SS-31肽防治心肌缺血再灌注损伤的疗效——基于动物模型的系统综述

耿彦婷，杜　柏，胡元会，褚瑜光，魏　艺，王　欢，师　帅

SS-31肽防治心肌缺血再灌注损伤的疗效
——基于动物模型的系统综述

耿彦婷，杜柏，胡元会，褚瑜光，魏艺，王欢，师帅

中国中医科学院广安门医院(北京 100053)，E-mail：qiedexfsh@163．com

摘要：目的系统综述SS-31肽防治模型动物心肌缺血再灌注损伤的疗效及安全性。方法计算机检索PubMed(1966年—2015年5月)、Embase(1966年—2015年5月)、CBM(1978年—2015年5月)、CNKI(1979年—2015年5月)、VIP(1989年—2015年5月)及万方(1990年—2015年5月)等数据库，手工检索参考文献，纳入SS-31肽防治心肌缺血再灌注损伤的动物实验，由两名研究者独立评价纳入研究的质量，提取数据并交叉核对。结果60/78篇文献经剔重与初筛剔除，18篇文献进入全文复筛，11篇会议摘要因未获得全文剔除，余7篇文献经全文阅读共纳入3篇，研究对象均为急性心肌梗死后缺血再灌注损伤模型动物。结局评价包括心肌损伤程度、无复流范围、心肌舒缩功能及电活动、不良反应及不良事件。3篇文献报道均提示再灌注起始前给予SS-31治疗可显著减小模型动物的心肌梗死面积，且疗效优势的体现与心肌缺血程度呈正相关；2篇文献报道了无复流现象的相关疗效，表明缺血期SS-31治疗可减轻心肌低灌注区的无复流范围；1篇文献报道了SS-31对模型动物心律失常发生率及严重程度的改善作用。3篇文献均报道了SS-31对研究期间模型动物心率改变的影响，均未提示阳性干预作用。1篇文献报道显示SS-31治疗对模型动物心输出量的改变无显著影响。因缺乏不良反应及不良事件的报道，对SS-31的安全性评价证据不足。结论SS-31可有效防治心肌缺血再灌注损伤，且其疗效优势在一定程度内受治疗时间窗及心肌低灌注面积的影响。但因证据有限，目前尚无法得到较为可靠的结论。

关键词：心肌缺血再灌注损伤；SS-31肽；BendaviaTM；动物；系统综述

经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)与溶栓治疗仍作为及时有效的再灌注治疗策略，限制心肌梗死范围，保留左室射血分数，缓解心肌梗死病人的临床症状。但缺血心肌的再灌注本身即可造成心肌损伤，研究表明，心肌再灌注损伤所致的心肌损伤面积可达最终心肌梗死面积的50%[1]。因此，干预再灌注损伤可扩大心肌挽救的有效治疗窗，是心肌保护治疗策略的重要靶向。缺血心肌血运重建后的再灌注期伴随着过量活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)的生成，其介导的自由基损伤是心肌缺血再灌注损伤(ischemia/reperfusion injury，IRI)的重要病理生理机制。IRI中ROS的急速过量聚集，伴随免疫炎性反应，共同导致局部心肌细胞的凋亡、坏死。以抗氧化剂及自由基清除剂干预IRI心肌过氧化损伤的相关研究显示，抗自由基损伤在IRI治疗中有潜在疗效[2-4]。线粒体是ROS产生的主要部位，在心肌和骨骼肌线粒体中过表达人过氧化氢酶(catalase)的转基因大鼠C57BL/6Jmice (MCAT mice)的寿命显著延长，而过氧化物酶体(peroxisome)及细胞核内过表达catalase的转基因大鼠，其寿命无明显增加，提示抗ROS药物疗效发挥的关键环节是以线粒体作为药效释放位点[5]。

