药物模拟心肌缺血后适应的研究进展

纪 超(综述)，刘 颖(审校)

(广东药学院基础学院病理生理教研室，广州510006)

心肌缺血再灌注损伤(myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI)是指心肌在缺血的基础上恢复血流后组织损伤反而加重，甚至发生不可逆性损伤的现象。MIRI限制了临床上对缺血心肌的许多重要治疗手段，如冠状动脉搭桥术、急性心肌梗死溶栓疗法、经皮腔内冠脉血管成形术等，已成为阻碍缺血心肌从再灌注治疗中获得最佳疗效的主要难题。2003年，Zhao等［1］首次提出缺血后适应(ischemic postconditioning，IPost)的概念，并且指出 IPost在对抗 MIRI时具有强大的心肌保护作用。后适应与预适应相比，所给予的保护性复灌-停灌处理施加在缺血以后、再灌注开始时，因此更具临床可行性。IPost被发现后，如何建立有效的药物后适应途径成为新的研究热点。

1 心肌IPost的概念和机制

在心肌较长时间缺血后，对心脏进行3个短周期的再灌-停灌处理(即反复30 s再灌→30 s再阻断，总时程达3 min)，然后再进行长期再灌注，可以缩小心肌梗死面积、减轻细胞水肿、改善心功能，这种心肌保护现象称之为IPost。

越来越多的资料表明，参与IPost保护机制的信号通路主要是由再灌注损伤抢救激酶通路［2］及其下游介质组成的，而线粒体［3］被认为是这些通路的终末效应器，在IPost保护缺血再灌注的心肌上发挥了重要作用。

目前已知的与IPost有关的是磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋 白 激 酶 B(phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)［4］和细胞外调节蛋白激酶1/2(extra-cellular signalregulated protein kinase 1/2，ERK1/2)途径［5］。PI3K/Akt介导IPost的下游信号因子有一氧化氮(nitric oxide，NO)［6］、糖原合酶激酶 3β(glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β)［7］、环磷酸鸟苷/蛋白激酶 G［8］、Rho依赖性蛋白激酶［9］和Janus激酶/信号转导子和转录激活子(signal transducer and activator of transcription factors，STAT)［10，11］。核糖体蛋白 S6 激酶作为ERK1/2信号通路下游的蛋白激酶也参与IPost的心肌保护作用机制［12］。

还有一些其他的信号通路，如c-Jun氨基末端激酶［13］、蛋白激酶 C［14］、1-磷酸鞘胺醇［15］以及内质网应激［16］，随着它们在保护心肌抗MIRI的作用被明确，后适应的作用机制也得到了进一步的完善。

2 药物后适应的概念及相关药物的研究进展

再灌注期间或再灌注前不久用药物代替手术缺血来模拟IPost对缺血/再灌注心肌的保护效应，即药物后适应。药物后适应是在心肌IPost的基础上发展起来的，通过药物激发或模拟机体自身的内源性保护物质或直接激活相关信号通路而呈现的心肌保护作用，它以药物替代缺血刺激，克服了手术缺血损伤的弊端，为心肌保护开创了广阔的前景。

2．1 麻醉剂

2．1．1 七氟烷 Yao等［17］在大鼠离体心脏MIRI模型上于再灌注前给予七氟烷，发现心功能的恢复得到显著改善，心肌梗死面积缩小，这些保护效应能够被PI3K抑制剂、ERK1/2抑制剂、线粒体ATP敏感性钾通道抑制剂和线粒体膜通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)开放剂所消除，说明PI3K、ERK1/2和线粒体均参与七氟烷后适应的作用机制。另有研究报道［18］，七氟烷在糖尿病大鼠体内无法诱导出IPost的心肌保护效应，即使给予胰岛素使其血糖达到正常也无法诱导成功。通过观察STAT3和PI3K在糖尿病大鼠和正常大鼠后适应前后的磷酸化水平发现，糖尿病大鼠STST3活化水平大大降低，说明糖尿病引起的STAT3介导的信号通路阻滞是糖尿病大鼠无法成功诱导后适应作用的关键点，提示STAT信号通路涉及七氟烷模拟的后适应保护机制。

2．1．2 地氟烷 Smul等［19］在家兔 MIRI模型实验再灌注前3 h给予30 min地氟烷，实验发现心肌梗死面积显著缩小，而采用内皮型一氧化氮合酶抑制剂能阻断这种心肌保护效应，说明地氟烷模拟的药物后适应的作用机制与NO介导的信号通路有关。

2．1．3 异氟醚 Venkatapuram 等［20］在家兔体内心脏的实验中于再灌注开始前给予异氟醚发现，心肌梗死面积显著缩小，这种心脏保护作用可以分别被PI3K抑制剂渥曼青霉素和mPTP开放剂苍术苷所削弱，提示再灌注前给予异氟醚后适应的作用机制可能与激活PI3K通路和减少mPTP的开放有关。

