心肌缺血再灌注损伤的防治新靶点寻找及其研究进展

侯 凯，谭昊宇，刘 静*，李运曼

（1东南大学附属中大医院药学部，南京 210009；2中南大学湘雅二医院心血管外科，长沙 410000；3中国药科大学生理教研室，天然药物活性组分与药效国家重点实验室，南京 210009）

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）后的缺血性心脏病是全球人口死亡的主要原因，在中国每年约有70 万人死于该疾病［1］。尽管及时的再灌注疗法是AMI 的经典应对策略，但已证明冠状动脉血流的突然恢复可能引起严重的氧化应激损伤和局部炎症反应，从而导致心肌细胞凋亡。这种病理生理过程称为心肌缺血再灌注损伤（MIRI）［2］。

MIRI是病理性缺血与心肌梗死治疗后再损伤的耦合性疾病，尤其难以治疗。尽管心脏保护作用在动物实验中取得了成功，但事实证明将其转化为临床实践很困难［3］。大部分药理学防治方法结果不尽人意，尽管缺血调节策略很有希望，但在某些情况下结果并不一致［4］。短暂性心肌缺血的临床前模型与患者临床情况之间的差异，包括年龄、合并症和联合治疗［5］，可能有助于解释某些情况下的病例差异。在其他情况下，临床前数据不足或研究设计不正确可能是造成差异的主要原因。然而，实验研究表明，造成患者不一致结果的重要原因可能是在缺血再灌注期间存在多种、部分冗余的细胞死亡机制。因此，通常在许多非控制变量共存的临床情况下，一次只针对一种机制可能不足以产生强有力的效果。

1 不同类型的心脏保护策略

迄今，人们提出了许多针对心肌缺血再灌注损伤的心脏保护策略［6］。根据保护方式、应用时间、细胞靶点和细胞内靶点的不同，这些策略可以大致分为以下几类（图1）。研究最多的心脏保护方式是基于控制短暂缺血和再灌注、药理学或物理措施的应用，例如低温治疗或电神经刺激。

图1 多靶点心肌保护策略图示

基于局部缺血调节的策略包括局部缺血预适应（IPC）、后适应（IPost）和远端缺血调节（RIC）。缺血性调节的机制是多方面的，IPC 阻止一氧化氮合酶（NOS）的解耦联和随后活性氧与活性氮的生成，并增加蛋白激酶G（PKG）、再灌注损伤挽救激酶（RISK）和生存活化因子增强途径（SAFE）信号通路在心肌细胞中的信号传导［7］。RIC与IPC都对硝基酪氨酸化和PKG 的留存产生影响，同时也作用于线粒体功能，并激活RISK和SAFE通路［8］。

心脏保护策略也可以根据应用时间进行分类，即缺血前、缺血期间或缺血后。研究表明，对于ST 段抬高型心肌梗死（STEMI）患者，一些心脏保护药物或干预措施（如低温、美托洛尔、葡萄糖/胰岛素/钾（GIK）、RIC）可能会减少急性缺血期心肌梗死面积。事实上，RIC 和美托洛尔可以保护心脏免受持续的缺血性损伤［9］，为急性心肌梗死患者在送往心导管手术室的救护车上提供心脏保护药物或干预措施的机会。

对于STEMI 患者在冠状动脉闭塞后给予防止缺血性损伤的药物，它们可能无法到达侧支血流很少或没有侧支血流的严重缺血心肌，这是STEMI患者治疗的一个重要考虑因素［10］。然而，由于这些患者在首次就医时广泛地使用强效抗血小板药物，这种情况可能会有所不同［11］，从而导致越来越多的梗死在PPCI前被部分再灌注。

心脏保护策略可以根据其最终目标进一步分类。第一类包括主要参与细胞死亡的分子靶点，如离子交换剂和通道、蛋白酶、活性氧或线粒体通透性过渡孔（MPTP）的成分。这些策略通常是基于使用现有的药理学工具，很少进展到临床试验。急性心肌缺血再灌注期间也可能发生其他形式的细胞死亡，包括凋亡、自噬、坏死和焦亡，这些都在不同程度上影响急性缺血再灌注后最终心肌梗死的面积，并为心脏保护提供新的靶点。第二类包括激活内源性心脏保护信号通路，包括NO/cGMP/PKG 级联、RISK 和SAFE 通路、线粒体形态和心肌细胞代谢。将这些单独的靶点转化到患者身上会取得不同的成功率［4，6］，它们可能构成多靶点策略的一部分。

