羅格列酮與心肌缺血再灌注損傷的研究進(jìn)展

羅剛 綜述 梁貴友審校

（遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心胸外科，貴州 遵義563003）

1 羅格列酮的結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)

羅格列酮（RGZ）屬于胰島素增敏劑，可通過增加骨骼肌、肝臟、脂肪組織對胰島素的敏感性，提高細(xì)胞對葡萄糖的利用而發(fā)揮降血糖的療效，可降低空腹血糖及胰島素、C肽水平，對餐后血糖和胰島素亦有降低作用。

2 羅格列酮的作用及機(jī)制

2.1 對胰島素功能的影響 胰島素抵抗（Insulin resistance，IR）是指各種原因（如肥胖、TNF－α增多等）使胰島素促進(jìn)葡萄糖攝取和利用的效率下降，機(jī)體代償性的分泌過多胰島素，從而產(chǎn)生高胰島素水平來維持血糖的穩(wěn)定；主要表現(xiàn)為體內(nèi)外周組織如肌肉、脂肪、肝臟等對胰島素的敏感性降低，組織對胰島素不敏感，導(dǎo)致胰島素相對缺乏。作為PPARγ激動劑的羅格列酮已在科研及臨床中證實(shí)能改善胰島素抵抗，故廣泛單獨(dú)或者聯(lián)合其它藥物用來治療2型糖尿病。

2.1.1 與過氧化酶體增殖物激活受體特異性結(jié)合

PPARγ是調(diào)節(jié)基因表達(dá)的核內(nèi)受體轉(zhuǎn)錄因子超家族成員，它主要在人類白色脂肪組織和嚙齒類動物的白色脂肪組織和棕色脂肪組織中高度表達(dá)，對胰島素的敏感性及葡萄糖代謝起關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用［1］，同時也在免疫系統(tǒng)內(nèi)表達(dá)，與脂肪細(xì)胞分化、機(jī)體免疫及胰島素抵抗密切相關(guān)。脂肪細(xì)胞分泌有多種分子均參與胰島素抵抗，如抵抗素、TNF2α等。PPARγ還可以抑制酪氨酸蛋白激酶／信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子（JAK－STAT）途徑減少瘦素的合成及抑制轉(zhuǎn)錄因子Pax6的活性，在轉(zhuǎn)錄水平抑制胰高血糖素的表達(dá)；還可以通過脂聯(lián)素（adiponectin）［2］的類胰島素作用等來減輕胰島素抵抗。它通過鋅指結(jié)構(gòu)ZFP407來調(diào)節(jié)GluT4基因表達(dá)，促進(jìn)葡萄糖的攝?。?］，從而提高了葡萄糖的攝取效率，減輕了內(nèi)環(huán)境的高糖狀態(tài)；也有文獻(xiàn)［4］證實(shí)PPARγ激活后可減少肌細(xì)胞FAT／CD36的轉(zhuǎn)位及表達(dá)，調(diào)節(jié)機(jī)體的脂肪分布，從而改善機(jī)體和靶組織的IR。

羅格列酮作為細(xì)胞上的PPARγ親和性極高的配體［5］，可以特異性的結(jié)合并激活脂肪、骨骼肌和肝臟等胰島素所作用組織的PPARγ核受體，從轉(zhuǎn)錄水平改善機(jī)體胰島素抵抗［6］；也可以抑制脂肪細(xì)胞分泌及胰高血糖素的表達(dá)，抑制棕櫚酸酯誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡［7］，增加脂聯(lián)素的生成等多個途徑來減輕胰島素抵抗。