2．1．4 丙泊酚 Wang等［21］在大鼠体内 MIRI模型上，通过在再灌注开始前3 min至再灌注结束后5 min静脉给予丙泊酚发现，丙泊酚能够显著缩小心肌梗死面积、减少心肌细胞凋亡、上调Akt磷酸化水平，表明丙泊酚发挥心肌保护作用的机制可能是通过激活Akt通路引发的。同样的保护效应也在He等［22］的大鼠离体心脏实验中被证实，并发现mPTP开放剂可以消除丙泊酚的后适应作用，说明丙泊酚后适应的保护机制与抑制mPTP的开放有关。

2．2 腺苷 Methner等［23］于再灌注前5 min给予小鼠体内心脏特异性A2b腺苷受体激动剂持续60 min发现，心肌梗死面积显著缩小，这种保护效应可以被特异性A2a腺苷受体拮抗剂所消除;同样，A2a腺苷受体激动剂诱导的后适应也可以被A2b腺苷受体拮抗剂所抑制。提示同时活化A2a和A2b腺苷受体是腺苷后适应发挥心肌保护作用所必需的。CD73被认为是缺血时产生腺苷的必需品，一直一来认为IPost不能对CD73基因剔除小鼠产生保护作用，单独分别给予A2a和A2b腺苷受体激动剂也验证了这个说法。但当共同应用A2a和A2b腺苷受体激动剂时，却可以诱导出后适应样心肌保护效应，进一步证明了A2a和A2b腺苷受体的同时活化在腺苷后适应中发挥关键作用。Penna等［24］在大鼠离体心脏MIRI模型上，于缺血后给予5个循环10 s无腺苷缓冲液-10 s含腺苷的缓冲液处理，之后恢复再灌注，发现这种腺苷后处理并没有呈现出期待的IPost样保护效应，提示这种模仿IPost处理方式的给药方法并不能诱导内源性心肌保护效应的发生。

2．3 激素

2．3．1 促红细胞生成素 Tamareille等［25］在大鼠离体和体内实验中均发现，再灌注起始时给予促红细胞生成素能够诱导出IPost样的心肌保护效应，上调GSK-3β的磷酸化水平，而分别给予PI3K和ERK1/2抑制剂可以消除促红细胞生成素诱导的后适应，说明促红细胞生成素后适应的这种保护作用是通过增强GSK-3β的磷酸化实现的，其作用机制与PI3K/GSK-3β及ERK1/2有关。

2．3．2 染料木黄酮 Couvreur等［26］于再灌注起始给予家兔染料木黄铜(genistein，Geni)后发现，心肌梗死面积显著缩小，而用GSK-3β抑制剂能够消除这种抗MIRI的保护效应，提示Geni后适应的机制可能与Akt/GSK-3β通路有关。Tissier等［27］在家兔体内MIRI模型上于再灌注前给予Geni能够显著减小心肌梗死面积，增加Akt的磷酸化水平，分别给予雌激素受体抑制剂和PI3K抑制剂均能使这种心肌保护效应消失，说明Geni后适应是通过激活雌激素受体介导的PI3K/Akt信号通路实现的。

2．4 吗啡 Gong等［28］在新西兰白兔的体内MIRI模型上于再灌注前1 min给予吗啡发现，心肌肌钙蛋白I水平和丙二醛含量下降，超氧化物歧化酶活性升高，心肌梗死面积减少，说明吗啡后适应的心肌保护作用可能与抗氧化机制有关。Chen等［29］在大鼠体内MIRI模型上发现，于再灌注前应用吗啡能够使危险区的心肌梗死面积显著缩小。这种保护效应可以为非选择性阿片受体拮抗剂和κ-阿片受体拮抗剂所消除，却不能被δ-阿片受体拮抗剂抵消;给予5-羟葵酸盐阻断线粒体敏感性钾通道后吗啡后适应的保护作用也消失，提示吗啡后适应发挥抗MIRI作用是通过κ-阿片受体的激活以及线粒体敏感性钾通道的开放而实现的。

2．5 离子交换抑制剂

2．5．1 Na+-Ca2+交换抑制剂 KB-R7943 张轩萍等［30］于再灌注开始前给予大鼠离体心脏Na+-Ca2+交换抑制剂KB-R7943发现，心功能各项指标均得到改善，心肌梗死面积缩小，表现出强大的后适应保护作用，表明KB-R7943具有减轻细胞外Ca2+内流的作用，提示KB-R7943后适应作用机制与减轻Ca2+超载有关。

2．5．2 钠氢交换抑制剂cariporide 侯风青等［31］在大鼠体内MIRI模型上发现，再灌注开始即刻于1 min内一次性注入Na+-H+交换抑制剂cariporide，可以使心肌梗死面积减小，再灌注末血浆肌酸激酶和丙二醛减少，提出cariporide后适应可能是通过阻断缺血再灌注时细胞内Na+的蓄积，从而减轻缺血再灌注所带来的Ca2+超载实现的。

