环孢素A介导多机制预防心肌缺血再灌注损伤研究新进展*

黄纬凌，杨 简 综述，杨 俊 审校

(三峡大学心血管病研究所/三峡大学附属中心人民医院心内科，湖北宜昌 443003)

环孢素A介导多机制预防心肌缺血再灌注损伤研究新进展*

黄纬凌，杨 简 综述，杨 俊△审校

(三峡大学心血管病研究所/三峡大学附属中心人民医院心内科，湖北宜昌 443003)

环孢菌素；心肌再灌注损伤；环孢素A;心脏保护

近年来随着生活水平的提高，急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)已逐渐成为我国高发病之一。早期血运重建是AMI首选的治疗方法，然而同时引起的心肌缺血再灌注损伤(myocardial ischemia/reperfusion injury，MIRI)是影响远期预后的重要因素。因此深入探索MIRI的发病机制，寻找新的干预靶点，对改善患者预后有重要意义。近年来发现环孢素A在治疗MIRI上可能有较好疗效。本文主要对环孢素A介导治疗MIRI多方面机制及初步临床研究进行简单综述。

1 环孢素A结构与生物学特点

1.1 环孢素A与亲环素 环孢素A由11个氨基酸的环状多肽组成，属于强效免疫抑制剂。临床上主要用于肝、肾及心脏移植的抗排异反应。亲环素是一种多功能且保守的蛋白质，广泛分布在植物、动物和微生物体内[1]。人体内主要存在的是亲环素A和亲环素D。亲环素A是一种调节心肌细胞氧化应激的重要分子，亲环素A的升高提示冠状动脉粥样硬化的可能[2]。亲环素D也称环孢素A结合蛋白，其介导的RIPK1-RIPK3-MLKL依赖性程序性死亡是最经典的凋亡形式[3]。在细胞内亲环素D与环孢素A结合发挥其生理效应。

1.2 环孢素A与线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeablity transition pore，mPTP) 目前研究认为，mPTP的开放和MIRI发生、发展密切相关。mPTP的开放受体内多种机制调控，例如转运蛋白、外周型苯二氮卓组件受体，线粒体磷酸盐载体等[3]。mPTP的开放可分为两大类：短暂性的和持久性的。其中mPTP的持久性开放不可逆，这一过程参与坏死和细胞凋亡[4]。酸中毒可以预防mPTP的开放而碱性环境则相反，胞内pH<7时，mPTP持续关闭可以有效减少缺血性损伤[5]。Li 等[6]研究发现F-ATP合酶在控制mPTP的开放中发挥关键作用，将F-ATP合酶亚基灭活后出现耐mPTP开放。环孢素A通过使哺乳动物的线粒体外膜肿胀作用影响mPTP开放及诱导mPTP对Ca2+产生抵抗，降低其敏感性，防止细胞器破裂和细胞死亡[7]。

2 环孢素A在MIRI的预防机制

2.1 环孢素A介导mPTP关闭预防MIRI的机制 mPTP的转变被认为对心肌细胞的不可逆损伤发挥基础性作用。环孢素A通过结合线粒体的亲环素D，抑制mPTP的开放，从而抑制氧化应激反应，被公认是目前环孢素A治疗急性心肌梗死(AMI)最主要的机制。以往一些研究认为，环孢素A作为一种常用于器官移植术后的免疫抑制剂，它易并发糖尿病、高血压，还会通过影响平滑肌细胞、巨噬细胞、内皮细胞的炎症信号通路导致高脂血症和动脉粥样硬化[8]。之前的一些研究甚至认为环孢素A抑制胆固醇的运输，因此有助于泡沫细胞形成和血管内皮功能障碍。但Najafi等[9]发现抑制mPTP可以保护健康人和糖尿病患者心肌组织。信号传导与转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)在维持细胞活性有重要作用，环孢素A静脉给药后可以通过增加线粒体内STAT3磷酸化，减少心肌细胞凋亡[10]。

2.2 环孢素A改善微血管损伤(micro vascular obstruction，MVO)与抗MIRI 微循环灌注不足导致MVO升高的常见原因包括内皮细胞破坏或肿胀、血管痉挛，以及堵塞的白细胞或红细胞和微血栓形成[11]。MIRI导致的微循环灌注不足引起MVO升高能促进左心室重构，进而引起心功能恶化，严重影响患者预后。因此降低MVO已经成为辅助治疗MIRI的重要目标。Zalewski等[12]研究发现对猪进行心肌缺血处理后3～12 min，给予环孢素A注射可以明显减少MVO的出现。环孢素A静滴3 h后微血管阻塞明显改善。环孢素A灌注明显减少心肌梗死面积和心肌梗死后心律失常总时间。环孢素A改善心肌缺血后功能的增强同时增加内皮细胞的NO释放减轻氧化应激反应。不仅如此，环孢素A还可以改善晚期心肌血流量。

