過氧化物酶體增殖物激活受體激動(dòng)劑在心肌梗死中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

魏士雄 孫赫

(吉林大學(xué)白求恩第一醫(yī)院胸心外科，吉林 長(zhǎng)春130000)

1 背景

急性心肌梗死具有高致死率，以冠狀動(dòng)脈血流減少及氧供不足等為特點(diǎn)，導(dǎo)致了以心臟缺血為特征的臨床表現(xiàn)。其常見危險(xiǎn)因素包括肥胖、血脂異常和糖尿病等。目前世界范圍內(nèi)每年新增超過300萬例患者。過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptors，PPARs)激動(dòng)劑被廣泛用于單獨(dú)或聯(lián)合治療多種代謝疾病，如糖尿病和高脂血癥等，其屬于核受體超家族配體激活的轉(zhuǎn)錄因子，具有PPARα、PPARβ/δ和PPARγ三種亞型，能夠被脂肪酸及其衍生物激活，并與代謝過程直接關(guān)聯(lián)。PPARα主要表達(dá)于肝臟、心臟、棕色脂肪組織和腎臟等部位，PPARβ/δ的表達(dá)存在較強(qiáng)的物種差異性，而PPARγ則可在脂肪組織、心臟、胃腸道和免疫細(xì)胞中被檢測(cè)到。人工合成的特異性激動(dòng)劑可用于各型PPARs的激活，并與順式作用DNA元件和PPAR反應(yīng)元件結(jié)合，從而引起基因轉(zhuǎn)錄的上調(diào)[1]。研究證實(shí)人類PPARs的基因多態(tài)性與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，可導(dǎo)致冠心病的發(fā)生發(fā)展，并與其多個(gè)危險(xiǎn)因素，如2型糖尿病、高血壓、肥胖、血脂異常和代謝綜合征有關(guān)。因此PPARs基因多態(tài)性不僅直接參與了冠心病發(fā)生發(fā)展的多個(gè)環(huán)節(jié)，而且可通過增加冠心病的危險(xiǎn)因素來進(jìn)一步促進(jìn)冠心病的發(fā)生與發(fā)展。研究表明應(yīng)用PPARs激動(dòng)劑在治療心血管疾病方面具有一定的作用，但同時(shí)也產(chǎn)生不良影響，從而限制了目前其在心血管風(fēng)險(xiǎn)患者中的應(yīng)用程度?，F(xiàn)綜述PPARs激動(dòng)劑對(duì)心肌梗死情況產(chǎn)生影響的基礎(chǔ)和臨床研究進(jìn)展，并對(duì)未來進(jìn)一步的深入研究方向提出設(shè)想。

2 PPARs激動(dòng)劑在治療心肌梗死中的應(yīng)用

2.1 PPARα激動(dòng)劑

目前各項(xiàng)研究中常見的PPARs廣譜激動(dòng)劑包括氯貝特、苯扎貝特、非諾貝特和血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑(替米沙坦等)等，而常見的PPARα激動(dòng)劑則包括吉非羅齊和GW7647等。20世紀(jì)80年代末，Huttunen等[2]的一項(xiàng)研究提示PPARα激動(dòng)劑吉非羅齊可用于預(yù)防冠心病，在這項(xiàng)研究中，吉非羅齊在五年的試驗(yàn)期內(nèi)成功降低了高膽固醇血癥患者的血漿低密度脂蛋白水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)中年男性冠心病的一級(jí)預(yù)防作用，受試者冠心病的發(fā)病率降低34%。1998年Goldenberg等[3]開啟了一項(xiàng)苯扎貝特(一種降脂貝特酸衍生物，具有廣泛的PPARs激動(dòng)作用)預(yù)防心肌梗死的臨床研究，8年隨訪結(jié)果表明研究組的主要不良心臟事件減少了17%。1999年Ginsberg等[4]開展了ACCORD研究，旨在探究與單獨(dú)應(yīng)用他汀類藥物相比，聯(lián)合應(yīng)用他汀類藥物和非諾貝特能否更加顯著地降低2型糖尿病患者的心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明聯(lián)合用藥并未降低致死性心血管事件、非致死性心肌梗死或卒中的發(fā)生率。