心脏保护策略旨在保护心肌细胞或非心肌细胞，如血小板或白细胞［6］。尽管心肌细胞是心脏的工作细胞并且最容易受到缺血再灌注的影响，心肌还包含大量其他类型细胞，这些细胞是心肌缺血再灌注的重要参与者，包括内皮细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞和神经元细胞。内皮细胞和成纤维细胞释放的因子，如微小RNA（miRNA）和外泌体，可能有助于心脏保护信号传导［12］。缺血再灌注可通过包括细胞凋亡在内的多种途径导致非心肌细胞死亡。此外，还可能会破坏与心肌水肿相关的内皮屏障［13］，并激活内皮细胞，导致它们与循环血细胞相互作用，从而堵塞微血管，释放影响心肌细胞功能和对再灌注耐受的分子，并浸润心肌。血小板是最早对再灌注做出反应的造血细胞之一，尽管活化的血小板释放因子可能在缺血时发挥心脏保护作用，但有证据表明它们可能通过不依赖于血管阻塞的机制加剧再灌注损伤［14］。它们还与中性粒细胞形成共聚集体，这些共聚体在再灌注时堵塞远端，导致微血管阻塞（MVO）。MVO 也可由再灌注后冠状动脉粥样硬化斑块的栓塞和灌注时继发于水肿形成的外在压迫引起。此外，由于严重的心肌破坏，可能会出现无复流和心肌内出血的区域［15］，MVO 和无复流有可能进一步导致与AMI患者不良预后明显相关的心肌细胞坏死。

2 心脏保护的多靶点联合策略

多靶点的心脏保护治疗被定义为针对不同靶点的多种药物或干预措施对心脏保护作用的叠加或协同。此外，应用同一药物对多个不同的靶点产生影响，也可以被认为是一个多靶点策略。

2.1 细胞内与能量代谢相关的靶点联合

多靶点心肌保护最常见的方法是结合两种或两种以上的药物或干预措施，每种药物或干预措施在心肌细胞内都有不同的靶点。在这种方法中，每种心脏保护药物或干预措施都处于最大剂量，并且联合用药或干预措施在缩小梗死面积方面具有加和效应。细胞内靶点包括促存活信号通路（如RISK、SAFE和NO-cGMP-PKG级联）、细胞死亡通路，如坏死、凋亡、自噬、坏死和焦亡。因此，最大程度的心脏保护可能需要激活互补的促存活途径和/或抑制有害的细胞死亡途径。

表1 是针对心肌细胞内能量代谢相关靶点联合的心脏保护策略。实验研究表明，在缺血期间或再灌注后不久，两种或两种以上的药物或干预措施的联合使用可能影响细胞内能量代谢从而产生加和的心脏保护作用，提示细胞内多靶点联合具有增强心肌保护的潜力。例如，在猪AMI 模型中，再灌注时，肢体远端缺血预处理与GIK 或艾塞那肽联合使用比单独干预更能减少梗死面积。此外，干预措施显示出不同的细胞内靶点，RIC 降低心肌硝基酪氨酸水平和内皮一氧化氮合酶（eNOS）解偶联，以减少氧化应激损伤，而GIK 和艾塞那肽使心脏代谢体系的糖酵解增加［17］。

表1 能量代谢相关靶点的联合增强心肌保护潜力

2.2 细胞死亡通路相关的靶点联合

心肌细胞死亡通路相关的靶点联合非心肌细胞成分的干预，如与改善组织灌注相结合可能提供一种更有效的心肌保护策略（表2）。

表2 细胞死亡通路相关靶点的联合提高心肌保护潜能

替格瑞洛和坎格瑞洛是血小板P2Y12 受体抑制剂，能减少缺血后梗死面积。VX-765 是介导细胞焦亡的Caspase-1 抑制剂。在大鼠体内实验中VX-765在替格瑞洛和坎格瑞洛的治疗背景下产生了心脏保护的加和效应［21］。在缺血和再灌注期间，用细胞凋亡抑制剂Z-VAD 和靶向坏死抑制剂Necrostatin-1 能使离体灌注豚鼠心脏梗死面积显著减小［20］。

将一种靶向MVO的药物与另一种靶向心肌细胞的药物相结合看似有坚实的理论基础。然而，在缓解MVO 和改善心肌梗死后微循环方面，即使是在动物实验研究中，也只取得了些许的成果。一些更有前途的候选药物包括血管活性化合物腺苷和NO［13］、重组人血管生成素样蛋白4（ANG‑PTL4），能够减少小鼠心肌细胞凋亡、降低心肌梗死面积并防止心内出血［22］。

