郭家龍(綜述)，張 軍(審校)

(湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬太和醫(yī)院心胸外科，湖北十堰 442000)

藥物后處理對心肌保護作用機制的研究進展

郭家龍(綜述)，張 軍※(審校)

(湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬太和醫(yī)院心胸外科，湖北十堰 442000)

缺血后處理是在心肌遭受致命性的再灌注損傷的初始階段，所給予的一種可控的、短暫的、反復(fù)間斷的缺血/再灌注處理，這樣可以明顯減輕心肌的缺血/再灌注損傷。近年來，人們又日益深入地研究一種新的心肌保護策略：藥物后處理。現(xiàn)對藥物后處理對缺血/再灌注心肌保護作用機制的研究進展進行綜述。

藥物后處理;心肌保護;缺血/再灌注損傷;信號通路;線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔

藥物后處理是對缺血后處理(ischemic postconditioning，IPC)的一種更深入的研究，即在長時間缺血后，在再灌注前或再灌注開始的幾分鐘內(nèi)用藥，通過使用藥物干預(yù)來減輕器官的再灌注損傷。藥物后處理作為一種外源性干預(yù)措施則避免了IPC過程中所造成的血管系統(tǒng)機械性損傷，將藥物應(yīng)用于再灌注期，模擬或激發(fā)內(nèi)源性保護機制，達到保護缺血心肌，減輕再灌注損傷的目的。目前研究表明，腺苷及腺苷受體激動劑、揮發(fā)性麻醉藥、胰島素、緩激肽等藥物都具有后處理的保護作用［1-4］。由于藥物后處理的操作發(fā)生于缺血后，時機易于掌握，在具體操作實施上具有可預(yù)測性、可控制性、操作方便的特點，因此在治療心肌缺血/再灌注損傷方面具有較好的臨床應(yīng)用前景。

1 后處理模式及其通用機制

Zhao等［5］利用一個犬在體心臟模型證實了IPC的作用，他們結(jié)扎犬心臟左前降支60 min后，在再灌注期間利用3個30 s缺血/30 s再灌注的處理模式，結(jié)果明顯地減少了心肌梗死面積，取得了良好的心肌保護效果。IPC在許多實驗室已得到證實［6］，盡管可能由于實驗種類、實驗結(jié)果及前期準(zhǔn)備的不同而后處理的模式有所不同。雖然目前大部分報道IPC具有保護作用，但是也有報道 IPC并不起作用［7］。目前的確存在一些決定后處理被觸發(fā)的實驗因素還沒被發(fā)現(xiàn)，甚至一些實驗室對這種后處理的保護效果呈消極態(tài)度。然而，后處理的確能夠保護人的心肌。Staat等［8］對一些需要行經(jīng)皮冠狀動脈介入治療進行再血管化的ST段抬高的急性心肌梗死患者研究后發(fā)現(xiàn)后處理具有限制心肌梗死的效果。

雖然藥物后處理和IPC是兩種不同的心肌保護處理方式，但是兩者卻有近乎相同的作用機制。當(dāng)前認(rèn)為后處理的保護機制主要是在再灌注的前幾分鐘抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(mitochondrial permeability transition，mPTP)的開放，并設(shè)想這種關(guān)鍵的抑制作用是由激活生存信號通路(再灌注損傷補救激酶，RISK)來介導(dǎo)的。白細(xì)胞中存在一些經(jīng)典的抗凋亡酶，它們在介導(dǎo)IPC和許多藥物后處理中發(fā)揮重要的作用，而聚集在細(xì)胞外的一些內(nèi)分泌物可以觸發(fā)這種RISK信號通路。

1.1 上游靶標(biāo) 許多內(nèi)分泌鏈與后處理的關(guān)系已經(jīng)被闡明，這種普通方式已被用來評估特異的或亞型-選擇性的受體拮抗劑在后處理中的效應(yīng)，并且用來評估再灌注前及時給予外源性內(nèi)分泌或選擇性拮抗劑時的保護效果。

1.2 后處理和相關(guān)受體拮抗劑 一些藥物拮抗劑在最近的后處理研究中得到廣泛應(yīng)用。Kin等［9］用大鼠離體急性心肌梗死模型進行實驗，結(jié)果提示在后處理中A2，A3受體可以被激活，而A1受體不能被激活。然而，與之相矛盾的是，Donato等［10］在一個兔心模型中用A1受體拮抗劑1，3-二丙基-環(huán)戊黃嘌呤卻成功地消除了這種后處理效應(yīng)。Morrison等［11］在小鼠心臟中觀察到選擇性的A2A受體拮抗劑ZM-241385能夠減弱后處理誘導(dǎo)的心肌保護作用，并且當(dāng)靶向剔除了A2A受體基因后，后處理并不能促進小鼠心臟功能的恢復(fù)。

