磷酸肌酸用于心肌缺血性疾病治療的現(xiàn)狀及前景

楊 晨，夏 麟，馬鵬飛，金振曉

磷酸肌酸（creatine phosphate，CP）作為一種高能磷酸化合物，在人體高耗能組織（如心肌、骨骼肌和大腦）中發(fā)揮重要的能量供應(yīng)和功能調(diào)節(jié)作用。多種由急性或慢性缺血導(dǎo)致的病理損傷和疾病都與CP的缺乏息息相關(guān)，故外源性CP的補(bǔ)充被認(rèn)為是目前行之有效的心肌保護(hù)方法之一。臨床上CP主要應(yīng)用于心臟停搏時(shí)的心肌保護(hù)，缺血性心臟病和慢性心衰的治療。本文將主要從CP在心肌缺血病理過程中扮演的角色，CP的心肌保護(hù)作用機(jī)制和CP的臨床應(yīng)用及前景幾個(gè)方面逐次展開論述。

1 CP參與了心肌缺血的病理生理過程

機(jī)體內(nèi)90%的CP存在于肌肉組織中。肌肉組織收縮所用的能量是由ATP直接提供的。ATP最初在線粒體產(chǎn)生，最終被肌原纖維等消耗。由于不能直接通過線粒體膜，其所攜帶的化學(xué)能需通過肌酸（creatine，Cr）磷酸化成為CP進(jìn)行傳送，這被稱為CP穿梭，具體通過如下可逆反應(yīng)進(jìn)行：Cr＋ATP?H＋＋CP＋ADP。CP能穿過線粒體膜和能快速大量生成ATP的特性，使其成為細(xì)胞內(nèi)空間和時(shí)間兩個(gè)維度上的能量緩沖劑，是機(jī)體最適宜儲存和作功時(shí)最易被動(dòng)員的高能磷酸化合物［1］。同時(shí)由于CP的獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)和發(fā)揮的ATP庫維持作用，也使其在心肌細(xì)胞功能調(diào)控中起到重要作用［2］。

目前已有許多實(shí)驗(yàn)和臨床研究都已證實(shí)CP缺乏與心肌缺血造成的能量衰竭存在相關(guān)性。一項(xiàng)基于豬的心肌肥厚和心衰模型的研究通過分析心室壁的磷31核磁共振譜圖（31P-MR）發(fā)現(xiàn)，隨心肌肥厚程度的加重，CP／ATP比值下降并伴隨著肌酸激酶同工酶（creatine kinase isoenzyme，CKMB）釋放的增加［3］。

相關(guān)臨床研究結(jié)果也取得了相似的結(jié)果。一項(xiàng)關(guān)于擴(kuò)張型心肌病所致心衰的隨訪研究探究了CP／ATP比值在預(yù)測患者死亡率的有效性。在實(shí)驗(yàn)跟進(jìn)的2.5年里CP／ATP≥1.6組的全因死亡率及心血管死亡率顯著低于 CP／ATP＜1.6 組［4］。 Cox 模型顯示，CP／ATP比值提供了關(guān)于心血管疾病死亡率的獨(dú)立預(yù)后信息。Bottomley等通過磁共振波譜測量心衰患者通過肌酸激酶（creatine kinase，CK）的ATP合成速率（CK 通量），證實(shí)CK 通量每增加1 mol／（g·s），心衰相關(guān)不良事件發(fā)生率降低32%～39%［5］。此外，一項(xiàng)基于冠狀動(dòng)脈微環(huán)境的代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)冠脈缺血性心臟病患者冠脈血液中多種小分子代謝產(chǎn)物（包括CP）的含量較對照組低［6］。

最新的在健康人群中關(guān)于CP／ATP比值與心功能相關(guān)性的研究中指出CP／ATP比值與心臟舒張期充盈率和最大心輸出量存在明確的正相關(guān)關(guān)系。這也提示心臟CP的缺乏可能在多種心臟疾病的發(fā)展中起重要作用［7］。

以上實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了CP導(dǎo)致的能量衰竭與心肌缺血病理狀態(tài)的相關(guān)性，為臨床預(yù)防及治療心肌缺血提供思路。

