过氧化物酶体增殖物激活受体激动剂在心肌梗死中的作用机制研究进展

魏士雄 孙赫

(吉林大学白求恩第一医院胸心外科，吉林 长春130000)

1 背景

急性心肌梗死具有高致死率，以冠状动脉血流减少及氧供不足等为特点，导致了以心脏缺血为特征的临床表现。其常见危险因素包括肥胖、血脂异常和糖尿病等。目前世界范围内每年新增超过300万例患者。过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptors，PPARs)激动剂被广泛用于单独或联合治疗多种代谢疾病，如糖尿病和高脂血症等，其属于核受体超家族配体激活的转录因子，具有PPARα、PPARβ/δ和PPARγ三种亚型，能够被脂肪酸及其衍生物激活，并与代谢过程直接关联。PPARα主要表达于肝脏、心脏、棕色脂肪组织和肾脏等部位，PPARβ/δ的表达存在较强的物种差异性，而PPARγ则可在脂肪组织、心脏、胃肠道和免疫细胞中被检测到。人工合成的特异性激动剂可用于各型PPARs的激活，并与顺式作用DNA元件和PPAR反应元件结合，从而引起基因转录的上调[1]。研究证实人类PPARs的基因多态性与动脉粥样硬化的发生发展密切相关，可导致冠心病的发生发展，并与其多个危险因素，如2型糖尿病、高血压、肥胖、血脂异常和代谢综合征有关。因此PPARs基因多态性不仅直接参与了冠心病发生发展的多个环节，而且可通过增加冠心病的危险因素来进一步促进冠心病的发生与发展。研究表明应用PPARs激动剂在治疗心血管疾病方面具有一定的作用，但同时也产生不良影响，从而限制了目前其在心血管风险患者中的应用程度。现综述PPARs激动剂对心肌梗死情况产生影响的基础和临床研究进展，并对未来进一步的深入研究方向提出设想。

2 PPARs激动剂在治疗心肌梗死中的应用

2.1 PPARα激动剂

目前各项研究中常见的PPARs广谱激动剂包括氯贝特、苯扎贝特、非诺贝特和血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂(替米沙坦等)等，而常见的PPARα激动剂则包括吉非罗齐和GW7647等。20世纪80年代末，Huttunen等[2]的一项研究提示PPARα激动剂吉非罗齐可用于预防冠心病，在这项研究中，吉非罗齐在五年的试验期内成功降低了高胆固醇血症患者的血浆低密度脂蛋白水平，实现了对中年男性冠心病的一级预防作用，受试者冠心病的发病率降低34%。1998年Goldenberg等[3]开启了一项苯扎贝特(一种降脂贝特酸衍生物，具有广泛的PPARs激动作用)预防心肌梗死的临床研究，8年随访结果表明研究组的主要不良心脏事件减少了17%。1999年Ginsberg等[4]开展了ACCORD研究，旨在探究与单独应用他汀类药物相比，联合应用他汀类药物和非诺贝特能否更加显著地降低2型糖尿病患者的心血管疾病风险，结果表明联合用药并未降低致死性心血管事件、非致死性心肌梗死或卒中的发生率。

2002年Wayman等[5]首次进行了PPARα激动剂对心肌梗死预后影响的研究，他们在对实验对象进行诱导性心肌梗死后给予了氯贝特，同时还研究了PPARγ激动剂噻唑烷二酮和环戊酮前列腺素对心肌梗死面积的影响。研究人员首先对大鼠使用了不同的PPARs激动剂药物，而后进行缺血再灌注处理，再测量大鼠的心肌梗死面积，其中氯贝特能够将梗死面积缩小30%，WY14643(Pirinixic acid，PPARα 激动剂)则能够将梗死面积缩小44%。研究发现噻唑烷二酮、罗格列酮和环格列酮对梗死面积的缩小作用较为显著(约45%)，而接受吡格列酮治疗的实验对象的梗死面积仅缩小25%。进一步的研究表明，当实验对象接受环戊妥酮前列腺素治疗时，梗死面积的缩小情况最为显著——15D-PGJ2(15-deoxy-Δ-12，14-prostaglandin J2，一种环戊烯酮前列腺素和 PGD2 的代谢产物，选择性PPARγ激动剂)治疗组梗死面积缩小85%，PGA1组梗死面积缩小47%。研究人员提出抑制激活B细胞的转录因子κ-轻链增强子可能是PPARα或PPARγ激动剂预处理后机体获得心脏保护作用的一种机制，因为他们观察到心肌梗死后包括单核细胞趋化蛋白-1和诱导型一氧化氮合酶等在内的核因子κB(NF-κB)促炎靶基因表达的上调，而这一情况在15D-PGJ2预处理后则会减弱。此外，15D-PGJ2还上调了心脏保护血红素氧合酶-1的表达。然而，研究也表明尽管15D-PGJ2已被证实是一种有效的PPARγ激动剂，但并不是所有观察到的效应都是通过PPARγ介导的。一项针对大鼠心肌细胞体外研究的结果表明，PPARγ激动剂罗格列酮不具备如同15D-PGJ2上调血红素氧合酶-1表达的能力。因此研究人员认为15D-PGJ2的增益效应也可能是由PPARα受体的同时激活介导的[5]。Yue等[6]也观察到类似的情况，他们在一个小鼠心肌缺血再灌注模型中评估了PPARα激动剂GW7647的效果，结果GW7647显著缩小了梗死面积的大小，减轻了心肌收缩功能障碍。但这些效应在PPARα基因被敲除的小鼠中并未被观察到，这证实了激动剂对于PPARα受体的选择性。研究进一步表明，GW7647能够降低心肌脂肪酸氧化酶的活性，阻止促炎细胞因子释放及中性粒细胞积累，抑制NF-κB激活，这些结果进一步表明了PPARα在心脏保护中具有的代谢和抗炎特性。

