基于细胞外囊泡介导的心肌细胞与血管内皮细胞间通信探讨缺血性心脏病中气虚血瘀理论的科学内涵

盖睿, 刘少姣, 王蕾, 赵明镜

【作者机构】 北京中医药大学东直门医院中医内科学教育部重点实验室
【分 类 号】 R256.2
【基    金】 国家自然科学基金资助项目(82274461)。
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基于细胞外囊泡介导的心肌细胞与血管内皮细胞间通信探讨缺血性心脏病中气虚血瘀理论的科学内涵

基于细胞外囊泡介导的心肌细胞与血管内皮细胞间通信探讨缺血性心脏病中气虚血瘀理论的科学内涵

盖 睿 刘少姣 王 蕾 赵明镜

北京中医药大学东直门医院中医内科学教育部重点实验室,北京 100700

[摘要] 缺血性心脏病(IHD)是严重危害人类身体健康的常见病。心肌细胞和血管内皮细胞是心脏中的主要细胞类型。细胞外囊泡(EV)是由多种细胞分泌且具有膜结构的微囊泡,其携带来源细胞的分子介导细胞间信息交流。气血相关理论是中医的基本理论之一,气虚血瘀是IHD的基本病机,气虚无力推动血液运行,导致血瘀心脉;瘀血阻滞又进一步耗伤气血,加重气虚。本文回顾中医气血理论、EV的概念和内涵,重点分析IHD中EV介导心肌细胞与血管内皮细胞相互通信的损伤和代偿机制,以及这些细胞间通信与中医气血理论中气虚、血瘀的联系和转化,简述益气活血中药调节心肌细胞与血管内皮细胞通信的作用机制、EV介导的心肌细胞和血管内皮细胞的通信机制,可拓展中医气虚血瘀理论的科学内涵,为IHD的诊疗提供新思路。

[关键词] 缺血性心脏病;气虚血瘀;细胞外囊泡;血管内皮细胞;心肌细胞

缺血性心脏病(ischemic heart disease,IHD)指冠状动脉血流与心肌需求间失衡所致心肌损伤(如心脏骤停、心绞痛、心肌梗死、心力衰竭、心律失常等)[1]。随着认识深入,IHD可分为急性冠脉综合征和慢性冠脉综合征[2-3]。IHD是全球死亡的主要原因,疾病负担沉重[4]。因此深入探讨其病理机制与干预靶点具有重要科学和临床价值。IHD发生涉及心肌损伤、血管功能障碍、炎症等机制。IHD常涉及心肌细胞与内皮细胞共同损伤的疾病,如急性心肌梗死、缺血再灌注损伤、慢性心肌缺血等。以往更多关注单一细胞损伤,近年来学术界逐渐认识到心脏微环境中,心肌细胞-内皮细胞通信失调是心肌缺血的关键[5],细胞外囊泡(extracellular vesicle,EV)是两者串扰的分子载体[5]。EV是细胞分泌的膜性微囊泡,携带母细胞活性物质,介导细胞通信,调节靶细胞功能[6]。EV参与心脏不同细胞间的“串扰”,在维持心脏稳态及IHD发病中起关键作用[7]。基于中医理论,IHD的核心病机为“气虚血瘀”,气虚为本,血瘀为标,互为因果,恶性循环[8]。IHD中心肌损伤与冠状动脉血流障碍的相互作用与“气虚血瘀”病机高度吻合。本文以EV为切入点,探讨IHD心肌-内皮异常通信的机制,进而阐释气虚与血瘀转化的科学内涵,深化气虚血瘀理论的现代认识,为临床干预提供新思路。

1 气虚血瘀与IHD

1.1 气血理论概述

气和血是中医学理论体系中构成人体和维持生命活动的基本物质。“气为血之帅,血为气之母”,气血相互依存,相互制约,气能化血、行血、摄血;血能载气、生气。气虚推动无力、固摄失司,导致血行迟缓或离经成瘀;血瘀既成,阻碍气机运行、耗伤气之化源,加重气虚。气虚与血瘀常相互伴随、互为因果,构成气虚血瘀病机的核心。

