申福注射液通过调节糖酵解过程，经由PI3K-AKT/HIF-1α信号通路来抑制心肌纤维化

《Phytomedicine》：Shenfu injection inhibits myocardial fibrosis by regulating glycolysis through the PI3K-AKT/HIF-1α signaling pathway

心肌纤维化是心血管疾病进展的关键病理过程，Shenfu injection（SFI）通过抑制TGFβ1诱导的成纤维细胞异常增殖、迁移和激活，减少胶原沉积，改善心脏功能。转录组学揭示SFI调控糖酵解及PI3K-AKT/HIF-1α信号通路，联合LY294002可增强该通路抑制效果。研究为SFI治疗心肌纤维化提供机制证据。

　　心力衰竭是多种心血管疾病发展的终末阶段，其高发病率和死亡率已成为全球范围内的重大公共卫生挑战。随着人口老龄化和心血管疾病危险因素的增加，心力衰竭的全球负担持续上升，对医疗系统和社会经济造成巨大压力。心肌纤维化作为心力衰竭发生发展过程中的关键病理特征，其抑制对于维持心脏功能至关重要。心肌纤维化主要表现为心肌间质和血管周围区域的细胞外基质（ECM）过度沉积，导致心肌僵硬、舒张和收缩功能受损、电传导紊乱以及逐渐恶化的心脏功能，最终发展为心力衰竭。因此，减轻心肌纤维化是改善心血管疾病预后的重要治疗策略。然而，目前针对心肌纤维化的有效药物干预手段仍较为有限，传统治疗如血管紧张素转换酶抑制剂、肾上腺素能受体阻断剂和利尿剂等，虽在一定程度上改善了患者预后，但效果有限，难以从根本上逆转疾病进程。

在这一背景下，中药制剂“参附注射液”（Shenfu injection, SFI）因其在临床治疗心力衰竭中的广泛应用而备受关注。SFI由人参（Panax ginseng）和附子（Aconitum carmichaelii）的提取物组成，具有调节气血、温阳救逆等功效。近年来，药理学研究显示，SFI可通过减轻自噬、抑制炎症反应和减少心肌细胞凋亡等方式保护心脏功能。此外，已有研究表明，SFI在肺损伤模型中表现出一定的抗纤维化作用。然而，尽管这些研究提示了SFI在心肌纤维化治疗中的潜力，但其具体的病理机制和分子作用路径仍不明确，尤其是其是否通过调控心肌成纤维细胞的糖酵解代谢来发挥抗纤维化作用，尚缺乏深入探讨。

本研究旨在系统评估SFI在心肌纤维化中的治疗效果及其潜在作用机制。我们采用了转位主动脉缩窄（transverse aortic constriction, TAC）诱导的心力衰竭小鼠模型以及TGFβ1刺激的心肌成纤维细胞模型，从整体、细胞和分子三个层面全面解析SFI的抗心肌纤维化作用。通过转录组测序技术，我们识别了SFI可能影响的关键病理过程和分子机制，并结合体外和体内实验进一步验证了这些发现。同时，我们使用PI3K抑制剂LY294002，以探究SFI抑制心肌成纤维细胞糖酵解的具体作用路径。研究结果表明，SFI治疗显著改善了TAC小鼠的心脏功能，并有效减轻了心肌炎症、肥厚和间质纤维化。在体外实验中，SFI抑制了TGFβ1诱导的心肌成纤维细胞异常增殖、迁移和激活，同时降低了纤维化标志物如胶原蛋白I、胶原蛋白III和α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）的表达水平。转录组分析显示，SFI可能通过调控糖酵解相关生物过程以及PI3K-AKT和HIF-1信号通路来发挥其抗纤维化作用。进一步的实验验证表明，SFI可降低关键糖酵解酶的表达，并抑制PI3K-AKT和HIF-1α蛋白的磷酸化。当SFI与LY294002联合使用时，其对p-AKT、HIF-1α和下游糖酵解酶的抑制作用更为显著，这表明SFI可能通过调控PI3K-AKT/HIF-1α信号通路来抑制心肌成纤维细胞的糖酵解，从而减轻心肌纤维化。

