基于“脾運化-主肌肉”理論對線粒體脂肪酸氧化與脂質(zhì)代謝關(guān)系的探討＊

吳 瑤，陳 絲，宋 囡，2，王 瑩，2，呂美君，2，曹 媛，2，賈連群，2＊＊

（1. 遼寧中醫(yī)藥大學中醫(yī)臟象理論及應用教育部重點實驗室 沈陽 110847；2. 遼寧中醫(yī)藥大學中醫(yī)藥創(chuàng)新工程技術(shù)中心 沈陽 110847）

脾者，倉廩之官，主運化谷物、水飲，化生氣血津液，滋潤濡養(yǎng)全身。近年來，有學者研究發(fā)現(xiàn)，脾與線粒體在功能上存在相關(guān)性[1]。線粒體是產(chǎn)能的主要執(zhí)行者，可將營養(yǎng)物質(zhì)（水谷精微）氧化分解，最后轉(zhuǎn)化為能量供給機體利用，是細胞的“氣血生化之源，后天之本”[2]。脂肪酸氧化是線粒體產(chǎn)能的主要途徑之一，正常條件下，脂肪在水解為脂肪酸后，可在供養(yǎng)充足的條件下及線粒體的作用下分解為CO2和H2O，并釋放能量。本課題組前期申報了與線粒體能量代謝相關(guān)課題，研究發(fā)現(xiàn)，益氣健化瘀祛痰方可通過調(diào)控線粒體呼吸鏈復合物活性及能量代謝相關(guān)酶類的表達進而影響動脈粥樣硬化等疾病[3-4]。脾失健運，水谷精微輸布異常，無以營養(yǎng)四肢、充盈肌肉，故機體能量代謝異常，會出現(xiàn)線粒體功能紊亂，脂肪酸代謝即脂代謝異常，骨骼肌動力乏源。因此，基于脾與線粒體的相關(guān)性，本研究將“脾運化-主肌肉”與線粒體脂肪酸氧化相關(guān)聯(lián)，共同探討脾失健運下線粒體脂肪酸氧化對脂質(zhì)代謝性疾病的影響，為中西醫(yī)治療脂質(zhì)代謝紊亂提供新的研究思路。

1 脾運化-主肌肉的理論淵源

脾臟為五臟之使，是后天之本，氣血生化之源，《傷寒論》有云：“四季脾旺不受邪?！背浞煮w現(xiàn)了脾臟對機體健康狀態(tài)的重要意義?！端貑枴ぶ琳嬉笳摗吩疲骸爸T濕腫滿，皆屬于脾?！逼⑦\化水谷，布散水精，當外感濕邪阻遏脾陽或飲食不節(jié)耗傷脾氣時，傳輸布散失常，而生“濕”“腫”“滿”。《脾胃論》亦云：“脾胃倶旺，能食而肥，脾胃倶虛，少食而肥?！苯沂玖恕捌⑽浮迸c肥胖之間的關(guān)系，“脾胃”旺，則運化有力，水谷精微化生充足，聚而成痰濕，日久能食而肥?！捌⑽浮碧?，則運化轉(zhuǎn)輸無力，津液布散失司，積聚四肢肌肉，食少但肥。脾主運化是脾最主要的功能之一：一方面，脾可將水谷精微等物質(zhì)布散到臟腑組織中，以發(fā)揮濡養(yǎng)肌肉、臟腑的作用；另一方面，脾可將代謝后的津液通過轉(zhuǎn)輸布散作用不斷代謝到體外，從而保證人體水液代謝的相對平衡[5]?！端貑枴ぬ庩柮髡摗吩疲骸捌⒉　罟羌∪饨詿o氣以生，故不用焉?！薄毒霸廊珪の逍捌吩疲骸靶霸谄⑽福瑒t病肌肉痛。”脾主肌肉是脾主運化功能的表現(xiàn)形式之一[6]，脾的運化功能正常則脾氣健運，水谷精微得以化生，四肢肌肉得以滋潤濡養(yǎng)，以保持肌肉豐滿健碩，避免水濕潴留而引起的異常肥胖。當脾臟機能異?；蚱⑹Ы∵\時，則肌肉得不到正常滋潤濡養(yǎng)，將表現(xiàn)為肌肉松弛痿軟，或由濕邪潴留而發(fā)為肢體腫脹、困重乏力、水腫、肥胖等證候[5-7]。脾為氣血生化之源，主運化、主肌肉，脾氣旺，則運化有力、肌肉健碩；脾氣虛，則運化無力、肌肉痿廢。

