缺血后適應及藥物后處理對心肌缺血再灌注損傷的保護作用

張文婷，王曉元(綜述)，李方江(審校)

(1.河北北方學院研究生部，河北 張家口 075000； 2.河北北方學院第一附屬醫院心血管內科，河北 張家口 075000)

近年來，冠狀動脈粥樣硬化性心臟病成為全球發病率最高的疾病，再灌注治療是該疾病的主要治療手段[1]。但與之相關的心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI)成為臨床心臟病學的重要問題。國內外對此展開的一系列研究均表明，在缺血∕再灌注(ischemia/reperfusion，I/R)后施加不同的處理方式及人為誘導因素，可有效抵抗MIRI[2-3]。這無疑為進一步探討MIRI的防治措施，解決心血管再灌注治療較為嚴重的并發癥開辟了一條新的途徑。現對缺血后適應(ischemic post conditioning，IPOC)及藥物后處理(pharmacologic post conditioning，PPOC)對MIRI的保護作用的研究現狀及其機制進行探討。

1 IPOC對MIRI的保護作用

Zhao等[4]首次系統闡述了IPOC，即在缺血損傷后的心肌恢復血流再灌注后立即重復數次予以短暫的I/R處理，能提高心肌對之前較長時間I/R的耐受性，從而減輕MIRI，稱之為IPOC。該研究建成了犬的MIRI模型，結果發現與缺血1 h后立即持續開通3 h的對照組相比，IPOC組的心肌梗死面積、細胞凋亡顯著減少，心肌細胞的炎性反應顯著減輕，心律失常的發生率亦顯著降低。分析IPOC可能通過減少氧自由基生成和抑制中性粒細胞活化、調節再灌注早期冠狀動脈動力學狀態，減輕心肌細胞水腫，防止冠狀動脈血管內皮損傷，達到保護心肌的作用。隨后有很多實驗對不同的動物進行相關的研究，多得出與Zhao等[4]研究相似的結論，極大地提高了IPOC的臨床可行性[5-6]。Laskey等[7]報道，在給10例急性心肌梗死患者行經皮冠狀動脈介入治療術時首次運用了IPOC，IPOC組心電圖ST段抬高的程度顯著降低，ST段回落的速度更快，并且冠狀動脈血流速度儲備顯著改善。薛楓[8]運用單光子發射計算機斷層成像術心肌灌注顯像和心臟超聲檢驗等進一步證實IPOC的心臟保護作用，IPOC能顯著減少心肌梗死面積及心肌壞死標志物、炎性反應標志物的水平，并且有長期效應。劉晨[9]通過檢測心肌呈色分級及心室收縮功能等表明，IPOC可以改善冠狀動脈血流速度及心肌灌注水平，能夠顯著減輕ST段抬高型急性心肌梗死患者急診經皮冠狀動脈治療術中MIRI，顯著減小心肌梗死面積，改善左心室功能，其機制考慮與減少活性氧類的釋放、作用于線粒體KATP通道、抑制線粒體通透性轉換孔的釋放有關。田濤等[6]研究亦表明，IPOC通過激活線粒體鉀ATP通道從而發揮減輕MIRI的作用，IPOC組動物較I/R組左心室收縮壓顯著升高，左心室舒張末期壓顯著降低，血漿肌酸激酶及丙二醛水平顯著降低，心肌梗死的面積顯著縮小。IPOC是臨床最為實用且相關研究可行性較大的處理方式，臨床可將該方式與PPOC疊加，達到最佳治療效果。

2 PPOC對MIRI的保護作用

Tsang等[10]發現在不同的干預時間(再灌注期間或再灌注后)給予藥物可對MIRI起到保護作用，即PPOC，具有與IPOC相當的保護作用。基礎研究認為，血管緊張素轉換酶抑制劑/血管緊張素受體拮抗劑類降壓藥物(如苯那普利)、KATP通道開放劑類藥物、阿片肽類鎮痛藥(如舒芬太尼)、全身麻醉類藥物(如異氟烷)、3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑類藥物(如辛伐他汀)、M膽堿受體阻滯劑山莨菪堿以及多種中成藥物(如復方丹參滴丸、川芎嗪及參附注射液)除其相應的藥理學作用外都有類似的MIRI保護作用。

