心肌缺血再灌注損傷的防治新靶點尋找及其研究進展

侯 凱，譚昊宇，劉 靜*，李運曼

（1東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院藥學(xué)部，南京 210009；2中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院心血管外科，長沙 410000；3中國藥科大學(xué)生理教研室，天然藥物活性組分與藥效國家重點實驗室，南京 210009）

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）后的缺血性心臟病是全球人口死亡的主要原因，在中國每年約有70 萬人死于該疾?。?］。盡管及時的再灌注療法是AMI 的經(jīng)典應(yīng)對策略，但已證明冠狀動脈血流的突然恢復(fù)可能引起嚴(yán)重的氧化應(yīng)激損傷和局部炎癥反應(yīng)，從而導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡。這種病理生理過程稱為心肌缺血再灌注損傷（MIRI）［2］。

MIRI是病理性缺血與心肌梗死治療后再損傷的耦合性疾病，尤其難以治療。盡管心臟保護作用在動物實驗中取得了成功，但事實證明將其轉(zhuǎn)化為臨床實踐很困難［3］。大部分藥理學(xué)防治方法結(jié)果不盡人意，盡管缺血調(diào)節(jié)策略很有希望，但在某些情況下結(jié)果并不一致［4］。短暫性心肌缺血的臨床前模型與患者臨床情況之間的差異，包括年齡、合并癥和聯(lián)合治療［5］，可能有助于解釋某些情況下的病例差異。在其他情況下，臨床前數(shù)據(jù)不足或研究設(shè)計不正確可能是造成差異的主要原因。然而，實驗研究表明，造成患者不一致結(jié)果的重要原因可能是在缺血再灌注期間存在多種、部分冗余的細(xì)胞死亡機制。因此，通常在許多非控制變量共存的臨床情況下，一次只針對一種機制可能不足以產(chǎn)生強有力的效果。

1 不同類型的心臟保護策略

迄今，人們提出了許多針對心肌缺血再灌注損傷的心臟保護策略［6］。根據(jù)保護方式、應(yīng)用時間、細(xì)胞靶點和細(xì)胞內(nèi)靶點的不同，這些策略可以大致分為以下幾類（圖1）。研究最多的心臟保護方式是基于控制短暫缺血和再灌注、藥理學(xué)或物理措施的應(yīng)用，例如低溫治療或電神經(jīng)刺激。

圖1 多靶點心肌保護策略圖示

基于局部缺血調(diào)節(jié)的策略包括局部缺血預(yù)適應(yīng)（IPC）、后適應(yīng)（IPost）和遠(yuǎn)端缺血調(diào)節(jié)（RIC）。缺血性調(diào)節(jié)的機制是多方面的，IPC 阻止一氧化氮合酶（NOS）的解耦聯(lián)和隨后活性氧與活性氮的生成，并增加蛋白激酶G（PKG）、再灌注損傷挽救激酶（RISK）和生存活化因子增強途徑（SAFE）信號通路在心肌細(xì)胞中的信號傳導(dǎo)［7］。RIC與IPC都對硝基酪氨酸化和PKG 的留存產(chǎn)生影響，同時也作用于線粒體功能，并激活RISK和SAFE通路［8］。

心臟保護策略也可以根據(jù)應(yīng)用時間進行分類，即缺血前、缺血期間或缺血后。研究表明，對于ST 段抬高型心肌梗死（STEMI）患者，一些心臟保護藥物或干預(yù)措施（如低溫、美托洛爾、葡萄糖/胰島素/鉀（GIK）、RIC）可能會減少急性缺血期心肌梗死面積。事實上，RIC 和美托洛爾可以保護心臟免受持續(xù)的缺血性損傷［9］，為急性心肌梗死患者在送往心導(dǎo)管手術(shù)室的救護車上提供心臟保護藥物或干預(yù)措施的機會。

對于STEMI 患者在冠狀動脈閉塞后給予防止缺血性損傷的藥物，它們可能無法到達側(cè)支血流很少或沒有側(cè)支血流的嚴(yán)重缺血心肌，這是STEMI患者治療的一個重要考慮因素［10］。然而，由于這些患者在首次就醫(yī)時廣泛地使用強效抗血小板藥物，這種情況可能會有所不同［11］，從而導(dǎo)致越來越多的梗死在PPCI前被部分再灌注。