2.3 心肌细胞内信号通路靶点联合

在某些情况下，两种药物或措施可能作用于相同的细胞内信号通路，彼此相互增强心脏保护作用（表3）。例如，在再灌注前同时使用一氧化氮合酶底物L-精氨酸和辅因子四氢生物蝶呤（BH4）可显著降低大鼠和猪的心肌梗死面积，尽管它们本身都没有保护作用［23］。

表3 心肌细胞内信号通路多靶点联合增加心肌保护作用

2.4 多靶点治疗的临床研究

心脏保护的主要目标人群是那些接受PPCI进行血管重建的STEMI 患者。目前多靶点治疗的临床研究仅限于于不同缺血调节策略的组合、药物治疗的组合或药物与调节策略的组合。然而，如低体温或神经刺激等物理措施尚未与其他心脏保护策略相结合进行临床研究。

2016 年刊登在《欧洲心脏病学杂志》的Eitel等［30］对696 例STEMI 患者在不同时间点给予的两种治疗方法进行评估，研究了再灌注前RIC和重新打开冠状动脉后，冠脉内IPost 的联合应用。单纯IPost 不能改善心脏磁共振评估的心肌抢救指数，而RIC 和IPost 联合使用可提高抢救指数。但由于没有设置单独使用RIC治疗的组，该研究不能证实加和效应。

在另一项测试两种不同心脏保护药物增强作用的研究中，研究者检测了75 例接受PPCI 治疗的STEMI 患者中N-乙酰半胱氨酸（NAC）对梗死面积的影响［31］。NAC 作为抗氧化剂，能增强硝化甘油的作用。在所有患者都输注硝酸甘油的背景下，与安慰剂相比，接受NAC 的患者心肌梗死面积的磁共振成像绝对值降低了5.5%。

3 总结和展望

根据前文总结，一些有前景的多靶点心脏保护方法包括：激活内源性心脏保护通路（RISK，SAFE，cGMP/PKG）的药物与抑制细胞死亡通路的药物的组合；靶向血管损伤或炎症的药物与靶向心肌细胞死亡的药物相结合等。

MIRI已经被研究了超过二十年。尽管在药物和经皮干预方面取得了重大进展，但心肌梗死仍与显著的病死率和发病率相关，部分归因于心肌缺血再灌注损伤。目前的研究主要集中在抗血小板和抗炎治疗、ANGPTL4 以及靶向RISK 和SAFE通路。表4 是对目前实验室和临床研究中重要的新药物/靶点归纳总结。

表4 心肌缺血再灌注损伤的在研新药物/靶点

在小鼠MIRI 模型中，使用可阻断血小板膜糖蛋白VI（GPⅥ）配体结合位点的可溶性GPVIb-Fc（Revacept）治疗与再灌注4 周后恢复左心室功能和降低梗死面积相关。Ⅰ期试验显示，在不影响血小板计数、出血时间、活化部分凝血酶原激酶时间的情况下，胶原诱导的血小板聚集减少。Ⅱ期试验将评估其临床疗效［32］。研究表明，与对照组相比，抗GPⅥ而非抗GPIb 或抗GPIb/Ⅲa抗体片段显著减少小鼠梗死面积和白细胞浸润，这种作用与改善微灌注有关。

将干预措施与关于作用机制、有效性和安全性的可靠临床前信息相结合，并且方便应用，才能进入临床试验阶段。在设计此类试验时，可以使用析因设计来证明组合的附加益处，但这种方法增加了所需的患者数量。更好的方法可能是先在动物模型中证明附加益处，然后在患者中进行对比试验。临床试验设计的一个重要的考虑因素是STEMI 患者接受诸如P2Y12 抑制剂之类的药物治疗，还有对心律失常和长期心脏重塑的影响。

如前所述，来自基础实验研究证实多靶点心脏保护疗法可有效减少心肌缺血再灌注动物模型中的梗死面积［4-6］。然而，常规使用的动物模型并不能充分概括临床患者缺血再灌注的复杂现象。对于从基础到临床的研究，需要遵守为缺血再灌注多靶点策略提出的临床前建议和指南，以便有效解决针对缺血再灌注心脏保护方法临床转化的问题。尽管如此，综述中总结的多靶点心肌保护策略可能有助于进一步发掘心肌缺血再灌注损伤的新机制并为新干预措施的开发提供思路。