心肌成纤维细胞在心肌纤维化的发展中起着核心作用。在生理状态下，它们维持心脏的结构和功能，但在慢性损伤和炎症刺激下，成纤维细胞会被激活并分化为肌成纤维细胞，这些细胞具有更强的迁移能力和分泌ECM的能力。研究表明，慢性应激条件下肌成纤维细胞的清除具有心脏保护作用，而去除这些应激刺激后，肌成纤维细胞可以重新回到静止状态。因此，针对成纤维细胞的激活过程进行干预，可能是减少纤维化、缓解疾病严重程度的有效策略。值得注意的是，成纤维细胞的代谢重编程，尤其是糖酵解的增强，是其激活的重要特征之一。在缺氧或应激条件下，糖酵解是细胞将葡萄糖转化为丙酮酸以产生能量的过程，这一代谢途径在成纤维细胞激活和肌成纤维细胞分化过程中显著上调。糖酵解的增强支持了成纤维细胞的增殖、迁移和ECM合成，因此，调控糖酵解途径可能成为干预心肌纤维化的新方向。

SFI在临床中已被广泛用于心血管疾病的治疗，其作用机制涉及多个层面。药理学研究发现，SFI可以通过抑制自噬、减少炎症反应和防止心肌细胞凋亡来改善心脏功能。同时，SFI在肺损伤模型中也表现出一定的抗纤维化作用，这提示其可能具有更广泛的抗纤维化潜力。然而，目前关于SFI在心肌纤维化中的具体作用机制仍不明确。值得注意的是，SFI已被证明可以调节糖酵解，并改善脓毒症患者的微循环灌注和内皮功能。这进一步支持了SFI可能通过调控糖酵解代谢来影响心肌纤维化的可能性。然而，SFI是否能够通过调控心肌成纤维细胞的糖酵解来减轻心肌纤维化，仍然需要进一步的实验验证。

本研究采用了一系列科学方法来探讨SFI在心肌纤维化中的治疗效果和作用机制。首先，我们通过TAC模型评估了SFI对心力衰竭小鼠心脏功能的影响。TAC模型是模拟心肌纤维化和心力衰竭的常用实验模型，能够有效再现人类心力衰竭的病理特征。在实验中，我们利用Vevo 3100超声成像系统对TAC小鼠进行经胸超声心动图检查，评估心脏功能的变化。结果显示，SFI治疗显著改善了小鼠的心脏功能，并有效减轻了心肌炎症、肥厚和间质纤维化。其次，我们使用TGFβ1刺激的心肌成纤维细胞模型，进一步验证了SFI的抗纤维化作用。TGFβ1是促进心肌纤维化的重要细胞因子，其激活成纤维细胞并诱导其分泌大量ECM，从而导致纤维化进程。在体外实验中，SFI显著抑制了TGFβ1诱导的成纤维细胞异常增殖、迁移和激活，并降低了胶原蛋白I、胶原蛋白III和α-SMA等纤维化标志物的表达水平。这些结果表明，SFI在细胞层面具有明显的抗纤维化潜力。

为了深入解析SFI的作用机制，我们进行了转录组测序分析，以识别其影响的关键病理过程和分子通路。转录组测序是一种高通量技术，能够全面揭示基因表达的动态变化。通过这一技术，我们发现SFI可能通过调控糖酵解相关的生物过程以及PI3K-AKT和HIF-1信号通路来发挥其抗纤维化作用。糖酵解是细胞在缺氧或应激条件下获取能量的重要代谢途径，其异常激活与心肌纤维化的发生发展密切相关。因此，调控糖酵解可能成为干预心肌纤维化的新策略。PI3K-AKT信号通路是细胞内重要的信号传导网络，其激活与细胞增殖、迁移和代谢调控密切相关。HIF-1α（缺氧诱导因子1α）则是一种在低氧条件下被激活的转录因子，其表达水平与糖酵解的增强密切相关。研究结果表明，SFI能够显著降低关键糖酵解酶的表达，并抑制PI3K-AKT和HIF-1α蛋白的磷酸化，这提示SFI可能通过干扰PI3K-AKT/HIF-1α信号通路来调控糖酵解，从而抑制心肌纤维化。

