王秀紅 陳世彪

.綜述.

心肌后處理保護(hù)機(jī)制的研究進(jìn)展

王秀紅 陳世彪

缺血-再灌注損傷； 心肌保護(hù)； 缺血后處理；藥物后處理； 延遲后處理

心肌梗死屬冠心病的嚴(yán)重類型，是因冠狀動(dòng)脈血供急性減少或中斷，使相應(yīng)的心肌嚴(yán)重而持久地急性缺血導(dǎo)致的心肌壞死。早期再灌注是挽救缺血心肌的唯一方法，恢復(fù)血流灌注可防止梗死面積擴(kuò)大，保護(hù)心臟功能。目前心肌梗死的再灌注治療主要有溶栓和冠狀動(dòng)脈介入治療，但再灌注開始的幾分鐘內(nèi)，由于細(xì)胞內(nèi)鈣超載、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)合成不足、氧自由基爆發(fā)及膜磷脂的缺失而產(chǎn)生不可逆的細(xì)胞損害，包括心肌細(xì)胞壞死、凋亡，心肌收縮功能失常，心律失常，微血管損傷或“無復(fù)流”現(xiàn)象和炎癥反應(yīng)，這些損害即為再灌注損傷［1-2］。

1 缺血后處理的提出

繼心肌缺血預(yù)處理后，2003年Zhao等［3］將狗冠狀動(dòng)脈結(jié)扎60 min后給予灌注30 s，缺血30 s，實(shí)施3個(gè)循環(huán)，發(fā)現(xiàn)具有心肌保護(hù)作用，能減少再灌注損傷，這種保護(hù)現(xiàn)象被稱為后處理。缺血后處理能縮小梗死面積，減少細(xì)胞凋亡，保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞功能，防止中性粒細(xì)胞聚集及減少心律失常的發(fā)生［4］。后處理與預(yù)處理均具有心肌保護(hù)作用，但心血管事件因其突發(fā)及不可預(yù)見性使后處理具有更大的研究意義及臨床應(yīng)用價(jià)值。

2 后處理的心肌保護(hù)機(jī)制

經(jīng)過科學(xué)家多年研究，后處理心肌保護(hù)機(jī)制已較成熟，概括為“觸發(fā)劑-調(diào)節(jié)介質(zhì)-終末效應(yīng)器”，即由各類內(nèi)源性觸發(fā)因子及其受體、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及終末效應(yīng)器來達(dá)到抑制細(xì)胞凋亡及壞死的作用。目前主要爭論為哪類受體或哪類信號(hào)通路對(duì)心肌保護(hù)作用更強(qiáng)。

2.1 觸發(fā)劑

在缺血時(shí)期心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞及白細(xì)胞形成和釋放腺苷、緩激肽和阿片類物質(zhì)等，它們作用于肌纖維膜上的相應(yīng)受體，受體激活后產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)的一系列酶聯(lián)反應(yīng)如蛋白激酶激活，蛋白激酶激活最終作用于亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)如線粒體或細(xì)胞骨架來達(dá)到穩(wěn)定心肌細(xì)胞，減少細(xì)胞死亡的作用［5］。

2.1.1 腺苷及其受體 后處理可使腺苷濃度增加，進(jìn)一步激活G蛋白耦聯(lián)受體及促進(jìn)一氧化氮釋放，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路［如磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide-3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)］被活化，最終開放ATP敏感性鉀通道，從而觸發(fā)后處理的心肌保護(hù)作用［6］。腺苷同時(shí)也參與抑制中性粒細(xì)胞活化以及炎癥反應(yīng)，從而抑制活化的血管內(nèi)皮細(xì)胞及心肌中氧化物和細(xì)胞因子的產(chǎn)生。腺苷受體家族由A1、A2a、A2b和A3組成，而哪一類受體心肌保護(hù)作用更強(qiáng)仍存在爭議［7］。

2.1.2 阿片及阿片受體 缺血后處理時(shí)內(nèi)源性阿片肽與阿片受體結(jié)合，阿片受體為G蛋白耦聯(lián)受體家族成員之一，經(jīng)典阿片受體有3種μ、δ和κ。動(dòng)物心肌組織中主要存在δ和κ型阿片受體，其中以δ受體基因?yàn)橹?，心臟組織中μ受體分布存在物種差異且不十分明確，曹袁媛等［8］提出3類受體均參與了舒芬太尼后處理對(duì)大鼠的心肌保護(hù)作用。

2.2 調(diào)節(jié)介質(zhì)

主要為一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，包括細(xì)胞內(nèi)pH、早期氧化還原敏感機(jī)制、再灌注損傷補(bǔ)救激酶、生存活化因子增強(qiáng)途徑(survivor activating factor enhancement pathways，SAFE)、鞘氨醇激酶(sphingosine kinase，SpK)/鞘氨醇-1-磷酸酯(sphingosine 1-phosphate，S1P)信號(hào)通路。

