活血潜阳祛痰方通过调控MPC1/MCT4介导的丙酮酸-乳酸代谢轴改善肥胖高血压大鼠心肌肥厚

《Chinese Medicine》：HuoXue QianYang QuTan recipe attenuates myocardial hypertrophy in obese hypertensive rats by regulating MPC1/MCT4 mediated pyruvate-lactate metabolic axis

本研究聚焦肥胖相关高血压（OBH）引发心肌肥厚的治疗难题，探讨中药复方活血潜阳祛痰方（HQQR）的心脏保护机制。研究人员通过动物实验和细胞模型证实，HQQR能够通过调控线粒体丙酮酸载体1（MPC1）和单羧酸转运蛋白4（MCT4）的表达，恢复丙酮酸-乳酸代谢轴平衡，改善线粒体功能，抑制糖酵解过度激活，从而有效缓解心肌肥厚。该研究为中药治疗代谢性心肌疾病提供了新的代谢调控靶点和实验依据。

　　

在全球范围内，高血压患病率持续攀升，而超重和肥胖已成为推动高血压发病率上升的主要原因之一。心肌肥厚作为心肌重构的特征性表现，是高血压靶器官损害的重要标志。特别值得关注的是，肥胖及其相关的代谢功能障碍会削弱降压药物的保护效果，使得肥胖相关高血压（OBH）患者发生心肌肥厚的风险更高、病情更为进展，这成为当前亟待解决的治疗难题。

心脏作为高能耗器官，其能量供应的约90%依赖于线粒体氧化磷酸化。病理性心肌肥厚常伴随能量代谢的改变，表现为葡萄糖代谢增强而脂肪酸氧化减弱，能量代谢底物偏好发生转变，即从脂肪酸氧化转向葡萄糖利用。然而，在这种代谢重编程过程中，丙酮酸的氧化和转化常常失衡。在病理状态下，丙酮酸进入线粒体的速率降低，而其转化为乳酸的速率增加，最终导致乳酸外排增强。研究表明，在心肌肥厚中，尽管葡萄糖代谢率升高，但受损心肌的乳酸/丙酮酸比值可达正常心肌的2.5倍，提示无氧代谢增强。因此，丙酮酸-乳酸代谢失衡是心肌肥厚的一个病理标志，也是关键的治疗靶点。

线粒体丙酮酸载体1（MPC1）和单羧酸转运蛋白4（MCT4）是调控心肌细胞丙酮酸-乳酸轴稳态的关键分子开关。MPC1介导丙酮酸进入线粒体进行氧化，而MCT4则介导细胞乳酸穿梭。越来越多的证据表明，通过上调MPC1和抑制MCT4来恢复丙酮酸-乳酸代谢，是减轻心肌肥厚的关键。

活血潜阳祛痰方（HQQR）是基于《黄帝内经》“血瘀、阳亢、痰浊”理论形成的防治OBH心肌肥厚的有效方剂。前期研究表明，HQQR在临床上可通过改善糖脂代谢、降低血压来逆转OBH患者的心肌肥厚。动物实验也证实，HQQR能通过SIRT1/PGC-1α去乙酰化途径显著增加线粒体拷贝数、ATP含量和呼吸链活性，改善心肌细胞线粒体形态，从而减轻OBH大鼠的心肌肥厚。MPC1/MCT4已被认为是与线粒体形态功能密切相关的分子，进而影响心肌肥厚的进程。基于此，本研究旨在进一步阐明HQQR减轻OBH大鼠心肌肥厚的作用机制。

为开展本研究，研究人员主要应用了以下关键技术方法：通过高脂饮食喂养自发性高血压大鼠（SHR）建立OBH动物模型，并采用血管紧张素II（Ang-II）和游离脂肪酸（FFA）联合刺激H9C2心肌细胞建立体外肥厚模型；利用超高效液相色谱-质谱联用技术（UPLC-MS）分析HQQR的化学成分；通过蛋白质免疫印迹（Western blot）检测心肌肥厚标志物、代谢相关蛋白及信号通路关键分子的表达；采用苏木精-伊红（HE）染色、Masson染色、油红O染色、小麦胚芽凝集素（WGA）染色和鬼笔环肽（phalloidin）染色进行组织病理学和细胞形态学分析；使用小干扰RNA（siRNA）转染技术敲低H9C2细胞中MPC1或MCT4的表达以验证靶点；通过比色法测定血清和细胞培养基中的乳酸/丙酮酸比值。

HQQR改善OBH大鼠脂质代谢和心肌细胞损伤

研究发现，与SHR大鼠相比，OBH大鼠表现出更明显的血压升高、Lee指数和血清游离脂肪酸（FFA）水平升高，而HQQR治疗可逆转这些变化。组织病理学分析显示，OBH大鼠心肌组织损伤、炎症细胞浸润和纤维化更为严重，WGA染色表明心肌肥厚更显著。HQQR治疗10周可改善OBH大鼠的心肌肥厚和病理损伤，降低心脏重量/体重比值。免疫印迹结果显示，OBH大鼠心肌组织中β-肌球蛋白重链（β-MHC）和心房钠尿肽（ANP）蛋白表达显著升高，HQQR能浓度依赖性地降低其表达。