2.1西藥后處理

2.1.1血管緊張素轉換酶抑制劑/血管緊張素受體拮抗劑類降壓藥物 常用的血管緊張素轉換酶抑制劑有卡托普利、依那普利、苯那普利等。吳慧穎等[11]研究發現，苯那普利后處理通過作用于大鼠MIRI后表達增強的炎性分子核因子κB的激活及腫瘤壞死因子α的表達，從而減輕心臟的炎性反應。

常用的血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑有氯沙坦、纈沙坦、坎地沙坦等。Lange等[12]研究發現，坎地沙坦后處理可能通過依賴蛋白激酶Cε信號轉導途徑實現MIRI保護作用。實驗表明，坎地沙坦通過促進I/R的小鼠蛋白激酶Cε受體表達顯著增加，從而誘導對血管反應性和鈣敏感性的保護作用，減輕MIRI。

Tani等[13]的研究表明，兩組急性心肌梗死接受再灌注治療的患者使用依那普利與氯沙坦治療6個月后，在計算左心室射血指數及左心室舒張容積指數時，無論是依那普利還是氯沙坦在心肌梗死后左心室重構過程中所起的作用均無統計學意義。

2.1.2KATP通道開放劑類藥物 尼可地爾是目前臨床上唯一應用的有硝酸酯樣作用的KATP通道開放劑。鹿欣等[14]研究顯示，尼可地爾后處理可對心肌產生保護作用。一方面，尼可地爾通過作用于線粒體KATP通道，導致線粒體內部的除極，鈣負荷的降低和ATP的保存，進而減輕心臟工作負荷；ATP的消耗減少可使乳酸脫氫酶釋放減少，促進缺血后心肌的功能恢復。另一方面,尼可地爾通過激活胞質鳥苷酸環化酶致使環鳥苷酸增多和胞質鈣離子減少，增加了鉀離子從細胞的流出。鈣離子內流減少使得再灌注部位心肌早期和晚期除極減少，可減少再灌注心律失常的發生。

2.1.3鎮痛類藥物 鎮痛藥是一類作用于中樞神經系統、緩解疼痛的藥物，用于各種原因引起的急慢性疼痛，其中阿片肽類鎮痛藥包括嗎啡、可待因、芬太尼、美沙酮等。Schultz等[15]首次報道了阿片肽類鎮痛藥在缺血預處理中誘導心肌保護的作用。芬太尼是臨床常用的阿片類鎮痛藥物，該類藥物主要通過作用于阿片受體，通過G蛋白偶聯機制，抑制腺苷酸環化酶，從而使突觸前膜遞質釋放減少，突觸后膜發生超極化，最終減弱或阻滯痛覺信號的傳遞。吳巧玲等[16]研究表明，舒芬太尼后處理可能通過上調抗凋亡蛋白B細胞淋巴瘤/白血病2基因(B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2)表達，下調促凋亡蛋白Bcl-2相關X蛋白表達，影響鈣離子通道的開放，減少細胞內鈣超載及氧自由基的生成，抑制細胞凋亡，從而減輕大鼠MIRI。聶麗霞等[17]研究表明，舒芬太尼通過作用于蛋白質酪氨酸激酶2-信號轉導與轉錄激活因子3途徑從而減輕犬MIRI。