2 CP心肌保護(hù)的多靶作用機(jī)制

近30年來，CP獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)逐漸被解析，其在心肌保護(hù)中的多靶性作用機(jī)制也得到證實(shí)，其中包括能量維持機(jī)制和非能量相關(guān)的機(jī)制以及胞內(nèi)機(jī)制和胞外機(jī)制［8］。 如圖 1。

圖1 CP的心肌保護(hù)作用機(jī)制

2.1 能量維持 實(shí)驗(yàn)表明CP是心肌細(xì)胞在缺血條件下首先衰竭的物質(zhì)，且在組織缺氧誘導(dǎo)下心肌細(xì)胞會反應(yīng)性地增加外源CP攝取［9］。進(jìn)一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)用31P-MR，發(fā)現(xiàn)用CP預(yù)處理心梗大鼠模型，升高正常心臟和缺血心臟的CP和ATP含量（P＜0.01），并減輕代謝應(yīng)激［10］。 近來，有研究利用藥代動(dòng)力學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)CP輸注可使小鼠缺血心肌組織中ATP和Cr的含量升高且持續(xù)時(shí)間較長，進(jìn)一步證實(shí)了CP的能量提供假說［11］。

2.2 穩(wěn)定細(xì)胞膜 CP可以通過與膜磷脂的直接電力作用來維持膜結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致膜的移動(dòng)域（液相）轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)域（凝膠相），使磷脂降解成溶血磷脂和脂質(zhì)過氧化的速率降低，從而穩(wěn)定心肌細(xì)胞膜和預(yù)防心律失常［12］。同時(shí)CP的膜穩(wěn)定作用也是保護(hù)心臟免受某些非缺血性損傷的基礎(chǔ)，例如氧化應(yīng)激。

2.3 抑制生物酶 外源性CP對維持一些CP或ATP的亞弧分子庫也很重要。有研究表明CP可以抑制AMP分解酶（AMP脫氨酶和5’-核苷酸酶），保持ADP和ATP的生成。同時(shí)CP可通過解除ADP對磷酸核糖焦磷酸合酶的抑制，進(jìn)而重新合成腺苷酸，維持腺苷酸庫［2］。

2.4 保護(hù)線粒體及抗氧化抗凋亡 近年來線粒體相關(guān)的CP心血管保護(hù)作用重新受到了廣泛關(guān)注。一項(xiàng)關(guān)于脂多糖導(dǎo)致人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的研究發(fā)現(xiàn)，CP可以通過改善線粒體的腫脹和增強(qiáng)氧化磷酸化水平來發(fā)揮抗凋亡作用［13］。通過觀察到促凋亡caspase-3，Bax的表達(dá)下調(diào)和抗凋亡Bcl-2的表達(dá)上調(diào)，有研究證實(shí)CP也可對抗大鼠心肌細(xì)胞的凋亡［14］。之后有研究進(jìn)一步指出CP抗氧化損傷的主要機(jī)制是維護(hù)線粒體結(jié)構(gòu)和功能的完整性［15］。近年，有研究者據(jù)此提出線粒體靶向的心肌保護(hù)治療策略［16］。

2.5 抑制血小板聚集 最新的在兔的研究發(fā)現(xiàn)CP可抑制由ADP介導(dǎo)的血小板的聚集，降低全血黏度及降低血紅細(xì)胞的滲透脆性。而且以上血流動(dòng)力學(xué)改善與CP引起的血紅細(xì)胞中ATP的升高密切相關(guān)［17］。因此外源性CP能夠顯著改善微循環(huán)以及側(cè)支血流，增加缺血區(qū)冠脈血流量，有助于保護(hù)心梗缺血心肌免受不可逆損傷。

2.6 其它 有研究表明CP可降低急性心梗時(shí)大鼠心室肌細(xì)胞Na＋電流，預(yù)防缺血性心律失常［18］。在CP預(yù)處理的大鼠缺血再灌注模型的研究中，檢測心肌組織中炎性標(biāo)記物，得出結(jié)論：CP的補(bǔ)充可以減少某些炎性標(biāo)記物血清CK，髓過氧化物酶和乳酸脫氫酶（lactic dehydrogenase，LDH），這些物質(zhì)的減少程度與心梗面積有關(guān)［19］。

