二氢吡啶类钙通道拮抗剂对血管内皮功能的影响及其抗动脉硬化作用

王美芹 张建志

二氢吡啶类钙通道拮抗剂对血管内皮功能的影响及其抗动脉硬化作用

王美芹 张建志

钙通道阻滞剂(calcium channel blockers, CCB)又称为钙拮抗剂(calcium antagonists, CA),是治疗高血压、冠心病、心律失常等多种心血管疾病的常用药物。动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)是导致心脑血管疾病的元凶,严重危害着人类健康[1],其发病机制包括损伤应答学说、脂质浸润学说及炎症反应学说等。一些研究发现，CCB不但有降压作用,而且还能够改善血管内皮功能及抗AS,现就CCB对血管内皮功能的影响及其抗AS作用的研究进展进行综述。

1 CCB的分类

根据CCB的结构及组织选择性、 结合位点、 药理效应等可有多种不同的分类方法。WHO在1987年将CCB分为选择性和非选择性2大类。国际药理联合会在1992年又将其分为Ⅲ类:Ⅰ类选择性作用于L-型钙通道,它又分为4个亚类:Ⅰa类为二氢吡啶类(氨氯地平、硝苯地平等);Ⅰb类即地尔硫类(地尔硫);Ⅰc类为苯烷胺类(维拉帕米);Ⅰd类为粉防己碱。Ⅱ类选择性作用于其他电压依赖性钙通道,又分为作用于T-型钙通道(如米贝地尔)、作用于N-型钙通道(芋螺毒素)和作用于P-型钙通道(蜘蛛毒素)。Ⅲ类是非选择性钙通道调节剂。目前临床广泛应用的主要为L-型CCB,由于CCB的血管保护作用主要来自于二氢吡啶类CCB,因此本文重点介绍此类药物。

2 药理作用

细胞内第二信使是Ca2+,对心血管起到重要的作用。CCB可阻滞Ca2+进入细胞内,降低细胞内Ca2+的浓度,抑制Ca2+调节的细胞功能,对心血管系统产生多种重要作用。此降压机制为:L-型钙通道阻滞剂通过与细胞膜L-型钙通道α1亚单位特异性结合,抑制细胞外Ca2+进入血管平滑肌细胞(VSMC),降低兴奋-收缩耦联,减弱血管收缩能力,从而使血压下降。二氢吡啶类CCB具有较高的血管选择性,该类药物主要作用于毛细血管前括约肌和小动脉,它对静脉平滑肌影响很小,能在不影响心脏前负荷的情况下,减轻心脏后负荷,降低心肌耗氧量。

3 CCB的血管内皮保护作用

血管内皮细胞(vascular endothelial cell, VEC)是一层高度分化的,连续内衬于血管内壁的扁平细胞,它维持血液的正常流动,在组织液和血液之间起信息传递及屏障作用。同时还能够分泌多种血管活性物质,这些物质在维持平滑肌张力及血管结构,保持血管舒张及收缩平衡、调节血管生成及细胞增殖、介导炎症与免疫反应、调节血管透性、维持凝血与纤溶的平衡以及抑制炎性细胞的黏附与聚集等方面都发挥重要的作用[2-3]。VEC是多种心血管疾病或危险因子作用的“靶器官”,血管内皮功能障碍的进展与AS、高血压、冠心病、糖尿病、吸烟等一系列疾病或不良生活方式有着密切的关联。VEC具有重要的生理功能,内皮功能障碍可导致多种心血管疾病发生。临床研究发现,CCB类药物除了具有降压作用,对VEC还有重要的生理功能。与CCB在VSMC上的作用不同,由于VEC上没有电压依赖性钙通道表达,因而CCB不是通过阻滞VEC钙离子释放和跨膜钙内流起作用的。目前认为,CCB的独立于降压之外的血管内皮保护作用主要通过以下几种途径实现:

3.1 改善内皮依赖性的舒血管效应 (1)CCB通过增加VEC一氧化氮(nitric oxide，NO)合成的限速酶(NOS)的表达(这里主要指eNOS)，促进NO的合成及其生物活性的增加,进而改善血管内皮依赖性舒张功能,使受损的VEC功能恢复。在ENCORE Ⅰ研究中,把343例冠心病患者随机分组，分别接受安慰剂、硝苯地平控释片(30～60 mg/d)、西立伐他汀、硝苯地平控释片和西立伐他汀联合治疗6月,结果显示硝苯地平控释片组患者的内皮依赖性血管舒张能力显著提高。ENCORE Ⅱ 纳入454例冠心病患者,在他汀类药物治疗基础上随机分组，接受硝苯地平控释片或安慰剂治疗18～24月,结果显示硝苯地平控释片组的冠脉内皮功能显著改善(P<0.01),且高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)显著升高(P=0.026)[4]。Kimura等[5]观察长效CCB阿折地平对易卒中型自发性高血压大鼠的血管内皮细胞eNOS表达，发现阿折地平可以加强脑、心脏及主动脉eNOS表达水平,增加NO的生物活性,对血管内皮细胞起到保护作用。(2)内皮素-1(endothelin-1，ET-1)水平的高表达能够收缩血管并促进血管平滑肌的增生。还可以通过增加儿茶酚胺和血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)的分泌,间接促进血管收缩,损害血管内皮功能。Sudano等[6]研究表明,长期服用长效二氢吡啶类CCB的高血压患者,不仅可以降低血压，而且还可以减弱ET-1对血管的收缩作用,从而改善血管内皮依赖性舒张功能。

3.2 抗氧化作用 氧化应激是指细胞内或机体氧自由基的产生与消除失衡,大量外源性氧化物质的摄入,导致活性氧(ROS)在细胞内或体内蓄积,引起的细胞毒性过程。CCB具有抗氧化作用,可保护VEC免受ROS的损伤,从而改善内皮依赖性舒张功能。Yamagishi等[7]临床研究表明硝苯地平在各种心脏代谢紊乱中有潜在的抗氧化特性。Matsubara等[8]研究表明,用贝尼地平预处理培养人主动脉内皮细胞,能防止溶血磷脂酰胆碱(LPc)诱导的细胞毒性作用,抑制ROS产生,从而产生一定的抗氧化作用。Toba等[9]观察硝苯地平和马尼地平对硝基左旋精氨酸甲脂(L-NAME)高血压大鼠动脉的影响,实验结果提示CCB能抑制还原氢(NADPH)氧化酶、血管细胞黏附分子(VCAM-1)、细胞间黏附分子(ICAM-1)和单核细胞趋化蛋白1(MPC-l)的过度表达,从而起到抗氧化作用。另外,CCB还能够抑制血管内皮炎症反应、抗血小板聚集，起到保护血管内皮作用。

近年来,随着人们对干细胞、祖细胞及血管再生研究的深入,修复血管内皮损伤可能成为另一个独特的保护血管内皮新策略。Ando等[10]研究发现，贝尼地平通过介导PI3K/Akt途径,促进外周血单个核细胞内皮祖细胞向内皮细胞分化，对保护内皮细胞、预防心血管疾病等有重要作用。Benndorf等[11]观察抗高血压治疗对原发性高血压患者循环内皮祖细胞数量的影响,治疗6周后,尼索地平能显著增加循环内皮祖细胞数量,促进内皮祖细胞的分化。

4 CCB的抗AS作用

AS斑块的发展及形成涉及多方面因素,除脂质代谢紊乱外,还与VSMC的增殖和迁移、VEC凋亡、炎症反应、血小板聚集以及多种细胞因子的表达等有关。大量临床试验研究证实,CCB除有显著的降压作用之外,还能产生一定的抗AS效应[12-13]。