2002年Wayman等[5]首次進(jìn)行了PPARα激動(dòng)劑對(duì)心肌梗死預(yù)后影響的研究，他們?cè)趯?duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行誘導(dǎo)性心肌梗死后給予了氯貝特，同時(shí)還研究了PPARγ激動(dòng)劑噻唑烷二酮和環(huán)戊酮前列腺素對(duì)心肌梗死面積的影響。研究人員首先對(duì)大鼠使用了不同的PPARs激動(dòng)劑藥物，而后進(jìn)行缺血再灌注處理，再測(cè)量大鼠的心肌梗死面積，其中氯貝特能夠?qū)⒐Ｋ烂娣e縮小30%，WY14643(Pirinixic acid，PPARα 激動(dòng)劑)則能夠?qū)⒐Ｋ烂娣e縮小44%。研究發(fā)現(xiàn)噻唑烷二酮、羅格列酮和環(huán)格列酮對(duì)梗死面積的縮小作用較為顯著(約45%)，而接受吡格列酮治療的實(shí)驗(yàn)對(duì)象的梗死面積僅縮小25%。進(jìn)一步的研究表明，當(dāng)實(shí)驗(yàn)對(duì)象接受環(huán)戊妥酮前列腺素治療時(shí)，梗死面積的縮小情況最為顯著——15D-PGJ2(15-deoxy-Δ-12，14-prostaglandin J2，一種環(huán)戊烯酮前列腺素和 PGD2 的代謝產(chǎn)物，選擇性PPARγ激動(dòng)劑)治療組梗死面積縮小85%，PGA1組梗死面積縮小47%。研究人員提出抑制激活B細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子κ-輕鏈增強(qiáng)子可能是PPARα或PPARγ激動(dòng)劑預(yù)處理后機(jī)體獲得心臟保護(hù)作用的一種機(jī)制，因?yàn)樗麄冇^察到心肌梗死后包括單核細(xì)胞趨化蛋白-1和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶等在內(nèi)的核因子κB(NF-κB)促炎靶基因表達(dá)的上調(diào)，而這一情況在15D-PGJ2預(yù)處理后則會(huì)減弱。此外，15D-PGJ2還上調(diào)了心臟保護(hù)血紅素氧合酶-1的表達(dá)。然而，研究也表明盡管15D-PGJ2已被證實(shí)是一種有效的PPARγ激動(dòng)劑，但并不是所有觀察到的效應(yīng)都是通過PPARγ介導(dǎo)的。一項(xiàng)針對(duì)大鼠心肌細(xì)胞體外研究的結(jié)果表明，PPARγ激動(dòng)劑羅格列酮不具備如同15D-PGJ2上調(diào)血紅素氧合酶-1表達(dá)的能力。因此研究人員認(rèn)為15D-PGJ2的增益效應(yīng)也可能是由PPARα受體的同時(shí)激活介導(dǎo)的[5]。Yue等[6]也觀察到類似的情況，他們?cè)谝粋€(gè)小鼠心肌缺血再灌注模型中評(píng)估了PPARα激動(dòng)劑GW7647的效果，結(jié)果GW7647顯著縮小了梗死面積的大小，減輕了心肌收縮功能障礙。但這些效應(yīng)在PPARα基因被敲除的小鼠中并未被觀察到，這證實(shí)了激動(dòng)劑對(duì)于PPARα受體的選擇性。研究進(jìn)一步表明，GW7647能夠降低心肌脂肪酸氧化酶的活性，阻止促炎細(xì)胞因子釋放及中性粒細(xì)胞積累，抑制NF-κB激活，這些結(jié)果進(jìn)一步表明了PPARα在心臟保護(hù)中具有的代謝和抗炎特性。

