阿片肽與心肌缺血-再灌注損傷保護研究進展

田 超，韋 星，朱才義

(1.中南大學湘雅醫學院附屬海口醫院超聲醫學科，海南 海口 570208；2.南華大學病理生理學教研室，湖南 衡陽 421000)

阿片肽與心肌缺血-再灌注損傷保護研究進展

田 超1，韋 星2，朱才義1

(1.中南大學湘雅醫學院附屬海口醫院超聲醫學科，海南 海口 570208；2.南華大學病理生理學教研室，湖南 衡陽 421000)

阿片肽及其受體廣泛分布于心肌組織中，大量的研究顯示阿片肽對心肌缺血-再灌注損傷具有顯著保護作用。其保護作用主要通過藥理性預適應及后適應實現。本文就阿片肽發揮心肌預適應/后適應保護作用的機制展開綜述及展望。

阿片肽；心肌缺血-再灌注；心肌保護

阿片肽是一類最早在中樞神經系統發現的、具有阿片活性的肽類物質，目前發現主要存在于三類物質之中[1]：第一類是植物中提取的罌粟堿類麻醉劑，如嗎啡、罌粟堿；第二類是人工合成的阿片藥物，如海洛因、可待因、杜冷丁、鹽酸二氫埃托啡等；第三類是從動物和人體內分離的內源性阿片肽，如腦啡肽、內啡肽、強啡肽、皮啡肽等。阿片受體主要有δ、μ、κ及N/ OFQR(孤啡肽受體)等，且每種受體均有不同的亞型，廣泛分布于神經系統及心血管中[2-3]。

心肌缺血-再灌注(Ischemic repurfusion，IR)損傷是指心臟在缺血的基礎上，恢復血流后組織損傷反而加重的現象。研究表明，內源性阿片肽的生成以及于再灌注前人工給予外源性阿片肽均能夠減少心肌損傷，即產生了心肌保護作用[4]。本文就阿片肽及其受體與心肌缺血-再灌注保護作用做出綜述如下：

1 心臟中的阿片肽及其受體

心肌細胞是阿片肽合成、儲存和釋放的場所之一，心臟組織和獨立的心肌細胞中都存在強啡肽原、腦啡肽和腦啡肽原以及內啡肽mRNA的表達。心肌缺血時，心臟中阿片肽類物質的含量明顯升高。1995年，Schultz等[5]首次報道了阿片類受體激活具有對抗IR的作用。

早期研究認為，在人類心肌細胞中僅存在δ和κ受體。但之后有研究發現，人類心房小梁之中也存在μ型受體，且Mcdonald等[6]認為在人類右心房中還有N/OFQR(孤啡肽受體)分布。這四種受體同屬于G蛋白偶聯受體。一般認為，心肌缺血-再灌注的保護作用主要由心內的δ和κ受體介導，而μ型受體是否參與其中還存在爭議[7-8]。有研究顯示,在短暫的心絞痛后血清中孤啡肽的水平升高，提示N/OFQR可能以某種方式參與了缺血-再灌注的心肌保護作用[9]。

2 阿片肽與心肌預適應

1986年，Murry等[10]提出心肌在經受多次短暫重復心肌缺血繼而再灌注(IR)后，能減輕隨后的長時間缺血所致心肌損傷，即心肌缺血預適應(Ischemic preconditioning，IPC)[11]。但這種預適應需在缺血前實施，由于無法提前預測心肌缺血時間且涉及倫理問題，其臨床應用價值受到限制。隨后藥物性預適應(Pharmacological ischemic preconditioning，PIP)[12]被提出，以取代IPC。阿片肽介導的PIP包括兩個階段，分別為IPC后1～3 h內出現的早期預適應(第一時間窗)，及IPC后24～48 h出現的晚期預適應(第二時間窗)[13]。

