心肌缺血再灌注損傷的分子修復(fù)機(jī)制及其抑制劑的研究進(jìn)展

歐陽越 張景紅,2

1.華僑大學(xué)分子藥物學(xué)研究所，福建泉州 362021；2.華僑大學(xué)分子藥物教育部工程研究中心，福建泉州 362021

OUYANG Yue1 ZHANG Jinghong1,2

1.Institute of Molecular Medicine,Huaqiao University,Quanzhou 362021,China;2.Molecular Medicine Engineering Research Center of Ministry of Education,Huaqiao University, Quanzhou 362021,China

1960年，Jennings等[1]首次提出了心肌缺血再灌注損傷（myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI）的概念，并把這種在心肌缺血基礎(chǔ)上恢復(fù)血流后組織損傷加重、甚至發(fā)生不可逆損傷的現(xiàn)象稱為心肌缺血再灌注損傷。如何減輕MIRI已成為防治缺血性心臟病和臨床心臟病介入性治療的一個重要課題。其發(fā)病機(jī)制可能與氧自由基、鈣超載、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、蛋白激酶途徑等有關(guān)[2-3]，一些關(guān)鍵的調(diào)控分子包括細(xì)胞間粘附分子（intercellular adhesion molecule，ICAM）、一氧化氮合酶（NOS）、線粒體ATP敏感性鉀通道（mitochondrial KATP channel，mitoKATP）和線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeability transition pore，mPTP）等與其分子機(jī)制密切相關(guān)，目前研究的重點(diǎn)是通過激活再灌注損傷挽救激酶（reperfusion injury salvage kinase，RISK）途徑、促進(jìn)mitoKATP通道開放、抑制mPTP開放，從而減輕MIRI。近年來，新靶點(diǎn)層出不窮，圍繞著這些新的靶點(diǎn)，新的藥物抑制劑、小分子靶點(diǎn)抑制劑、中藥單體抑制劑和中藥復(fù)方抑制劑等也取得了長足的進(jìn)展，并在實驗動物模型上取得了一定的效果，現(xiàn)報道如下。

1 心肌缺血再灌注損傷的分子修復(fù)機(jī)制

1.1 抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的開放[4]

mPTP是位于線粒體內(nèi)的一種非特異性通道，正常狀態(tài)下和心肌缺血時，mPTP呈關(guān)閉狀態(tài)并阻止小分子物質(zhì)和水跨膜移動，在應(yīng)激情況下其開放可導(dǎo)致水和溶質(zhì)非選擇性地進(jìn)入線粒體內(nèi)膜，使線粒體膜電位失衡，氧化磷酸化解偶聯(lián)，導(dǎo)致ATP缺乏，線粒體腫脹和細(xì)胞死亡。許多研究證實在MIRI中，鈣超載、氧化應(yīng)激及各種信號級聯(lián)通路最終都導(dǎo)致mPTP開放，使線粒體內(nèi)膜間隙中的細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子及釋放到胞質(zhì)中，從而啟動細(xì)胞凋亡通路，導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡。

1.2 激活線粒體ATP敏感性鉀通道

心肌細(xì)胞中存在兩種KATP通道，一種是位于線粒體上的線粒體KATP通道，另一種是位于心肌細(xì)胞表面的肌膜KATP通道。線粒體KATP通道開放劑能模擬缺血預(yù)處理所引起的心臟保護(hù)作用[5]。mitoKATP的開放一方面使線粒體膜去極化，降低線粒體外Ca2+內(nèi)流的驅(qū)動力，減少Ca2+超載所引起的損傷，從而達(dá)到保護(hù)心肌缺血再灌注損傷的作用。另一方面mitoKATP的開放釋放活性氧簇（ROS），增加NO釋放量并激發(fā)鏈?zhǔn)郊っ阜磻?yīng)，使mitoKATP長時間保持開放狀態(tài)，達(dá)到抑制MIRI的作用[6]。