但是，Sambandam等[7]在一項(xiàng)研究中卻觀察到了一組完全相反的結(jié)果。研究人員對(duì)野生型小鼠、心臟特異性過表達(dá)PPARα小鼠和PPARα敲除小鼠進(jìn)行了心肌缺血再灌注處理。結(jié)果表明基因敲除小鼠比其他兩組動(dòng)物的心肌損傷面積更小，心功能受損程度更低，而過表達(dá)的小鼠則表現(xiàn)出葡萄糖氧化率低以及心肌收縮功能較差的情況。這表明持續(xù)性PPARα激活對(duì)缺血后心肌細(xì)胞的功能恢復(fù)有不利影響[8-9]。這一結(jié)論也被Xu等[10]證實(shí)，他們的研究結(jié)果表明，PPARα過表達(dá)會(huì)對(duì)反復(fù)心肌缺血再灌注的小鼠心臟引起不可逆轉(zhuǎn)的損傷，包括糖原沉積變多、細(xì)胞凋亡增加、抗氧化能力紊亂和收縮元件功能不良，并最終引起心室收縮功能下降[8]。一項(xiàng)名為FIELD研究的結(jié)果表明，在納入的9 795例2型糖尿病患者中，非諾貝特并未顯著降低冠狀動(dòng)脈主要不良事件的風(fēng)險(xiǎn)，但降低了包括非致命性心肌梗死和血管再擴(kuò)張?jiān)趦?nèi)的總體心血管不良事件[9]。研究人員觀察到接受Wy14643治療的Goto-Kakizaki大鼠缺血心肌的梗死面積縮小，絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)和內(nèi)皮型一氧化氮合酶的表達(dá)上調(diào)[11]。在非糖尿病性心肌梗死并使用氯貝特治療的大鼠中也觀察到類似的發(fā)現(xiàn)。對(duì)炎癥因子水平進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)大鼠的白介素-6、腫瘤壞死因子-α、細(xì)胞間黏附分子-1、血管細(xì)胞黏附分子-1、基質(zhì)金屬肽酶-9、NF-κB和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的表達(dá)降低。超聲心動(dòng)圖檢查顯示，氯貝特降低了左心室擴(kuò)張程度，但左室射血分?jǐn)?shù)并未得到改善[12]。

PPARα激動(dòng)劑作為心臟脂肪酸氧化酶的激活劑和葡萄糖利用的抑制劑，被作為探索預(yù)防和治療心肌梗死的潛在藥物而獲得重視，但在部分研究中其副作用限制了這種發(fā)展。由于不同研究的配體依賴性變異、實(shí)驗(yàn)設(shè)置差異、給藥時(shí)間和所用物種存在的差異可能限制了結(jié)論的普適性，因而PPARα在心肌梗死模型中的具體作用尚不得知。

2.2 PPARβ/δ激動(dòng)劑

目前在研究的PPARβ/δ激動(dòng)劑包括GW501516和GW610742X等。PPARβ/δ主要表達(dá)于心肌組織，其缺失已被證明可誘導(dǎo)心肌脂質(zhì)積累和心肌病，進(jìn)而導(dǎo)致充血性心力衰竭及降低患者生存率，維持正常脂肪酸氧化已被證實(shí)是PPARβ/δ保護(hù)心肌作用的主要機(jī)制[13]。PPARβ/δ激動(dòng)劑GW501516于2000年被應(yīng)用于治療代謝綜合征和糖尿病，這些試驗(yàn)在2007年由于在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)癌癥副作用而停止[13]。目前一項(xiàng)針對(duì)血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑替米沙坦(具有廣譜PPARs激動(dòng)作用)的兩項(xiàng)臨床試驗(yàn)已經(jīng)完成(TRANSCEND和ONTARGET)，研究結(jié)果表明除女性患者的心肌梗死總體風(fēng)險(xiǎn)降低20%外，兩組在其余事件終點(diǎn)方面未見顯著差異[14]。