3 CP的臨床應(yīng)用

3.1 在心臟停搏時(shí)的應(yīng)用 目前，CP在心臟疾病治療的臨床應(yīng)用中最有說服力的證據(jù)是作為心臟停搏液的補(bǔ)充，其積極作用已被多項(xiàng)臨床研究所證實(shí)［20］。

有研究評價(jià)了CP對二型糖尿病患者瓣膜置換術(shù)后心肌缺血再灌注損傷的效應(yīng)。研究顯示CP組較對照組所需的直流電復(fù)律次數(shù)（P＜0.02）和焦耳總數(shù)（P＜0.02）減少。同時(shí)術(shù)后心律不齊和延長性肌力給藥（12 h或更長時(shí)間）發(fā)生率均較低［21］。

通過檢測行冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)的老年患者主動(dòng)脈阻閉前后的心肌損傷標(biāo)志物，有研究評估添加到心臟停搏液中的外源CP的心肌保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)CP組血清中釋放的CK、CKMB、LDH、肌鈣蛋白T（troponin T，TnT）、丙二醛含量都更低，同時(shí)超氧化物歧化酶的量更高。此外，在電子顯微鏡下觀察心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)顯示只有CP組的線粒體基質(zhì)還保持完整［22］。

在關(guān)于小兒先天性心臟病的研究中，通過觀察圍術(shù)期不同時(shí)間的心肌損傷指標(biāo)和術(shù)后恢復(fù)情況，提示在停搏液中使用外源性CP，可提高竇性心律自發(fā)恢復(fù)率，減少正性肌力藥物用量，并降低患兒缺血再灌注損傷［23］。

最近的關(guān)于CP在心臟術(shù)中應(yīng)用的meta分析，顯示CP可降低術(shù)中正性肌力支持率和嚴(yán)重心律不齊的發(fā)生率，同時(shí)增加開放后竇性心律自發(fā)恢復(fù)率［24］。

目前，所有將CP添加到晶體和血液停搏液中的試驗(yàn)都明確證實(shí)CP的心臟保護(hù)作用，其效果主要包括如下方面：①保持心肌組織中CP和ATP水平；②竇性心律自發(fā)恢復(fù)率較高；③術(shù)后各種心律失常發(fā)生率較低；④直流電復(fù)律電擊能量和次數(shù)降低；⑤減少了對肌力支持的需要；⑥降低心肌酶含量（CK、CKMB、LDH、TnT）。

3.2 在心肌梗死中的應(yīng)用 目前已有大量臨床研究結(jié)果支持了外源性CP補(bǔ)充在缺血性心臟病和心衰患者中的保護(hù)作用。對心肌梗死的患者CP可以在不明顯影響血流動(dòng)力學(xué)的情況下通過減輕前負(fù)荷來預(yù)防左室擴(kuò)張和充血性心力衰竭的發(fā)展，同時(shí)保持心肌的收縮性、抗心律失常、降低心肌損傷標(biāo)記物，對于左室的收縮功能具有較好保護(hù)作用。有研究顯示在急性心肌梗死的經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入（per?cutaneous coronary intervention，PCI）治療期間接受冠脈內(nèi)注射CP的患者，心肌壞死程度明顯較低，心肌肌鈣蛋白 I（cardiac Troponin I，cTnI）水平的峰值明顯較低，改善心肌缺血狀態(tài)［25-26］。目前關(guān)于缺血性心臟病的治療主要包括溶栓，PCI及冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)?？偟膩碚f，在現(xiàn)有的關(guān)于缺血性心臟病的治療基礎(chǔ)上應(yīng)用CP均能起到良好的心肌保護(hù)作用。

CP對缺血性心臟病的保護(hù)作用，具體包括：①減少室性心律失常的發(fā)生；②增加心肌收縮力；③減少心肌酶（CK和CKMB）的釋放；④減輕心電圖和超聲心動(dòng)圖顯示的心肌缺血情況。

3.3 在心力衰竭中的應(yīng)用 在CP用于心衰患者的最大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)中將1 174名心衰患者隨機(jī)分為CP組和對照組，并對CP組在常規(guī)治療中加入CP（2 g／d，靜注持續(xù)三周）。實(shí)驗(yàn)觀察到CP組患者缺血的主要癥狀和體征（心絞痛、需舌下含服硝酸甘油和心電圖上T波倒置）得到了明顯的改善，且室性期前收縮發(fā)生率有所降低［27］。