1.2.1 使用腺苷和選擇性拮抗劑進行藥物后處理1987年，Olafsson 等［12］報道，再灌注時將腺苷直接灌注入犬左前降支能夠明顯減少心肌梗死面積。雖然目前普遍認(rèn)為A3選擇性拮抗劑具有保護作用，但是到底是A2A或A2B受體，或者兩者兼有，還不是十分清楚。這種不確定性部分原因要歸結(jié)于許多腺苷受體拮抗劑的多向性的藥理機制。

1.2.2 阿片肽 實驗研究提示，阿片受體能夠在后處理中被激活。Jang等［13］在大鼠心臟在體實驗中，用非選擇性阿片受體拮抗劑納洛酮或高選擇性δ-阿片受體拮抗劑納曲吲哚可以減弱后處理所產(chǎn)生的心肌保護作用。Gross等［14］實驗證實在大鼠心臟再灌注前使用嗎啡(一種非選擇性拮抗劑)或選擇性的δ-阿片受體拮抗劑BW373U86能夠明顯減少心肌梗死面積。

1.2.3 其他的內(nèi)分泌介質(zhì) 之前已有報道認(rèn)為緩激肽、腎上腺素、尿皮質(zhì)醇和腦利鈉肽在再灌注時具有心肌保護作用。在再灌注之初注入外源性腎上腺素可以明顯減少心肌梗死面積，Schulman等［15］在大鼠離體心臟和在體心臟實驗中均證實尿皮質(zhì)醇也同樣可以起到這種作用。然而，外源性的腎上腺素或尿皮質(zhì)醇是否共同參與了這種IPC的機制目前尚不十分清楚。

1.2.4 心房腦利鈉肽在人急性心肌梗死中的作用心房腦利鈉肽(atrial natriuretic peptide，ANP)的效果最近在J-WIND臨床試驗中得以報道［16］。這個前瞻性研究通過2個分支實驗來評估重組的人ANP或雜交的KATP通道開放劑-尼克地爾在急性心肌梗死患者進行再灌注治療中的作用。結(jié)果，同安慰劑相比，ANP減少血漿肌酸激酶約14.7%，增加左心室射血分?jǐn)?shù)約5.1%。這些數(shù)據(jù)提示，ANP具有中度保護效應(yīng)，而尼克地爾組中并沒有這種保護效應(yīng)。

2 信號通路在后處理中的作用

2.1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)靶標(biāo) 許多內(nèi)分泌物質(zhì)、激素、藥物成分如果在再灌注時被添加，則能激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK1/2)和磷酸肌醇3激酶/AKT信號通路(phosphatidylinositol 3-kinase/AKT pathway，PI3K/AKT)通路。這些物質(zhì)包括促紅細(xì)胞生成素，他汀類藥物，腺苷A1和A2拮抗劑NECA，腎上腺素，吸入性麻醉藥，二甲雙胍、蛋白酶激活受體2和拮抗肽等［17-19］。

2.2 RISK通路的遠(yuǎn)端信號成分

2.2.1 一氧化氮/環(huán)鳥苷酸/蛋白激酶 G ERK1/2和PI3K/AKT通路有許多潛在的下游成分。AKT磷酸化可導(dǎo)致一氧化氮生成，IPC的實驗顯示，一氧化氮具有保護作用，并且一氧化氮合酶抑制劑能夠消除這種保護作用，相反，一氧化氮合酶的磷酸化卻能增強這種保護作用。

2.2.2 糖原合成酶激酶3β 糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β)是另外一種被廣泛研究的mPTP抑制劑的介質(zhì)。這種酶被激活后能夠促使mPTP的開放;AKT和ERKs能使ser9磷酸化而失活。許多心肌保護措施(包括“后處理”)都通過使GSK-3β失活來研究作用機制，實驗中主要采用一些GSK-3β抑制劑的復(fù)合物來使其失活。

