過氧化物酶體增殖物激活受體激動劑在心肌梗死中的作用機制研究進展

魏士雄 孫赫

(吉林大學白求恩第一醫院胸心外科，吉林 長春130000)

1 背景

急性心肌梗死具有高致死率，以冠狀動脈血流減少及氧供不足等為特點，導致了以心臟缺血為特征的臨床表現。其常見危險因素包括肥胖、血脂異常和糖尿病等。目前世界范圍內每年新增超過300萬例患者。過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptors，PPARs)激動劑被廣泛用于單獨或聯合治療多種代謝疾病，如糖尿病和高脂血癥等，其屬于核受體超家族配體激活的轉錄因子，具有PPARα、PPARβ/δ和PPARγ三種亞型，能夠被脂肪酸及其衍生物激活，并與代謝過程直接關聯。PPARα主要表達于肝臟、心臟、棕色脂肪組織和腎臟等部位，PPARβ/δ的表達存在較強的物種差異性，而PPARγ則可在脂肪組織、心臟、胃腸道和免疫細胞中被檢測到。人工合成的特異性激動劑可用于各型PPARs的激活，并與順式作用DNA元件和PPAR反應元件結合，從而引起基因轉錄的上調[1]。研究證實人類PPARs的基因多態性與動脈粥樣硬化的發生發展密切相關，可導致冠心病的發生發展，并與其多個危險因素，如2型糖尿病、高血壓、肥胖、血脂異常和代謝綜合征有關。因此PPARs基因多態性不僅直接參與了冠心病發生發展的多個環節，而且可通過增加冠心病的危險因素來進一步促進冠心病的發生與發展。研究表明應用PPARs激動劑在治療心血管疾病方面具有一定的作用，但同時也產生不良影響，從而限制了目前其在心血管風險患者中的應用程度?，F綜述PPARs激動劑對心肌梗死情況產生影響的基礎和臨床研究進展，并對未來進一步的深入研究方向提出設想。

2 PPARs激動劑在治療心肌梗死中的應用

2.1 PPARα激動劑

目前各項研究中常見的PPARs廣譜激動劑包括氯貝特、苯扎貝特、非諾貝特和血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑(替米沙坦等)等，而常見的PPARα激動劑則包括吉非羅齊和GW7647等。20世紀80年代末，Huttunen等[2]的一項研究提示PPARα激動劑吉非羅齊可用于預防冠心病，在這項研究中，吉非羅齊在五年的試驗期內成功降低了高膽固醇血癥患者的血漿低密度脂蛋白水平，實現了對中年男性冠心病的一級預防作用，受試者冠心病的發病率降低34%。1998年Goldenberg等[3]開啟了一項苯扎貝特(一種降脂貝特酸衍生物，具有廣泛的PPARs激動作用)預防心肌梗死的臨床研究，8年隨訪結果表明研究組的主要不良心臟事件減少了17%。1999年Ginsberg等[4]開展了ACCORD研究，旨在探究與單獨應用他汀類藥物相比，聯合應用他汀類藥物和非諾貝特能否更加顯著地降低2型糖尿病患者的心血管疾病風險，結果表明聯合用藥并未降低致死性心血管事件、非致死性心肌梗死或卒中的發生率。