2.1.2 調(diào)節(jié)胰島素信號傳導(dǎo)中的分子表達(dá) 羅格列酮還可以從信號傳導(dǎo)方面對胰島素的分泌進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅可以通過增加磷脂酰肌醇－3－激酶（PI－3－K）P85α亞單位的量，增強(qiáng)胰島素的信號傳導(dǎo)通路如磷脂酰肌醇－3－激酶（PI3K）／AKT介導(dǎo)的信號通路，從而增強(qiáng)胰島素敏感性［8］。同時還能增加解偶聯(lián)蛋白UCPs（主要是UCP2和UCP1，特別是UCP2）在脂肪細(xì)胞上的表達(dá)，ATP／ADP比值是葡萄糖感應(yīng)胰島素分泌的重要偶聯(lián)信號，升高的ATP／ADP比值可以打開K－ATP通道，誘發(fā)膜電位來促進(jìn)胰島素分泌。UCP2是一個胰島素分泌的負(fù)調(diào)節(jié)因子［9］，具有調(diào)節(jié)質(zhì)子滲漏的功能［10］，因此能降低胰島細(xì)胞糖代謝產(chǎn)生的ATP［11］，從而破壞葡萄糖誘導(dǎo)的胰島素分泌［12］。

2.2 對胰島素功能以外的影響 羅格列酮具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用［13］，通過抑制有絲分裂原激活蛋白（mitogen－activated protein，MAP）激酶的活性，對PPAR－γ磷酸化，進(jìn)而誘導(dǎo)分化并生長抑制是其中的一個途徑，此類作用還與多種細(xì)胞內(nèi)信號通路有關(guān)，但具體機(jī)制尚不完全清楚。B.Shen等［14］在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn)羅格列酮可抑制人肝癌MHCC97L、BEL－7404細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。NF－κB結(jié)合的κB位點(diǎn)基因的持續(xù)表達(dá)，NF－κB的活化升高是哮喘發(fā)病機(jī)理之一，而PPAR－γ受體激動劑羅格列酮等可抑制哮喘老鼠肺組織NF－κB的活性，從而改善哮喘，原因可能與IL－10的分泌有關(guān)［15］。

3 羅格列酮的應(yīng)用

早在1994年，N.D.Oakes等［16］在胰島素抵抗的高脂飲食（HF）和作為對照的高淀粉飲食（HC）的大鼠中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)羅格列酮治療后，對胰島素抵抗的HF大鼠又有增強(qiáng)胰島素外周作用的效應(yīng)。初步證實(shí)羅格列酮可以改善胰島素抵抗，增強(qiáng)外周組織對胰島素的敏感性。后期的臨床對照試驗(yàn)［17］發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過羅格列酮治療后，血清高密度脂蛋白膽固醇、載脂蛋白A1活動顯著增加，甘油三酸酯水平也顯著增加（P均＜0.05），丙二醛、同型半胱氨酸、脂蛋白（A）和血糖水平顯著降低（P＜0.05），但總膽固醇和載脂蛋白B水平?jīng)]有重大變化。因此羅格列酮可以改善血糖水平的同時，還能增加高密度脂蛋白膽固醇的水平。

隨著研究的深入和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑黾樱谪i心臟的缺血再灌注損傷動物模型中發(fā)現(xiàn)，加入羅格列酮后能減少心肌梗死面積，可能與其在心肌梗死過程中具有抗凋亡的作用有關(guān)，且其抗凋亡機(jī)制不是通過作用心肌線粒體實(shí)現(xiàn)的［18］。它還可以通過硫氧化還原蛋白系統(tǒng)對細(xì)胞的氧化應(yīng)激進(jìn)行保護(hù)［19］，如促使硫氧化還原蛋白過度表達(dá)等。另外，羅格列酮在此過程中可能也發(fā)揮了抗炎作用，它能減少中性粒細(xì)胞及巨噬細(xì)胞在梗死區(qū)域的聚集。羅格列酮通過增強(qiáng)T－SOD、GSH－Px等的濃度、改善血管內(nèi)皮細(xì)胞功能［20］、減少鈣超載等來減輕缺血再灌注損傷（myocardial ischemia－reperfusion injury，MIRI），從而保護(hù)心肌的作用［22－23］。

