震撼发布！多组学证实复方丹参滴丸 “护心密码”：抑制巨噬细胞 S100a9，让受损心肌线粒体 “满血复活”！

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急性心肌梗死是全球范围内高发病率和高死亡率的主要诱因，经皮冠状动脉介入治疗等血运重建手段虽能阻断心肌坏死进展，但恢复血流后引发的心肌缺血再灌注（I/R）损伤会加重心肌损伤，成为临床心血管疾病治疗的重要难题。临床研究显示，约 35% 的 ST 段抬高型心肌梗死患者再灌注后会发生 I/R 损伤，且损伤程度与术后一年主要不良心脏事件发生率显著相关，重度损伤患者发生率可达 93.3%。I/R 损伤的发病机制涉及氧化应激、炎症反应、线粒体功能障碍等多个方面，其中线粒体功能障碍是核心决定因素，其功能状态直接影响心肌细胞的存活，因此保护 I/R 过程中线粒体的完整性成为心肌保护干预的关键策略。线粒体氧化磷酸化系统是细胞代谢的核心，I/R 损伤会破坏心肌细胞氧和营养供应，抑制呼吸链酶复合物活性，导致电子传递链阻滞、活性氧（ROS）过量生成，进而损伤线粒体膜结构，造成 ATP 合成不足，加剧心肌细胞损伤。

复方丹参滴丸（FDP）作为由丹参、冰片、三七组成的经典中药复方，在临床用于 I/R 损伤治疗中展现出显著疗效，但其具体作用靶点和分子机制尚未完全阐明。基于此，上海中医药大学附属曙光医院团队开展相关研究，结合单细胞转录组测序（scRNA-seq）和空间转录组测序技术，探究巨噬细胞中 S100a9 在 I/R 损伤中的特异性作用，以及 FDP 通过调控 S100a9 改善线粒体功能的分子通路，为 FDP 的临床应用提供科学依据，也为 I/R 损伤的干预策略提供新方向。

图1 论文首页

复方丹参滴丸显著减轻缺血再灌注损伤

研究团队构建小鼠心肌 I/R 损伤模型，设置假手术组、I/R 组、FDP 低中高剂量组及阳性药环孢素 A 组，通过超声心动图、TTC 染色、心肌肌钙蛋白 I（cTnI）检测、HE 染色和 Masson 染色多维度验证 FDP 的心肌保护作用。结果显示，与假手术组相比，I/R 组小鼠心脏收缩功能显著受损，左心室射血分数（LVEF）、短轴缩短率（FS）降低，左心室收缩末期容积（LVESV）增加，心肌梗死面积显著扩大，血清 cTnI 浓度升高，心肌纤维排列紊乱、断裂，间质间隙增宽，心肌细胞坏死并伴随大量炎症细胞浸润。而 FDP 干预后，上述病理表现均得到明显改善，其中中剂量 FDP（122.85 mg/kg）疗效最优，能显著恢复心脏收缩功能，减少心肌梗死面积，降低血清 cTnI 水平，改善心肌组织形态，减轻炎症浸润，且高剂量 FDP 未展现出更优的治疗效果，提示 FDP 对 I/R 损伤的保护作用存在剂量依赖性，中剂量为最佳治疗剂量。这一结果与前期研究中 FDP 在微血管功能障碍模型中的有效剂量范围一致，也为后续机制研究确定了给药剂量标准。

图2 复方丹参滴丸显著减轻缺血再灌注损伤

单细胞 RNA 测序绘制小鼠心脏细胞图谱

为明确 I/R 损伤及 FDP 干预后心肌组织的细胞组成变化，研究团队对假手术组、I/R24h 组、FDP 干预组小鼠心肌组织进行 scRNA-seq 分析，经质量控制后获得 48891 个高质量细胞，聚类为 21 个细胞亚群，并根据经典标记基因注释为 9 种主要细胞类型，包括心肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、周细胞、B 细胞、T 细胞、中性粒细胞和树突状细胞，其中心肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞和巨噬细胞为主要细胞群。细胞比例分析显示，与假手术组相比，I/R24h 组心肌细胞比例显著降低，巨噬细胞比例大幅升高，内皮细胞和成纤维细胞比例无明显变化；而 FDP 干预能显著恢复心肌细胞和内皮细胞比例，抑制巨噬细胞的扩增。该细胞图谱的构建清晰展现了 I/R 损伤后心肌组织的细胞构成紊乱特征，也揭示了 FDP 对心肌组织细胞群体的调控作用，为后续深入分析特定细胞类型的分子变化奠定了基础。