2 線粒體功能與脾主運化

機體的正常生命活動有賴于能量供應，線粒體作為真核細胞的“動力工廠”，可將糖類、脂肪和氨基酸等物質(zhì)經(jīng)氧化轉(zhuǎn)化為能量[8]，此過程與脾主運化、主肌肉而輸布津液滋潤濡養(yǎng)五臟六腑、四肢百骸功能類似。劉友章等[9]采用破氣下氣加饑飽失調(diào)（小承氣湯隔日灌胃+隔日喂食）法制作大鼠脾虛模型發(fā)現(xiàn)，脾虛大鼠心肌細胞、肝細胞、骨骼肌細胞線粒體腫脹變形，數(shù)目變少，體積變小，嵴破裂或消失，線粒體膜結(jié)構(gòu)破壞，并且線粒體的“質(zhì)”“量”變化與脾虛程度密切相關(guān)，首次提出“脾”與線粒體具有相關(guān)性。脾氣健運，水谷精微得以運化，則四肢肌肉營養(yǎng)充足，全身肌肉壯實豐滿，正常發(fā)揮其收縮運動的功能?！镀⑽刚摗吩疲骸捌⑻搫t肌肉瘦削”“脾胃之虛，怠惰嗜臥，四肢不收”，說明脾失健運可引起機體倦怠乏力、肌肉痿軟無用。肌肉運動是一種主觀的耗能運動，而有氧代謝是持久運動的動力源泉，線粒體作為能量產(chǎn)生的最主要細胞器，其功能障礙可直接影響肌肉運動的能量供應過程，進而引起“四肢無力、舉動不能”，此發(fā)病機制與脾虛而致肌肉運動功能障礙過程相類似。同時，從功能上講，脾運化、主肌肉，運化水谷精微以上輸于肺、輸布全身，以供人體正常生命活動。線粒體作為腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）主要產(chǎn)生場所，可進行能量轉(zhuǎn)化及物質(zhì)代謝，是人體活動的主要動力源泉，其特點與中醫(yī)脾臟功能極為相似。

本課題組前期采用飲食不節(jié)復合勞逸失常的方法建立脾虛證巴馬小型豬模型發(fā)現(xiàn)，脾虛痰濁巴馬小型豬心肌線粒體能量代謝[10]、線粒體蛋白質(zhì)組[11]、細胞呼吸鏈酶復合物活性[12]等相關(guān)基因表達顯著改變。本課題組研制多年的專利方化瘀祛痰方（專利號:ZL200710010845.9）具有健脾益氣化瘀祛痰的功效，可以改善脾虛痰濁AS 巴馬豬線粒體呼吸鏈復合物活性下降情況[13]及糾正線粒體能量代謝相關(guān)基因的異常表達[14]。張亞敏等[15]采用小承氣湯建立脾虛大鼠模型發(fā)現(xiàn)，脾虛模型大鼠骨骼肌肌間間隔分界不清，骨骼肌細胞膜破裂變性，邊界模糊，線粒體外膜出現(xiàn)溶解，線粒體內(nèi)嵴消失。近年來，多項研究探討脾與線粒體、能量代謝的關(guān)系，初步形成線粒體功能是“脾主運化、主肌肉”功能的詮釋，揭示了線粒體功能與“脾”之間的密切關(guān)系。

3 脂肪酸氧化在脂質(zhì)代謝紊亂中的重要作用

脂肪酸是血脂的重要組成成分，也是脂類消化的主要產(chǎn)物，其氧化過程對甘油三酯代謝有著重要的調(diào)控作用。脂肪酸氧化主要發(fā)生場所為肝臟和肌肉，大多通過β 氧化的方式產(chǎn)生能量供給機體利用[16]。線粒體作為脂肪酸氧化的主要發(fā)生場所，可提供脂肪酸活化所需的酯酰CoA 合成酶，實現(xiàn)脂肪酸的活化，繼而進行跨膜轉(zhuǎn)移、脂肪酸β氧化及乙酰CoA徹底氧化，實現(xiàn)機體的能量供給過程。脂肪酸氧化在機體生命活動中作用顯著，其功能狀態(tài)與脂質(zhì)蓄積、脂質(zhì)過氧化損傷及胰島素抵抗等多種病理過程的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[17-18]。