4.1 CCB的抗AS机制 VSMC是AS斑块中的重要细胞成分, 其增殖和迁移是AS形成的早期标志。VSMC的迁移是一种钙离子依赖的过程,其迁移能力随细胞外钙离子浓度的增加而增加,同时钙离子还调节VEC的通透性,刺激VSMC增殖和迁移,参与AS的发生。多种生长因子,如血小板衍化生长因子(PDGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)以及血管内皮生长因子(VEGF)等，不但能促进VEC增殖、迁移，还可以调节细胞分化、抑制细胞凋亡,从而在AS发病中起重要作用。有研究证实CCB类药物(如氨氯地平)通过抑制丝裂素活化蛋白激酶活性,起到抗VSMC增殖作用。此外,氨氯地平对VSMC迁移也有极强的抑制作用,且同等剂量浓度下强于其抗增殖作用[14]。

其次,炎症反应是AS的始动因素之一,它贯穿了脂质堆积、斑块进展到血栓形成的整个过程,通过炎症介质调控炎性细胞、VEC和VSMC的增殖效应,推动粥样斑块程度及斑块结构的改变。白细胞介素-1/白细胞介素-8(IL-1/IL-8)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、C-反应蛋白(CRP)及MCP-1等细胞因子有重要的促炎作用,它们均可损伤VEC、促使VSMC增殖和促进血栓形成。研究表明,CCB的抗AS作用可能与其抑制炎性细胞因子表达有关[15-17]。Everett等[18]发现,用阿折地平预先干预TNF-α诱导的脐静脉内皮细胞,可抑制IL-8表达,减少VEC氧自由基的产生,进一步抑制炎症反应,保护血管内皮。临床研究表明,阿折地平可以使高血压患者血清IL-6以及CRP水平下降,从而在降低血压同时,发挥较好的抗炎作用。

氧化应激在AS中也扮演重要角色,它的产物具有促AS的作用。血管壁内过多生成的ROS能使内皮下的低密度脂蛋白(low density lipoprotein, LDL)氧化修饰生成氧化型LDL (oxidized LDL, ox-LDL)。ox-LDL的理化特性与LDL不同,它能通过促进泡沫细胞形成、促使细胞黏附于内皮并向内皮下趋化、诱导VSMC迁移和增殖、损伤内皮细胞、激活核因子-κB(nucleour factor-κB, NF-κB)等多种途径直接或间接促成AS。Mora等[19]研究表明用拉西地平治疗载脂蛋白E基因缺陷鼠后,鼠血清LDL对脂质过氧化的抵抗力明显增加。在AS斑块中,ROS产生与清除失衡,而对ROS的清除作用正是CCB抗AS的机制之一。Haddad等[20]在体外实验中对氨氯地平消除ROS的能力进行了研究,并与传统ROS清除剂，如还原型谷胱甘肽(GSH)和尿酸等进行了比较,结果表明氨氯地平清除ROS的能力更强。

AS的发生发展与VEC的过度凋亡有关。生理情况下VEC很少发生凋亡,但当凋亡诱导因素增多、抑制因素不足时,凋亡程序被激活，VEC发生凋亡,当凋亡诱导因子持续高水平表达时,VEC表现为过度凋亡。在凋亡诱导因素中，许多细胞因子如ox-LDL、转化生长因子-β(TGF-β)、AngⅡ及TNF等均有促进VECs过度凋亡的作用。其中ox-LDL的作用较突出,其作用于VEC产生大量的ROS会导致AS发生,有研究表明过量的ROS可以诱导VEC凋亡[21]。Liu等[22]发现,硝苯地平能通过下调脐静脉VEC的ox-LDL受体LOX-1的表达,抑制CPP-32样蛋白酶的活性,从而抑制静脉内皮细胞的凋亡。

