang Tablet regulates gut microbiota and improve insulin sensitivity in type 2 diabetes mice [J]., 2019, 2019: 1872134.

[17] Sun S S, Wang K, Ma K,. An insoluble polysaccharide from the sclerotium ofimproves hyperglycemia, hyperlipidemia and hepatic steatosis in ob/ob mice via modulation of gut microbiota [J]., 2019, 17(1): 3-14.

[18] Razmpoosh E, Javadi A, Ejtahed H S,. The effect of probiotic supplementation on glycemic control and lipid profile in patients with type 2 diabetes: A randomized placebo controlled trial [J]., 2019, 13(1): 175-182.

[19] 張成英, 楊翠, 陳少軍. 歸脾湯加減治療慢性心力衰竭的療效及對腸道菌群的影響 [J]. 中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志, 2023, 21(9): 1664-1668.

[20] Fan X J, Zhang Y Y, Song Y,. Compound Danshen Dripping Pills moderate intestinal flora and the TLR4/ MyD88/NF-κB signaling pathway in alleviating cognitive dysfunction in type 2 diabetic KK-Ay mice [J]., 2023, 111: 154656.

[21] Qi Y, Liu W Z, Yan X F,. Tongxinluo may alleviate inflammation and improve the stability of atherosclerotic plaques by changing the intestinal flora [J]., 2022, 13: 805266.

[22] 李琳, 曾逸笛, 葉家豪, 等. 基于益氣養(yǎng)陰法探討參麥注射液調(diào)控腸道菌群-TMAO-炎癥軸防治慢性心力衰竭的思路與策略 [J]. 湖南中醫(yī)藥大學學報, 2023, 43(7): 1258-1262.

[23] 辛來運. 健脾益心方治療心衰心脾兩虛證的臨床療效評價及對心衰大鼠腸道菌群和炎癥反應(yīng)的影響 [D]. 濟南: 山東中醫(yī)藥大學, 2022.

[24] Huang Y L, Xiang Q, Zou J J,. Zuogui Jiangtang Shuxin Formula ameliorates diabetic cardiomyopathy mice via modulating gut-heart axis [J]., 2023, 14: 1106812.

[25] Song X, Liu L, Peng S W,. Resveratrol regulates intestinal barrier function in cyclophosphamide-induced immunosuppressed mice [J]., 2022, 102(3): 1205-1215.

[26] Gu J F, Su S L, Guo J M,. The aerial parts ofBge. strengthen intestinal barrier and modulate gut microbiota imbalance in streptozocin-induced diabetic mice [J]., 2017, 36: 362-374.

[27] Wang Y, Liu H Y, Zheng M Y,. Berberine slows the progression of prediabetes to diabetes in zucker diabetic fatty rats by enhancing intestinal secretion of glucagon-like peptide-2 and improving the gut microbiota [J]., 2021, 12: 609134.

[28] Zhou G F, Jiang Y H, Ma D F,. Xiao-qing-long Tang prevents cardiomyocyte hypertrophy, fibrosis, and the development of heart failure with preserved ejection faction in rats by modulating the composition of the gut microbiota [J]., 2019, 2019: 9637479.

[29] 盧永康, 陳窕圓, 莊賢勉, 等. 基于調(diào)節(jié)腸道菌群失衡的四君子湯干預(yù)心力衰竭大鼠機制研究 [J]. 中國中醫(yī)藥信息雜志, 2021, 28(4): 81-87.

[30] 汪舒云, 謝曼麗, 孫可向, 等. 參苓白術(shù)散對大腸癌移植瘤模型小鼠化學療法后腸道黏膜屏障的影響 [J]. 上海中醫(yī)藥雜志, 2023, 57(4): 57-64.

[31] Jones R M, Neish A S. Redox signaling mediated by the gut microbiota [J]., 2017, 105: 41-47.

[32] Li X W, Chen H P, He Y Y,. Effects of rich-polyphenols extract ofon anti-diabetic, anti-inflammatory, anti-oxidant, and gut microbiota modulation in db/db mice [J]., 2018, 23(12): 3245.

[33] Du Z Y, Wang J L, Lu Y Y,. The cardiac protection of Baoyuan Decoction via gut-heart axis metabolic pathway [J]., 2020, 79: 153322.

[34] Zhang W J, Su W W, Li P B,. Naoxintong capsule inhibits the development of cardiovascular pathological changes inminipig through improving gut microbiota [J]., 2019, 10: 1128.

[35] Feng J F, Tang Y N, Ji H,. Biotransformation ofby rat intestinal microflora and cardioprotective effects of diosgenin [J]., 2017, 2017: 4176518.