1.3 激活RISK信號通路

如圖1所示：Hausenloy等[7]首次將磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-OH linase，PI3K）和細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶（extra-cellular signal-regulated protein kinase，ERK）兩個信號通路合稱為再灌注損傷挽救激酶信號通路，即RISK信號通路。該通路的調(diào)控包括以下兩個方面：（1）PI3K-Akt信號通路。當(dāng)上游信號刺激細(xì)胞膜表面時，PI3K將胞外信號傳遞給下游的靶蛋白Akt，并激活A(yù)kt使其從胞膜釋放進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，活化的Akt主要通過促進(jìn)糖原合成激酶-3β（GSK-3β）磷酸化使其失活，磷酸化eNOS促進(jìn)內(nèi)源性NO生成并激活雷帕霉素（mTOR）及其下游的p70S6K，最終作用于線粒體和鉀離子通道，減少mPTP開放和增加鉀離子通道開放進(jìn)而發(fā)揮保護(hù)MIRI的作用[8]。（2）ERK主要由Ras/Raf/MEK/ERK等構(gòu)成，藥物與細(xì)胞膜上的受體酪氨酸激酶結(jié)合后，將信號傳遞給Ras，Ras發(fā)生膜轉(zhuǎn)位并激活Raf，活化的Raf通過磷酸化激活ERK。ERK通過激活mitoKATP促使線粒體ATP敏感性鉀通道開放并增加活性氧ROS生成，ROS可激活線粒體ERK和PKC同工酶PKCε。同時ROS還可激活線粒體ERK，進(jìn)一步激活核糖體蛋白S6激酶（p70S6K）從而發(fā)揮保護(hù)MIRI的作用。見圖1。

圖1 藥物通過RISK信號通路修復(fù)心肌缺血再灌注損傷的途徑

2 心肌缺血再灌注損傷抑制劑的研究進(jìn)展

目前，針對MIRI相關(guān)信號通路的靶點(diǎn)藥物如表1所示。主要包括中藥單體、中藥復(fù)方、小分子抑制劑。其中小分子抑制劑的作用最為顯著，但其缺點(diǎn)是作用靶點(diǎn)單一，且價格昂貴。而中藥制劑可以通過調(diào)控GSK-3β、mTOR、PKC、mitoKATP、和mPTP等多靶點(diǎn)的調(diào)控作用修復(fù)MIRI。因此，從中藥抑制劑中篩選MIRI信號通路相關(guān)的多靶點(diǎn)藥物來修復(fù)MIRI將具有重要意義。下面對近年來發(fā)現(xiàn)的一些作用于MIRI相關(guān)靶點(diǎn)的抑制劑作一總結(jié)。

2.1 小分子靶點(diǎn)抑制劑

2.1.1 ATP敏感性鉀通道開放劑和抑制劑 （1）線粒體ATP敏感性鉀通道開放劑：尼克地爾（nicorandil，Nic）是目前唯一臨床使用的有硝酸酯樣作用的鉀通道開放劑，一方面Nic通過激活線粒體KATP通道使線粒體內(nèi)部去極化，降低線粒體的鈣超載；另一方面激活KATP可抑制消耗細(xì)胞內(nèi)ATP，減少釋放乳酸脫氫酶并保存細(xì)胞內(nèi)ATP，保護(hù)MIRI[20]。大量研究表明在心肌缺血初期，若給予激發(fā)線粒體ATP敏感性鉀通道開放的藥物（如吡那地爾、克羅卡林、二氮嗪），可減少梗死范圍[21]。二氮嗪（diazoxide）是線粒體KATP通道特異性開放劑，mitoKATP通道開放伴隨活性氧ROS生成的增加，可激活PKC，減少細(xì)胞凋亡，發(fā)揮保護(hù)MIRI的作用[22]。見圖2。（2）心肌細(xì)胞膜ATP敏感性鉀通道抑制劑：Vajda等[23]報道，與對照組相比，靜脈注射選擇性KATP抑制劑HMR1883的MIRI大鼠存活率顯著提高。上述研究結(jié)果顯示HMR1883（圖2）對MIRI有一定抑制作用，但具體機(jī)制仍有待深入探討。