4.2 临床试验证据 AS与很多心血管事件的发生有关。在2007年的欧洲心脏学会/欧洲高血压学会的高血压指南明确指出,CCB是唯一兼有抗冠状动脉AS及颈动脉AS的降压药物。降压药物的获益来源于血压降低本身,但不同药物还有其各自的作用特点。其中,二氢吡啶类CCB药物具有独立于其降压作用之外的抗AS作用已被多个大型临床试验所证实[23]。

冠状动脉AS与颈动脉AS之间关系密切,而颈动脉内膜-中层厚度(intima-media thickness, IMT)是心血管事件的重要预测指标。国际高血压治疗研究(intervention as a goal in hypertension treatment, INSIGHT)纳入439例高血压患者,观察硝苯地平控释片(30～60 mg/d)与阿米洛利合剂(氢氯噻嗪/阿米洛利, 25～50 mg/2.5～5.0 mg/d)对颈动脉IMT的影响。在242例完成随访的患者中，2种药物能使血压降至同等水平。但与利尿剂相比,硝苯地平控释片能逆转IMT增厚,还能显著减慢冠状动脉钙化的速率[24]。

氨氯地平与依那普利限制血栓形成事件比较试验(CAMELOT)是一项多中心、随机、双盲试验。共纳入1991例舒张压<100 mmHg的冠心病患者,并被随机分入氨氯地平(10 mg/d)、依那普利(20 mg/d)和安慰剂3个治疗组。该试验的主要目的是比较氨氯地平组与安慰剂组的心血管病事件发生风险。其中NORMALISE研究亚组对274例患者进行了血管内超声(IVUS)检查，评价其冠状动脉AS进展。结果显示,基线血压大于均值的患者应用氨氯地平后,冠状动脉粥样斑块体积可发生部分的消退(P=0.02),随机化全组人群中氨氯地平组的冠脉AS病变进展有减慢倾向。

欧洲拉西地平抗AS研究(European lacidipine study on atherosclerosis, ELSA)是一项比较拉西地平与β受体阻滞药阿替洛尔对颈动脉IMT影响的试验,包含410个中心,共纳入2334例患者,随访4年,比较了拉西地平和阿替洛尔的疗效和安全性。结果显示两者降压效果相当,但颈动脉超声显示拉西地平组与阿替洛尔组平均最大颈动脉IMT相差0.0227 mm,拉西地平组的IMT年增厚厚度是0.0087 mm,而阿替洛尔组为0.0145 mm(P=0.0073),提示拉西地平减缓颈动脉IMT增厚的效果显著优于阿替洛尔[25]。

氨氯地平血管作用的前瞻性随机评价试验(prospective randomized evaluation of the vascular effects of norvasc trial, PREVENT)评估了氨氯地平迟滞或逆转冠状动脉和颈动脉AS斑块进展的效果[26]。试验纳入825例平均年龄56.9岁的冠心病患者(417例服用氨氯地平,408例服用安慰剂),观察氨氯地平对IMT的逆转作用。结果显示,氨氯地平组IMT为0.0126 mm,安慰剂组为0.033 mm(P=0.007)。与安慰剂相比,氨氯地平显著减慢了冠心病患者颈动脉IMT增厚速度。

综上所述,CCB能够诱导分泌多种血管活性物质,通过改善内皮依赖性的舒血管效应、抗氧化作用、抑制血管内皮炎症与免疫反应、维持凝血与纤溶的平衡等方面保护血管内皮。同时能够依靠其抑制VSMC增殖和迁移、抑制VEC凋亡、抑制单核-内皮细胞相互作用、调节黏附分子的表达及保持斑块稳定性等作用起到一定的抗AS效应。

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053000河北省衡水市,哈励逊国际和平医院家庭病床部(王美芹);053000河北省衡水市,衡水市疾病预防控制中心健康体检中心(张建志)

张建志,Email:zhangjianzhi99@163.com

R 541.4

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10.3969/j.issn.1003-9198.2015.06.023

2014-10-10)