羅格列酮因具有改善胰島素抵抗以及調(diào)節(jié)脂代謝水平的能力，應(yīng)用于臨床治療2型糖尿病等代謝綜合征，而它對缺血再灌注心肌具有保護(hù)的作用初步已得到證實(shí)，但機(jī)制未完全闡明清楚，則需要人們進(jìn)一步的研究后應(yīng)用于臨床。

4 羅格列酮與心肌缺血再灌注損傷

4.1 MIRI的概述 心肌缺血再灌注損傷（MIRI）是指缺血心肌組織在恢復(fù)血液灌注后發(fā)生的細(xì)胞死亡或功能降低。其可以表現(xiàn)為致死性再灌注損傷、再灌注心律失常、心肌頓抑以及血管損傷等，是構(gòu)成外科體外循環(huán)（cardiopulmonary bypass，CPB）心內(nèi)直視手術(shù)術(shù)后心功能障礙及導(dǎo)致死亡的主要原因，同時也是影響內(nèi)科冠心病急性心肌梗死等再灌注治療療效的一個重要因素。而導(dǎo)致MIRI的發(fā)生的機(jī)制，氧自由基以及鈣超載等的認(rèn)識較為深入，不過目前的干預(yù)手段均不能達(dá)到完全控制心肌再灌注損傷的發(fā)生。

在CPB過程中，心肌能量需求增加和組織細(xì)胞內(nèi)氧化供能不足兩者之間的失衡是導(dǎo)致再灌注損傷的根本原因之一，創(chuàng)傷、麻醉以及低溫等強(qiáng)刺激原因，導(dǎo)致組織細(xì)胞對胰島素的敏感性降低，機(jī)體發(fā)生胰島素抵抗以至于供能不足。研究發(fā)現(xiàn)［23－26］，在體外循環(huán)中存在外周胰島素抵抗的同時，亦存在明顯的心肌胰島素抵抗現(xiàn)象，且其程度隨體外循環(huán)時間延長而增強(qiáng)，能量代謝障礙引起再灌注損傷，心肌IR是造成MIRI心功能障礙的重要因素。

4.2 再灌注心肌的能量代謝及羅格列酮的可能影響 心肌能量代謝主要有糖代謝及脂代謝兩條途徑，正常情況下，心肌的供能途徑主要是脂肪酸來源，約60%～70%的ATP由脂肪酸氧化代謝產(chǎn)生，另外30%～40%則來源于葡萄糖氧化。在再灌注過程中，心肌的這兩類代謝紊亂非常突出，其中糖代謝紊亂的作用機(jī)制主要是心肌細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（Glut4）表達(dá)下降與心肌細(xì)胞膜Glut4轉(zhuǎn)位障礙導(dǎo)致葡萄糖氧化減少。通過使用胰島素增敏劑羅格列酮的干預(yù)［27］，可以改善糖代謝紊亂，明顯提高心肌細(xì)胞Glut4－mRNA的表達(dá)，增加葡萄糖胞內(nèi)氧化供能，改善心肌IR，有助于減輕MIRI。

脂代謝紊亂則主要表現(xiàn)為循環(huán)中FA含量升高及細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)和脂代謝中間產(chǎn)物的蓄積。實(shí)驗(yàn)證實(shí)細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)及中間代謝產(chǎn)物異常蓄積是骨骼肌IR發(fā)生的重要因素［28］。在骨骼肌細(xì)胞內(nèi)，甘油三酯（TG）、甘油二酯（DG）及長鏈酯酰輔酶A（Longchain acyl－CoAs，LCACoA）等脂代謝中間產(chǎn)物及脂質(zhì)的異常蓄積通過多途徑干擾骨骼肌胰島素信號傳導(dǎo)系統(tǒng)（PI3K／Akt等），導(dǎo)致IR的形成［29－30］。在CPB心肌缺血再灌注過程中，也存在脂肪動員、循環(huán)中脂肪酸（fatty acid，F(xiàn)A）水平增高與心肌脂質(zhì)代謝異常；而且短暫（15min）的心肌缺氧，已能導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)脂代謝中間體的異常蓄積［31］；通過在心肌停搏液中加入羅格列酮，可以降低體外循環(huán)期間血漿乳酸及游離脂肪酸濃度，改善心肌能量代謝，從而減輕心肌缺血再灌注損傷［32］。