2.1.2 mPTP抑制劑 Zhao等[24]發(fā)現(xiàn)環(huán)孢素A（cyclosporin A，CsA；圖2）可阻止心肌缺血再灌注期間mPTP的開放。Xie等[25]將大鼠分為2組進(jìn)行在體缺血再灌注，分別靜脈注射給予CsA或空白溶劑，結(jié)果顯示，相比于溶劑對照組，CsA組大鼠心肌梗死面積顯著減少，提示CsA可能通過抑制mPTP的開放來保護(hù)MIRI，且證明mPTP在MIRI中起著至關(guān)重要的作用。

2.2 中藥單體抑制劑

Yi等[26]證明人參總皂苷（TGS）在Langendorff離體大鼠心肌缺血再灌注損傷模型中，能通過激活PI3K/Akt-eNOS信號通路調(diào)控PI3K、p-Akt、和p-eNOS等靶蛋白的活性，增加大鼠心臟冠脈流量，從而修復(fù)MIRI。Wang等[27]也發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rb1單體在大鼠心肌缺血再灌注損傷模型中可通過激活PI3K-Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控p-Akt的表達(dá)，改善大鼠心肌缺血再灌注損傷。人參皂苷Re為人參三醇類皂苷，最近的研究表明其能通過下調(diào)ICAM-1的表達(dá)改善大鼠MIRI[28]。見圖2。

表1 MIRI相關(guān)靶點(diǎn)及其抑制劑

圖2 部分MIRI抑制劑分子結(jié)構(gòu)

2.3 中藥復(fù)方抑制劑

關(guān)鳳英等[12]的研究證實黃芪注射液能夠改善心肌細(xì)胞再灌注損傷的細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化，減輕細(xì)胞損傷程度，對MIRI有一定的抑制作用，且線粒體ATP敏感鉀通道抑制劑5-HD可減輕其對心肌損傷的保護(hù)作用，說明線粒體ATP敏感鉀通道的激活可能是黃芪注射液修復(fù)MIRI的機(jī)制之一。

3 展望

綜上所述，目前已對MIRI的分子機(jī)制進(jìn)行了廣泛研究，以其相關(guān)信號通路中的蛋白作為治療靶點(diǎn)篩選各種抑制劑已成為新藥研發(fā)的熱點(diǎn)，也為MIRI的治療提供了新思路。盡管已發(fā)現(xiàn)了一些針對MIRI相關(guān)靶點(diǎn)的抑制劑，并在MIRI的研究中取得了一定的進(jìn)展，然而其作用靶點(diǎn)單一，且目前對其療效、制劑、免疫抑制等方面仍存在許多問題，臨床用藥受到限制。因此，篩選多靶點(diǎn)、免疫抑制作用小的修復(fù)MIRI的藥物成為迫切需要。而傳統(tǒng)的天然藥物抑制劑（中藥單體和中藥復(fù)方抑制劑）不僅對MIRI有很好的抑制作用，還兼有抗病毒，調(diào)節(jié)免疫和增強(qiáng)心功能等多方面的作用，同時具有副作用小、來源廣泛、多靶點(diǎn)協(xié)同作用等優(yōu)勢。但目前已知的對MIRI具有良好藥效的中藥單體及中藥復(fù)方尚少，因此仍需對MIRI的分子機(jī)制進(jìn)行更深入、更廣泛、更細(xì)致的研究，根據(jù)其相關(guān)作用靶點(diǎn)和作用途徑開發(fā)有效的中藥單體或中藥復(fù)方制劑，為臨床用藥提供理論依據(jù)。

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