图3 单细胞RNA测序绘制小鼠心脏细胞图谱

复方丹参滴丸对缺血再灌注诱导的心肌细胞特异性变化的调控作用

研究对 scRNA-seq 数据中的 13662 个心肌细胞进一步分析，根据基因表达谱将其分为 7 个亚群（CM1-CM7）。假手术组中 CM1-CM3 为主要亚群，而 I/R24h 组中 CM1、CM3 亚群比例显著降低，CM4、CM5 亚群比例大幅增加，FDP 干预后则恢复了 CM1、CM3 亚群比例，同时使 CM6 亚群扩增、CM5 亚群收缩。基因集变异分析（GSVA）显示，CM1、CM3、CM4、CM5 亚群的标记基因在心脏传导和肌肉收缩相关通路显著富集，CM2-CM6 亚群则富集于呼吸电子传递、三羧酸循环和 ATP 合成通路，其中 CM3 和 CM4 亚群还特异性富集于线粒体复合物 I 生物发生通路，提示心肌细胞亚群的变化与线粒体能量代谢密切相关。拟时序分析显示，心肌细胞沿假时间轴呈现从假手术组的基线状态到 I/R 组的病理状态，再到 FDP 组的恢复状态的动态变化，其中调控细胞分化的关键基因模块中，与线粒体电子传递链活性和氧化磷酸化相关的基因（如 TACO1、MT-ATP8、MT-ND2）在拟时序后期高表达。差异基因分析进一步证实，FDP 能显著上调心肌细胞中线粒体电子传递链相关基因（如 MT-CO2、MT-ATP6、MT-CO1）的表达，提示 FDP 可通过调控心肌细胞亚群的分化和线粒体相关基因的表达，改善心肌细胞的线粒体能量代谢，缓解 I/R 诱导的心肌细胞特异性损伤。

图4 复方丹参滴丸对缺血再灌注诱导的心肌细胞特异性变化的调控作用

复方丹参滴丸对缺血再灌注诱导的巨噬细胞特异性变化的调控作用

巨噬细胞作为 I/R 损伤中炎症反应的核心效应细胞，研究团队对 8600 个巨噬细胞进行亚群分析，将其分为 7 个亚群（MAC1-MAC7）。假手术组中 MAC1、MAC2、MAC6 为主要亚群，I/R24h 组中 MAC1、MAC6 亚群比例显著降低，MAC4、MAC5 亚群比例显著升高，而 FDP 干预能显著提高 MAC6 亚群比例，降低 MAC5 亚群比例。GSVA 通路分析显示，MAC5 亚群在心肌收缩和 IL-17 信号通路显著富集，呈现促炎特征，而 MAC6 亚群则激活磷脂酶 D 信号通路和 PI3K-AKT 信号通路，具有抗炎和组织修复的潜在特性。拟时序基因表达热图显示，包含 S100a9 在内的基因模块在拟时序中期表达达到峰值，而 FDP 干预能将其表达恢复至基线水平。差异基因分析表明，FDP 可显著下调巨噬细胞中 MRC1、S100a9 等促炎基因的表达，提示 FDP 能通过调控巨噬细胞亚群的组成，抑制促炎巨噬细胞亚群的扩增，促进具有修复功能的巨噬细胞亚群增殖，同时下调关键促炎基因 S100a9 的表达，从而缓解 I/R 诱导的巨噬细胞特异性炎症反应。

