高胆固醇血症对心肌缺血/再灌注损伤和心脏保护机制的影响研究进展

李雯娜，吴楠，贾大林

(中国医科大学附属第一医院，沈阳110001)

缺血性心脏病(IHD)是危害人类健康的重要疾病，尽早恢复组织的血液灌注是减轻心肌缺血性损伤的根本措施。然而，缺血后的再灌注本身可对心肌组织产生显著损伤，最终导致心脏功能障碍，称为心肌缺血/再灌注损伤(MIRI)[1]。目前，对MIRI及其机制的研究已较深入，诸多药物和治疗措施在动物模型中被证实可降低MIRI。但这些药物和治疗措施在人类的临床试验中却无心脏保护作用。产生这种分歧的主要原因是动物实验多在健康动物中进行，而临床患者常合并多种疾病状态，如高胆固醇血症、高血压、糖尿病等，改变了心脏对缺血/再灌注损伤和心脏保护机制的反应。高胆固醇血症在心血管疾病患者中常见，被认为是IHD发生发展的重要危险因素。但目前对于高胆固醇血症对MIRI的影响关注较少，且有限的研究尚存在争议，尤其是在评价心脏保护机制方面，如缺血预处理(IPC)、缺血后处理(IPO)、远程缺血处理(RIC)及药物干预等对高胆固醇动物MIRI的作用时，争议更加突出[2]。现就高胆固醇血症对MIRI的影响及其对IPC、IPO、RIC及药物干预等心脏保护措施的影响综述如下。

1 高胆固醇血症对MIRI的影响

关于高胆固醇血症对心肌坏死的影响，Liu等[3]应用1%胆固醇饮食喂养新西兰兔子8周，发现高胆固醇饮食组兔子的心肌梗死面积较正常饮食组显著增加，并伴随髓过氧化物酶(MPO)含量及活性的显著升高，提示高胆固醇血症通过增加MPO介导的炎症反应对MIRI产生不利作用。与心肌坏死不同，凋亡是一个被基因调控的高度规范过程，是程序性的细胞死亡，以细胞皱缩、染色体浓缩、DNA断裂、细胞膜空泡和凋亡小体为特点。心肌细胞凋亡是MIRI的表现形式，亦是其发病机制的重要环节。Osipov等[4]利用高脂/高胆固醇饮食喂养豚鼠4周，发现高胆固醇组豚鼠的心肌梗死面积显著高于正常胆固醇组，高胆固醇组豚鼠的凋亡细胞数是正常胆固醇组的3.8倍，并证实此不仅与高胆固醇血症增加氧化应激和炎症反应相关，还与其降低促生存蛋白Bcl-2、p-Akt和p-PKC的表达，增加促凋亡蛋白PARP的表达相关。Ma等[5]应用2%胆固醇饮食喂养大鼠8周，发现高胆固醇大鼠的心肌梗死面积较正常饮食组增加18%，心肌细胞凋亡率较正常饮食组亦显著增加，其机制与高胆固醇饮食组Caspase-3表达增加相关。

2 高胆固醇血症对心脏保护机制的影响

2.1 高胆固醇血症对IPC的影响 1986 年，Murry等[6]提出IPC概念，即预先短暂、反复缺血可使心肌在后续的持续缺血中得到保护，从而减少心肌梗死面积。尽管研究表明，IPC可减轻MIRI，但在兔子及众多啮齿类动物中已证实，IPC的心脏保护作用可被高胆固醇血症取消，其机制十分复杂。Kocsis等[7]证实，高胆固醇饮食可显著改变小鼠心脏中IPC诱导的氧化/硝化应激相关基因表达，此在取消IPC心脏保护作用中起重要作用。线粒体ATP 敏感钾(mitoKATP)通道开放被认为是介导IPC心脏保护作用的重要因素。Csonka等[8]应用2%胆固醇饮食喂养大鼠8周，证实高胆固醇血症可抑制mitoKATP通道开放。提示高胆固醇血症对mitoKATP通道开放的抑制是IPC下游信号通路异常的重要原因，取消IPC的心脏保护作用。G?rbe等[9]应用2%胆固醇饮食喂养大鼠12周，发现高胆固醇大鼠IPC心脏保护作用的消失与细胞膜和线粒体Connexin43重新分布相关。Yadav等[10]应用含1%胆固醇的高脂饮食喂养大鼠6周，发现高脂心脏中IPC保护作用的消失与糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)的上游保护信号途径抑制和线粒体通透性转运孔(mPTP)开放有关。然而，亦有研究报道高胆固醇血症不取消IPC的保护作用。