SS肽(Szeto-Schiller peptides，SS peptides)是首个特异性线粒体内膜(inner mitochondrial membrane，IMM)靶向药物，是Hazel与Peter研究皮啡肽衍生物家族时偶然发现的对μ阿片类受体具高度亲和性、选择性的肽化合物[6]。SS肽可通过其结构组分酪氨酸(tyrosine)及 dimethyltyrosine(Dmt)亚基发挥ROS清除作用，且Dmt较tyrosine具有更强的ROS清除能力[7]。SS-02(含Dmt亚基，H-Dmt-D-Arg-Phe-Lys-NH2)作为SS肽的衍生物之一，可不依赖转运蛋白及受体进入胞膜及线粒体，并聚集于IMM上[8]。但SS-02因与μ阿片类受体具有高度亲和性，除止痛作用外，会表现出便秘、呼吸抑制、药物耐受性及依赖性等副反应，不适于作为理想的线粒体保护药物。已证实阿片肽的阿片活性是由酪氨酸N端的羟基决定的，通过改变SS-02的氨基酸残基顺序，使Dmt不位于氨基酸N端，形成新的SS肽衍生物SS-31 (H-D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2)，既保留了SS-02的ROS清除能力又规避了其阿片类受体高亲和性介导的药物副反应[9]。SS-31(商品名：BendaviaTM ，又称MTP-131)[10]，作为美国FDA认证的试验性新药，其1期临床试验证实，5组健康志愿者静脉输注SS-31改良药物4 h，初期数据显示其线性药代动力学与动物实验一致，且未显示出瞳孔反应、镇静作用、呼气量改变、组胺水平升高等阿片类活性[11]。目前正在进行基于新发急性ST段抬高心肌梗死病人缺血再灌注损伤的2期临床研究[12]。

检索中国生物医学文献数据库(CBM)、中国期刊全文数据库(CNKI)、中国科技期刊全文数据库(VIP)、万方数据库(Wanfang database)、 PubMed、Embase等数据库，尚未检索到SS-31肽干预心肌IRI模型动物的系统综述。本研究就SS-31肽对心肌IRI模型动物的干预疗效及安全性进行系统综述。

1资料与方法

1．1检索策略与排除标准

1．1．1检索策略检索的中文数据库包括中国生物医学文献数据库(CBM，1978年1月—2015年5月)、中国期刊全文数据库(CNKI，1979年1月—2015年5月)、中国博士学位论文全文数据库(1979年1月—2015年5月)、中国优秀硕士学位论文全文数据库(1979年1月—2015年5月)、中国重要会议论文全文数据库(1979年1月—2015年5月)、中国科技期刊全文数据库(VIP，1989年1月—2015年5月)、万方数据库(Wanfang database，1990年1月—2015年5月)。检索英文文献数据库包括PubMed(1966年1月—2015年5月)、Embase(1986年1月—2015年5月)。检索词为：SS-31、SS31 peptide、Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2、D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2、MTP-131、Bendavia、心肌缺血再灌注损伤、heart，reperfusion injury、myocardial reperfusion injury、 myocardial ischemia reperfusion injury、myocardial ischemia、ischemia reperfusion injury、动物、animal models、experiment。手动检索相关文献。

1．1．2排除标准临床研究及综述类文献；细胞及其他体外研究；非心肌缺血再灌注损伤动物模型；重复和相似研究。

1．2质量评价与资料提取根据ARRIVE[13]文献评价标准评价纳入研究的方法学质量，由两位研究者各自独立阅读文献，并单独进行质量评价，遇有不一致的评价结果时由两人讨论解决，意见一致后通过，不一致时由第三人参与讨论解决以达成一致结果。结合文献特点，以Excel制订出统一的文献信息提取表，由两名系统评价员提取信息，主要包括研究设计、动物种属、分组情况、模型特征、干预措施、疗效判定等，并进行交叉核对。

2结果

2．1文献检索结果及纳入研究的基本特征文献检索到78篇，剔重12篇。余66篇文献经阅读文题及摘要，筛除SS-02研究1篇、心衰等非心肌IRI研究34篇、单纯心梗研究1篇、肾脏IRI研究7篇、脑IRI研究1篇、衰老模型动物研究3篇、糖尿病心肌病研究1篇，共48篇。余18篇文献中包含11篇会议摘要，经与作者邮件沟通，尚未获得全文，故剔除。详细阅读已发表全文文献7篇，剔除离体IR研究3篇、肾脏IR研究1篇，最终纳入文献3篇[14-16](文献筛选流程及结果见图1)。所有实验均在美国进行，发表语言均为英文。因纳入研究数量及研究间研究方法差异等限制，本系统综述不适于采用Meta分析，仅对证据予以描述性定性分析。