图5 复方丹参滴丸对缺血再灌注诱导的巨噬细胞特异性变化的调控作用

复方丹参滴丸减少巨噬细胞对心肌细胞的影响

为探究 FDP 对心肌组织细胞间相互作用的调控，研究团队对心肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞和巨噬细胞进行细胞通讯分析，结果显示 FDP 干预显著重塑了细胞间的相互作用网络，其中巨噬细胞向心肌细胞的作用强度被明显削弱，提示 FDP 可通过减轻巨噬细胞对心肌细胞的炎症作用，发挥心肌保护效应。基因表达检测显示，I/R 组巨噬细胞中 S100a9 表达显著升高，心肌细胞中 TLR4、TNNI2 表达上调，而 FDP 干预能有效逆转上述基因的异常表达；同时，FDP 可显著上调心肌细胞中线粒体复合物 I 和 IV 相关基因的表达，对复合物 II、III、V 相关基因表达则无明显影响。结合前期研究中 S100a9 可通过结合 TLR4 介导线粒体功能障碍的结论，提示 FDP 可能通过抑制巨噬细胞来源的 S100a9 表达，减少其与心肌细胞表面 TLR4 的结合，进而恢复心肌细胞线粒体复合物 I 和 IV 的功能，阻断巨噬细胞对心肌细胞的损伤作用，最终减轻 I/R 损伤。

图6 复方丹参滴丸减少巨噬细胞对心肌细胞的影响

空间转录组测序鉴定 S100a9 为缺血再灌注损伤的关键介导因子

为进一步明确 S100a9 在 I/R 损伤中的空间表达特征和作用阶段，研究团队对假手术组、I/R 组、FDP 组心肌组织进行空间转录组测序，并结合 scRNA-seq 数据进行反卷积分析，结果显示假手术组和 FDP 组的细胞聚类模式高度重叠，而 I/R 组中 4 号聚类为优势聚类，且该聚类主要定位于心肌损伤区域，并特异性高表达 S100a9。为明确 S100a9 发挥作用的病理阶段，研究团队增设心肌梗死 30min 组、梗死 30min + 再灌注 2h 组、梗死 30min + 再灌注 7d 组，空间转录组分析显示，S100a9 在单纯梗死 30min 组中表达极低，在再灌注 2h 组中开始升高，再灌注 24h 组达到峰值，再灌注 7d 组恢复至基线水平，提示 S100a9 主要在再灌注阶段发挥生物学效应。而 FDP 干预能显著下调再灌注 24h 组心肌组织中 S100a9 的表达，结合单细胞转录组的研究结果，证实 S100a9 是 I/R 损伤的关键介导因子，且 FDP 可通过调控 S100a9 的表达发挥心肌保护作用。

图7 空间转录组测序鉴定S100a9为缺血再灌注损伤的关键介导因子

复方丹参滴丸可缓解巨噬细胞 S100a9 过表达引起的缺血再灌注损伤

为验证巨噬细胞来源的 S100a9 在 I/R 损伤中的作用及 FDP 的靶向调控效应，研究团队构建巨噬细胞特异性 S100a9 过表达小鼠模型（AAV2/9-hCD68-S100a9），设置假手术组、I/R 组、S100a9 过表达 + I/R 组、S100a9 过表达 + FDP+I/R 组、S100a9 过表达 + S100a9 抑制剂 Paquinimod+I/R 组。结果显示，与 I/R 组相比，S100a9 过表达 + I/R 组小鼠心脏收缩功能进一步受损，心肌梗死面积扩大，血清 cTnI 浓度升高，心肌组织间质水肿、纤维排列紊乱，炎症细胞浸润更显著；而 FDP 干预能显著恢复 S100a9 过表达小鼠的心脏收缩功能，减少心肌梗死面积，降低血清 cTnI 水平，改善心肌组织形态，其疗效与 S100a9 抑制剂 Paquinimod 相当。这一结果直接证实，巨噬细胞特异性 S100a9 过表达会加剧 I/R 损伤，而 FDP 可有效缓解由巨噬细胞 S100a9 过表达引起的心肌 I/R 损伤，明确了 FDP 对巨噬细胞 S100a9 的靶向调控作用。