Wagner等[15]觀察到PPARβ/δ激活對(duì)心肌梗死存在有益影響，在使用心肌細(xì)胞特異性過表達(dá)PPARβ/δ誘導(dǎo)的小鼠模型時(shí)，結(jié)果表明心肌梗死面積更小、細(xì)胞增殖增強(qiáng)以及心臟功能參數(shù)改善。另有學(xué)者研究了激動(dòng)劑GW610742X對(duì)大鼠心肌梗死預(yù)后的影響[16]。研究中左室射血分?jǐn)?shù)未得到改善，也未降低磷酸肌酸/三磷酸腺苷比值或左心室重量及梗死大小。但GW610742X在心肌梗死標(biāo)志物正常化、改善右心室肥厚和減少肺充血方面有一定幫助。據(jù)報(bào)道遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理縮小心肌梗死面積和心肌細(xì)胞凋亡，改善心肌缺血后心臟的功能。預(yù)缺血這些有益的功能其分子信號(hào)通路或與PPARβ/δ的上調(diào)有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)PPARβ/δ激動(dòng)劑治療能夠誘導(dǎo)心肌的再血管化。在特異性過表達(dá)PPARβ/δ的小鼠中，研究人員不僅觀察到心臟血管化的快速增加，而且還有心肌細(xì)胞的快速生長(zhǎng)。并且PPARβ/δ血管特異性過表達(dá)也增加了心肌梗死患者的毛細(xì)血管密度。這些結(jié)果部分證實(shí)了心臟細(xì)胞中PPARβ/δ激活的適當(dāng)平衡可能具有潛在的心臟保護(hù)作用，并強(qiáng)調(diào)了PPARβ/δ表達(dá)對(duì)心臟修復(fù)的意義。

然而，在實(shí)驗(yàn)中同樣也發(fā)現(xiàn)，雖然血管生成增加，但未能改善這些心肌缺血?jiǎng)游锏念A(yù)后。并且有研究觀察到，與對(duì)照組相比，誘導(dǎo)血管特異性PPARβ/δ過表達(dá)的動(dòng)物的梗死面積更大，纖維化增強(qiáng)，超聲心動(dòng)圖參數(shù)明顯更差。這表明PPARβ/δ僅在血管系統(tǒng)中的特異性、不平衡激活不足以保護(hù)慢性缺血性心臟病[16]。據(jù)報(bào)道，在大鼠心肌梗死后使用PPARβ/δ激動(dòng)劑GW610742治療同樣會(huì)增加血管密度和纖維化。GW610742增加了骨髓源性間充質(zhì)干細(xì)胞在心臟中的募集，并增強(qiáng)了成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的分化。研究表明這一過程伴隨著血清血小板源性生長(zhǎng)因子B、基質(zhì)源性生長(zhǎng)因子-1和基質(zhì)金屬肽酶-9水平的升高[17]。目前針對(duì)PPARβ/δ激動(dòng)劑的研究少于PPARα和PPARγ激動(dòng)劑，它對(duì)于心血管系統(tǒng)的功能也比后者更為矛盾化，其在心血管系統(tǒng)中的具體功能有待探究，距離臨床應(yīng)用仍較為遙遠(yuǎn)。

2.3 PPARγ激動(dòng)劑

常見的PPARγ激動(dòng)劑為噻唑烷二酮類藥物(如羅格列酮、吡格列酮和曲格列酮等)，臨床上多用于治療2型糖尿病，然而其因潛在的心臟副作用而飽受爭(zhēng)議[18]。在一項(xiàng)納入了同時(shí)患有2型糖尿病及心血管疾病患者的前瞻性研究中，吡格列酮被證明增加了心力衰竭的發(fā)生率[19]。與此同時(shí)，羅格列酮也被證明與心肌梗死和腦卒中發(fā)病率的升高相關(guān)[20]。美國(guó)心臟協(xié)會(huì)和美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)基金會(huì)的一項(xiàng)研究最終得出結(jié)論：噻唑烷二酮類藥物無法預(yù)期從缺血性心臟病事件中獲益[21]。Doney等[22]調(diào)查了糖尿病患者的PPARγ變異，他們發(fā)現(xiàn)PPARG Pro12Ala的變異與心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)降低之間存在關(guān)聯(lián)，而C1431T基因型則有相反的作用，以上多態(tài)性可能導(dǎo)致了上述相互矛盾的結(jié)果，其具體機(jī)制目前仍未知。