心臟保護策略可以根據(jù)其最終目標(biāo)進一步分類。第一類包括主要參與細(xì)胞死亡的分子靶點，如離子交換劑和通道、蛋白酶、活性氧或線粒體通透性過渡孔（MPTP）的成分。這些策略通常是基于使用現(xiàn)有的藥理學(xué)工具，很少進展到臨床試驗。急性心肌缺血再灌注期間也可能發(fā)生其他形式的細(xì)胞死亡，包括凋亡、自噬、壞死和焦亡，這些都在不同程度上影響急性缺血再灌注后最終心肌梗死的面積，并為心臟保護提供新的靶點。第二類包括激活內(nèi)源性心臟保護信號通路，包括NO/cGMP/PKG 級聯(lián)、RISK 和SAFE 通路、線粒體形態(tài)和心肌細(xì)胞代謝。將這些單獨的靶點轉(zhuǎn)化到患者身上會取得不同的成功率［4，6］，它們可能構(gòu)成多靶點策略的一部分。

心臟保護策略旨在保護心肌細(xì)胞或非心肌細(xì)胞，如血小板或白細(xì)胞［6］。盡管心肌細(xì)胞是心臟的工作細(xì)胞并且最容易受到缺血再灌注的影響，心肌還包含大量其他類型細(xì)胞，這些細(xì)胞是心肌缺血再灌注的重要參與者，包括內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞。內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞釋放的因子，如微小RNA（miRNA）和外泌體，可能有助于心臟保護信號傳導(dǎo)［12］。缺血再灌注可通過包括細(xì)胞凋亡在內(nèi)的多種途徑導(dǎo)致非心肌細(xì)胞死亡。此外，還可能會破壞與心肌水腫相關(guān)的內(nèi)皮屏障［13］，并激活內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致它們與循環(huán)血細(xì)胞相互作用，從而堵塞微血管，釋放影響心肌細(xì)胞功能和對再灌注耐受的分子，并浸潤心肌。血小板是最早對再灌注做出反應(yīng)的造血細(xì)胞之一，盡管活化的血小板釋放因子可能在缺血時發(fā)揮心臟保護作用，但有證據(jù)表明它們可能通過不依賴于血管阻塞的機制加劇再灌注損傷［14］。它們還與中性粒細(xì)胞形成共聚集體，這些共聚體在再灌注時堵塞遠(yuǎn)端，導(dǎo)致微血管阻塞（MVO）。MVO 也可由再灌注后冠狀動脈粥樣硬化斑塊的栓塞和灌注時繼發(fā)于水腫形成的外在壓迫引起。此外，由于嚴(yán)重的心肌破壞，可能會出現(xiàn)無復(fù)流和心肌內(nèi)出血的區(qū)域［15］，MVO 和無復(fù)流有可能進一步導(dǎo)致與AMI患者不良預(yù)后明顯相關(guān)的心肌細(xì)胞壞死。

2 心臟保護的多靶點聯(lián)合策略

多靶點的心臟保護治療被定義為針對不同靶點的多種藥物或干預(yù)措施對心臟保護作用的疊加或協(xié)同。此外，應(yīng)用同一藥物對多個不同的靶點產(chǎn)生影響，也可以被認(rèn)為是一個多靶點策略。

2.1 細(xì)胞內(nèi)與能量代謝相關(guān)的靶點聯(lián)合

多靶點心肌保護最常見的方法是結(jié)合兩種或兩種以上的藥物或干預(yù)措施，每種藥物或干預(yù)措施在心肌細(xì)胞內(nèi)都有不同的靶點。在這種方法中，每種心臟保護藥物或干預(yù)措施都處于最大劑量，并且聯(lián)合用藥或干預(yù)措施在縮小梗死面積方面具有加和效應(yīng)。細(xì)胞內(nèi)靶點包括促存活信號通路（如RISK、SAFE和NO-cGMP-PKG級聯(lián)）、細(xì)胞死亡通路，如壞死、凋亡、自噬、壞死和焦亡。因此，最大程度的心臟保護可能需要激活互補的促存活途徑和/或抑制有害的細(xì)胞死亡途徑。