图1　纳入研究基本情况

2．2纳入研究的质量评价所有纳入文献的题目、摘要、背景、目的、实验动物、实验步骤、实验分组、结局指标及统计学方法的描述均符合ARRIVE标准。3篇文献均发表了伦理学声明[14-16]。纳入研究均为随机对照实验，但均未描述随机分组方法；1篇文献报道了盲法[14]；纳入文献均未描述动物饲养条件及样本量估算方法；研究结果均缺少动物基线数据及不良反应、不良事件报道；1篇文献的分析结果表达缺乏统计学数据资料[16]；2篇文献报道了研究局限性[15，16]；3篇文献均提供了经费来源[14-16]。

2．3疗效评价

2．3．1对缺血再灌注心肌损伤程度的影响纳入研究中，3篇文献均报道了SS-31对IRI心肌损伤的防治作用。Cho等[14]的研究结果显示，模型组与SS-31治疗组心肌低灌注区(area at risk，AAR)/左心室(left ventricular，LV)比值无统计学意义[模型组：(52．1±2．5)%；SS-31组：(55．9±1．4)%]，而SS-31组心肌梗死区(area of infarction，AI)/AAR比值明显小于模型组[模型组：(59．9±1．0)%；SS-31组：(53．9±1．1)%，P<0．01]。Brown等[16]研究结果提示，AAR/LV比值模型组与Bendavia组组间无差异，而Bendavia组AI/AAR比值显著小于模型组(P<0．05)。Kloner等[15]基于绵羊心肌IRI模型的研究结果亦表明，模型组与Bendavia治疗组AAR/LV比值不存在统计学意义[模型组：(24．0±0．7)%；SS-31组：(23．1±0．7)%]，但Bendavia 治疗可显著减小15．4%的梗死区面积[AI/AAR，模型组：(64．1±1．5)%；Bendavia组：(54．2±3．5)%，P=0．02]。Kloner等[15]基于家兔IRI模型的研究结果提示，Bendavia治疗组与模型组的AAR/LV与AI/AAR均未有统计学意义。以上研究提示SS-31对心肌梗死面积良性影响。

2．3．1．1疗效与心肌梗死面积的关系2篇文献报道了Bendavia对新西兰白兔心肌缺血再灌注模型的防治作用，其中Kloner等[15]的IRI模型研究将3组Bendavia治疗组的疗效合并，与模型组比较。Bendavia治疗后，左室AAR面积≥10%的IRI模型兔心肌梗死面积较模型组减小11%；经析因分析检验AAR面积≥20%的兔IRI模型，Bendavia治疗对心肌梗死面积的缩小程度增至17．5%，较左室AAR面积≥10%的IR模型研究显示出强有力的统计学趋势。Brown等[16]研究IRI模型的左室AAR面积为50%～60% ，研究结果表明Bendavia可显著减小兔心肌梗死面积(P<0．05)。以上研究提示Bendavia干预梗死面积的疗效与心肌低灌注面积的大小呈正相关，即Bendavia对大面积心肌缺血模型的干预疗效更为显著，与既往IRI心肌保护策略的相关研究结果一致[17-18]。

2．3．1．2疗效与给药时间窗的关系纳入研究的3篇文献中，除Brown等[16]研究中的Good Samaritan Hospital研究组的IRI研究外，SS-31给药时间均起始于再灌注前。Brown等[16]研究结果提示，Bendavia缺血后治疗(再灌注前20 min)可显著减小兔梗死面积(P<0．05 )，治疗时间持续整个再灌注期(3 h)或仅至再灌注期前1 h未显示出疗效差异。Cho等[14]及Kloner等[15]的再灌注前给药的研究结果与以上研究一致。Brown等[16]的研究显示，当Bendavia治疗开始于再灌注后10 min，其对心肌梗死面积的保护效应消失。

2．3．2对IRI无复流(no-flow)的影响2篇文献报道了Bendavia干预IRI no-flow的疗效。Kloner等[15]基于兔IRI模型的研究以组作为协变量，协方差分析检验Bendavia治疗组(再灌注前给药)与模型组no-reflow范围/低灌注区大小的关系，表明Bendavia治疗可减轻no-reflow范围(P=0．036)。Brown等[16]研究显示，Bendavia治疗(再灌注后10 min给药)对低灌注区及坏死区心肌的no-reflow 范围比例均无显著影响，与模型组比较无差异性。

2．3．3对心肌机械及电活动的影响1篇文献报道了SS-31对IRI模型动物的心肌舒缩功能的影响，且3篇文献均报道了其对IRI模型动物的心肌电活动的影响。Kloner等[15]基于羊IRI模型的研究结果表明，Bendavia对模型动物的心输出量改变无明显作用。Cho等[14]的研究提示SS-31组与模型组大鼠在研究期间，其心率变化未显示差异性，而心律失常发生率与严重程度呈现具统计学意义，表现出SS-31对IRI心律失常的改善作用。