實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)：當(dāng)使用羅格列酮治療經(jīng)缺血再灌注操作的大鼠模型時(shí)，研究人員觀察到心肌梗死面積縮小，心肌收縮功能得到改善，巨噬細(xì)胞/中性粒細(xì)胞侵襲減少，這與細(xì)胞間黏附分子-1和單核細(xì)胞趨化蛋白-1表達(dá)降低相關(guān)。他們將這一心臟保護(hù)作用歸因于抑制炎癥反應(yīng)[23]。在另一研究中，作者發(fā)現(xiàn)經(jīng)PPARγ激動(dòng)劑治療的動(dòng)物心臟中血管緊張素Ⅱ受體的ATR1表達(dá)減少，ATR2表達(dá)增加，同時(shí)這一過程伴隨著絲裂原激活蛋白激酶42/44的下調(diào)，表明ATR2血管緊張素Ⅱ?qū)z裂原激活蛋白激酶42/44的抑制是羅格列酮心臟保護(hù)作用的機(jī)制之一[24]。羅格列酮對(duì)大鼠心肌梗死后左室重塑和收縮障礙也有一定的有益療效[25]。

在缺血再灌注前用吡格列酮預(yù)處理7 d的家兔中，研究人員觀察到家兔的心肌梗死面積縮小，左心室功能得到改善，PI3K/Akt和內(nèi)皮型一氧化氮合酶通路被顯著激活[26]。Zhang等[27]還提出了PI3K/Akt通路的激活作為羅格列酮介導(dǎo)的缺血再灌注小鼠心臟保護(hù)的可能機(jī)制假設(shè)。此外，在大鼠心肌梗死模型中注射間充質(zhì)干細(xì)胞后同時(shí)給予吡格列酮治療比單純間充質(zhì)干細(xì)胞移植能更有效地改善心功能。血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑替米沙坦也是一種以PPARγ為靶點(diǎn)的藥物，已在異丙腎上腺素誘導(dǎo)心肌損傷的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭羞M(jìn)行了評(píng)估，它降低了左心室舒張期末壓，改善了生化、組織病理學(xué)和超微結(jié)構(gòu)參數(shù)[28]。這組研究人員還報(bào)道了替米沙坦對(duì)異丙腎上腺素誘導(dǎo)心肌損傷的糖尿病大鼠有類似的有益作用，這一過程可被PPARγ拮抗劑GW9662抵消[29]。

由于莫格他唑等藥物引起的血清肌酸酐升高、體重增加、水腫的重大心血管不良事件等副作用[30]，這類雙重PPARα/γ激動(dòng)劑的幾項(xiàng)臨床試驗(yàn)被停止?？傊?，雖然PPARγ激動(dòng)劑在糖尿病和動(dòng)脈粥樣硬化的治療中有一定益處，但已知的危險(xiǎn)因素與心血管疾病相關(guān)，它們也有著不利的影響，因此其臨床應(yīng)用仍然較為受限。

3 結(jié)論

各類PPARs激動(dòng)劑有著互不相同的臨床益處和不良事件，其能夠控制脂質(zhì)和能量代謝，因而在治療心血管疾病中具有一定作用。但由于其在特定人群中出現(xiàn)心肌梗死等嚴(yán)重副作用，需要進(jìn)一步的研究來闡述其作用機(jī)制并調(diào)控其活性以獲得最佳的治療收益。