高膽固醇血癥對心肌缺血/再灌注損傷和心臟保護機制的影響研究進展

李雯娜，吳楠，賈大林

(中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院，沈陽110001)

缺血性心臟病(IHD)是危害人類健康的重要疾病，盡早恢復組織的血液灌注是減輕心肌缺血性損傷的根本措施。然而，缺血后的再灌注本身可對心肌組織產生顯著損傷，最終導致心臟功能障礙，稱為心肌缺血/再灌注損傷(MIRI)[1]。目前，對MIRI及其機制的研究已較深入，諸多藥物和治療措施在動物模型中被證實可降低MIRI。但這些藥物和治療措施在人類的臨床試驗中卻無心臟保護作用。產生這種分歧的主要原因是動物實驗多在健康動物中進行，而臨床患者常合并多種疾病狀態(tài)，如高膽固醇血癥、高血壓、糖尿病等，改變了心臟對缺血/再灌注損傷和心臟保護機制的反應。高膽固醇血癥在心血管疾病患者中常見，被認為是IHD發(fā)生發(fā)展的重要危險因素。但目前對于高膽固醇血癥對MIRI的影響關注較少，且有限的研究尚存在爭議，尤其是在評價心臟保護機制方面，如缺血預處理(IPC)、缺血后處理(IPO)、遠程缺血處理(RIC)及藥物干預等對高膽固醇動物MIRI的作用時，爭議更加突出[2]。現就高膽固醇血癥對MIRI的影響及其對IPC、IPO、RIC及藥物干預等心臟保護措施的影響綜述如下。

1 高膽固醇血癥對MIRI的影響

關于高膽固醇血癥對心肌壞死的影響，Liu等[3]應用1%膽固醇飲食喂養(yǎng)新西蘭兔子8周，發(fā)現高膽固醇飲食組兔子的心肌梗死面積較正常飲食組顯著增加，并伴隨髓過氧化物酶(MPO)含量及活性的顯著升高，提示高膽固醇血癥通過增加MPO介導的炎癥反應對MIRI產生不利作用。與心肌壞死不同，凋亡是一個被基因調控的高度規(guī)范過程，是程序性的細胞死亡，以細胞皺縮、染色體濃縮、DNA斷裂、細胞膜空泡和凋亡小體為特點。心肌細胞凋亡是MIRI的表現形式，亦是其發(fā)病機制的重要環(huán)節(jié)。Osipov等[4]利用高脂/高膽固醇飲食喂養(yǎng)豚鼠4周，發(fā)現高膽固醇組豚鼠的心肌梗死面積顯著高于正常膽固醇組，高膽固醇組豚鼠的凋亡細胞數是正常膽固醇組的3.8倍，并證實此不僅與高膽固醇血癥增加氧化應激和炎癥反應相關，還與其降低促生存蛋白Bcl-2、p-Akt和p-PKC的表達，增加促凋亡蛋白PARP的表達相關。Ma等[5]應用2%膽固醇飲食喂養(yǎng)大鼠8周，發(fā)現高膽固醇大鼠的心肌梗死面積較正常飲食組增加18%，心肌細胞凋亡率較正常飲食組亦顯著增加，其機制與高膽固醇飲食組Caspase-3表達增加相關。

2 高膽固醇血癥對心臟保護機制的影響

2.1 高膽固醇血癥對IPC的影響 1986 年，Murry等[6]提出IPC概念，即預先短暫、反復缺血可使心肌在后續(xù)的持續(xù)缺血中得到保護，從而減少心肌梗死面積。盡管研究表明，IPC可減輕MIRI，但在兔子及眾多嚙齒類動物中已證實，IPC的心臟保護作用可被高膽固醇血癥取消，其機制十分復雜。Kocsis等[7]證實，高膽固醇飲食可顯著改變小鼠心臟中IPC誘導的氧化/硝化應激相關基因表達，此在取消IPC心臟保護作用中起重要作用。線粒體ATP 敏感鉀(mitoKATP)通道開放被認為是介導IPC心臟保護作用的重要因素。Csonka等[8]應用2%膽固醇飲食喂養(yǎng)大鼠8周，證實高膽固醇血癥可抑制mitoKATP通道開放。提示高膽固醇血癥對mitoKATP通道開放的抑制是IPC下游信號通路異常的重要原因，取消IPC的心臟保護作用。G?rbe等[9]應用2%膽固醇飲食喂養(yǎng)大鼠12周，發(fā)現高膽固醇大鼠IPC心臟保護作用的消失與細胞膜和線粒體Connexin43重新分布相關。Yadav等[10]應用含1%膽固醇的高脂飲食喂養(yǎng)大鼠6周，發(fā)現高脂心臟中IPC保護作用的消失與糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)的上游保護信號途徑抑制和線粒體通透性轉運孔(mPTP)開放有關。然而，亦有研究報道高膽固醇血癥不取消IPC的保護作用。