在心肌缺血再灌注過程中，F(xiàn)A氧化供能給再灌注心肌提供90%以上的能量，遠(yuǎn)高于正常狀態(tài)的心肌供能比例，恢復(fù)也明顯快于葡萄糖氧化；且提高心肌能量底物葡萄糖／FA的比例，可加速恢復(fù)MIRI心肌的功能［33］；在耗氧一樣的情況下，葡萄糖氧化產(chǎn)生的ATP較FA氧化的多，缺血再灌注早期氧供并不充分，對于氧高敏感的高耗能心肌而言，氧消耗少同時供量多的葡萄糖氧化途徑，是最理想的供能途徑，因此抑制FA氧化避免低效率的氧化供能成了改善MIRI的一個新途徑，增加脂肪酸的消耗和減少它的攝入自然就成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。

胞內(nèi)的游離脂肪酸以長鏈脂肪酸為主進(jìn)行氧化供能，通過活化為長鏈脂酰輔酶A（LCACoA）后轉(zhuǎn)移至線粒體，后經(jīng)β－氧化進(jìn)入三羧酸循環(huán)進(jìn)行氧化供能。脂肪酸進(jìn)入線粒體進(jìn)行氧化供能受胞膜上脂肪酸轉(zhuǎn)位酶（FAT／CD36）以及線粒體上肉毒堿棕櫚?；D(zhuǎn)移酶系統(tǒng)的調(diào)控。激活后的PPARγ可減少肌細(xì)胞FAT／CD36的轉(zhuǎn)位及表達(dá)，可使肌細(xì)胞對FA的攝取、利用也減少，通過重新分配體內(nèi)TG，增加白色脂肪組織TG的含量，使肌肉內(nèi)的總FA及LCACoA等脂質(zhì)減少，從而改善機(jī)體和靶組織的IR。其中LCACoA是肌內(nèi)FA的活性形式，是反應(yīng)肌細(xì)胞內(nèi)脂代謝變化與IR的良好指標(biāo)［34］，而且有實(shí)驗(yàn)也證實(shí)骨骼肌LCACoA與胰島素抵抗呈負(fù)相關(guān)［35］。那么心肌的脂代謝過程中是否也可以通過調(diào)控LCACoA等脂代謝產(chǎn)物的攝入以及分配，來使心肌缺血再灌注過程中的氧化供能更趨向于合理。羅格列酮作為PPARγ的特異性配體，不僅可以增加Glut4的表達(dá)和轉(zhuǎn)位從而改善胰島素的抵抗，還能調(diào)節(jié)脂代謝的水平，因此測定心肌細(xì)胞內(nèi)LCACoA量的變化是否可以作為羅格列酮對心肌脂代謝供能的直接指標(biāo)，是否與心肌胰島素抵抗的程度呈負(fù)相關(guān)，是否可以減輕心肌缺血再灌注損傷，這些都需要更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)論證。

5 結(jié) 語

羅格列酮在改善胰島素抵抗中具有重要地位，其相關(guān)研究已逐漸成為熱點(diǎn)，羅格列酮在CPB心肌缺血再灌注損傷實(shí)驗(yàn)中的效果確切，但是具體的作用機(jī)制尚不完全明確，是否可作為一新的心肌保護(hù)藥物，需要通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來探索具體的機(jī)制，在明確后投入臨床缺血再灌注心肌的保護(hù)中使用，以拓展羅格列酮的臨床應(yīng)用。

［1］ Chigurupati S，Dhanaraj SA，Balakumar P.A step ahead of PPARγfull agonists to PPARγpartial agonists：Therapeutic perspectives in the management of diabetic insulin resistance［J］.Eur J Pharmacol，2015，15（5）：50－57.