2．4不良反应及不良事件3篇文献均无药物不良反应及动物死亡等不良事件的报道。

3讨论

本研究共纳入3篇文献，研究对象均为急性心肌梗死后缺血再灌注损伤模型动物。结局评价包括心肌损伤程度、无复流范围、心肌舒缩功能及电活动、不良反应及不良事件。其中心肌梗死面积是决定急性心肌梗死病人预后的主要指征，因此作为重要终点指标广泛用于评价心肌保护干预措施的疗效。3篇文献报道均提示再灌注起始前给予SS-31治疗可显著减小模型动物的心肌梗死面积，且疗效优势的体现与心肌缺血程度呈正相关。2篇文献报道了无复流现象的相关疗效，表明缺血期SS-31治疗可减轻心肌低灌注区的无复流范围。1篇文献报道了SS-31对模型动物心律失常发生率及严重程度的改善作用。3篇文献均报道了SS-31对研究期间模型动物心率改变的影响，均未提示阳性干预作用。1篇文献报道显示SS-31治疗对模型动物心输出量的改变无显著影响。SS-31可有效防治心肌缺血再灌注损伤，且其疗效优势在一定程度内受治疗时间窗及心肌低灌注面积的影响。因纳入研究缺乏不良反应及不良事件的报道，本研究对SS-31的安全性评价证据不足。

由于本研究纳入文献较少，证据有限，且部分研究结果数据不完整，因此无法进行定量Meta分析，目前尚无法得到较为可靠的结论，亟待大量研究结果的获得，为SS-31干预IRI模型动物心肌损伤的疗效提供证据。SS-31的相关临床前研究尚缺乏对不良事件等终点结局指标的观察及不良反应等安全性评价。

既往研究表明SS-31具多重药效功能，包括改善心肌顿抑、促进线粒体内膜电子传递、ATP合成、减少ROS过量生成、抑制MPTP异常开放及细胞凋亡、坏死等[17-18]。且目前基于再灌注损伤、心衰及阿尔茨海默病的2期临床研究均已展开。因此，SS-31肽作为新型精准线粒体靶向调控化合物，拥有广阔的应用前景。但目前基于整体动物的临床前研究尚显单薄，未来的研究方向应注重from-bench-to-bedside的转化，使SS-31成为安全可靠且疗效确定的临床治疗药物。

参考文献：

[1]Yellon DM，Hausenloy DJ．Myocardial reperfusion injury[J]．N Engl J Med，2007，357：1121-1135．

[2]David IB，Kathy KG．Regulation of signal transduction by reactive oxygen species in the cardiovascular system[J]．Circ Res，2015，116：531-549．

[3]Zweier JL，Talukder MA．The role of oxidants and free radicals in reperfusion injury[J]．Cardiovasc Res，2006，70：181-190．

[4]Adlam VJ，Harrison JC．Targeting an antioxidant to mitochondria decreases cardiac ischemia-reperfusion injury[J]．FASEB J，2005，19：1088-1095．

[5]Schriner SE，Linford NJ，Martin GM，et al．Extension of murine life span by overexpression of catalase targeted to mitochondria[J]．Science，2005，308：1909-1911．

[6]Schiller PW，Nguyen TM，Berezowska I，et al．Synthesis and in vitro opioid activity profiles of DALDA analogues[J]．Eur J Med Chem，2000，35：895-901．

[7]Winterbourn CC，Parsons-Mair HN，Gebicki S，et al．Requirements for superoxide-dependent tyrosine hydroperoxide formation in peptides[J]．Biochem J，2004，381：241-248．

[8]Milagros R，Antonio HM．Mitochondria-Targeted Antioxidant peptides[J]．Current Pharmaceutical Design，2010，16：3124-3131．

[9]Horn AS，Rodgers JR．Structural and conformational relationships between the enkephalins and the opiates[J]．Nature，1976，260：795-797．

[10]Rachel KD，Andrew RH．Targeting mitochondria for cardioprotection： examining the benefit for patients[J]．Future Cardiol，2014，10(2)：255-272．

[11]Szeto HH，Schiller PW．Novel therapies targeting inner mitochondrial membrane-from discovery to clinical development[J]．Pharm Res，2011，28：2669-2679．