表1 是針對心肌細(xì)胞內(nèi)能量代謝相關(guān)靶點聯(lián)合的心臟保護策略。實驗研究表明，在缺血期間或再灌注后不久，兩種或兩種以上的藥物或干預(yù)措施的聯(lián)合使用可能影響細(xì)胞內(nèi)能量代謝從而產(chǎn)生加和的心臟保護作用，提示細(xì)胞內(nèi)多靶點聯(lián)合具有增強心肌保護的潛力。例如，在豬AMI 模型中，再灌注時，肢體遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理與GIK 或艾塞那肽聯(lián)合使用比單獨干預(yù)更能減少梗死面積。此外，干預(yù)措施顯示出不同的細(xì)胞內(nèi)靶點，RIC 降低心肌硝基酪氨酸水平和內(nèi)皮一氧化氮合酶（eNOS）解偶聯(lián)，以減少氧化應(yīng)激損傷，而GIK 和艾塞那肽使心臟代謝體系的糖酵解增加［17］。

表1 能量代謝相關(guān)靶點的聯(lián)合增強心肌保護潛力

2.2 細(xì)胞死亡通路相關(guān)的靶點聯(lián)合

心肌細(xì)胞死亡通路相關(guān)的靶點聯(lián)合非心肌細(xì)胞成分的干預(yù)，如與改善組織灌注相結(jié)合可能提供一種更有效的心肌保護策略（表2）。

表2 細(xì)胞死亡通路相關(guān)靶點的聯(lián)合提高心肌保護潛能

替格瑞洛和坎格瑞洛是血小板P2Y12 受體抑制劑，能減少缺血后梗死面積。VX-765 是介導(dǎo)細(xì)胞焦亡的Caspase-1 抑制劑。在大鼠體內(nèi)實驗中VX-765在替格瑞洛和坎格瑞洛的治療背景下產(chǎn)生了心臟保護的加和效應(yīng)［21］。在缺血和再灌注期間，用細(xì)胞凋亡抑制劑Z-VAD 和靶向壞死抑制劑Necrostatin-1 能使離體灌注豚鼠心臟梗死面積顯著減?。?0］。

將一種靶向MVO的藥物與另一種靶向心肌細(xì)胞的藥物相結(jié)合看似有堅實的理論基礎(chǔ)。然而，在緩解MVO 和改善心肌梗死后微循環(huán)方面，即使是在動物實驗研究中，也只取得了些許的成果。一些更有前途的候選藥物包括血管活性化合物腺苷和NO［13］、重組人血管生成素樣蛋白4（ANG?PTL4），能夠減少小鼠心肌細(xì)胞凋亡、降低心肌梗死面積并防止心內(nèi)出血［22］。

2.3 心肌細(xì)胞內(nèi)信號通路靶點聯(lián)合

在某些情況下，兩種藥物或措施可能作用于相同的細(xì)胞內(nèi)信號通路，彼此相互增強心臟保護作用（表3）。例如，在再灌注前同時使用一氧化氮合酶底物L(fēng)-精氨酸和輔因子四氫生物蝶呤（BH4）可顯著降低大鼠和豬的心肌梗死面積，盡管它們本身都沒有保護作用［23］。

表3 心肌細(xì)胞內(nèi)信號通路多靶點聯(lián)合增加心肌保護作用

2.4 多靶點治療的臨床研究

心臟保護的主要目標(biāo)人群是那些接受PPCI進行血管重建的STEMI 患者。目前多靶點治療的臨床研究僅限于于不同缺血調(diào)節(jié)策略的組合、藥物治療的組合或藥物與調(diào)節(jié)策略的組合。然而，如低體溫或神經(jīng)刺激等物理措施尚未與其他心臟保護策略相結(jié)合進行臨床研究。