2.1 阿片肽與早期缺血預適應 在IPC早期保護階段，短暫的心肌缺血后啟動心臟的自我保護機制，釋放觸發劑-內源性阿片肽(Endogenous opioid peptide，EPO)，與心肌細胞膜上的阿片受體結合，繼而通過一系列的信號轉導，產生心肌保護作用，減少缺血-再灌注損傷和再灌注心律失常的發生[14]。雷米芬太尼、嗎啡等外源性阿片肽介入也能夠產生早期預適應現象即PIP。

2.2 阿片肽與晚期缺血預適應 Baxter等[15]最先發現心臟保護作用的第二時間窗口在IPC后24 h，還發現IPC產生的延遲階段的保護作用可被PKC、TK抑制劑阻斷，提示IPC的早期和晚期階段存在相似性。Yu等[16]則利用大鼠在體模型證明芬太尼(非選擇性阿片肽激動劑)可激發心肌晚期預適應，其中心內δ、κ受體及心外μ受體都參與其中。

2.3 慢性阿片肽處理產生的預適應 Peart等[17]第一次發現鼠科動物的心臟連續5 d暴露于嗎啡將能夠產生一種顯著的心肌保護作用。與經典的預適應方式不同的是，該預處理是利用長時間的阿片類物質應用來實現慢性預適應樣心肌保護的。經典的預處理一般認為是以阿片受體介導的Gi蛋白以及PKC (蛋白激酶C)的激活而產生保護作用的，而Peart等[18]發現的慢性阿片肽預適應則是通過Gs蛋白和PKA (蛋白激酶A)的激活而發揮作用，其中還可能包含了β2腎上腺素受體(β2-AR)受體的激活。在之后的研究中Peart等[18]認為這種特殊的后適應現象主要由δ受體介導。

3 阿片肽與心肌缺血后適應

繼IPC之后，2003年Zhao等[19]首先發表了關于心肌缺血后適應的研究報道，該研究通過采用犬I/R模型，在冠狀動脈再灌注開始時，進行短暫、重復的開通及再閉處理，隨后恢復冠狀動脈血流，可明顯限制心肌梗死范圍、減輕缺血心肌組織的水腫和中性白細胞積聚、改善內皮細胞功能；并發現其在限制梗死范圍與保護缺血后的內皮細胞功能方面與IPC有同樣的效果[20]。與IPC相對應，Zhao等[19]將此法對IR心肌的保護作用命名為缺血后適應(Ischemic postconditioning，IPoC)。而利用藥物產生的后適應命名為藥物 性 后 適 應 (Pharmacological postconditioning，PPC)。相對于IPC，IPoC尤其是PPC在干預治療過程中更利于臨床操作，又能避免倫理問題，因而受到廣泛的關注。外源性嗎啡介入能夠產生PPC，Zatta等[21]發現，在后適應過程中，心臟中發生了內源性阿片肽含量的增加以及阿片肽受體的選擇性激活，尤其是δ、μ受體。Peart等[22]發現在大鼠心臟中，κ受體也參與了IPoC。

4 阿片受體介導下預適應/后適應產生心肌保護作用的機制

阿片介導的心肌保護可以分成觸發階段和調控階段兩部分[23]。

4.1 觸發階段 從阿片受體與配體結合至mKATP(線粒體KATP通道)開啟繼而生產ROS(活性氧)是觸發階段。阿片受體是Gi蛋白耦聯受體，EGFR (表皮生長因子)激活PI3K(磷脂酰肌醇3-激酶)[20]。PI3K激活PDK1(磷酸肌醇依賴性蛋白激酶)和PDK2，繼而激活一系列的下游靶蛋白。其中包含了Akt(蛋白激酶B)，Akt可以激活eNOS(一氧化氮合成酶)而生成NO。NO通過鳥苷環化酶催化GTP(三磷酸鳥苷)生成CGMP(環鳥苷酸)。CGMP作為第二信使激活PKG(CGMP依賴型激酶)，最終PKG使mKATP開啟，生成ROS，完成觸發階段的信號傳導。需要注意的是mKATP開啟后，線粒體膜電勢會發生一定幅度的降低，從而減少了Ca2+線粒體，減輕了鈣超載，并且對于抑制mPTP也有一定作用[20]。