2．6 中药

2．6．1 三七 钱越洲等［32］于再灌注时给予大鼠离体心脏含有三七有效成分Rx的灌流液能改善心功能、减少氧自由基的生成，在心肌缺血再灌注中发挥保护心肌作用，其具体作用机制可能与抗氧化损伤机制有关。

2．6．2 丹红注射液 郄素会等［33］在大鼠离体心脏MIRI模型上于再灌注前给予丹红注射液直至再灌后40 min发现，心肌中超氧化物歧化酶活力、谷胱甘肽过氧化物酶活力和一氧化氮含量均升高，丙二醛含量和总一氧化氮合酶活力降低，说明丹红注射液对离体大鼠缺血再灌注损伤的心肌具有保护作用，此作用可能与抑制心肌脂质过氧化、增强抗氧化能力有关。

2．7 多肽和蛋白

2．7．1 活化蛋白C Ding等［34］在大鼠体内实验中通过再灌注前给予活化蛋白C，发现活化蛋白C能够显著缩小心肌梗死面积，促进ERKI/2和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，降低凋亡前基因Bax和细胞色素C的表达，呈现出IPost样心肌保护作用。提示活化蛋白C后适应机制可能与激活抗凋亡通路有关。

2．7．2 Apelin Apelin是一种血管内皮源性肽，Rastaldo等［35］在大鼠离体心脏MIRI模型上于再灌注前给予Apelin-13可以使心肌梗死面积显著缩小，并有效减轻缺血后的心肌痉挛，发挥与IPost类似的心脏保护作用，这种效应在给予内皮型一氧化氮合酶抑制剂后消失，提示Apelin-13后适应发挥心肌保护的作用与NO信号通路的调节有密切关系。

2．8 其他

2．8．1 硫氢化钠 Ji等［36］在离体家兔心脏MIRI模型上发现，于再灌注起始时给予硫氢化钠可以产生内源性硫化氢的硫氢化钠，能够使缺血区心肌梗死面积减小，而线粒体敏感性钾通道抑制剂可消除这种保护作用，提示硫氢化钠后适应的机制可能与线粒体敏感性钾通道的开放有关。

2．8．2 依达拉奉 依达拉奉是一种脑保护剂，属于自由基清除剂。Zhang等［37］在大鼠体内心脏 MIRI模型上发现，在再灌注前1 min于大动脉给予依达拉奉能使肌酸激酶同工酶、丙二醛、NO及梗死心肌的面积显著减少，超氧化物歧化酶活性增高，说明依达拉奉于再灌注前动脉给药能够成功诱导IPost样心肌保护作用，其效应可能与抗氧化机制有关。

2．8．3 11，12-环氧二十碳三烯酸 11，12-环氧二十碳三烯酸是一类由内皮细胞释放的舒血管物质，属于内皮衍生性超极化因子。Wang等［38］于再灌注开始前给予大鼠离体心脏11，12-环氧二十碳三烯酸能够促进心功能的恢复，使肌内质网Ca2+-ATP酶和2型肌醇三磷酸受体的表达升高、受磷蛋白的表达下降，提示11，12-环氧二十碳三烯酸后适应作用机制与调节肌内质网Ca2+-ATP酶的活性、上调2型肌醇三磷酸受体的表达及下调受磷蛋白的表达有关。

2．8．4 吡那地尔 吡那地尔是一种降血压药，属于ATP敏感性钾离子通道开放剂。申宇等［39］在大鼠体内心脏MIRI模型上发现，于再灌注前1 min给予吡那地尔可以使心肌梗死面积缩小，乳酸脱氢酶水平、再灌注心率、左心室收缩压-左心室舒张末压、左心室压力最大上升速度及左室压力最大下降速度均显著降低，提示吡那地尔后适应的作用机制可能与线粒体敏感性钾通道的开放有关。

3 结语

心肌IPost是目前公认的保护心肌缺血损伤作用最强、效果最为可靠的内源性机制，具有比预适应更广泛的临床应用价值。药物后适应通过药物激发或模拟机体自身的内源性保护物质，以药物替代缺血刺激，克服了手术缺血损伤的弊端，有着更广阔的临床应用前景。值得注意的是，药物后适应是一种改良条件的再灌注，在处理手段上不完全等同于IPost。因此，对于药物后适应的作用机制、有效时间窗以及药物后适应对心肌保护的远期和近期效果均有待于进一步了解。目前，对药物后适应的研究还多集中于化学药的模拟，对中药的研究极少，而中药因不良反应少且药理作用靶点多的优势在模拟IPost上的可发掘潜力是巨大的。从一些明确能够影响IPost发生机制的具有心肌保护作用的中药传统复方中选取中药单体进行药物后适应的研究将成为药物后适应的新着眼点。

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