2.1.4全身麻醉類藥物 全身麻醉類藥物是一類通過作用于中樞神經系統而暫時引起意識消失、全身痛覺喪失、遺忘、反射抑制和一定程度的肌肉松弛狀態的藥物，包括吸入麻醉藥類(異氟烷、恩氟烷等)及靜脈麻醉藥(依托咪酯、丙泊酚等)。劉悅等[18]報道，吸入性麻醉藥七氟烷通過作用于磷脂酰肌醇3-蛋白激酶B信號途徑，進而降低血清肌酸激酶同工酶、乳酸脫氫酶的活性、肌鈣蛋白濃度和心肌梗死體積，減輕MIRI。單七氟烷處理組磷酸化的蛋白激酶B/蛋白激酶B和磷酸化的內皮型一氧化氮合酶/內皮型一氧化氮合酶升高，而七氟烷與磷脂酰肌醇3特異性抑制劑LY294002聯合應用組上述指標差異無統計學意義，說明七氟烷對MIRI具有保護作用。有研究表明,丙泊酚預處理對在體大鼠心臟的MIRI模型具有保護作用[19]。Sun等[20]研究表明，丙泊酚通過對大鼠離體心臟一氧化氮合成酶活性的正調節來改善心肌I/R后的心臟功能，該藥物通過作用于一氧化氮體系實現心肌保護作用。

2.1.53-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑類藥物 3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑也稱他汀類藥物，包括阿托伐他汀、辛伐他汀、普伐他汀等。Szarszoi等[21]證實，在大鼠MIRI早期使用辛伐他汀能降低心肌損傷，其機制可能是辛伐他汀通過減輕氧自由基的生成，抑制超氧化物誘導細胞凋亡，從而發揮保護效應。此后亦有研究表明，辛伐他汀通過上調B細胞淋巴瘤/Bcl-2表達，下調B細胞淋巴瘤/Bcl-2相關X蛋白表達，起到抗細胞凋亡作用，通過抑制細胞凋亡，減輕MIRI[22]。相關研究發現，他汀類藥物通過磷酸化的蛋白激酶B信號途徑上調內皮型一氧化氮合酶，從而減輕兔MIRI[23]。

2.1.6M膽堿受體阻滯劑類 M膽堿受體阻滯劑的代表藥物有阿托品，山莨菪堿(654-2)等。近年來研究表明，山莨菪堿通過減輕血管痙攣及改善經皮冠狀動脈治療術中的慢血流現象減輕MIRI[24]。王政等[25]研究亦表明，山莨菪堿后處理組通過抑制氧自由基和改善微循環等作用機制，可顯著降低再灌注心律失常、低血壓狀態、慢血流的發生率。實驗證明，山莨菪堿組與對照組比較，心律失常的發生率顯著降低，肌酸激酶同工酶和心肌肌鈣蛋白峰值出現時間顯著提前；術后30 min及術后24 h時，山莨菪堿組血清中超氧化物歧化酶高于對照組；丙二醛低于對照組。李圣洪等[26]研究表明，山莨菪堿通過下調誘導細胞凋亡的caspase-1表達，抑制促炎性細胞因子白細胞介素18，從而抑制心肌細胞凋亡及炎性反應的發生。

目前多數實驗表明，西藥后處理減輕MIRI的機制主要是抑制再灌注早期的氧自由基產生、炎性介質的釋放、鈣超載、線粒體通透性轉換孔開放及促進一氧化氮合酶表達、KATP通道開放等，因此新藥的臨床開發可循照這幾個基本方向展開。

2.2中藥后處理 近年來，部分學者對中藥后處理做了一些探索性研究，發現參附注射液、川芎嗪等中藥后處理均能顯著減小心肌梗死面積，對大鼠MIRI具有保護作用。但中藥后處理對MIRI保護作用的研究剛起步，缺乏相關文獻報道，具體的作用機制尚待明確。Wei等[27]研究證實，人參皂甙一方面可清除MIRI后釋放的氧自由基，抑制機體炎性因子腫瘤壞死因子α、白細胞介素6、白細胞介素8的生成和釋放，減輕炎性反應；另一方面，通過阻止細胞鈣通道，防止鈣超載，改善血液流變性，保護內皮細胞，達到改善微循環的目的。辛毅等[28]研究顯示，參附注射液后處理通過激活線粒體細胞膜上Bcl-2蛋白，調節線粒體膜通透性轉換孔的開放，減少細胞內凋亡促進因子1及細胞色素C的釋放，從而抑制調節細胞凋亡的caspase-3表達，減少心肌細胞凋亡，達到減輕MIRI的目的。呂磊等[29]研究表明，川芎嗪預處理能減少大鼠MIRI的炎性反應，其機制可能與上調內皮一氧化氮合酶表達、增加內源性一氧化氮水平有關。與I/R組相比，川芎嗪預處理通過增加一氧化氮水平及心肌內皮型一氧化氮合酶信使RNA和蛋白的表達水平能減少心肌白細胞浸潤，增加心肌組織超氧化物歧化酶活性，降低丙二醛水平及髓過氧化物酶活性，降低白細胞介素1β水平，非選擇性一氧化氮合酶抑制劑左旋-硝基-精氨酸甲酯通過取消川芎嗪所致的內皮型一氧化氮合酶信使RNA和蛋白表達水平的增加，從而顯著抑制上述指標的變化。