2.2.1 細(xì)胞內(nèi)pH 再灌注早期細(xì)胞內(nèi)維持酸性環(huán)境對(duì)心肌細(xì)胞的保護(hù)很重要，細(xì)胞內(nèi)低pH值使線粒體膜通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔道(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)開放受到抑制，而抑制mPTP開放對(duì)減少再灌注早期心肌細(xì)胞死亡起到了關(guān)鍵作用［4］，所以在心肌缺血再灌注開始的20～30 min，冠狀動(dòng)脈血流和灌注壓力緩慢恢復(fù)使pH也緩慢恢復(fù)，從而減少心肌梗死面積［9］。

2.2.2 氧自由基信號(hào)通路 氧自由基在心肌保護(hù)中起到雙刃劍的作用，過多的氧自由基引起細(xì)胞損害和再灌注損傷，主要為:(1)引起細(xì)胞膜的脂質(zhì)過氧化；(2)刺激中性粒細(xì)胞趨化聚集；(3)造成蛋白質(zhì)包括離子通道變性；(4)開放mPTP［10］。而低濃度的氧自由基能作為信號(hào)通路達(dá)到心肌保護(hù)作用(線粒體敏感性鉀通道-氧自由基依賴機(jī)制)［11］。后處理時(shí)短暫的缺血及再灌注使一定量的氧重新進(jìn)入缺血區(qū)域，線粒體敏感性鉀通道開放，線粒體產(chǎn)生足夠的氧自由基后激活蛋白激酶C達(dá)到心肌保護(hù)［12］。

2.2.3 再灌注損傷補(bǔ)救激酶 此通路為研究再灌注損傷的經(jīng)典通路，由磷酸肌醇3激酶、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated protein kinase，ERK)、蛋白激酶B/絲氨酸和蘇氨酸激酶共同組成［13］。后處理激活的Akt通過磷酸化其下游靶點(diǎn)，最后在線粒體水平特別是mPTP發(fā)揮抑制凋亡或促進(jìn)增殖等效應(yīng)而保護(hù)心?。?，7］。

2.2.4 SAFE途徑 腫瘤壞死因子-α和細(xì)胞因子與細(xì)胞膜上相應(yīng)受體結(jié)合后激活酪氨酸激酶及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活子3，進(jìn)而參與調(diào)控心肌保護(hù)作用基因的轉(zhuǎn)錄如B細(xì)胞淋巴瘤-XL，這一通路即被稱為SAFE通路［7，14］。

2.2.5 鞘氨醇激酶SpK/鞘氨醇-1-磷酸酯S1P信號(hào)通路鞘氨醇在鞘氨醇激酶催化下磷酸化產(chǎn)生鞘氨醇-1-磷酸酯(S1P)，鞘氨醇在低濃度(接近生理水平)時(shí)具有心肌保護(hù)作用，但高濃度時(shí)具有心臟毒性。其心肌保護(hù)機(jī)制主要為環(huán)核苷酸(蛋白激酶A和G)依賴途徑［15］。細(xì)胞膜上的S1P受體屬于G蛋白耦聯(lián)受體家族，其與不同的G蛋白耦聯(lián)并使其激活，引發(fā)一系列下游信號(hào):PI3K/AKT/GSK-3β、Ras/Raf/ ERK等產(chǎn)生心肌保護(hù)作用［16］。此外S1P通過:(1)調(diào)控腫瘤壞死因子-α和核轉(zhuǎn)錄因子-κB信號(hào)通路，進(jìn)而參與一系列炎癥、抗凋亡和免疫反應(yīng)［17］；(2)與線粒體抑制素-2相結(jié)合，調(diào)節(jié)線粒體的呼吸鏈［18］；(3)誘導(dǎo)環(huán)氧化酶-2的表達(dá)，抑制炎癥反應(yīng)，主要通過抑制黏附分子的表達(dá)及中性粒細(xì)胞向梗死區(qū)域的聚集來實(shí)現(xiàn)。

2.3 終末效應(yīng)器

由于缺血時(shí)心肌內(nèi)代謝和離子水平的改變，使再灌注時(shí)線粒體的功能異常，線粒體在調(diào)節(jié)心臟功能正常與否中起到關(guān)鍵作用，同時(shí)也是多種心肌保護(hù)信號(hào)通路的終末效應(yīng)器。

2.3.1 線粒體ATP敏感性K通道 上述信號(hào)通路作用于線粒體使線粒體ATP敏感性K通道開放，一方面使細(xì)胞超極化，減少鈣內(nèi)流；另一方面降低細(xì)胞收縮強(qiáng)度，減少耗氧，從而對(duì)抗心肌再灌注損傷。

