药物后处理对心肌保护作用机制的研究进展

郭家龙(综述)，张 军(审校)

(湖北医药学院附属太和医院心胸外科，湖北十堰 442000)

药物后处理对心肌保护作用机制的研究进展

郭家龙(综述)，张 军※(审校)

(湖北医药学院附属太和医院心胸外科，湖北十堰 442000)

缺血后处理是在心肌遭受致命性的再灌注损伤的初始阶段，所给予的一种可控的、短暂的、反复间断的缺血/再灌注处理，这样可以明显减轻心肌的缺血/再灌注损伤。近年来，人们又日益深入地研究一种新的心肌保护策略：药物后处理。现对药物后处理对缺血/再灌注心肌保护作用机制的研究进展进行综述。

药物后处理;心肌保护;缺血/再灌注损伤;信号通路;线粒体通透性转换孔

药物后处理是对缺血后处理(ischemic postconditioning，IPC)的一种更深入的研究，即在长时间缺血后，在再灌注前或再灌注开始的几分钟内用药，通过使用药物干预来减轻器官的再灌注损伤。药物后处理作为一种外源性干预措施则避免了IPC过程中所造成的血管系统机械性损伤，将药物应用于再灌注期，模拟或激发内源性保护机制，达到保护缺血心肌，减轻再灌注损伤的目的。目前研究表明，腺苷及腺苷受体激动剂、挥发性麻醉药、胰岛素、缓激肽等药物都具有后处理的保护作用［1-4］。由于药物后处理的操作发生于缺血后，时机易于掌握，在具体操作实施上具有可预测性、可控制性、操作方便的特点，因此在治疗心肌缺血/再灌注损伤方面具有较好的临床应用前景。

1 后处理模式及其通用机制

Zhao等［5］利用一个犬在体心脏模型证实了IPC的作用，他们结扎犬心脏左前降支60 min后，在再灌注期间利用3个30 s缺血/30 s再灌注的处理模式，结果明显地减少了心肌梗死面积，取得了良好的心肌保护效果。IPC在许多实验室已得到证实［6］，尽管可能由于实验种类、实验结果及前期准备的不同而后处理的模式有所不同。虽然目前大部分报道IPC具有保护作用，但是也有报道 IPC并不起作用［7］。目前的确存在一些决定后处理被触发的实验因素还没被发现，甚至一些实验室对这种后处理的保护效果呈消极态度。然而，后处理的确能够保护人的心肌。Staat等［8］对一些需要行经皮冠状动脉介入治疗进行再血管化的ST段抬高的急性心肌梗死患者研究后发现后处理具有限制心肌梗死的效果。

虽然药物后处理和IPC是两种不同的心肌保护处理方式，但是两者却有近乎相同的作用机制。当前认为后处理的保护机制主要是在再灌注的前几分钟抑制线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition，mPTP)的开放，并设想这种关键的抑制作用是由激活生存信号通路(再灌注损伤补救激酶，RISK)来介导的。白细胞中存在一些经典的抗凋亡酶，它们在介导IPC和许多药物后处理中发挥重要的作用，而聚集在细胞外的一些内分泌物可以触发这种RISK信号通路。

1.1 上游靶标 许多内分泌链与后处理的关系已经被阐明，这种普通方式已被用来评估特异的或亚型-选择性的受体拮抗剂在后处理中的效应，并且用来评估再灌注前及时给予外源性内分泌或选择性拮抗剂时的保护效果。

1.2 后处理和相关受体拮抗剂 一些药物拮抗剂在最近的后处理研究中得到广泛应用。Kin等［9］用大鼠离体急性心肌梗死模型进行实验，结果提示在后处理中A2，A3受体可以被激活，而A1受体不能被激活。然而，与之相矛盾的是，Donato等［10］在一个兔心模型中用A1受体拮抗剂1，3-二丙基-环戊黄嘌呤却成功地消除了这种后处理效应。Morrison等［11］在小鼠心脏中观察到选择性的A2A受体拮抗剂ZM-241385能够减弱后处理诱导的心肌保护作用，并且当靶向剔除了A2A受体基因后，后处理并不能促进小鼠心脏功能的恢复。

1.2.1 使用腺苷和选择性拮抗剂进行药物后处理1987年，Olafsson 等［12］报道，再灌注时将腺苷直接灌注入犬左前降支能够明显减少心肌梗死面积。虽然目前普遍认为A3选择性拮抗剂具有保护作用，但是到底是A2A或A2B受体，或者两者兼有，还不是十分清楚。这种不确定性部分原因要归结于许多腺苷受体拮抗剂的多向性的药理机制。

1.2.2 阿片肽 实验研究提示，阿片受体能够在后处理中被激活。Jang等［13］在大鼠心脏在体实验中，用非选择性阿片受体拮抗剂纳洛酮或高选择性δ-阿片受体拮抗剂纳曲吲哚可以减弱后处理所产生的心肌保护作用。Gross等［14］实验证实在大鼠心脏再灌注前使用吗啡(一种非选择性拮抗剂)或选择性的δ-阿片受体拮抗剂BW373U86能够明显减少心肌梗死面积。