PPOC作用于相關的I/R反應介質及途徑，部分機制已明確，故臨床實踐可將其與IPOC良好的結合，有廣闊的發展空間。

3 小 結

盡管IPOC及PPOC對MIRI的保護作用的相關研究及機制的討論已取得了一定成果，但仍有一些問題亟待解決。首先，不同動物種屬，其詳細的MIRI機制尚不清楚，臨床采用何種處理方式，后處理保護作用的確切信號機制和最佳分子信號作用靶點均有待明確。其次，PPOC目前只是停留在動物實驗階段，將其應用于臨床有效的時間窗、對心肌保護的近期和遠期效果及作用機制等都還有待于進一步研究。再次，將IPOC與PPOC結合廣泛應用于臨床尚需要大量的前瞻性、隨機對照臨床試驗研究進行驗證。隨著基礎動物實驗與臨床病例實踐的相結合，不同處理方式對MIRI的保護作用應用于臨床有廣泛的前景，相關的一系列研究成果必將造福廣大心血管疾病患者。

[1] 陸再英,鐘南山.內科學[M].7版.北京：人民衛生出版社,274-302.

[2] Shi W,Vinten-Johansen J.Endogenous cardioprotection by ischaemic postconditioning and remote conditioning[J].Cardiovascular Research,2012,94(2):206-216.

[3] Ivanes F,Rioufol G,Piot C,etal.Postconditioning in acute myocardial infarction patients[J].Antioxid Redox Signal,2011,14(5):811-820.

[4] Zhao ZQ,Corvera JS,Halkos ME,etal.Inhibition of myocardial injury by ischemic postconditioning during reperfusion:comparison with ischemic preconditioning[J].Physiol Heart Circ Physiol,2003,285(2):H579-H588.

[5] Andreka G,Vertesaljai M,Szantho G.Remote ischemic post-conditioning protects the heart during acute myocardial infarction in pigs[J].Heart,2007,93(6):749-758.

[6] 田濤,馬賓,王明霞，等.缺血后處理對減輕兔心肌缺血再灌注損傷作用的研究[J].中華全科醫學,2012,10(2):170-176.

[7] Laskey WK.Brief repetitive balloon occlusions enhance reperfusion during percutaneous coronary intervention for acute myocardial infarction:a pilot study[J].Catheter Cardiovasc Interv,2005,65(3):361-367.

[8] 薛楓.心肌缺血后適應的基礎和臨床研究[D].蘇州：蘇州大學,2010.

[9] 劉晨.缺血后適應在急性ST段抬高性心肌梗死急診介入治療中對缺血再灌注損傷心肌的保護作用[D].石家莊：河北醫科大學,2011.

[10] Tsang A,Derek JH,Mihaela M,etal.Post conditioning a form of "modified reperfusion"protects the myocardium byactivating the phosphatidylinositol 3-kinase-Akt pathway[J].Circulation Research,2004,95(3):230-232.

[11] 吳慧穎,張英杰.苯那普利后處理對離體大鼠心肌缺血再灌注損傷的保護作用[J].中國心血管病研究雜志,2008,6(4):294-297.