但是，Sambandam等[7]在一项研究中却观察到了一组完全相反的结果。研究人员对野生型小鼠、心脏特异性过表达PPARα小鼠和PPARα敲除小鼠进行了心肌缺血再灌注处理。结果表明基因敲除小鼠比其他两组动物的心肌损伤面积更小，心功能受损程度更低，而过表达的小鼠则表现出葡萄糖氧化率低以及心肌收缩功能较差的情况。这表明持续性PPARα激活对缺血后心肌细胞的功能恢复有不利影响[8-9]。这一结论也被Xu等[10]证实，他们的研究结果表明，PPARα过表达会对反复心肌缺血再灌注的小鼠心脏引起不可逆转的损伤，包括糖原沉积变多、细胞凋亡增加、抗氧化能力紊乱和收缩元件功能不良，并最终引起心室收缩功能下降[8]。一项名为FIELD研究的结果表明，在纳入的9 795例2型糖尿病患者中，非诺贝特并未显著降低冠状动脉主要不良事件的风险，但降低了包括非致命性心肌梗死和血管再扩张在内的总体心血管不良事件[9]。研究人员观察到接受Wy14643治疗的Goto-Kakizaki大鼠缺血心肌的梗死面积缩小，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Akt)和内皮型一氧化氮合酶的表达上调[11]。在非糖尿病性心肌梗死并使用氯贝特治疗的大鼠中也观察到类似的发现。对炎症因子水平进行分析发现大鼠的白介素-6、肿瘤坏死因子-α、细胞间黏附分子-1、血管细胞黏附分子-1、基质金属肽酶-9、NF-κB和诱导型一氧化氮合酶的表达降低。超声心动图检查显示，氯贝特降低了左心室扩张程度，但左室射血分数并未得到改善[12]。

PPARα激动剂作为心脏脂肪酸氧化酶的激活剂和葡萄糖利用的抑制剂，被作为探索预防和治疗心肌梗死的潜在药物而获得重视，但在部分研究中其副作用限制了这种发展。由于不同研究的配体依赖性变异、实验设置差异、给药时间和所用物种存在的差异可能限制了结论的普适性，因而PPARα在心肌梗死模型中的具体作用尚不得知。

2.2 PPARβ/δ激动剂

目前在研究的PPARβ/δ激动剂包括GW501516和GW610742X等。PPARβ/δ主要表达于心肌组织，其缺失已被证明可诱导心肌脂质积累和心肌病，进而导致充血性心力衰竭及降低患者生存率，维持正常脂肪酸氧化已被证实是PPARβ/δ保护心肌作用的主要机制[13]。PPARβ/δ激动剂GW501516于2000年被应用于治疗代谢综合征和糖尿病，这些试验在2007年由于在动物实验中出现癌症副作用而停止[13]。目前一项针对血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂替米沙坦(具有广谱PPARs激动作用)的两项临床试验已经完成(TRANSCEND和ONTARGET)，研究结果表明除女性患者的心肌梗死总体风险降低20%外，两组在其余事件终点方面未见显著差异[14]。

Wagner等[15]观察到PPARβ/δ激活对心肌梗死存在有益影响，在使用心肌细胞特异性过表达PPARβ/δ诱导的小鼠模型时，结果表明心肌梗死面积更小、细胞增殖增强以及心脏功能参数改善。另有学者研究了激动剂GW610742X对大鼠心肌梗死预后的影响[16]。研究中左室射血分数未得到改善，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在心肌梗死标志物正常化、改善右心室肥厚和减少肺充血方面有一定帮助。据报道远端缺血预处理缩小心肌梗死面积和心肌细胞凋亡，改善心肌缺血后心脏的功能。预缺血这些有益的功能其分子信号通路或与PPARβ/δ的上调有关。有研究发现PPARβ/δ激动剂治疗能够诱导心肌的再血管化。在特异性过表达PPARβ/δ的小鼠中，研究人员不仅观察到心脏血管化的快速增加，而且还有心肌细胞的快速生长。并且PPARβ/δ血管特异性过表达也增加了心肌梗死患者的毛细血管密度。这些结果部分证实了心脏细胞中PPARβ/δ激活的适当平衡可能具有潜在的心脏保护作用，并强调了PPARβ/δ表达对心脏修复的意义。