1.2 气虚血瘀与IHD

IHD中医属“胸痹”“心痛”范畴,主症为胸痛、胸闷,危重者为真心痛。《金匮要略》指出:“阳微阴弦,即胸痹而痛。”心居胸中,主阳气、血脉,胸中阳气亏虚,下焦阴邪上乘,相互搏结,致血脉瘀阻而痛,本虚标实,本虚以气虚为主,标实以血瘀为主。廖家桢教授在长期临床实践中提出冠心病的基本病机为“气虚血瘀”,气虚为本,血瘀为标[8-9]。廖教授发现急性心肌梗死患者中气虚血瘀证占70%以上[10]。郭维琴教授提出IHD的基本病机为气虚血瘀[11]。王阶教授通过大规模的临床观察发现冠心病心绞痛、非ST段抬高型心肌梗死中医证候中气虚、血瘀占比最高,以气虚血瘀证(42.7%)最多[12-14]。患者可见胸痛、胸闷、舌质紫黯、脉涩(血瘀)、气短乏力、动则加重(气虚)等表现[8]。IHD(如心绞痛、心肌梗死、缺血再灌注等)患者多因年老体虚、脏腑功能衰退,心气不足、运血无力,血液运行不畅而瘀滞于脉中。轻者发为心绞痛;重者可发为心肌梗死,气虚为本,血瘀既是病理产物,又可成为继发性致病因素。两者形成“气虚致瘀,因瘀致虚”的恶性循环,推动IHD发展。临床治疗以益气活血药为主(党参、黄芪、赤芍、丹参、红花等),效果确切[8,11,15]

1.3 IHD中气虚血瘀的现代科学内涵初步阐释

在现代研究视角下,“心主血脉”指心气不仅推动心脏的搏动,而且调控血液在脉管中的输布,濡养全身。在现代医学视角下,心气虚的实质主要体现在心脏舒缩异常,血瘀的实质主要体现在心脏灌注不足导致的微循环障碍。心肌细胞钙通道调节异常使其舒缩功能障碍、心肌细胞凋亡、坏死、线粒体能量代谢障碍,引起ATP不足,导致心脏泵血功能障碍,是中医“气不行血”的微观机制[16-17]。能量代谢障碍可损伤心脏微血管内皮细胞紧密连接,血液成分外溢,形成渗出和水肿,为“气不摄血”提供现代内涵[18]。血瘀证内涵包括微循环障碍、血管新生受阻、内皮损伤、氧化应激、凝血功能异常、血液流变学改变等[19]。其中微循环及血管新生障碍所致血流瘀滞和组织灌注不足,与IHD密切相关。

2 EV介导细胞间通信与气血理论的联系

2.1 EV:细胞间通信的“信使”

EV是细胞分泌且携带多种物质的脂质双分子层结构的微小囊泡,按直径分为小EV(<200 nm)和大EV(>200 nm),其中来自多囊泡体,直径50~150 nm的小囊泡称为外泌体,而大EV以往研究将其称为微囊泡[20]。EV携带脂质、蛋白质、RNA、非编码RNA等,经旁分泌局部作用或入血作用于血管细胞或远程作用,介导细胞/器官间通信。EV通过内吞、膜融合和特异性的配体-受体相互作用等方式,将携带的物质释放至靶细胞,调控靶细胞的基因表达、信号通路活性与功能状态[21]

在心脏疾病中,EV通过介导心肌、内皮、成纤维、免疫细胞等细胞间的信号传递,调控氧化应激、凋亡、血管生成等关键通路[22]。这种细胞间通信与信号通路的调控可反映心脏病理环境(气血环境)的动态平衡或失衡过程,为理解心血管病理提供新的微观视角。

2.2 EV与气血津液理论的联系

EV产生后首先进入细胞外液,随后可进入血液循环,输布全身。王永炎院士的“津络学说”指出津液可通过经络渗灌周身,形成津络,发挥濡养作用。由此,EV在性质和功能上与中医理论中“精津”“津液”类似,既可视为津液的组成部分,又因其可进入血液属于血的范畴[23]。EV能携带多种活性物质,参与调节能量代谢、促进血管新生、维持线粒体功能等过程,体现出类似“气”的推动、温煦与防御功能。EV可视为气血津液运行的微观载体,既作为“津血”的组成部分输布周身,又通过介导能量代谢、脏腑协调等过程承载“气化”功能。

3 IHD中心肌细胞与内皮细胞间的通信

心脏微血管内皮细胞紧密围绕在心肌细胞周围(1~2 μm),形成“灌注单位”,使两者可通过旁分泌、直接接触或通过EV等进行沟通[24]。研究显示,来自心肌细胞EV可被心脏微血管内皮细胞优先摄取[25]。因此,EV被视为两者通信的核心载体,维持心脏微环境稳态[26]