2.2.3 凋亡調(diào)節(jié)蛋白 AKT可以使幾種Bcl-2家族成員的蛋白磷酸化，包括促凋亡蛋白Bax和Bad能夠被AKT的磷酸化失活，而凋亡蛋白 Bcl-2可被AKT的磷酸化激活。然而，凋亡在急性心肌梗死的整個死亡細(xì)胞中只占很少的一部分，這些效應(yīng)與凋亡調(diào)節(jié)介質(zhì)之間的整體相關(guān)性尚不十分清楚。

2.3 Rho酶對RISK通路的反調(diào)節(jié) Rho依賴的蛋白酶通過抑制PI3K/AKT通路調(diào)節(jié)內(nèi)皮型一氧化氮合酶的激活，這種通過Rho依賴的蛋白激酶抑制PI3K的確切機制尚不明確，但是，磷酸化的PTEN可以被Rho依賴的蛋白激酶激活而對PI3K的活性產(chǎn)生負(fù)向調(diào)節(jié)。

2.4 mPTP在后處理中的作用

2.4.1 心肌保護的終極目標(biāo)：抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔 在過去幾年，對mPTP的抑制已經(jīng)被認(rèn)為是許多心肌保護信號通路的一個焦點，并且對預(yù)處理和后處理都是一種共同的有效機制。

2.4.2 mPTP在再灌注時開放能夠促使細(xì)胞死亡mPTP的形成可以允許小分子穿透線粒體膜，并且是細(xì)胞對內(nèi)部和外部應(yīng)激的一種病理過程。細(xì)胞溶質(zhì)通過這種方式進入線粒體基質(zhì)而導(dǎo)致滲透壓增高，從而使細(xì)胞器溶脹，細(xì)胞呼吸不足并使腺苷三磷酸生成枯竭，失去離子穩(wěn)態(tài)，最終導(dǎo)致細(xì)胞壞死。大量證據(jù)表明，mPTP在再灌注期間形成，mPTP形成的可能性是由缺血的嚴(yán)重程度決定的。

2.4.3 再灌注時抑制mPTP的開放具有保護性 多年來一直認(rèn)為，在實驗性缺血/再灌注損傷中，當(dāng)再灌注時抑制mPTP的開放具有明顯的保護作用。Yellon的研究小組［20］證實，mPTP抑制劑在機械或藥物預(yù)處理時能產(chǎn)生一種有效的保護作用。

2.4.4 mPTP開放時離子的調(diào)節(jié) 在缺血/再灌注損傷時會發(fā)生幾種經(jīng)細(xì)胞的離子調(diào)節(jié)紊亂，從而影響再灌注時mPTP的開放。這幾種離子調(diào)節(jié)紊亂主要包括：Ca2+超載明顯增強，H+受到抑制，mPTP的開放，對K+瞬時通過線粒體膜的調(diào)節(jié)也包括在這種后處理的機制中。

3 結(jié)語

一個成功的藥物后處理的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用將帶來巨大的臨床和經(jīng)濟效益，基于目前對缺血/再灌注損傷眾多機制研究的日益明朗化，并且在再灌注起始階段施加處理措施具有臨床可行性及方便性，藥物后處理已成為目前以至將來一段時期內(nèi)的研究熱點。目前這方面的研究仍然存在著一些問題，比如，在確定藥物后處理在臨床上的實用價值之前，藥物后處理的機制、有效的時間窗以及對心肌保護的近期和遠(yuǎn)期效果都還有待進一步了解和確認(rèn)。目前，一些臨床實驗已經(jīng)證明了某些藥物后處理的保護作用，將來需要進一步設(shè)計一些大型的臨床研究來最終確定藥物后處理的心肌保護作用并將其投入臨床應(yīng)用。

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Research Progress of the Mechanism of Myocardium Protection by Pharmacological Postconditioning

GUO Jia-long，ZHANG Jun.(Department of Cardiothoracic Surgery，Taihe Hospital Affiliated to Hubei University of Medicine，Shiyan442000，China)

Postconditioning is an intervention of controlled，brief intermittent ischaemia-reperfusion treatment at the onset of fatal reperfusion injury of myocardium to relieve injury.In recent years a new myocardium protection strategy has been explored：pharmacological postconditioning.Here is to make a review on the research progress of the mechanism.

Pharmacological postconditioning;Myocardium protection;Ischaemia-reperfusion injury;Signal pathway;Mitochondrial permeability transition pore

R654.2

A

1006-2084(2012)13-2043-03

2011-11-23

2012-02-16 編輯：樓立理