［2］ Medina－Urrutia A，Posadas－Romero C，Posadas－Sánchez R，et al.Role of adiponectin and free fatty acids on the association between abdominal visceral fat and insulin resistance［J］.Cardiovasc Diabetol，2015，14（3）：20－41.

［3］ Buchner DA，Charrier A，Srinivasan E，et al.Zinc Finger Protein 407（ZFP407）Regulates Insulin－stimulated Glucose Uptake and Glucose Transporter 4（Glut4）mRNA［J］.J Biol Chem，2015，290（10）：6376－6386.

［4］ Chinetti G.Expression of adiponectin receptors in human macrophages and regulation by agonists of the nuclear receptors PPARalpha，PPARgamma，and LXR.［J］.Biochem Biophys Res Commun，2004，314（1）：151－158.

［5］ Chen L，Bi B，Zeng J，et al.Rosiglitazone ameliorates senescence－like phenotypes in a cellular photoaging model［J］.J Dermatol Sci，2015，77（3）：173－181.

［6］ Haffner SM，Greenberg AS，Weston WM，et al.Effect of rosiglitazone treatment on nontraditional markers of cardiovascular disease in patients with type 2diabetes mellitus［J］.Circulation，2002，106（6）：679－684.

［7］ Meshkani R，Sadeghi A，Taheripak G，et al.Rosiglitazone，a PPARγagonist，ameliorates palmitate－induced insulin resistance and apoptosis in skeletal muscle cells［J］.Cell Biochem Funct，2014，32（8）：683－691.

［8］ Kim YJ，Kim HJ，Chung KY，et al.Transcriptional activation of PIK3R1by PPARγin adipocytes［J］.Mol Biol Rep，2014，41（8）：5267－5272.

［9］ Mexitalia M，Yamauchi T，Utari A，et al.The role of uncoupling protein 2and 3genes polymorphism and energy expenditure in obese Indonesian children［J］.J Pediatr Endocrinol Metab，2013，26（5）：441－447.

［10］ Allister EM，Robson－Doucette CA，Prentice，et al.UCP2 Regulates the Glucagon Response to Fasting and Starvation［J］.Diabetes，2013，62（5）：1623－1633.

［11］Csernus K，Pauler G，Erhardt E，et al.Uncoupling protein－2gene polymorphisms are associated with obesity in Hungarian children［J］.Acta Paediatr，2013，102（05）：200－204.

［12］Nam MK，Shin HA，Han JH，et al.Essential roles of mitochondrial depolarization in neuron loss through microglial activation and attraction toward neurons［J］.Brain Res，2013，1505（4）：75－85.

［13］Robbins GT，Nie D.PPAR gamma，bioactive lipids，and cancer progression［J］.Front Biosci（Landmark Ed），2012，17（1）：1816－1834.

［14］Shen B，Chu ES，Zhao G，et al.PPARgamma inhibits hepatocellular carcinoma metastases in vitro and in mice［J］.Br J Cancer，2012，106（9）：1486－1494.

［15］Oakes ND，Kennedy CJ，Jenkins AB，et al.A new antidiabetic agent，BRL 49653，reduces lipid availability and improves insulin action and glucoregulation in the rat［J］.Diabetes，1994，43（10）：1203－1210.

［17］Atamer Y，Atamer A.Effects of rosiglitazone on serum paraoxonase activity and metabolic parameters in patients with type 2diabetes mellitus［J］.Brazilian Journal of Medical and Biological Research，2013，46（6）：528－532.

［18］Siripong Palee，PunateWeerateerangkul1.Effect of rosiglitazone on cardiac electrophysiology，infarct size and mitochondrial function in ischaemia and reperfusion of swine and rat heart［J］.Exp Physiol，2011，96（8）：784－787.

［19］Yang XH，Li P，Yin YL，et al.Rosiglitazone via PPARγdependent suppression of oxidative stress attenuates endothelial dysfunction in rats fed homocysteine thiolactone［J］.J Cell Mol Med，2015，19（4）：826－835.