EN介导的心肌-内皮通信是IHD前沿领域。生理状态下,心肌细胞EV(内含促血管生成因子)可被内皮细胞摄取,上调内皮中成纤维细胞生长因子2、血管内皮生长因子A等表达,激活VEGFR2/Akt/ERK信号通路,促进内皮细胞增殖、迁移、成管,维持微循环通畅(血行)[27-28]。提示EV作为“气”的载体调控内皮功能以保障血行,是微观层面气血调和、心脉通畅的重要机制。

病理状态下,EV介导的心肌-内皮通信主要聚焦于急性心肌梗死、缺血再灌注损伤等。本文深入分析其中涉及EV介导的心肌-内皮通信研究,探讨其与气虚血瘀转化的内在联系。EV在该过程中既有损伤效应,又具有保护作用。

3.1 气虚致瘀,因瘀致虚:缺血状态下的损伤机制

缺血缺氧时,心肌-内皮细胞通过EV通信形成气虚致瘀与因瘀致虚的病理过程。一方面,缺血致心肌能量代谢障碍,心功能减退(气虚),其释放的EV损伤内皮细胞功能,致微循环障碍(血瘀),即“气虚致瘀”;另一方面,血瘀致血行不畅,内皮细胞释放异常EV抑制心肌细胞增殖并干扰其能量代谢,加重心气亏虚(因瘀致虚)。

3.1.1 气虚致瘀:心肌细胞源性EV损伤内皮细胞 心主血脉,气为血之帅。缺血缺氧时心气亏虚,能量代谢障碍,使心肌细胞EV的内容物异常,其通过介导细胞间串扰,抑制内皮细胞增殖、迁移和血管新生过程,促进血瘀形成。心肌细胞EV可被视为“气虚血瘀”转化的微观信使。研究显示,心肌梗死时心肌细胞EV富集miR-19a-3p,抑制内皮细胞增殖、迁移和血管新生;急性心肌梗死患者/小鼠血清及血清外泌体中miR-19a-3p表达上调,过氧化氢刺激后的原代新生小鼠心肌细胞培养基及其外泌体中miR-19a-3p增加,过氧化氢刺激后的人微血管内皮细胞中无变化;原代新生小鼠心肌细胞外泌体被过氧化氢刺激后的人微血管内皮细胞内化,人微血管内皮细胞中miR-19a-3p表达上调,抑制内皮细胞增殖,促进凋亡;沉默心肌梗死小鼠miR-19a-3p可促进内皮细胞增殖和血管生成,改善心功能;其机制为心肌细胞来源的miR-19a-3p通过EV携带至内皮细胞,靶向抑制内皮细胞低氧诱导因子-1α,阻断血管新生的通路,致血管生成减少,微循环瘀滞加重[29]。体外实验显示,缺氧心肌细胞外泌体抑制缺氧内皮细胞增殖、迁移、血管生成[30]。综上所述,缺血缺氧时心肌细胞EV损伤血管内皮细胞,致血管生成减少,微循环障碍、血液瘀滞,体现“气虚致瘀”的微观病理变化。

3.1.2 血瘀加重气虚:内皮细胞源EV损伤心肌细胞血为气之母,脉为血之府。血瘀(微循环障碍、氧化应激等)损伤内皮,使内皮细胞产生病理变化,其EV携带的内容物随之变化,通过EV介导的内皮-心肌细胞间通信,损伤心肌细胞线粒体功能和氧化应激等,致心肌细胞能量代谢障碍,加重气虚。研究显示,急性心肌梗死早期缺血缺氧时冠状动脉内皮细胞可大量释放含miR-503的外泌体,miR-503抑制心肌细胞过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子-1β和线粒体去乙酰化酶沉默信息调节因子3,损害线粒体功能,致ATP生成减少,心肌能量代谢障碍,心肌细胞凋亡增加[31]。体外研究显示,缺氧/复氧人脐静脉内皮细胞产生的内皮微囊泡与正常H9C2共培养致H9C2活力下降,活性氧、脂质过氧化指标水平增高,激活p38 MAPK、JNK1/2信号通路,促进H9C2凋亡和氧化应激损伤[32]。综上所述,缺血时内皮EV损伤线粒体、介导氧化应激,致心肌能量代谢障碍、ATP减少、活力下降,体现血瘀加重气虚的微观机制。

3.2 平衡阴阳,调和气血:缺血状态下的代偿机制

人体是统一的有机整体,气血周流,维持“阴平阳秘”的生理状态。气属阳,血属阴,两者互根互用、消长平衡。当血行瘀滞,全身气机可被调动以助血行;气虚时,机体还可调配血液以补其气。因此,轻度刺激下机体可通过自身调节维持代偿性平衡,但若病理变化进展迅速或刺激较重,机体难以迅速启动调节机制,则进入失代偿状态,出现损伤性表现。

