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背景:慢性心力衰竭(Chronic heart failure,CHF)是一种复杂的综合症,也是导致终末期各种心血管疾病发生的主要因素。而心肌梗死(Myocardial infarction,MI)后的心肌重塑是CHF的主要病理基础,MI后,长时间的心肌缺血促进心肌细胞凋亡和肥大,并引发一系列炎症和免疫反应是导致心脏结构和功能重塑的主要原因。代谢功能障碍与心力衰竭的发病机制密切相关,心肌缺血状态下,线粒体形态和生物发生受损,葡萄糖和脂质代谢的紊乱是导致代谢功能失调的主要原因。经过临床的实践和总结,中医在治疗心衰方面积累了的宝贵经验。《中国慢性心力衰竭中医专家共识》对心衰的中医证候进行了规范并归纳总结出心气虚、血瘀是心衰的关键病机,而益气活血法成为被广泛认同的治疗心力衰竭的基本治疗原则。因此,中医的治疗原则是根据心衰的特征,并结合关键病因病机,采用“益气活血”的治法,为预防心衰提供新思路。芪参益气方由黄芪,丹参,三七和降香组成,具有滋补益气,活血化瘀,促进气血循环的功效。前期的研究发现,芪参益气方可以通过肾素-血管紧张素-醛固酮系统(Renin-angiotensin-aldosterone system,RAAS)的不同靶点作用于MI。研究表明,芪参益气方对MI诱导的HF具有多种治疗作用,包括抗炎,抗纤维化,抗凋亡,抑制RAAS活化和脂质代谢紊乱。这些均揭示了芪参益气方的药理机制将为推动治疗MI开发了良好前景。目的:在芪参益气方防治心血管疾病的相关研究中,从能量代谢和线粒体结构功能变化等途径了解其作用特点和机制及药物干预的分子路径和靶位尚需深入研究。因此,本课题拟建立慢性心力衰竭模型,应用芪参益气方对模型进行干预,基于能量代谢调控在心衰中的重要作用,探讨芪参益气方对慢性心力衰竭大鼠心脏的保护作用及机制。为芪参益气方进一步的开发利用、CHF的预防提供科学的理论依据。方法:1.本研究采用经典的冠状动脉左前降支结扎(Ligation of left anterior descending coronary artery,LAD)的方法建立慢性心力衰竭模型,利用超声和血流动力学进行心脏功能的评价,考察芪参益气方对心脏功能的影响。采用苏木素-伊红(Hematoxylin-eosin,HE)染色、麦胚凝集素(Wheat germ agglutinin,WGA)染色、Masson染色、免疫荧光、心肌酶学、酶联免疫吸附等方法明确芪参益气方对心肌重构的保护作用。2.通过透射电子显微镜观察细胞超微结构,对线粒体结构的完整性考察,并利用Seahorse细胞能量代谢分析系统对线粒体的呼吸功能进行评价,系统的探究芪参益气方对慢性心力衰竭线粒体结构功能的保护作用;并通过Western Blotting和Realtime-PCR法考察芪参益气方对心肌代谢重构潜在的分子机制。3.利用蛋白组学和代谢组学分析,明确芪参益气方对慢性心力衰竭模型具有调节作用异常变化蛋白及通路,并通过Western Blotting和Realtime-PCR法考察芪参益气方对过氧化物酶体增殖物激活受体-α(Peroxisome proliferators-activated receptors,PPARα)信号通路相关蛋白表达水平以及基因表达水平的影响,初步探究了芪参益气方对心肌保护的作用机制。结果:1.对大鼠心脏功能评估的实验结果显示,MI诱导的慢性心衰大鼠心脏表现为明显的左心室腔扩张及室壁运动减弱,心肌细胞形态排列紊乱,胶原纤维成分增多。而芪参益气方可以改善左心室室壁运动状态和心肌损伤预后的生物学指标及心肌组织异常,减轻左心室腔的扩张及心肌梗死后的心肌纤维化程度,降低了 MI诱导的大鼠心脏中胶原蛋白的表达量,从而显著改善心肌梗塞诱导的慢性心力衰竭大鼠心功能。2.对大鼠心肌能量代谢功能评估的实验结果显示,MI诱导的慢性心衰大鼠心脏底物利用发生紊乱,心肌线粒体形态和呼吸功能损伤,ATP含量减少,能量供应不足。而芪参益气方可以显著改善线粒体结构和呼吸功能,增加ATP的产生,并通过对PPARα信号通路相关蛋白 PPARα、GLUT1(Glucose Transporter1,GLUT1)、GLUT4(Glucose Transporter4,GLUT4)、CPT1A(Carnitine palmitoyl transferase 1A,CPT1A)表达水平以及基因表达水平的影响调节心肌细胞中的脂肪酸(fatty acid,FA)的氧化,改善心肌梗塞大鼠的心脏底物利用,从而发挥心肌保护作用。3.对蛋白质组学和代谢组学的研究结果显示,MI诱导的慢性心衰大鼠心肌组织蛋白及血浆代谢物发生明显的改变,提示了芪参益气方主要是参与涉及乳糖,同型半胱氨酸,缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸的降解,葡萄糖丙氨酸循环,糖异生,酮体代谢,乙酰基向线粒体的转移等代谢通路的调节,并通过对PPARα信号通路相关蛋白表达水平以及基因表达水平的影响来发挥心肌保护作用。结论:芪参益气方可以通过改善心肌梗塞诱导的慢性心力衰竭大鼠心功能和心脏底物利用,及其对心肌代谢重构潜在作用靶点的调控,并通过对心衰模型异常变化蛋白及代谢通路的调节来发挥心肌保护作用。