[36] Ke X B, You K, Pichaud M,. Gut bacterial metabolites modulate endoplasmic reticulum stress [J]., 2021, 22(1): 292.

[37] Sun S Q, Yang S, An N N,.polysaccharides inhibits cardiomyocyte apoptosis during diabetic cardiomyopathy via the endoplasmic reticulum stress pathway [J]., 2019, 238: 111857.

[38] Li X Y, Shen L, Ji H F.alters gut-microbiota composition in type 2 diabetes mice: Clues to its pharmacology [J]., 2019, 12: 771-778.

[39] Wang J Y, Chen P W, Cao Q Y,. Traditional Chinese medicine ginseng Dingzhi Decoction ameliorates myocardial fibrosis and high glucose-induced cardiomyocyte injury by regulating intestinal flora and mitochondrial dysfunction [J]., 2022, 2022: 9205908.

[40] Wang X, Chen X X, Zhou W Q,. Ferroptosis is essential for diabetic cardiomyopathy and is prevented by sulforaphane via AMPK/NRF2 pathways [J]., 2022, 12(2): 708-722.

[41] Shi J, Zhao Q, Hao D D,. Gut microbiota profiling revealed the regulating effects of salidroside on iron metabolism in diabetic mice [J]., 2022, 13: 1014577.

[42] Yang J J, Song J Y, Zhou J D,. Functional components of Chinese rice wine can ameliorate diabetic cardiomyopathy through the modulation of autophagy, apoptosis, gut microbiota, and metabolites [J]., 2022, 9: 940663.

[43] Li Z H, Wu Z Y, Yan J Y,. Gut microbe-derived metabolite trimethylamine-oxide induces cardiac hypertrophy and fibrosis [J]., 2019, 99(3): 346-357.

[44] 楊天舒. 鹿芪顆粒改善腸道菌群及其代謝產(chǎn)物TMAO延緩心室重構(gòu)的機制研究 [D]. 上海: 上海中醫(yī)藥大學, 2020.

[45] 程安然, 王鈺瀅, 華健, 等. 黃芪-葛根藥對治療糖尿病心肌病的理論探討 [J]. 中草藥, 2023, 54(23): 7853-7861.

[46] 孟祥慧, 張伯禮, 李玉紅, 等. 中藥基于Nrf2/ARE通路改善糖尿病心肌病的研究進展 [J]. 中草藥, 2022, 53(1): 250-260.

[47] 陸高辰, 張發(fā)明. 腸道菌群重建的層次及其核心介入途徑[J]. 中國科學: 生命科學, 2023, 53(5): 582-593.

[48] Hoffmann D, Palumbo F, Ravel J,. Improving regulation of microbiota transplants [J]., 2017, 358: 1390-1391.

Research progress on mechanism of traditional Chinese medicine regulating intestinal flora imbalance in patients with diabetic cardiomyopathy

CHENG Anran1, CUI Dezhi2

1. First Clinical Medical College, Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250014, China 2. Affiliated Hospital of Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250014, China

Diabetic cardiomyopathy (DCM), as one of the most common complications of diabetes, is the leading cause of death in diabetic patients worldwide. Its pathogenesis is complex and the mortality rate is increasing year by year. A large number of studies have shown that intestinal flora and its metabolites are closely related to the occurrence and development of DCM, and intestinal flora is expected to become a potential target for treatment of DCM. Based on the characteristics of multi-component, multi-target and multi-pathway regulation of traditional Chinese medicine, it has been confirmed that it has unique advantages in improving the prognosis and quality of life of DCM patients. Therefore, this article summarizes the mechanism and advantages of traditional Chinese medicine targeting intestinal flora in treatment of DCM, in order to provide new ideas for the basic research, clinical application and new drug development of DCM.

Intestinal flora; diabetic cardiomyopathy; metabolite; cardiomyocytes; energy metabolism disorder; inflammatory response; berberine; resveratrol; astragalus polysaccharides

R285

A

0253 - 2670(2024)08 - 2792 - 08

10.7501/j.issn.0253-2670.2024.08.028

2023-10-05

山東省中醫(yī)藥科技項目（2020M011）

程安然，碩士研究生，研究方向為中西醫(yī)結(jié)合治療內(nèi)分泌代謝疾病。E-mail: 599967577@qq.com

通信作者：崔德芝，碩士生導(dǎo)師，主任醫(yī)師，從事中西醫(yī)結(jié)合治療內(nèi)分泌代謝疾病的臨床研究。E-mail: dezhi1965@126.com

[責任編輯 趙慧亮]