正常情況下，肝臟中的脂肪酸主要通過線粒體膜上肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶的轉(zhuǎn)運作用進入線粒體內(nèi)，而后進行脂肪酸β 氧化過程，剩余脂肪酸可在過氧化物酶體及微粒體作用下進行氧化并產(chǎn)生活性氧[19]。當肝臟線粒體脂肪酸氧化功能障礙時，脂肪酸將通過過氧化物酶體及微粒體氧化作用產(chǎn)生大量活性氧，當活性氧的產(chǎn)生量超過機體自我清除能力范圍時，將作為病理因素加重肝細胞損傷、影響線粒體氧化功能，最終引發(fā)脂質(zhì)蓄積及過氧化損傷[18-19]。同時，當血漿游離脂肪酸含量增加時，脂肪酸轉(zhuǎn)運至骨骼肌細胞數(shù)量也將增加，在線粒體脂肪酸氧化代謝率不高的情況下，多數(shù)脂肪酸將發(fā)生酯化反應，生成甘油三酯沉積于骨骼肌內(nèi)，致使骨骼肌組織出現(xiàn)脂質(zhì)沉積[20]。由此可見，脂肪酸氧化障礙，將引起脂肪酸酯化反應增加，致使酯化產(chǎn)物甘油三酯不斷蓄積，引發(fā)并加重機體內(nèi)脂質(zhì)代謝紊亂。

近些年，隨著研究的不斷深入，劉阿娜[21]等研究發(fā)現(xiàn)，脾虛水濕不化證大鼠體內(nèi)調(diào)控脂肪酸進入線粒體內(nèi)膜的3-羥基異戊酰肉堿含量降低，3-羥基異戊酰肉堿作為脂肪酸氧化關(guān)鍵酶，其含量降低，說明“脾虛”條件下線粒體脂肪酸氧化水平降低，證實了“脾”與脂肪酸氧化之間的相關(guān)性，但其具體機制尚需闡明。

3.1 脾主運化對線粒體脂肪酸氧化的主導作用

肝臟是人體內(nèi)最大的實質(zhì)性器官，也是脂肪酸合成、分解的主要部位，是內(nèi)外源性脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)中樞，在機體內(nèi)發(fā)揮代謝、膽汁合成及分泌、解毒、免疫、凝血等功能[22]。其中，脂肪酸氧化在肝臟脂質(zhì)代謝和生物轉(zhuǎn)化過程中起著重要的作用。

正常情況下，血液中游離脂肪酸經(jīng)血液主動轉(zhuǎn)運至肝臟，進入肝臟后的脂肪酸及肝臟合成的內(nèi)源性脂肪酸，一部分脂肪酸可通過直接或轉(zhuǎn)運的方式進入線粒體，進行β-氧化，最終產(chǎn)生ATP[23]；而另一部分脂肪酸可通過再酯化為甘油三酯儲存于肝臟細胞?？梢娭舅嵫趸皆鰪姴粌H可以更好的產(chǎn)生能量供給機體利用，還可以減少脂肪酸酯化生成甘油三酯沉積于細胞內(nèi)而形成脂質(zhì)沉積，因此脂肪酸氧化是調(diào)節(jié)機體能量代謝和脂質(zhì)代謝紊亂的重要生物過程。

中醫(yī)認為，脾主運化，可運化谷物及水飲?！端貑枴そ?jīng)脈別論》云：“飲入于胃，游溢精氣，上輸于脾，脾氣散精?！崩^而將水谷精微輸布至五臟六腑、四肢百骸，以化生氣血、營養(yǎng)全身。脾作為后天之本、氣血生化之源，承載著機體正常生命活動需的物質(zhì)及能量?，F(xiàn)代醫(yī)學認為，飲食入胃，經(jīng)消化吸收后外源性脂肪酸入血，隨血液轉(zhuǎn)輸至肝臟，實現(xiàn)其氧化分解產(chǎn)能過程。二者均是對飲食轉(zhuǎn)化為能量過程的詮釋。而在病理狀態(tài)下，脾主運化障礙將導致水谷精微輸布異常，引發(fā)膏脂轉(zhuǎn)輸障礙。此過程與肝臟線粒體脂肪酸氧化障礙所引起的脂肪酸酯化沉積于細胞的過程相類似。因此，在生理和病理水平上均揭示脾主運化在線粒體脂肪酸氧化過程中起到主導的作用。