2016 年刊登在《歐洲心臟病學(xué)雜志》的Eitel等［30］對696 例STEMI 患者在不同時間點給予的兩種治療方法進行評估，研究了再灌注前RIC和重新打開冠狀動脈后，冠脈內(nèi)IPost 的聯(lián)合應(yīng)用。單純IPost 不能改善心臟磁共振評估的心肌搶救指數(shù)，而RIC 和IPost 聯(lián)合使用可提高搶救指數(shù)。但由于沒有設(shè)置單獨使用RIC治療的組，該研究不能證實加和效應(yīng)。

在另一項測試兩種不同心臟保護藥物增強作用的研究中，研究者檢測了75 例接受PPCI 治療的STEMI 患者中N-乙酰半胱氨酸（NAC）對梗死面積的影響［31］。NAC 作為抗氧化劑，能增強硝化甘油的作用。在所有患者都輸注硝酸甘油的背景下，與安慰劑相比，接受NAC 的患者心肌梗死面積的磁共振成像絕對值降低了5.5%。

3 總結(jié)和展望

根據(jù)前文總結(jié)，一些有前景的多靶點心臟保護方法包括：激活內(nèi)源性心臟保護通路（RISK，SAFE，cGMP/PKG）的藥物與抑制細(xì)胞死亡通路的藥物的組合；靶向血管損傷或炎癥的藥物與靶向心肌細(xì)胞死亡的藥物相結(jié)合等。

MIRI已經(jīng)被研究了超過二十年。盡管在藥物和經(jīng)皮干預(yù)方面取得了重大進展，但心肌梗死仍與顯著的病死率和發(fā)病率相關(guān)，部分歸因于心肌缺血再灌注損傷。目前的研究主要集中在抗血小板和抗炎治療、ANGPTL4 以及靶向RISK 和SAFE通路。表4 是對目前實驗室和臨床研究中重要的新藥物/靶點歸納總結(jié)。

表4 心肌缺血再灌注損傷的在研新藥物/靶點

在小鼠MIRI 模型中，使用可阻斷血小板膜糖蛋白VI（GPⅥ）配體結(jié)合位點的可溶性GPVIb-Fc（Revacept）治療與再灌注4 周后恢復(fù)左心室功能和降低梗死面積相關(guān)。Ⅰ期試驗顯示，在不影響血小板計數(shù)、出血時間、活化部分凝血酶原激酶時間的情況下，膠原誘導(dǎo)的血小板聚集減少。Ⅱ期試驗將評估其臨床療效［32］。研究表明，與對照組相比，抗GPⅥ而非抗GPIb 或抗GPIb/Ⅲa抗體片段顯著減少小鼠梗死面積和白細(xì)胞浸潤，這種作用與改善微灌注有關(guān)。

將干預(yù)措施與關(guān)于作用機制、有效性和安全性的可靠臨床前信息相結(jié)合，并且方便應(yīng)用，才能進入臨床試驗階段。在設(shè)計此類試驗時，可以使用析因設(shè)計來證明組合的附加益處，但這種方法增加了所需的患者數(shù)量。更好的方法可能是先在動物模型中證明附加益處，然后在患者中進行對比試驗。臨床試驗設(shè)計的一個重要的考慮因素是STEMI 患者接受諸如P2Y12 抑制劑之類的藥物治療，還有對心律失常和長期心臟重塑的影響。

如前所述，來自基礎(chǔ)實驗研究證實多靶點心臟保護療法可有效減少心肌缺血再灌注動物模型中的梗死面積［4-6］。然而，常規(guī)使用的動物模型并不能充分概括臨床患者缺血再灌注的復(fù)雜現(xiàn)象。對于從基礎(chǔ)到臨床的研究，需要遵守為缺血再灌注多靶點策略提出的臨床前建議和指南，以便有效解決針對缺血再灌注心臟保護方法臨床轉(zhuǎn)化的問題。盡管如此，綜述中總結(jié)的多靶點心肌保護策略可能有助于進一步發(fā)掘心肌缺血再灌注損傷的新機制并為新干預(yù)措施的開發(fā)提供思路。