2.3 其他环孢素A预防MIRI的可能机制 环孢素A可防止细胞坏死部分机制为通过增强心肌细胞容积调节，而不是完全依赖抑制mPTP开放。通过激活氯离子通道增强心肌细胞调节细胞体积的能力，抑制氯离子通道在低渗情况下调节细胞容积[13]。Wu等[14]发现，高血脂心脏可参与抑制缺血心肌保护作用，此时环孢素A单独治疗无法对高胆固醇的心肌起到保护作用，但联合缺血后处理可以明显增强心肌保护作用。Youcef等[15]也发现即使在环孢素A存在的条件下，部分或全部组织激肽释放酶(tissue kallikrein，TK)缺失诱导MIRI小鼠梗死区面积显著增加，提示TK水平可能是影响环孢素A预防MIRI的关键因素。

3 环孢素A对预防MIRI的临床应用探讨

MIRI的发生是多细胞因子、多信号传导通路共同介导[16]，目前防治MIRI主要包括以下研究方向：抗炎症治疗、抗细胞凋亡治疗、抗钙超载治疗、抗氧化应激治疗。基础研究已经表明，环孢素A对MIRI的预防是通过抑制氧化应激作用达成，而炎症作用在AMI后细胞损伤过程中发挥关键的修复及对心脏的重塑作用。炎性细胞因子，如肿瘤坏死因子和白细胞介素1在AMI后明显上调，通过趋化因子和黏附分子的表达来促进内皮细胞与白细胞黏附的相互作用[17]。

Piot等[18]在对临床上高危前壁AMI患者行经皮冠状动脉介入治疗前给予环孢素静脉给药后发现实验组肌酸激酶和肌钙蛋白I的释放并没有显著降低(P=0.15)，但是5 d后患者行MRI检查示实验组梗死面积降低40%，此项临床试验证实了环孢素A在AMI后的MIRI治疗中是有效的。Cung等[19]选取前壁ST段抬高准备行经皮冠状动脉介入治疗的AMI患者(n=395)，静脉注射环孢素A发现比对照组(n=396)未得到更好的临床结果，且环孢素A不能在1年内预防不良的心室重构。Ghaffari等[20]发现AMI患者早期行溶栓时静脉给药环孢素A不能显著提高溶栓的成功率。

可以看出，环孢素A类药物临床上的治疗并不尽如人意，出现基础研究与临床试验的差异的原因可能如下：(1)环孢素A药物浓度在线粒体可能是在狭窄的治疗剂量范围内发挥保护心肌细胞的作用，药物起效的最佳时间是缺血的2～5 min，因为这期间mPTP处于活跃期。(2)临床患者“无复流”现象的出现也会对环孢素A治疗效果产生较大影响。(3)局部药物分布不足也可以导致临床试验和基础实验结果相反的情况。(4)药物剂量过大导致的心脏毒性增加了急性AMI患者病死率，剂量不足又无法起到对AMI患者心肌细胞的保护作用；(5)药物种类使用不同也可能是造成临床试验不一的原因，例如Hausenloy等[21]在对环孢素A的临床研究发现，应用的环孢素类药物不同对MIRI进行临床试验会得出不同的结果。

最近Ikeda等[22]进行了纳米粒子介导的靶向性环孢素A治疗，以期望增强传统治疗方法下的药物富集度不足的情况，但是目前尚无相关临床试验证明其有效性。由于环孢素A可减轻MIRI，但对于AMI并没有明显的治疗作用，可考虑作为PCI术后辅助用药。

4 小 结

虽然环孢素A在临床治疗AMI的运用仍受到诸多因素限制，但是通过对其分子机制的研究，若能通过药物联合治疗改善其治疗指数(半数致死量/半数有效量)，降低其不良反应，环孢素A极有可能应用于临床对AMI后MIRI的防治。由于mPTP在MIRI预防过程中的重要作用，越来越多的新型药物被发现。例如Fancelli等[23]发现肉桂酰基苯胺作为新的mPTP抑制剂，作用机制不同于抑制亲环素D，但有更少的不良反应和更好的疗效。目前以环孢素A为对象的药物研究也正成为一个热点，相信随着对环孢素A机制更深入的研究，会为预防AMI后MIRI提供更多新思路。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.14.043

国家自然科学基金资助项目(81170133，81470387)；湖北省科技支撑计划项目(2015BKA340)。 作者简介：黄纬凌(1991-)，住院医师，硕士，主要从事冠心病基础与临床方面研究 。△

，E-mail：yangjun@ctgu.edu.cn。

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1671-8348(2017)14-1994-03

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2017-01-16)