图8 复方丹参滴丸可缓解巨噬细胞S100a9过表达引起的缺血再灌注损伤

复方丹参滴丸通过抑制巨噬细胞来源的 S100a9 恢复线粒体功能

为探究 FDP 缓解 I/R 损伤的具体分子机制，研究团队进行了一系列功能验证实验。免疫荧光染色显示，I/R 损伤心肌组织中 S100a9 与巨噬细胞标志物 CD68 共定位，证实 I/R 损伤中部分 S100a9 来源于巨噬细胞；而 S100a9 过表达会显著增加 CD68 和 S100a9 的表达，FDP 干预则能显著降低二者的表达水平。同时，S100a9 与心肌细胞表面 TLR4 的结合在 I/R 损伤中显著增强，S100a9 过表达会进一步促进该结合，而 FDP 可有效抑制二者的结合。TUNEL 染色显示，S100a9 过表达会显著增加心肌细胞凋亡，FDP 干预则能显著减少凋亡细胞数量。透射电镜观察发现，正常心肌组织中肌原纤维排列整齐，线粒体形态规则、嵴结构清晰；S100a9 过表达 + I/R 组心肌组织中肌原纤维紊乱、断裂，细胞质空泡化，线粒体肿胀、嵴模糊或消失，膜结构破损；而 FDP 干预能明显改善上述超微结构损伤，恢复线粒体形态。线粒体功能检测显示，S100a9 过表达会导致心肌细胞 ROS 水平升高、ATP 生成减少，线粒体复合物 I 和 IV 活性降低，而 FDP 干预能显著降低 ROS 水平，增加 ATP 生成，恢复线粒体复合物 I 和 IV 的活性。上述结果证实，FDP 通过抑制巨噬细胞来源的 S100a9 表达，减少其与心肌细胞 TLR4 的结合，进而抑制心肌细胞凋亡，改善线粒体形态和功能，恢复线粒体复合物 I 和 IV 的活性，最终缓解 I/R 损伤。

图9 复方丹参滴丸通过抑制巨噬细胞来源的S100a9恢复线粒体功能

复方丹参滴丸的化学成分及其抑制 S100A9 的物质基础

为明确 FDP 发挥药效的物质基础，研究团队采用高效液相色谱 - 串联质谱（HPLC-MS/MS）对 FDP 的化学成分进行鉴定，共识别出 31 种活性成分，按化学类别分为萜类（29.00%）、苯丙素类（15.33%）、黄酮类（12.00%）、糖类和苷类（10.33%）等，其中丹参来源的丹酚酸镁、三七来源的人参皂苷 Rh1 和人参皂苷 Rb1 为含量最高的三种成分。已有研究表明，丹酚酸镁可通过减少心肌细胞坏死和凋亡改善心肌功能，缓解 I/R 损伤；人参皂苷 Rb1 能通过 PI3K/Akt/mTOR 信号通路抑制心肌细胞自噬，调控能量代谢，减少心肌梗死面积；三七皂苷 R1 可通过抑制 TAK1-JNK/p38 信号通路保护心肌，与 3,4 - 二羟基苯乳酸协同调控线粒体呼吸链。这些活性成分均被证实具有心肌保护和线粒体调控作用，提示其可能是 FDP 抑制 S100a9、改善 I/R 损伤的核心物质基础，为后续深入研究 FDP 中单成分的靶向作用及协同效应提供了方向。

图10 复方丹参滴丸的化学成分及其抑制S100A9的物质基础

小结

研究结合单细胞转录组和空间转录组测序技术，首次明确了巨噬细胞来源的 S100a9 通过结合心肌细胞 TLR4 介导线粒体功能障碍，进而加剧心肌 I/R 损伤的分子机制，同时证实复方丹参滴丸可通过靶向抑制巨噬细胞 S100a9 的表达，阻断 S100a9/TLR4 轴，恢复心肌细胞线粒体复合物 I 和 IV 的活性，维持线粒体稳态，从而有效减轻心肌 I/R 损伤。研究不仅为复方丹参滴丸的临床应用提供了坚实的科学依据，也为心肌 I/R 损伤的治疗提供了以 S100a9/TLR4 轴为靶点的新策略，同时为中药复方的现代化研究提供了多组学技术结合的范例。未来，进一步探究复方丹参滴丸中单一活性成分对 S100a9/TLR4 轴的调控作用及协同效应，以及开展临床转化研究，将为心血管疾病的中西医结合治疗开辟新的道路。

参考文献：

Lu R, Sun W, Lin W, Zhu S, Wang D, Jin Q, Wang D, Sang Z, Wang X. Fufang Danshen Pill improves mitochondrial homeostasis by regulating the S100a9/TLR4 axis to alleviate myocardial ischemia-reperfusion injury. Phytomedicine. 2025 Nov 25;148:157433. doi: 10.1016/j.phymed.2025.157433. Epub 2025 Oct 21. PMID: 41166904.