2.2 高膽固醇血癥對IPO的影響 由于IPC需在心肌缺血前進行，而臨床上急性心肌缺血的時間難以預測，一定程度限制了IPC的臨床應用。2003年，Zhao等[11]首次在犬心臟缺血/再灌注模型中，于持續(xù)3 h的再灌注開始前實施多次短時間的缺血/再灌注處理，明顯改善再灌注后冠狀動脈內皮功能，限制了心肌梗死范圍，該現象定義為IPO。高膽固醇血癥取消IPC的心臟保護作用，同樣亦可取消IPO的心臟保護作用。Iliodromitis等[12]曾報道，IPO能降低正常血脂兔子的心肌梗死面積，但不能降低高膽固醇兔子的心肌梗死面積，在接受IPO的高膽固醇兔子中，再灌注時心肌和血清中丙二醛(MDA)水平均升高，提示高膽固醇血癥通過增加心臟炎癥反應取消IPO的心臟保護作用。最近，我們課題組對高膽固醇血癥取消IPO的機制進行深入研究發(fā)現：①高膽固醇血癥通過干擾GSK-3β磷酸化繼而減少mPTP開放取消IPO的心臟保護作用[13]，當給予mPTP抑制劑環(huán)孢素A(CsA)時，IPO的心臟保護作用被恢復[14]；②高膽固醇血癥抑制RISK信號通路活化并干擾下游的凋亡相關信號通路，從而取消IPO的心臟保護作用[15]。然而，仍有研究報道高膽固醇血癥不取消IPO的保護作用。

2.3 高膽固醇血癥對RIC的影響 IPC和IPO要求對心臟直接進行侵入性干預措施。而在持續(xù)缺血前或再灌注即刻，通過在另一個器官或組織中應用一個或多個短暫非致命的缺血和再灌注循環(huán)，遠距離保護心臟免受MIRI，這種現象被稱為遠程缺血預處理(RIPC)或遠程缺血后處理(RIPOC)[16]。由于RIPC和RIPOC的概念提出較晚，目前關于高膽固醇血癥影響RIPC和RIPOC研究有限。近期，Ma等[5]研究顯示，在高膽固醇大鼠中，RIPC降低心肌壞死和凋亡的作用被取消，此可能與高膽固醇血癥影響PI3K/Akt/GSK-3β信號相關。Hong等[17]研究證實，在高膽固醇小鼠中，RIPOC降低心肌梗死面積、減輕心肌細胞凋亡、改善心功能的保護作用被取消，此可能與高膽固醇血癥影響PTEN/Akt/GSK-3β信號相關。

2.4 高膽固醇血癥對藥物誘導心臟保護措施的影響 在長時間缺血前或再灌注即刻給予部分藥物(如腺苷、緩激肽、阿片類等)治療，亦可模擬IPC和/或IPO介導的心臟保護作用，被稱為藥物預處理(PPC)和藥物后處理(PPost)[18]。然而，由于高膽固醇血癥這一異常的病理狀態(tài)，改變了心臟對缺血/再灌注損傷和心臟保護措施的反應，使諸多藥物預處理和/或后處理的心臟保護作用仍被抵消[8,19]。