1.2.3 其他的内分泌介质 之前已有报道认为缓激肽、肾上腺素、尿皮质醇和脑利钠肽在再灌注时具有心肌保护作用。在再灌注之初注入外源性肾上腺素可以明显减少心肌梗死面积，Schulman等［15］在大鼠离体心脏和在体心脏实验中均证实尿皮质醇也同样可以起到这种作用。然而，外源性的肾上腺素或尿皮质醇是否共同参与了这种IPC的机制目前尚不十分清楚。

1.2.4 心房脑利钠肽在人急性心肌梗死中的作用心房脑利钠肽(atrial natriuretic peptide，ANP)的效果最近在J-WIND临床试验中得以报道［16］。这个前瞻性研究通过2个分支实验来评估重组的人ANP或杂交的KATP通道开放剂-尼克地尔在急性心肌梗死患者进行再灌注治疗中的作用。结果，同安慰剂相比，ANP减少血浆肌酸激酶约14.7%，增加左心室射血分数约5.1%。这些数据提示，ANP具有中度保护效应，而尼克地尔组中并没有这种保护效应。

2 信号通路在后处理中的作用

2.1 信号转导靶标 许多内分泌物质、激素、药物成分如果在再灌注时被添加，则能激活细胞外信号调节酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK1/2)和磷酸肌醇3激酶/AKT信号通路(phosphatidylinositol 3-kinase/AKT pathway，PI3K/AKT)通路。这些物质包括促红细胞生成素，他汀类药物，腺苷A1和A2拮抗剂NECA，肾上腺素，吸入性麻醉药，二甲双胍、蛋白酶激活受体2和拮抗肽等［17-19］。

2.2 RISK通路的远端信号成分

2.2.1 一氧化氮/环鸟苷酸/蛋白激酶 G ERK1/2和PI3K/AKT通路有许多潜在的下游成分。AKT磷酸化可导致一氧化氮生成，IPC的实验显示，一氧化氮具有保护作用，并且一氧化氮合酶抑制剂能够消除这种保护作用，相反，一氧化氮合酶的磷酸化却能增强这种保护作用。

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)是另外一种被广泛研究的mPTP抑制剂的介质。这种酶被激活后能够促使mPTP的开放;AKT和ERKs能使ser9磷酸化而失活。许多心肌保护措施(包括“后处理”)都通过使GSK-3β失活来研究作用机制，实验中主要采用一些GSK-3β抑制剂的复合物来使其失活。

2.2.3 凋亡调节蛋白 AKT可以使几种Bcl-2家族成员的蛋白磷酸化，包括促凋亡蛋白Bax和Bad能够被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个死亡细胞中只占很少的一部分，这些效应与凋亡调节介质之间的整体相关性尚不十分清楚。

2.3 Rho酶对RISK通路的反调节 Rho依赖的蛋白酶通过抑制PI3K/AKT通路调节内皮型一氧化氮合酶的激活，这种通过Rho依赖的蛋白激酶抑制PI3K的确切机制尚不明确，但是，磷酸化的PTEN可以被Rho依赖的蛋白激酶激活而对PI3K的活性产生负向调节。

2.4 mPTP在后处理中的作用

2.4.1 心肌保护的终极目标：抑制线粒体通透性转换孔 在过去几年，对mPTP的抑制已经被认为是许多心肌保护信号通路的一个焦点，并且对预处理和后处理都是一种共同的有效机制。

2.4.2 mPTP在再灌注时开放能够促使细胞死亡mPTP的形成可以允许小分子穿透线粒体膜，并且是细胞对内部和外部应激的一种病理过程。细胞溶质通过这种方式进入线粒体基质而导致渗透压增高，从而使细胞器溶胀，细胞呼吸不足并使腺苷三磷酸生成枯竭，失去离子稳态，最终导致细胞坏死。大量证据表明，mPTP在再灌注期间形成，mPTP形成的可能性是由缺血的严重程度决定的。

2.4.3 再灌注时抑制mPTP的开放具有保护性 多年来一直认为，在实验性缺血/再灌注损伤中，当再灌注时抑制mPTP的开放具有明显的保护作用。Yellon的研究小组［20］证实，mPTP抑制剂在机械或药物预处理时能产生一种有效的保护作用。

2.4.4 mPTP开放时离子的调节 在缺血/再灌注损伤时会发生几种经细胞的离子调节紊乱，从而影响再灌注时mPTP的开放。这几种离子调节紊乱主要包括：Ca2+超载明显增强，H+受到抑制，mPTP的开放，对K+瞬时通过线粒体膜的调节也包括在这种后处理的机制中。

3 结语

一个成功的药物后处理的发现和应用将带来巨大的临床和经济效益，基于目前对缺血/再灌注损伤众多机制研究的日益明朗化，并且在再灌注起始阶段施加处理措施具有临床可行性及方便性，药物后处理已成为目前以至将来一段时期内的研究热点。目前这方面的研究仍然存在着一些问题，比如，在确定药物后处理在临床上的实用价值之前，药物后处理的机制、有效的时间窗以及对心肌保护的近期和远期效果都还有待进一步了解和确认。目前，一些临床实验已经证明了某些药物后处理的保护作用，将来需要进一步设计一些大型的临床研究来最终确定药物后处理的心肌保护作用并将其投入临床应用。

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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 编辑：楼立理