4.2 調節階段 從PKC產生到mPTP(線粒體滲透性轉換孔)抑制是調節階段。上述ROS產生后，將激活PKC，從而傳導通路進入調節階段。PKC此時將激活一特異的腺苷受體A2b。A2b再分別激活ERK和AKT，兩者都能有抑制GSK-3β(糖原合成酶激酶3β)。同時AKT還能分別激活mdm2、caspase9、p-BAD、P70S6k、PKC等，它們對于心肌保護都具有一定作用[14]。其中P70S6K和PKC也能抑制GSK-3β。最終各通路將聚焦于GSK-3β，通過對GSK-3β的抑制而抑制mPTP的開啟，發揮心肌保護作用，完成通路的調整階段[11]。值得注意的是在調整階段中PKC激活A2b而使AKT激活，而此時生成的AKT又能參與到觸發階段中，從而生成ROS，激活PKC，而新激活的PKC將再次激活A2b受體。這就形成了一個能夠將信號無限放大的循環通路[24]。

5 展 望

IPC/IPoC是目前所知的對于缺血-再灌注心肌的最有潛力的保護方法之一，幾乎可在所有的研究動物種類以及人類中誘導產生。但因其本身的有創性、臨床操作的實施難度以及倫理學上的障礙，使得PIP或PPC方法應用于心肌IR保護便成為了眾望所歸，尤其是PPC。阿片肽作為一種經典的受體激動劑在這一方面已經漸漸顯示出了其與眾不同的魅力。然而，要將阿片肽類藥物的預適應或后適應樣心肌保護應用到臨床，仍然還有很長的路要走。且阿片肽四大受體在心臟保護中的地位以及它們之間的關系、阿片肽所介導的IR保護具體機制、慢性阿片肽預處理和急性阿片肽預處理之間的關系、阿片肽所介導的IPC和IPoC之間的不同之處都有待進一步驗證及深入研究。

[1]江潔冰,周培嵐,鄭志兵,等.阿片受體泛素化機制及其對受體功能的影響[J].中國藥理學與毒理學雜志,2015,29(2):302-309.

[2]詹 玲,陳 濤,王 晶,等.外周阿片受體研究進展[J].中國疼痛醫學雜志,2013,5:289-292.

[3]Sobanski P,Krajnik M,Shaqura M,et al.The presence of mu-,delta-,and kappa-opioid receptors in human heart tissue[J].Heart Vessels.2014,29(6):855-863.

[4]Maslov LN,Naryzhnaia NV,Podoksenov I,et al.Opioids—triggers of adaptive phenomenon of ischemic preconditioning of heart[J]. Ross Fiziol Zh Im I M Sechenova.2014,100(9):993-1007.

[5]Schultz J E,Rose E,Yao Z,et al.Evidence for involvement of opioid receptors in ischemic preconditioning in rat hearts[J].Am J Physiol,1995,268(5 Pt 2):2157-2161.

[6]Mcdonald J,Leonard AD,Serrano-Gomez A,et al.Assessment of nociceptin/orphanin FQ and micro-opioid receptor mRNA in the human right atrium[J].Br JAnaesth,2010,104(6):698-704.

[7]Wong GT,Lu Y,Mei B,et al.Cardioprotection from remote preconditioning involves spinal opioid receptor activation[J].Life Sci, 2012,91(17-18):860-865.

[8]Surendra H,Diaz RJ,Harvey K,et al.Interaction of delta and kappa opioid receptors with adenosine A1 receptors mediates cardioprotection by remote ischemic preconditioning[J].J Mol Cell Cardiol, 2013,60:142-150.

[9]Fontana F,Bernardi P,Pizzi C,et al.Plasma nociceptin/orphanin FQ levels rise after spontaneous episodes of angina,but not during induced myocardial ischemia[J].Peptides,2009,30(9):1705-1709.

