研究背景《中国心血管健康与疾病报告2021》表明在人口老龄化和代谢危险因素持续流行的双重作用下,心血管疾病的负担持续加重。1980—2019年,中国心血管疾病患者出院人次数年均增速为9.59%,明显快于同期全病种出院人次数的年均增速(6.33%),其中心力衰竭出院人次数年均增速居于各类心血管疾病之首(20.66%),且心力衰竭5年全因死亡率达到55.4%。目前心力衰竭的治疗方式是疗效与不良反应并存,并未有效降低死亡风险。中医药治疗心力衰竭具有疗效好、个体化、风险小等优势,但其机制不甚明确,亟待挖掘。研究目的探究心梗后心力衰竭与线粒体的能量代谢变化的关系,验证扶阳强心汤改善线粒体功能、缓解心肌肥厚的疗效,进一步探索扶阳强心汤对线粒体代谢底物——酮体代谢的作用机制。研究方法本研究分为体内和体外实验两部分。体内实验选择SD大鼠进行左前降支冠状动脉结扎,给药28天后,进行心脏超声检查,测算射血分数、左心室缩短分数、舒张期左心室内径、收缩期左心室内径,用以评估心肌梗死后,各组大鼠心脏功能变化情况,腹主动脉取血,检测血清NT-proBNP含量和β-羟基丁酸含量,留存心肌组织,检测心肌中肥大相关蛋白ANP、β-MHC含量变化以及心肌ATP含量,并对心肌进行高通量测序,筛选扶阳强心汤的作用靶点和可能作用的机制。通过HE染色观察心肌的形态变化,并进一步在透射电镜下观察心肌线粒体的形态结构变化,评估扶阳强心汤对心脏形态功能、心肌线粒体形态功能的作用。体外实验选择H9C2心肌细胞作为载体,用AngⅡ诱导肥大模型,并用扶阳强心汤冻干粉给药,检测心肌细胞的线粒体膜电位变化情况,评估扶阳强心汤对早期细胞凋亡的影响,通过MTT实验观察细胞存活率,测量心肌细胞中ATP含量变化,并检测肥大相关蛋白ANP的表达情况。研究结果1.扶阳强心汤改善心梗后心衰大鼠的心脏功能,减轻心肌肥大用药28天后,大鼠心脏超声发生变化,与模型组相比,中药低剂量组、中药高剂量组和阳性对照组的EF、FS均增高(P<0.001);与模型组相比,中药低剂量组、中药高剂量组和阳性对照组的LVDd、LVDs逐渐降低(P<0.01);中药高剂量组的大鼠血清NT-proBNP含量与模型组相比降低(P<0.01)。通过HE染色观察梗死边缘区心肌,模型组心肌细胞排列稀疏、紊乱,并有炎症细胞浸润,中药低剂量组、中药高剂量组和阳性对照组炎症浸润较模型组减少,中药高剂量组和阳性对照组较模型组细胞排列致密。对比空白组和假手术组,其他四组心肌细胞明显增大,对比模型组和阳性对照组,中药低剂量组和中药高剂量组心肌细胞增大程度较轻;模型组的β-MHC蛋白含量明显高于空白组和假手术组(P<0.0001);与模型组相比,中药低剂量组、高剂量组、阳性对照组的β-MHC含量均明显降低(P<0.01);模型组的ANP含量较空白组和假手术组明显升高(P<0.0001);与模型组相比,中药低剂量组、中药高剂量组、阳性对照组ANP含量明显降低(P<0.0001)。2.扶阳强心汤可能通过影响酮体生成与降解改善线粒体能量代谢根据KEGG富集结果显示,差异表达的mRNAs主要富集在代谢途径方面。选择代谢途径做进一步分析。通过构建PPI网络中,KEGG通路富集强度最高的通路为酮体的合成与降解相关通路。中药低剂量组、中药高剂量组和阳性对照组与空白组比较,血清β-羟基丁酸含量降低(P<0.05),但扶阳强心汤组的血清β-羟基丁酸含量较模型组有上升趋势。中药低剂量组和高剂量组大点击此处鼠心肌组织检测ATP含量与模型组相比增高(P<0.01)。在电镜下观察线粒体发现模型组线粒体出现肿胀,线粒体变大变圆,基质变浅、嵴变短变少甚至消失,且有空泡,中药低剂量组和阳性对照组线粒体嵴变少或断裂,但较模型组轻,中药高剂量组线粒体变化较小,形态结构完整,排列紧密,无明显嵴的变化。3.扶阳强心汤改善H9C2心肌细胞肥大和早期凋亡情况与模型组相比,中药低剂量组、中药中剂量组、中药高剂量组、阳性对照组的细胞存活率均明显升高(P<0.0001);中药组线粒体膜电位下降的细胞比例低于AngⅡ组;与模型组相比,扶阳强心汤干预的AngⅡ+2.5mg/ml组、AngⅡ+5mg/ml 组、AngⅡ+7.5mg/ml 组(P<0.05)ATP 含量逐渐增加,呈剂量依赖性;与 AngⅡ组相比,AngⅡ+2.5mg/ml 组、AGDC-0973供应商ngⅡ+5mg/ml 组(P<0.05)、AngⅡ+7.5mg/ml 组(P<0.05)ANP 含量均降低。研究结论扶阳强心汤paediatric thoracic medicine能够缓解心肌缺血梗死造成的心脏损伤,提升射血分数和左心室缩短分数,改善心脏功能,具有强心作用。扶阳强心汤能够缓解心肌缺血引起的代偿性心肌肥厚,减缓心室重构,具有护心作用。结合转录组学的分析和β-羟基丁酸含量变化,推测可能在酮体的代谢方面发挥作用,从而保护线粒体的形态和功能,减轻心肌梗死造成的线粒体损伤,增加心肌ATP含量,改善心脏损伤后心肌的能量供应,从而缓解心肌肥厚,预防和治疗心力衰竭。扶阳强心汤能够增强AngⅡ诱导肥大的H9C2心肌细胞的存活率,促进线粒体产生能量,增强细胞活力,减少细胞凋亡,同时能够降低ANP这一肥大标志物的蛋白表达,有可能缓解心肌细胞的肥大,需要进一步的研究。