2.2 高胆固醇血症对IPO的影响 由于IPC需在心肌缺血前进行，而临床上急性心肌缺血的时间难以预测，一定程度限制了IPC的临床应用。2003年，Zhao等[11]首次在犬心脏缺血/再灌注模型中，于持续3 h的再灌注开始前实施多次短时间的缺血/再灌注处理，明显改善再灌注后冠状动脉内皮功能，限制了心肌梗死范围，该现象定义为IPO。高胆固醇血症取消IPC的心脏保护作用，同样亦可取消IPO的心脏保护作用。Iliodromitis等[12]曾报道，IPO能降低正常血脂兔子的心肌梗死面积，但不能降低高胆固醇兔子的心肌梗死面积，在接受IPO的高胆固醇兔子中，再灌注时心肌和血清中丙二醛(MDA)水平均升高，提示高胆固醇血症通过增加心脏炎症反应取消IPO的心脏保护作用。最近，我们课题组对高胆固醇血症取消IPO的机制进行深入研究发现：①高胆固醇血症通过干扰GSK-3β磷酸化继而减少mPTP开放取消IPO的心脏保护作用[13]，当给予mPTP抑制剂环孢素A(CsA)时，IPO的心脏保护作用被恢复[14]；②高胆固醇血症抑制RISK信号通路活化并干扰下游的凋亡相关信号通路，从而取消IPO的心脏保护作用[15]。然而，仍有研究报道高胆固醇血症不取消IPO的保护作用。

2.3 高胆固醇血症对RIC的影响 IPC和IPO要求对心脏直接进行侵入性干预措施。而在持续缺血前或再灌注即刻，通过在另一个器官或组织中应用一个或多个短暂非致命的缺血和再灌注循环，远距离保护心脏免受MIRI，这种现象被称为远程缺血预处理(RIPC)或远程缺血后处理(RIPOC)[16]。由于RIPC和RIPOC的概念提出较晚，目前关于高胆固醇血症影响RIPC和RIPOC研究有限。近期，Ma等[5]研究显示，在高胆固醇大鼠中，RIPC降低心肌坏死和凋亡的作用被取消，此可能与高胆固醇血症影响PI3K/Akt/GSK-3β信号相关。Hong等[17]研究证实，在高胆固醇小鼠中，RIPOC降低心肌梗死面积、减轻心肌细胞凋亡、改善心功能的保护作用被取消，此可能与高胆固醇血症影响PTEN/Akt/GSK-3β信号相关。

2.4 高胆固醇血症对药物诱导心脏保护措施的影响 在长时间缺血前或再灌注即刻给予部分药物(如腺苷、缓激肽、阿片类等)治疗，亦可模拟IPC和/或IPO介导的心脏保护作用，被称为药物预处理(PPC)和药物后处理(PPost)[18]。然而，由于高胆固醇血症这一异常的病理状态，改变了心脏对缺血/再灌注损伤和心脏保护措施的反应，使诸多药物预处理和/或后处理的心脏保护作用仍被抵消[8,19]。