缺血预处理是预先施加短暂反复缺血刺激,使心肌在后续缺血中获得保护,缩小梗死面积[33]。缺氧预处理是通过短暂缺氧刺激,增强组织/细胞在后续长期缺氧中耐受能力[34]。这类预处理效应的机制涉及内源性保护介质释放、细胞内信号转导途径改变及细胞器功能调节等,本质是机体通过轻微刺激激活内在保护机制,可视为“调和气血、平衡阴阳”的代偿机制[34]

3.2.1 调气活血:心肌细胞源性EV保护内皮细胞 气为血之帅,心气充沛是血液畅行的根本动力。作为心气功能的核心执行单位,心肌细胞轻微缺血时可分泌EV,促进内皮细胞增殖、迁移和血管新生,改善微循环,起活血作用。研究显示,缺氧预处理心肌细胞来源的外泌体促进过氧化氢刺激后心脏微血管内皮细胞的增殖、迁移及血管生成[35-36]。心肌梗死小鼠的梗死周围区注射心肌细胞来源外泌体4周后心功能显著改善,梗死区血管密度显著增加,其机制为外泌体中circHIPK3上调,被心脏微血管内皮细胞内化后吸附miR-29a,解除对下游靶基因胰岛素样生长因子-1和血管内皮生长因子A的抑制,激活相关信号通路,减轻氧化应激,促进血管新生。研究显示,冠状动脉狭窄度>70%时,血清中的外泌体主要来源于心肌细胞[37-38]。冠状动脉狭窄度>70%对提示心肌缺血具有重要的临床参考价值,其导致的心肌长期处于低灌注状态可激活机体代偿性血管新生机制,类似于“平衡阴阳,调和气血”的自我调节过程[39]。研究显示,冠状动脉狭窄>70%的冠心病患者血清外泌体中miR-143、miR-939-5p表达下调,血清外泌体被内皮细胞摄取后,降低内皮细胞中miR-143、miR-939-5p水平,解除对胰岛素样生长因子-1受体的抑制,靶向抑制诱导型一氧化氮合酶表达,促进一氧化氮产生,增强血管生成[37-38]

3.2.2 和血益气:内皮细胞源EV保护心肌细胞 “血为气之母”,脉络通利,血液濡养是心气化生基础。血管内皮细胞在轻微缺血刺激下分泌促心肌细胞增殖、减少凋亡的EV,保护心肌、改善心功能,起和血益气的代偿作用。缺氧预处理的心脏微血管内皮细胞EV被心肌细胞内化后可促进其增殖;体内实验中,将过表达circWhsc1的内皮细胞EV注射到心肌梗死小鼠梗死周围区可见心肌细胞增殖、心功能改善[40]。其机制为circWhsc1通过增强心肌细胞中含三联基序蛋白59的磷酸化,激活STAT3信号通路,上调细胞周期蛋白B2的表达,促进心肌细胞周期进程。

对缺血再灌注损伤研究显示,缺血预处理的人脐静脉内皮细胞外泌体激活ERK1/2、MAPK信号通路,增强心肌抗缺血再灌注损伤的能力[41]。缺氧预处理的心脏微血管内皮细胞外泌体中miR-210-3p表达上调,靶向抑制心肌细胞转铁蛋白受体表达,促进缺氧/复氧处理的H9C2心肌细胞增殖并减弱细胞铁死亡,改善缺氧复氧损伤[42]。综上所述,轻度缺血激活机体代偿机制,EV转运circRNA、miRNA等活性成分介导心肌-内皮通信,促进血管新生,抑制心肌细胞凋亡/铁死亡,从微观层面诠释中医调和气血、平衡阴阳的理论。

4 益气活血中药通过调控EV介导的心肌-内皮细胞通信改善IHD

IHD气虚血瘀证治则为益气活血,即补益心气、活血化瘀。这一治法可能通过调控EV介导的心肌-内皮通信实现微观层面的益气活血。此类研究目前相对有限,但已有少量文献初步探讨中药单体、中成药及复方等的相关作用机制。