然而，在实验中同样也发现，虽然血管生成增加，但未能改善这些心肌缺血动物的预后。并且有研究观察到，与对照组相比，诱导血管特异性PPARβ/δ过表达的动物的梗死面积更大，纤维化增强，超声心动图参数明显更差。这表明PPARβ/δ仅在血管系统中的特异性、不平衡激活不足以保护慢性缺血性心脏病[16]。据报道，在大鼠心肌梗死后使用PPARβ/δ激动剂GW610742治疗同样会增加血管密度和纤维化。GW610742增加了骨髓源性间充质干细胞在心脏中的募集，并增强了成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化。研究表明这一过程伴随着血清血小板源性生长因子B、基质源性生长因子-1和基质金属肽酶-9水平的升高[17]。目前针对PPARβ/δ激动剂的研究少于PPARα和PPARγ激动剂，它对于心血管系统的功能也比后者更为矛盾化，其在心血管系统中的具体功能有待探究，距离临床应用仍较为遥远。

2.3 PPARγ激动剂

常见的PPARγ激动剂为噻唑烷二酮类药物(如罗格列酮、吡格列酮和曲格列酮等)，临床上多用于治疗2型糖尿病，然而其因潜在的心脏副作用而饱受争议[18]。在一项纳入了同时患有2型糖尿病及心血管疾病患者的前瞻性研究中，吡格列酮被证明增加了心力衰竭的发生率[19]。与此同时，罗格列酮也被证明与心肌梗死和脑卒中发病率的升高相关[20]。美国心脏协会和美国心脏病学会基金会的一项研究最终得出结论：噻唑烷二酮类药物无法预期从缺血性心脏病事件中获益[21]。Doney等[22]调查了糖尿病患者的PPARγ变异，他们发现PPARG Pro12Ala的变异与心肌梗死风险降低之间存在关联，而C1431T基因型则有相反的作用，以上多态性可能导致了上述相互矛盾的结果，其具体机制目前仍未知。

实验室的结果却发现：当使用罗格列酮治疗经缺血再灌注操作的大鼠模型时，研究人员观察到心肌梗死面积缩小，心肌收缩功能得到改善，巨噬细胞/中性粒细胞侵袭减少，这与细胞间黏附分子-1和单核细胞趋化蛋白-1表达降低相关。他们将这一心脏保护作用归因于抑制炎症反应[23]。在另一研究中，作者发现经PPARγ激动剂治疗的动物心脏中血管紧张素Ⅱ受体的ATR1表达减少，ATR2表达增加，同时这一过程伴随着丝裂原激活蛋白激酶42/44的下调，表明ATR2血管紧张素Ⅱ对丝裂原激活蛋白激酶42/44的抑制是罗格列酮心脏保护作用的机制之一[24]。罗格列酮对大鼠心肌梗死后左室重塑和收缩障碍也有一定的有益疗效[25]。

在缺血再灌注前用吡格列酮预处理7 d的家兔中，研究人员观察到家兔的心肌梗死面积缩小，左心室功能得到改善，PI3K/Akt和内皮型一氧化氮合酶通路被显著激活[26]。Zhang等[27]还提出了PI3K/Akt通路的激活作为罗格列酮介导的缺血再灌注小鼠心脏保护的可能机制假设。此外，在大鼠心肌梗死模型中注射间充质干细胞后同时给予吡格列酮治疗比单纯间充质干细胞移植能更有效地改善心功能。血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂替米沙坦也是一种以PPARγ为靶点的药物，已在异丙肾上腺素诱导心肌损伤的实验模型中进行了评估，它降低了左心室舒张期末压，改善了生化、组织病理学和超微结构参数[28]。这组研究人员还报道了替米沙坦对异丙肾上腺素诱导心肌损伤的糖尿病大鼠有类似的有益作用，这一过程可被PPARγ拮抗剂GW9662抵消[29]。

由于莫格他唑等药物引起的血清肌酸酐升高、体重增加、水肿的重大心血管不良事件等副作用[30]，这类双重PPARα/γ激动剂的几项临床试验被停止。总之，虽然PPARγ激动剂在糖尿病和动脉粥样硬化的治疗中有一定益处，但已知的危险因素与心血管疾病相关，它们也有着不利的影响，因此其临床应用仍然较为受限。

3 结论

各类PPARs激动剂有着互不相同的临床益处和不良事件，其能够控制脂质和能量代谢，因而在治疗心血管疾病中具有一定作用。但由于其在特定人群中出现心肌梗死等严重副作用，需要进一步的研究来阐述其作用机制并调控其活性以获得最佳的治疗收益。