目前研究仅证实，以下药物可减轻高胆固醇动物的MIRI。①降脂药物：他汀类药物可显著降低胆固醇水平，并有多效性，可为患者带来更多获益。西立伐他汀被报道在高胆固醇豚鼠中具有抗MIRI的保护作用。但西立伐他汀由于其导致横纹肌溶解的严重不良反应已退出市场。然而，由于他汀显著的心脏保护作用，其他他汀在高胆固醇状态下限制MIRI的作用已被广泛评价。研究证实，在高胆固醇兔子缺血/再灌注模型中，应用第二代他汀，辛伐他汀治疗可限制心肌梗死面积，减轻氧化/硝化应激[12]。另外，Andreadou等[20]研究证实，在高胆固醇兔子缺血/再灌注模型中，普伐他汀可降低心肌梗死面积，且这种作用与血脂降低程度无关，通过活化eNOS和降低氧化/硝化应激实现。在高胆固醇兔子缺血/再灌注模型中，在心肌再灌注时给予第三代他汀，瑞舒伐他汀，亦可通过抑制MMP-2的活性降低心肌梗死面积[21]。贝特类药物是过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)激动剂，是广泛应用的降脂药物。目前关于贝特类药物对于高胆固醇心脏作用的研究有限。仅Singh等[22]研究证实，非诺贝特可恢复IPC降低心肌梗死面积的作用。普罗布考是一种具有降脂作用的抗氧化剂。研究证实，在高脂兔子中应用普罗布考长期治疗，可降低白细胞在心肌中和动脉硬化血管病变处聚集，并显著降低心肌损伤。关于其他降脂药物，如烟酸类、前蛋白转化酶枯草溶菌素9(PCSK9)抑制剂，目前在高胆固醇动物中尚无心脏保护作用的数据。②其他药物：关于血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)，研究已证实，在高胆固醇饮食兔子中长期应用依那普利可有效降低心肌梗死面积，这种有益作用主要通过缓激肽β2受体介导途径实现。关于血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂(ARB)，Li等[23]研究证实，阿齐沙坦后处理可降低缺血/再灌注诱导的心肌梗死面积，改善心功能，并可恢复IPO对高胆固醇心脏的保护作用，这种作用通过特异性调节eNOS实现。罗格列酮是一种过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)激动剂，在高胆固醇兔子缺血/再灌注模型中具有抗凋亡作用[24]。罗格列酮的这种减轻高胆固醇兔子MIRI的保护作用与减轻缺血后心肌硝化应激，恢复促凋亡和抗凋亡MAPK信号平衡，减少缺血后心肌凋亡，改善心脏功能有关。然而，由于其具有不良的心脏作用，如诱导IHD的发生，目前罗格列酮的临床应用受限。白藜芦醇是一种多酚类植物抗毒素，对高胆固醇心肌具有保护作用。Juhasz等[25]报道，在高胆固醇兔子中，与非治疗组相比，白藜芦醇治疗组的心肌梗死面积显著降低。TP508是一种新型的凝血酶片段，在高胆固醇猪的心脏中具有抗MIRI的作用。研究指出，在高胆固醇猪缺血/再灌注模型中，应用TP508单体治疗可降低心肌凋亡和坏死。同样地，TP508二聚体亦可减轻高胆固醇猪的MIRI[26]。与TP508单体类似，此是通过上调细胞生存途径，下调促凋亡途径实现。法舒地尔是一种选择性Rho激酶抑制剂。我们课题组研究证实，高剂量法舒地尔(10 mg/kg)可减轻高胆固醇大鼠心肌的坏死与凋亡，并且这种保护作用通过上调PI3K/Akt/eNOS途径和开放mitoKATP通道实现[27]。并且证实，法舒地尔可恢复IPO对高胆固醇心脏的保护作用，此通过活化PI3K/Akt/eNOS途径和增加心肌NO含量实现[28]。尼可地尔是一种具有双重药理机制的抗心绞痛药物，其既是KATP通道开放剂，又具有硝酸酯样作用。我们课题组研究证实，尼可地尔预处理和后处理可减轻高胆固醇大鼠MIRI。这种保护作用与开放mitoKATP通道和硝酸酯样作用的双重药理机制相关[29]。并且，尼可地尔预处理和后处理还通过调节RISK途径及其下游Bcl-2家族蛋白和终末Caspase-3蛋白的表达发挥对高胆固醇心脏的保护作用。

综上所述，高胆固醇血症使心肌对缺血/再灌注损伤的灵敏度增加，削弱IPC、IPO、RIPC及某些药物的心脏保护作用，其机制复杂。目前，尚需更深入地研究高胆固醇血症加重MIRI的机制，并有针对性的选择相应药物以减轻高胆固醇心脏的MIRI。