目前研究僅證實，以下藥物可減輕高膽固醇動物的MIRI。①降脂藥物：他汀類藥物可顯著降低膽固醇水平，并有多效性，可為患者帶來更多獲益。西立伐他汀被報道在高膽固醇豚鼠中具有抗MIRI的保護作用。但西立伐他汀由于其導致橫紋肌溶解的嚴重不良反應已退出市場。然而，由于他汀顯著的心臟保護作用，其他他汀在高膽固醇狀態(tài)下限制MIRI的作用已被廣泛評價。研究證實，在高膽固醇兔子缺血/再灌注模型中，應用第二代他汀，辛伐他汀治療可限制心肌梗死面積，減輕氧化/硝化應激[12]。另外，Andreadou等[20]研究證實，在高膽固醇兔子缺血/再灌注模型中，普伐他汀可降低心肌梗死面積，且這種作用與血脂降低程度無關，通過活化eNOS和降低氧化/硝化應激實現。在高膽固醇兔子缺血/再灌注模型中，在心肌再灌注時給予第三代他汀，瑞舒伐他汀，亦可通過抑制MMP-2的活性降低心肌梗死面積[21]。貝特類藥物是過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)激動劑，是廣泛應用的降脂藥物。目前關于貝特類藥物對于高膽固醇心臟作用的研究有限。僅Singh等[22]研究證實，非諾貝特可恢復IPC降低心肌梗死面積的作用。普羅布考是一種具有降脂作用的抗氧化劑。研究證實，在高脂兔子中應用普羅布考長期治療，可降低白細胞在心肌中和動脈硬化血管病變處聚集，并顯著降低心肌損傷。關于其他降脂藥物，如煙酸類、前蛋白轉化酶枯草溶菌素9(PCSK9)抑制劑，目前在高膽固醇動物中尚無心臟保護作用的數據。②其他藥物：關于血管緊張素轉換酶抑制劑(ACEI)，研究已證實，在高膽固醇飲食兔子中長期應用依那普利可有效降低心肌梗死面積，這種有益作用主要通過緩激肽β2受體介導途徑實現。關于血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑(ARB)，Li等[23]研究證實，阿齊沙坦后處理可降低缺血/再灌注誘導的心肌梗死面積，改善心功能，并可恢復IPO對高膽固醇心臟的保護作用，這種作用通過特異性調節(jié)eNOS實現。羅格列酮是一種過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)激動劑，在高膽固醇兔子缺血/再灌注模型中具有抗凋亡作用[24]。羅格列酮的這種減輕高膽固醇兔子MIRI的保護作用與減輕缺血后心肌硝化應激，恢復促凋亡和抗凋亡MAPK信號平衡，減少缺血后心肌凋亡，改善心臟功能有關。然而，由于其具有不良的心臟作用，如誘導IHD的發(fā)生，目前羅格列酮的臨床應用受限。白藜蘆醇是一種多酚類植物抗毒素，對高膽固醇心肌具有保護作用。Juhasz等[25]報道，在高膽固醇兔子中，與非治療組相比，白藜蘆醇治療組的心肌梗死面積顯著降低。TP508是一種新型的凝血酶片段，在高膽固醇豬的心臟中具有抗MIRI的作用。研究指出，在高膽固醇豬缺血/再灌注模型中，應用TP508單體治療可降低心肌凋亡和壞死。同樣地，TP508二聚體亦可減輕高膽固醇豬的MIRI[26]。與TP508單體類似，此是通過上調細胞生存途徑，下調促凋亡途徑實現。法舒地爾是一種選擇性Rho激酶抑制劑。我們課題組研究證實，高劑量法舒地爾(10 mg/kg)可減輕高膽固醇大鼠心肌的壞死與凋亡，并且這種保護作用通過上調PI3K/Akt/eNOS途徑和開放mitoKATP通道實現[27]。并且證實，法舒地爾可恢復IPO對高膽固醇心臟的保護作用，此通過活化PI3K/Akt/eNOS途徑和增加心肌NO含量實現[28]。尼可地爾是一種具有雙重藥理機制的抗心絞痛藥物，其既是KATP通道開放劑，又具有硝酸酯樣作用。我們課題組研究證實，尼可地爾預處理和后處理可減輕高膽固醇大鼠MIRI。這種保護作用與開放mitoKATP通道和硝酸酯樣作用的雙重藥理機制相關[29]。并且，尼可地爾預處理和后處理還通過調節(jié)RISK途徑及其下游Bcl-2家族蛋白和終末Caspase-3蛋白的表達發(fā)揮對高膽固醇心臟的保護作用。

綜上所述，高膽固醇血癥使心肌對缺血/再灌注損傷的靈敏度增加，削弱IPC、IPO、RIPC及某些藥物的心臟保護作用，其機制復雜。目前，尚需更深入地研究高膽固醇血癥加重MIRI的機制，并有針對性的選擇相應藥物以減輕高膽固醇心臟的MIRI。