益气要药人参的活性成分人参皂苷Re可使内皮祖细胞分泌的外泌体中miR-144-3p表达上调,这些外泌体被心肌细胞内化,通过靶向溶质载体家族7成员11抑制铁死亡,减轻心肌缺血/再灌注损伤,起补气作用[43]。活血类复方丹红注射液可刺激内皮细胞分泌富集miR-125b的EV,其被心肌细胞摄取后下调促凋亡因子Bcl-2同源拮抗/杀伤蛋白与Bcl-2相关X蛋白的表达,抑制p53介导的凋亡通路,减少心肌细胞凋亡,改善心功能,发挥补气作用[44]。益气活血复方通心络诱导心肌细胞释放富含长链非编码RNA linc-ROR的小EV,其被心脏微血管内皮细胞摄取后竞争性结合miR-145-5p,促进核糖体蛋白S6激酶1的表达和磷酸化,激活eNOS信号通路,促进微血管舒张,改善心肌灌注,气血同调[45]。可见,EV是中药益气活血作用的分子载体,但复方多成分协同机制有待进一步探索。

5 小结

生理状态下EV维持心肌-内皮通信,是“气血调和”的微观体现。在IHD动态发展的病理状态下,EV介导的心肌-内皮细胞的通信机制起重要作用,一方面,缺血缺氧使心肌细胞EV携带信号分子如miR-19a-3p通过细胞间通信抑制内皮细胞功能,致微循环障碍,体现“气虚致瘀”;血瘀既成,内皮细胞EV携带miR-503等进入心肌细胞,致其能量代谢障碍、氧化应激及凋亡,揭示“瘀损心气”的微观病理。另一方面,机体存在代偿机制,缺氧/轻微缺血刺激下的心肌细胞EV递送circHIPK3、miR-143、miR-939-5p等促进血管内皮细胞增殖、迁移和血管新生,改善微循环;缺氧预处理的内皮细胞EV富集circWhsc1、miR-210-3p等促进心肌细胞增殖,减少凋亡,改善心功能。这些机制揭示机体自我调节以重建气血调和的动态过程。益气活血中药可调控EV内容物及心肌-内皮细胞通信,发挥益气活血作用。EV介导的心肌-内皮通信,为IHD气虚血瘀转化提供微观解释。目前该领域尚处于起步阶段,需深入研究明确证候转化的微观机制,指导益气活血中药的药理研究,拓展中医气血理论的科学内涵,为IHD的诊疗及其他疾病细胞间通信研究提供新思路。

利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。

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Exploration on scientific connotation of qi deficiency and blood stasis theory in ischemic heart disease based on extracellular vesicle-mediated communication between cardiomyocyte and vascular endothelial cell

GE Rui LIU Shaojiao WANG Lei ZHAO Mingjing

Key Laboratory of Internal Chinese Medicine of Ministry Education, Dongzhimen Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100700, China

[Abstract] Ischemic heart disease (IHD) is a common disease that seriously endangers human health. Cardiomyocyte and vascular endothelial cell are the main cell types in heart. Extracellular vesicle (EV) is microvesicle secreted by various cells with membrane structures, carrying molecules from source cells to mediate intercellular information exchange.Theory of qi blood correlation is one of fundamental theories in traditional Chinese medicine, qi deficiency and blood stasis is basic pathogenesis of IHD, qi deficiency lacks ability to promote blood circulation, leading to blood stasis in heart vessel; blood stasis blocks and further depletes qi and blood, exacerbating qi deficiency. This article reviews the theory of qi and blood in traditional Chinese medicine, concept and connotation of EV, focuses on analyzing injury and compensatory mechanisms of EV mediated communication between cardiomyocyte and endothelial cell in IHD, and connection and transformation between these intercellular communications and qi deficiency and blood stasis in traditional Chinese medicine qi and blood theory, briefly describes action mechanism by which Chinese materia medica for nourishing qi and promoting blood circulation regulates communication between myocardial cells and endothelial cells, EV mediated communication between cardiomyocyte and endothelial cell,can expand scientific connotation of the theory of qi deficiency and blood stasis in traditional Chinese medicine, and provide new ideas for diagnosis and treatment of IHD.

[Key words] Ischemic heart disease; Qi deficiency and blood stasis; Extracellular vesicle; Vascular endothelial cell; Cardiomyocyte

[中图分类号] R256.2

[文献标识码] A

[文章编号] 1673-7210(2026)07(a)-0124-06

DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25120948

[基金项目] 国家自然科学基金资助项目(82274461)。

[作者简介] 盖睿(1999.12-),女,北京中医药大学东直门医院2023级中西医结合内科学专业在读硕士研究生;研究方向:中西医结合预防心血管疾病。

[通讯作者] 赵明镜(1964.8-),女,硕士,研究员,博士生导师,主要从事中西医结合防治心脑血管疾病的应用基础研究工作。

(收稿日期:2025-12-12)

(修回日期:2026-03-07)

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