之后在一項(xiàng)關(guān)于充血性心衰（NYHAⅡ～Ⅲ級）的研究中，CP（6 g／d）治療后12 h超聲心動(dòng)圖顯示較常規(guī)對照治療：心臟收縮末期直徑明顯減少（P＜0.001）、射血分?jǐn)?shù)百分比顯著增加（P＜0.01），同時(shí)全身血管阻力降低［28］。

此外，關(guān)于CP在心力衰竭中應(yīng)用的meta分析指出：CP有助于改善心力衰竭患者的心律失常和呼吸困難癥狀［29］。

總之，目前將CP用于急慢性心衰患者的試驗(yàn)都證實(shí)了CP的心臟保護(hù)作用，其效果包括：①增加射血分?jǐn)?shù)和改善心肌缺血狀況；②降低心律失常的發(fā)生率；③減少心肌酶（腦鈉肽）的釋放；④改善呼吸困難癥狀。

4 CP的應(yīng)用前景

最近，一個(gè)由22項(xiàng)隨機(jī)對照試驗(yàn)（n＝3 400）構(gòu)成的meta分析，對比了CP與安慰劑或者常規(guī)治療對于冠心病、慢性心衰或心臟手術(shù)療效的不同。結(jié)果顯示，CP可以降低這群患者的短期全因死亡率。此外，CP還具有改善其他心功能評價(jià)指標(biāo)的作用，包括正性肌力藥的使用、射血分?jǐn)?shù)、CKMB、常見心律失常的發(fā)生。同時(shí)也可以促進(jìn)一部分心臟手術(shù)體外循環(huán)停機(jī)后患者心功能的自主恢復(fù)［30］。

目前關(guān)于CP在心肌保護(hù)的臨床前及臨床的研究結(jié)果均為陽性。在急性-亞急性心肌缺血的治療中，直接靜脈注射CP仍然是增強(qiáng)心臟CP／Cr系統(tǒng)的最有效的干預(yù)措施，在臨床上的應(yīng)用也都得到了良好的收益。

曾有研究創(chuàng)建了過表達(dá)心肌肌酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（creatine transporter，CrT）的轉(zhuǎn)基因小鼠品系（CrTOE），與野生型同窩對照組相比，CrT-OE組心臟中的總肌酸、CP水平增加，但心臟無力保持增強(qiáng)的肌酸池充分磷酸化，導(dǎo)致游離ADP水平升高，左室肥大和功能障礙［31］。研究表明，CrT介導(dǎo)的心臟能量代謝嚴(yán)格調(diào)節(jié)的紊亂具有有害的功能后果，提示臨床應(yīng)嚴(yán)格控制CP使用的適應(yīng)證，并控制CP的使用量在合適的范圍內(nèi)。

隨著CP的多靶作用機(jī)制逐漸得到認(rèn)識，在臨床上對于CP的使用的研究也越來越多。CP對于主要病因?yàn)槟芰咳睋p的疾病的治療也將會越來越廣泛［32］。

除了傳統(tǒng)的心血管疾病，神經(jīng)病學(xué)疾病和骨骼肌癥狀的治療，目前在兒科、產(chǎn)科、麻醉后精神狀況的改善、化療藥物及中毒反應(yīng)導(dǎo)致的心肌損害及惡性腫瘤的治療方面，都有對CP使用的初步研究。

5 結(jié)論

CP在心功能調(diào)節(jié)的生理作用已被重新評價(jià)［33］。隨著CP的作用機(jī)制研究的進(jìn)一步深入，將會對臨床許多疾病的治療提供新的思路。CP的應(yīng)用將不會局限于心血管疾病的治療，在多種疾病導(dǎo)致心肌損害及輸血再灌注損傷的治療及神經(jīng)病學(xué)等學(xué)科的應(yīng)用將會有廣闊的前景，期待更多關(guān)于CP作用機(jī)制和臨床應(yīng)用的研究指導(dǎo)臨床醫(yī)生更加合理的應(yīng)用CP。