3.2 脾主肌肉對線粒體脂肪酸氧化的輔助作用

肌肉是線粒體脂肪酸氧化主要發(fā)生場所，在維持機體運動方面發(fā)揮著重要作用。正常情況下，骨骼肌線粒體在人體進行主動運動時可通過氧化磷酸化方式生成ATP，為肌肉運動提供能量，與此同時，還可代謝掉多余的脂類及非糖類物質(zhì)[24]。中醫(yī)認為，脾在體合肉，主四肢?！端貑枴て饺藲庀笳摗吩疲骸芭K真濡于脾，脾藏肌肉之氣也。”脾臟所運化的水谷精微，經(jīng)輸布作用布散全身，以充養(yǎng)肌肉、調(diào)節(jié)四肢運動。脾氣健運則肌肉收縮、舒張功能正常，肌肉豐滿、健壯有力；脾失健運則肌肉消瘦、四肢無力、痿廢不用。肌肉收縮舒張活動依賴于ATP 的供應，而線粒體脂肪酸氧化是ATP產(chǎn)生的主要途徑。

胡奇等[25]采用皮下注射利血平方法建立脾虛模型提出脾虛模型大鼠的體內(nèi)存在脂質(zhì)過氧化損傷及細胞能量代謝障礙，說明脾虛條件下，大鼠體內(nèi)脂質(zhì)代謝及能量代謝水平均發(fā)生變化，而采用健脾益氣代表方四君子湯可有效改善線粒體氧化損傷，進而調(diào)節(jié)機體能量代謝。線粒體作為脂質(zhì)代謝和能量代謝的主要發(fā)生場所，而脂肪酸是參與脂質(zhì)代謝及能量代謝的重要成分，由此推測，“脾”與線粒體脂肪酸代謝之間存在著密切聯(lián)系。宋雅芳等[26]采用小承氣湯破氣苦降加饑飽失常法建立脾虛大鼠模型發(fā)現(xiàn)，脾虛條件下大鼠骨骼肌線粒體數(shù)量明顯減少，形態(tài)固縮、空泡化，肌節(jié)間甚至存在線粒體缺乏。這表明脾虛條件會引起骨骼肌線粒體數(shù)量及形態(tài)變化，而采用健脾益氣中藥（四君子湯、黃芪四君子湯）使得線粒體損害得以修復，形態(tài)及結(jié)構(gòu)也明顯改善。不僅如此，董佳梓等[27]以三因素復合法（小承氣湯法、游泳力竭法和饑飽失常法）建立脾虛大鼠模型提出，脾虛條件下，大鼠骨骼肌ATP 含量顯著降低。進一步驗證了中醫(yī)“脾”與骨骼肌線粒體能量代謝之間的密切聯(lián)系。線粒體脂肪酸氧化是骨骼肌運動的主要能量供給途徑之一，是“脾主肌肉”的功能體現(xiàn)，其功能異常則會引起骨骼肌運動功能障礙，以致“脾主肌肉”受阻。骨骼肌線粒體脂肪酸氧化可以看作是脾主肌肉理論的現(xiàn)代內(nèi)涵。故脾主肌肉在線粒體脂肪酸氧化在過程中起到輔助作用。

4 小結(jié)

綜上所述，脾運化-主肌肉與線粒體脂肪酸氧化是對相同生物過程的不同的詮釋。其中，脾主運化過程主要體現(xiàn)在肝臟線粒體脂肪酸氧化過程。脾運化水谷精微，脾氣健運則精微物質(zhì)經(jīng)肺的宣發(fā)、肝的疏泄作用布散全身，為生命活動提供“能量”。脾失健運，即水谷精微生成、布散受阻，營養(yǎng)物質(zhì)無以充養(yǎng)全身，而積聚四肢肌肉、脈絡，導致膏脂轉(zhuǎn)輸障礙。類似人體內(nèi)肝臟線粒體脂肪酸氧化障礙所引起脂質(zhì)代謝紊亂、能量產(chǎn)生受阻過程。肝臟線粒體脂肪酸氧化障礙日久將影響人體整體血脂水平及能量供應，引發(fā)血脂異常等脂質(zhì)代謝性疾病。而脾主肌肉、合四肢過程與肌肉線粒體脂肪酸氧化過程相一致。

正常情況下，脾將運化的水谷精微轉(zhuǎn)輸布散，以充養(yǎng)四肢肌肉，供給“能量”，保證四肢肌肉正常運動。在脾失健運的條件下，四肢肌肉充養(yǎng)無源、運動無力，以致肌肉痿廢無用。本課題組前期通過對脾虛巴馬豬研究發(fā)現(xiàn)，脾虛狀態(tài)下線粒體能量代謝、線粒體蛋白質(zhì)組、脂肪酸代謝等相關(guān)表達顯著改變。因此，本研究得出脾運化-主肌肉與線粒體脂肪酸氧化在含義上頗相一致，如圖1所示。

圖1 脾運化-主肌肉與線粒體脂肪酸氧化及脂質(zhì)代謝關(guān)系圖