2.3.2 mPTP 再灌注時(shí)，心肌存在3種細(xì)胞:(1)因持續(xù)缺血而死亡的細(xì)胞；(2)經(jīng)歷再灌注損傷，處于亞致死狀態(tài)并最終將存活的細(xì)胞；(3)再灌注開始后仍存活的細(xì)胞，但由于mPTP的開放而最終死亡的細(xì)胞。后處理主要挽救的是處于第3種狀態(tài)的細(xì)胞。再灌注時(shí)線粒體膜電位的缺失使內(nèi)膜上非特異孔道m(xù)PTP開放。mPTP開放使氧化磷酸化解耦聯(lián)，細(xì)胞腫脹，釋放前凋亡因子如細(xì)胞色素C，進(jìn)一步激活細(xì)胞凋亡蛋白酶-9和-3［7］。

3 延遲后處理

據(jù)研究報(bào)道，因?yàn)檠踝杂苫拇罅慨a(chǎn)生、鈣超載、mPTP的開放等均發(fā)生在缺血后再灌注的初期，因而該時(shí)期對(duì)缺血后處理發(fā)揮保護(hù)作用非常關(guān)鍵。再灌注1～3 min后再實(shí)施后處理將失去心肌保護(hù)的效果［1，19］。2011年Roubille等［20］首次報(bào)道了延遲后處理，對(duì)缺血40 min再灌注60 min的小鼠在灌注開始后不同時(shí)間實(shí)施后處理(缺血1 min，再灌注1 min，實(shí)施3個(gè)循環(huán))，發(fā)現(xiàn)梗死面積與后處理實(shí)施時(shí)間上有線性關(guān)系，當(dāng)實(shí)施后處理的間隔時(shí)間越長其心肌保護(hù)作用越弱，實(shí)驗(yàn)提出再灌注30 min后行后處理仍具有心肌保護(hù)作用，延長了后處理心肌保護(hù)作用的時(shí)間窗。此后作者將后處理實(shí)施方案改為缺血10 s，再灌注10 s，3個(gè)循環(huán)仍得出與上述相同的結(jié)論。延遲后處理的可能解釋為:細(xì)胞死亡并不完全由mPTP開放來介導(dǎo)或在灌注開始一段時(shí)間后仍有心肌細(xì)胞死亡［14］。

4 藥物后處理

由于藥物后處理相對(duì)于缺血后處理而言為無創(chuàng)操作，減少了因缺血后處理帶來的微血栓等并發(fā)癥，所以藥物后處理在臨床上有更大的應(yīng)用優(yōu)勢。目前常用的藥物有腺苷及其受體激動(dòng)劑、胰島素、緩激肽、他汀類、阿片類藥物、吸入麻醉藥、環(huán)孢素A等。Kim等［21］在離體大鼠心臟中運(yùn)用特異性δ1受體阻斷劑7-苯亞甲基納曲酮，發(fā)現(xiàn)嗎啡后處理未使心肌梗死面積縮小，表明了δ1受體參與了嗎啡后處理的心肌保護(hù)［22］。瑞芬太尼后處理心肌保護(hù)作用與缺血后處理程度相當(dāng)，主要激活了δ和κ阿片受體和ERK1/2信號(hào)通路。環(huán)孢素A能抑制mPTP，減小梗死面積［23］。

5 影響后處理效果的因素

隨著年齡的增加心肌后處理保護(hù)程度減弱，這可能與重要信號(hào)蛋白的表達(dá)減少有關(guān)［24］。女性較男性而言抗缺血再灌注打擊能力更強(qiáng)，這可能與女性體內(nèi)雌激素水平有關(guān)［25］。高血壓、左心室肥厚、高血脂及糖尿病均會(huì)損害心肌保護(hù)及信號(hào)分子。

6 小結(jié)與展望

相對(duì)于預(yù)處理而言，后處理以其更好的可行性而有更大的臨床應(yīng)用前景及價(jià)值。在以后工作中我們可綜合運(yùn)用缺血后處理、遠(yuǎn)隔后處理及藥物后處理來達(dá)到臟器保護(hù)作用，為臨床治療缺血性疾病以及實(shí)施可能產(chǎn)生缺血再灌注損傷的溶栓術(shù)、血管成形術(shù)、冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)和器官移植等開辟新的途徑。雖如此，但后處理的影響因素頗多，如何找到最佳的阻斷/再灌注時(shí)間、循環(huán)次數(shù)，信號(hào)通路之間的關(guān)系及最佳的藥物靶點(diǎn)等問題仍需進(jìn)一步探索。

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Research progress on the mechanisms of cardiac postconditioning

Wang Xiuhong1，Chen Shibiao2.
1 Nanchang University，Nanchang 330006，China；2 Department of Anesthesiology，the First Affiliated Hospital of Nanchang University

Ischemic-reperfusion injury； Myocardial protection； Ischemic postconditioning； Pharmacological postconditioning； Delayed postconditioning

Chen Shibiao，Email:chenlaoshi1111@ 163.com

2013-12-20)

(本文編輯:譚瀟)

10.3969/j.issn.1007-5410.2014.04.020

330006南昌大學(xué)(王秀紅)；南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院麻醉科(陳世彪)

陳世彪，電子信箱:chenlaoshi1111@163.com