为了进一步验证SFI对糖酵解的调控作用，我们使用了PI3K抑制剂LY294002进行联合实验。LY294002是一种常用的PI3K抑制剂，能够阻断PI3K-AKT信号通路的激活。实验结果显示，SFI与LY294002联合使用时，其对p-AKT、HIF-1α和下游糖酵解酶的抑制作用更为显著，这表明SFI的抗纤维化作用可能与PI3K-AKT/HIF-1α信号通路的调控密切相关。这一发现不仅为SFI的抗纤维化机制提供了新的理论支持，也为开发针对心肌纤维化的新型治疗策略提供了依据。

本研究的发现具有重要的临床意义。首先，SFI通过调控糖酵解代谢，显著改善了心肌纤维化模型中心脏功能的下降，并有效减轻了心肌炎症、肥厚和间质纤维化。这一作用机制可能为SFI在心力衰竭治疗中的应用提供了新的科学依据。其次，SFI的抗纤维化作用不仅局限于体外实验，其在体内模型中的表现也验证了这一机制的可行性。此外，SFI通过抑制PI3K-AKT/HIF-1α信号通路，显著降低了关键糖酵解酶的表达水平，这一作用路径可能成为未来心肌纤维化治疗的新靶点。最后，本研究的结论表明，SFI可能通过抑制心肌成纤维细胞的糖酵解来减轻心肌纤维化，这为探索中药在心血管疾病中的分子机制提供了新的视角。

本研究的成果不仅拓展了我们对SFI抗心肌纤维化作用机制的理解，也为未来心肌纤维化的治疗提供了新的思路。心肌纤维化是多种心血管疾病的共同病理特征，其治疗一直是医学界面临的重大挑战。当前，针对心肌纤维化的药物干预手段有限，且效果不理想。因此，寻找新的治疗策略和分子靶点显得尤为重要。SFI作为一种传统中药制剂，其在心肌纤维化中的作用机制尚未完全阐明，而本研究通过结合转录组测序和体外、体内实验，揭示了其可能的作用路径。这一研究不仅为SFI的临床应用提供了理论支持，也为进一步开发基于中药的新型抗纤维化药物奠定了基础。

此外，本研究的发现也为中药在现代医学中的研究提供了新的范例。中药制剂通常由多种成分组成，其作用机制往往复杂且多靶点。因此，利用现代生物技术和分子生物学方法，对中药的成分和作用机制进行系统研究，有助于揭示其潜在的治疗价值。SFI的抗纤维化作用可能与其多种活性成分的协同作用有关，这些成分可能通过不同的信号通路和代谢途径影响心肌纤维化的发展。因此，未来的研究可以进一步探索SFI中各活性成分的具体作用机制，以及它们之间的相互作用，以期开发出更有效的中药制剂。

本研究的局限性在于，虽然我们通过转录组测序和体外、体内实验揭示了SFI的抗纤维化作用机制，但这些结果仍需在更广泛的实验模型和临床研究中进行验证。此外，SFI的成分复杂，其作用机制可能涉及多种信号通路和代谢途径，因此需要进一步的研究来明确其具体的作用靶点。未来的研究可以结合蛋白质组学、代谢组学和单细胞测序等技术，对SFI的作用机制进行更全面的解析。同时，还可以探索SFI与其他药物的联合使用效果，以期提高其治疗效果。

总之，本研究通过系统评估SFI在心肌纤维化中的治疗效果及其潜在作用机制，为SFI的临床应用提供了新的理论支持。SFI通过调控糖酵解代谢和PI3K-AKT/HIF-1α信号通路，显著改善了心肌纤维化模型中的心脏功能，并有效减轻了心肌炎症、肥厚和间质纤维化。这一研究不仅揭示了SFI的抗纤维化作用机制，也为探索中药在心血管疾病中的分子机制提供了新的思路。未来的研究可以进一步深入探讨SFI的具体作用靶点和成分之间的协同效应，以期开发出更有效的中药制剂，用于心肌纤维化的预防和治疗。