HQQR改善Ang-II联合FFA诱导的H9C2细胞肥厚

油红O染色显示OBH大鼠心肌细胞脂质沉积增加，HQQR可减轻此现象。体外实验表明，Ang-II联合FFA刺激显著诱导H9C2细胞肥大，增加β-MHC和ANP蛋白表达。HQQR含药血清能浓度依赖性地抑制Ang-II+FFA诱导的H9C2细胞肥大，降低肥厚标志物表达。鬼笔环肽染色直观显示HQQR可抑制Ang-II+FFA引起的心肌细胞肥大形态改变。

HQQR减轻OBH大鼠和H9C2细胞线粒体功能障碍、糖酵解和乳酸/丙酮酸比值

研究证实HQQR可提高OBH大鼠和Ang-II+FFA处理的H9C2细胞中线粒体超氧化物歧化酶（Mn-SOD）和ATP合酶亚基6（ATP6）的蛋白水平，表明其线粒体保护作用。同时，HQQR下调OBH大鼠心肌组织中葡萄糖转运蛋白（GLUT1、GLUT4）和糖酵解关键酶（HK2、p-PKM、LDHA）的过度表达，抑制糖酵解。更重要的是，HQQR降低了OBH大鼠血清中升高的乳酸/丙酮酸比值，改善了丙酮酸-乳酸代谢轴失衡。

体外实验进一步验证了HQQR含药血清能浓度依赖性地抑制Ang-II+FFA诱导的H9C2细胞糖酵解相关蛋白表达上调和乳酸/丙酮酸比值升高。

HQQR通过靶向MPC1/MCT4改善丙酮酸-乳酸代谢和心肌肥厚

机制探讨发现，OBH大鼠心肌和Ang-II+FFA刺激的H9C2细胞中MPC1蛋白表达下调，MCT4蛋白表达上调。HQQR治疗可逆转这一变化。通过siRNA转染技术敲低MPC1或MCT4表达后发现，MPC1敲低削弱了HQQR对线粒体功能的改善作用和对糖酵解的抑制作用，而MCT4敲低则增强了HQQR的这些效应。相应地，MPC1敲低削弱了HQQR的抗心肌肥厚作用，MCT4敲低则使其增强。这些结果明确表明MPC1/MCT4是HQQR发挥作用的关键靶点。

乳酸/丙酮酸比值的检测结果与上述发现一致，MPC1 siRNA转染的细胞中该比值升高，而MCT4 siRNA转染的细胞中该比值降低。在Ang-II+FFA刺激的H9C2细胞中，HQQR显著降低F-actin荧光密度和β-MHC、ANP蛋白表达，此效应在MPC1基因缺陷的心肌细胞中被削弱，在MCT4基因缺陷的心肌细胞中被进一步增强。

HQQR减轻乳酸刺激的H9C2细胞肥厚

研究还发现，乳酸可浓度依赖性地诱导H9C2细胞肥大，上调β-MHC和ANP蛋白表达。HQQR含药血清能浓度依赖性地抑制乳酸诱导的心肌肥厚。当HQQR与乳酸转运抑制剂VB124联合使用时，对肥厚的抑制作用进一步增强，提示HQQR可能通过下调乳酸转运蛋白来抑制乳酸介导的心肌肥厚。

本研究系统阐述了HQQR在OBH大鼠中的心肌保护机制，强调了MPC1/MCT4介导的丙酮酸/乳酸代谢轴在心肌肥厚中的关键作用。研究发现肥胖是加重心肌肥厚的危险因素，可诱导更显著的线粒体损伤和葡萄糖代谢失衡。从治疗角度，研究证实HQQR能剂量依赖性地改善OBH大鼠和Ang-II联合FFA处理的H9C2细胞的心肌肥厚、线粒体功能、糖酵解和丙酮酸/乳酸代谢。通过siRNA转染技术，研究进一步证明MPC1/MCT4是HQQR减轻OBH大鼠心肌肥厚的潜在靶点。最后，研究发现乳酸可浓度依赖性地诱导心肌肥厚，表明乳酸不仅是代谢产物，也是诱导心肌重构的病理因子。

该研究的结论可归纳为：HQQR是治疗OBH心肌肥厚的可行候选药物，能够降低血压、脂质和乳酸/丙酮酸比值。从机制上，HQQR通过抑制MCT4和上调MPC1来恢复线粒体稳态和丙酮酸/乳酸代谢轴平衡，从而改善心肌细胞损伤，延缓OBH的进展。

这项研究的意义在于，它不仅揭示了OBH中心肌肥厚的新代谢机制，而且为传统中药复方治疗代谢性心肌疾病提供了科学依据。HQQR通过多靶点、多途径的作用方式，特别是通过调控MPC1/MCT4介导的丙酮酸-乳酸代谢轴，展现了中药在调节能量代谢平衡方面的独特优势。该研究为开发针对心肌肥厚的代谢调节疗法提供了新的思路和靶点，对推动中医药现代化和国际化具有重要意义。