[10]Murry CE,Jennings RB,Reimer KA.Preconditioning with ischemia:a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium[J].Circulation,1986,74(5):1124-1136.

[11]Vinten-Johansen J,Shi W.Perconditioning and postconditioning: current knowledge,knowledge gaps,barriers to adoption,and future directions[J].Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics,2011,16(3-4):260-266.

[12]高克儉.心肌缺血預適應基礎與臨床研究進展[J].中西醫結合心腦血管病雜志,2009,7(1):1-4.

[13]Iliodromitis EK,Andreadou I,Iliodromitis K,et al.Ischemic and postischemic conditioning of the myocardium in clinical practice: challenges,expectations and obstacles[J].Cardiology,2014,129 (2):117-125.

[14]Murphy E,Steenbergen C.Mechanisms underlying acute protection from cardiac ischemia-reperfusion injury[J].Physiol Rev,2008,88 (2):581-609.

[15]Baxter GF,Marber MS,Patel VC,et al.Adenosine receptor involvement in a delayed phase of myocardial protection 24 hours after ischemic preconditioning[J].Circulation,1994,90(6):2993-3000.

[16]Yu CK,Li YH,Wong GT,et al.Remifentanil preconditioning confers delayed cardioprotection in the rat[J].Br J Anaesth,2007,99 (5):632-638.

[17]Peart JN,Gross GJ.Cardioprotective effects of acute and chronic opioid treatment are mediated via different signaling pathways[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol,2006,291(4):1746-1753.

[18]Peart JN,Hoe LE,Gross GJ,et al.Sustained ligand-activated preconditioning via delta-opioid receptors[J].J Pharmacol Exp Ther, 2011,336(1):274-281.

[19]Zhao ZQ,Corvera JS,Halkos ME,et al.Inhibition of myocardial injury by ischemic postconditioning during reperfusion:comparison with ischemic preconditioning[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2003,285(2):579-588.

[20]Buchholz B,Donato MD,Annunzio V,et al.Ischemic postconditioning:mechanisms,comorbidities,and clinical application[J].Molecular and Cellular Biochemistry,2014,392(1-2):1-12.

[21]Zatta AJ,Kin H,Yoshishige D,et al.Evidence that cardioprotection by postconditioning involves preservation of myocardial opioid content and selective opioid receptor activation[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2008,294(3):1444-1451.

[22]Peart JN,Gross ER,Reichelt ME,et al.Activation of kappa-opioid receptors at reperfusion affords cardioprotection in both rat and mouse hearts[J].Basic Res Cardiol,2008,103(5):454-463.

[23]Downey JM,Krieg T,Cohen MV.Mapping preconditioning's signaling pathways:an engineering approach[J].Ann N Y Acad Sci, 2008,1123:187-196.

[24]Headrick JP,See HL,Du Toit EF,et al.Opioid receptors and cardioprotection-'opioidergic conditioning'of the heart[J].Br J Pharmacol,2015,172(8):2026-2050.

Progress on opioid and cardioprotection in myocardial ischemia-reperfusion injury.

TIAN Chao1,WEI Xin2, ZHU Cai-yi1.1.Department of Ultrasound,Haikou Hospital Affiliated to Xiangya Medical College of Central South University,Haikou 570208,Hainan,CHINA;2.Department of Pathophysiology,University of South China,Hengyang 421000,Hunan,CHINA

Opioid receptors are widely distributed in the myocardial tissue.A large number of studies have shown that opioid signaling system plays a protective role in myocardial ischemia-reperfusion injury.The cardioprotective effect can be made by pharmacological ischemic preconditioning and postconditioning.This review focuses on the latest advances of cardioprotective effect of the opioid system.

Opioid;Ischemia-reperfusion;Cardioprotective effect

R542.2

A

1003—6350（2015）18—2728—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.18.0990

2015-06-07)

朱才義。E-mail：zhucaiyi56@163.com