[12] Lange SA,Wolf B,Schober K,etal.Department of internal medicine and cardiology,dresden university of technology,dresden,germany[J].Cardiovasc Pharmacol,2007,49(1):46-55.

[13] Tani S,Nagao K,Anazawa T,etal.Department of cardiology,nihon university surugadai hospital,tokyo.tanishigem[J].Intern Med,2009,48(11):877-882.

[14] 鹿欣,劉立群,陳維寧，等.尼可地爾后處理聯合預處理對離體心肌缺血/再灌注的作用研究[J/CD].中華臨床醫師雜志：電子版,2007,1(6):28-33.

[15] Schultz JJ,Hsu AK,Gross GJ,etal.Ischemic Preconditioning in the intact rat heart is mediated by dl but not mork opioid receptors[J].Circulation,1998,97(b):1282-1289.

[16] 吳巧玲,沈途,王玲玲，等.舒芬太尼后處理對大鼠心肌缺血再灌注時細胞凋亡的影響[J].中華麻醉學雜志,2012,32(1):120-123.

[17] 聶麗霞，田首元，孟玉潔,等.JAK2-STAT3通路在舒芬太尼后處理減輕犬心肌缺血再灌注損傷中的作用[J].中華麻醉學雜志,2012,32(3):367-370.

[18] 劉悅,彭云水,劉雅，等.PI3K-Akt-eNOS信號轉導通路在七氟醚后處理減輕大鼠心肌缺血再灌注損傷中的作用[J].中華麻醉學雜志,2012,32(3):371-374.

[19] Shin IW,Jang IS,Lee SH,etal.Propofol has delayed myocardial protective effects after a regional ischemia/reperfusion injury in an in vivo rat heart model[J].Korean J Anesthesiol，2010,58(4):378-382.

[20] Sun HY,Xue FS,Xu YC,etal.Propofol improves cardiac functional recovery after ischemia-reperfusion by up regulating nitric oxide synthase activity in the isolated rat hearts[J].Chin Med,2009,122(24):3048-3054.

[21] Szarszoi O,Maly J,Ostadol P,etal.Effect of acute and chronic simvastatin treatment on post-ischemic contractile dysfunction in isolated rat heart[J].Physiol Res,2008,57(5):793-796.

[22] 車中應,陳還珍.辛伐他汀預處理對大鼠心肌缺血再灌注損傷Bcl-2和Bax表達的影響[J].中國醫療前沿,2011,6(2):26.

[23] 汪蕾,陳紅霞,陳莉，等.不同他汀類藥物治療兔心肌缺血再灌注損傷的療效及機制探討[J].現代醫學,2013,41(2):81-84.

[24] Fu XH,Fan WZ,Gu XS,etal.Effect of intracoronary administration of anisodamine on slow reflow phenomenon following primary percutaneous coronary intervention in patients with acute myocardial infarction[J].Chin Med,2007,120(14):1226-1231.

[25] 王政,劉尚軍,董國,等.山莨菪堿在右冠狀動脈心肌梗死急診經皮冠狀動脈介入時對心臟的保護作用[J].中華老年醫學雜志,2012,31(8):672-675.

[26] 李圣洪,張煜東,郭謙.山莨菪堿對過度訓練致急性心肌損傷大鼠caspase-1和IL-18表達的影響[J].中華麻醉學雜志,2012,32(2):211-213.

[27] Wei FJ,Wu Q.Influence of shenfu injection for open heart surgery patients.Inflammatory cytokine during extracorporeal circulation period[J].China Anesth Analg,2005,7(1):23-26.

[28] 辛毅,吳永濤,顧云，等.參附注射液對缺血/再灌注損傷誘導大鼠心肌細胞凋亡的實驗研究[J].心肺血管病雜志,2010,29(3):229-232.

[29] 呂磊,孟慶欣,徐軍，等.川芎嗪減輕大鼠心肌缺血再灌注損傷炎癥反應及機制[J].中國動脈硬化雜志,2012,20(6):514-518.