[12]Chakrabarti AK，Feeney K．Rationale and design of the EMBRACE STEMI Study：a phase 2a，randomized，double-blind，placebo-controlled trial to evaluate the safety，tolerability and efficacy of intravenous Bendavia on reperfusion injury in patients treated with standard therapy including primary percutaneous coronary intervention and stenting for ST-segment elevation myocardial infarction[J]．Am Heart J，2013，165(4)：509-514．

[13]Hooijmans CR，de Vries R，Leenaars M，et al．Improving planning，design，reporting and scientific quality of animal experiments by using the Gold Standard Publication Checklist，in addition to the ARRIVE guidelines[J]．Br J Pharmacol，2011，162(6)：1259-1260．

[14]Cho J，Won K，Wu D，et al．Potent mitochondria-targeted peptides reduce myocardial infarction in rats[J]．Coron Artery Dis，2007，18(3)：215-220．

[15]Kloner RA，Hale SL，Dai W，et al．Reduction of ischemia/reperfusion injury with bendavia，a mitochondria-targeting cytoprotective peptide[J]．J Am Heart Assoc，2012，1(3)：1-5．

[16]Brown DA，Hale SL，Baines CP，et al．Reduction of early reperfusion injury with the mitochondria-targeting peptide bendavia[J]．J Cardiovasc Pharmacol Ther，2014，19(1)：121-132．

[17]Downey JM，Cohen MV．Why do we still not have cardioprotective drugs [J]．Circ J，2009，73：1171．

[18]Piot C，Croisille P，Staat P，et al．Effect of cyclosporine on reperfusion injury in acute myocardial infarction[J]．New Engl J Med，2008，359：473-481．

(本文编辑王雅洁)

Efficacy of SS31 Peptide in Treating Myocardial Ischemia Reperfusion Injury：A Systematic Review of Animal models

Geng Yanting，Du Bai，Hu Yuanhui，Chu Yuguang，Wei Yi，Wang Huan，Shi Shuai

Guang’anmen Hospital，China Academy of Chinese Medical Sciences，Beijing 100053，China

Abstract：ObjectiveTo assess the efficacy and safety of SS-31 peptide for myocardial ischemia reperfusion injury based on animal models． MethodsWe searched PubMed (1966 to May，2015)，Embase(1966 to May，2015)，CBM(1978 to May，2015)，CNKI(1979 to May，2015)，VIP(1989 to May，2015) and Wanfang databases(1990 to May，2015)，and references were hand searched． All researches based on animal models of treating myocardial ischemia reperfusion injury with S4S-31 peptide versus untreated groups were included． Data were extracted independently by two reviewers． ResultsSixty of the 78 articles were excluded on duplicate and title/abstract．Eighteen articles underwent full-text review，eleven of which were meeting abstracts and excluded in that the full-texts were not obtained． Seven articles left were screened by full-texts and 3 articles were included in total，the objects of the studies were all ischemia reperfusion injury animals after acute myocardial infarction．Outcome measurements included myocardial injury degree，no-flow extent，myocardial systaltic function and electrical activity，adverse effects and events．Three articles reported significant reduction of myocardial infarction area in animal models with administration of SS-31 before reperfusion，and the therapeutic advantage was more evident as the extent of myocardial area at risk was larger．Two articles reported reduction in the extent of no-flow when SS-31 was applied during ischemia for each animal in experimental group．One reported the effect in SS-31 group for ameliorating the incidence rate and severity of arrhythmia in animal models．Three articles reported non-significant differences between groups for the heart rates of model animals during ischemia and reperfusion，and one article reported the same result for cardiac output． Insufficient evidence was presented for adverse effects and events to undertake safety assessment． ConclusionSS-31 shows effective prevention and treatment on myocardial ischemia reperfusion injury，and the therapeutic advantage was limited to some extent by therapeutic window and the area at risk． While the evidence was limited at present to reach a reliable conclusion．

Key words：myocardial ischemia reperfusion injury；Szeto-Schiller-31 peptide；BendaviaTM；animal model；systematic review

基金项目：国家自然科学基金面上项目：心复康口服液对心衰大鼠心肌线粒体内膜功能及能量代谢蛋白质组学研究(No.81373833)

中图分类号：R542R256

文献标识码：A

doi：10．3969/j．issn．1672-1349．2016．01．004

文章编号：1672-1349(2016)01-0011-05

(收稿日期：2015-07-22)