［20］Huang HW，Chen P，Li BZ，et al.Influence of rosiglitazone and all－trans－retinoic acid on angiogenesis and growth of myeloma xenograft in nude mice［J］.Zhonghua Zhong Yao Za Zhi，2012，34（9）：652－657.

［21］Hu Q，Chen J，Jiang C，et al.Effect of peroxisome proliferator－activated receptor gamma agonist on heart of rabbits with acute myocardial ischemia／reperfusion injury［J］.Asian Pac J Trop Med.2014，7（4）：271－276.

［22］Alex Morrison，Xiaoyan Yan.Acute rosiglitazone treatment is cardioprotective against ischemia－reperfusion injury by modulating AMPK，Akt，and JNK signaling in nondiabetic mice［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2011，301（3）：895－902.

［23］蔡慶勇，梁貴友，牛義民，等.體外循環(huán)心肌胰島素抵抗的實(shí)驗(yàn)研究［J］.遵義醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2006，29（4）：347－350.

［24］梁貴友，蔡慶勇，牛義民，等.葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4在犬體外循環(huán)心肌胰島素抵抗發(fā)生機(jī)制中的作用［J］.中華實(shí)驗(yàn)外科雜志，2008，25（9）：1102－1105.

［25］Liang GY，Cai QY，Niu YM，et al.Cardiac Glucose Uptake and Suppressed Expression／Translocation of Myocardium Glucose Transport－4in Dogs Undergoing Ischemia－Reperfusion［J］.Experimental Biology and Medicine，2008，233（9）：1142－1148.

［26］Liang GY，Wu HS，Li J，et al.Role of Insulin receptors in myocardial ischemia－reperfusion injury during cardiopulmonary bypass［J］.Acta Cardiol，2011，66（3）：323－331.

［27］Liu B，Liang G，Xu G，et al.Intervention of rosiglitazone on myocardium Glut－4mRNA expression during ischemia－reperfusion injury in cardiopulmonary bypass in dogs［J］.Mol Cell Biochem，2013，373（1）：279－284.

［28］Amati F，DubéJJ，Alvarez－Carnero E，et al.Skeletal Muscle Triglycerides，iacylglycerols，and Ceramides in Insulin Resistance［J］.Diabetes，2011，60（10）：2588－2597.

［29］Feng XT，Wang TZ，Leng J，et al.Palmitate Contributes to Insulin Resistance through Downregulation of the Src－Mediated Phosphorylation of Akt in C2C12 Myotubes［J］.Biosci Biotechnol Biochem，2012，76（7）：1356－1361.

［30］Just M.Long－chain Acyl－CoA is not primarily increased in myotubes established from type 2diabetic subjects［J］.Biochimica et Biophysica Acta，2006，1762（7）：666－672.

［31］Denner LA，Rodriguez－Rivera J.Cognitive enhancement with rosiglitazone links the hippocampal PPARγ and ERK MAPK signaling pathways［J］.J Neurosci，2012，32（47）：1625－1635.

［32］劉斌，梁貴友，蔡慶勇，等.羅格列酮對犬體外循環(huán)缺血再灌注心肌胰島素抵抗 中TNF－α的影響［J］.遵義醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2009，32（4），343－345，495－498.

［33］Ussher JR，Wang W，Gandhi M，et al.Stimulation of glucose oxidation protects against acute myocardial infarction and reperfusion injury［J］.Cardiovascular Research.2012，94（2）：359－369.

［34］Ellis BA，Poynten A，Lowy AJ，et al.Long－chain acyl－CoA esters as indicators of lipid metabolism and insulin sensitivity in rat and human muscle［J］.Am J Physiol Endocrinol Metab，2000，279（3）：554－560.

［35］Corcoran MP，Lamon－Fava S，F(xiàn)ielding RA.Skeletal muscle lipid deposition and insulin resistance：effect of dietary fatty acidsand exercise［J］.AM J Clin Nutr，2007，85（3）：662－667.