2002年Wayman等[5]首次進行了PPARα激動劑對心肌梗死預后影響的研究，他們在對實驗對象進行誘導性心肌梗死后給予了氯貝特，同時還研究了PPARγ激動劑噻唑烷二酮和環戊酮前列腺素對心肌梗死面積的影響。研究人員首先對大鼠使用了不同的PPARs激動劑藥物，而后進行缺血再灌注處理，再測量大鼠的心肌梗死面積，其中氯貝特能夠將梗死面積縮小30%，WY14643(Pirinixic acid，PPARα 激動劑)則能夠將梗死面積縮小44%。研究發現噻唑烷二酮、羅格列酮和環格列酮對梗死面積的縮小作用較為顯著(約45%)，而接受吡格列酮治療的實驗對象的梗死面積僅縮小25%。進一步的研究表明，當實驗對象接受環戊妥酮前列腺素治療時，梗死面積的縮小情況最為顯著——15D-PGJ2(15-deoxy-Δ-12，14-prostaglandin J2，一種環戊烯酮前列腺素和 PGD2 的代謝產物，選擇性PPARγ激動劑)治療組梗死面積縮小85%，PGA1組梗死面積縮小47%。研究人員提出抑制激活B細胞的轉錄因子κ-輕鏈增強子可能是PPARα或PPARγ激動劑預處理后機體獲得心臟保護作用的一種機制，因為他們觀察到心肌梗死后包括單核細胞趨化蛋白-1和誘導型一氧化氮合酶等在內的核因子κB(NF-κB)促炎靶基因表達的上調，而這一情況在15D-PGJ2預處理后則會減弱。此外，15D-PGJ2還上調了心臟保護血紅素氧合酶-1的表達。然而，研究也表明盡管15D-PGJ2已被證實是一種有效的PPARγ激動劑，但并不是所有觀察到的效應都是通過PPARγ介導的。一項針對大鼠心肌細胞體外研究的結果表明，PPARγ激動劑羅格列酮不具備如同15D-PGJ2上調血紅素氧合酶-1表達的能力。因此研究人員認為15D-PGJ2的增益效應也可能是由PPARα受體的同時激活介導的[5]。Yue等[6]也觀察到類似的情況，他們在一個小鼠心肌缺血再灌注模型中評估了PPARα激動劑GW7647的效果，結果GW7647顯著縮小了梗死面積的大小，減輕了心肌收縮功能障礙。但這些效應在PPARα基因被敲除的小鼠中并未被觀察到，這證實了激動劑對于PPARα受體的選擇性。研究進一步表明，GW7647能夠降低心肌脂肪酸氧化酶的活性，阻止促炎細胞因子釋放及中性粒細胞積累，抑制NF-κB激活，這些結果進一步表明了PPARα在心臟保護中具有的代謝和抗炎特性。

但是，Sambandam等[7]在一項研究中卻觀察到了一組完全相反的結果。研究人員對野生型小鼠、心臟特異性過表達PPARα小鼠和PPARα敲除小鼠進行了心肌缺血再灌注處理。結果表明基因敲除小鼠比其他兩組動物的心肌損傷面積更小，心功能受損程度更低，而過表達的小鼠則表現出葡萄糖氧化率低以及心肌收縮功能較差的情況。這表明持續性PPARα激活對缺血后心肌細胞的功能恢復有不利影響[8-9]。這一結論也被Xu等[10]證實，他們的研究結果表明，PPARα過表達會對反復心肌缺血再灌注的小鼠心臟引起不可逆轉的損傷，包括糖原沉積變多、細胞凋亡增加、抗氧化能力紊亂和收縮元件功能不良，并最終引起心室收縮功能下降[8]。一項名為FIELD研究的結果表明，在納入的9 795例2型糖尿病患者中，非諾貝特并未顯著降低冠狀動脈主要不良事件的風險，但降低了包括非致命性心肌梗死和血管再擴張在內的總體心血管不良事件[9]。研究人員觀察到接受Wy14643治療的Goto-Kakizaki大鼠缺血心肌的梗死面積縮小，絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)和內皮型一氧化氮合酶的表達上調[11]。在非糖尿病性心肌梗死并使用氯貝特治療的大鼠中也觀察到類似的發現。對炎癥因子水平進行分析發現大鼠的白介素-6、腫瘤壞死因子-α、細胞間黏附分子-1、血管細胞黏附分子-1、基質金屬肽酶-9、NF-κB和誘導型一氧化氮合酶的表達降低。超聲心動圖檢查顯示，氯貝特降低了左心室擴張程度，但左室射血分數并未得到改善[12]。

PPARα激動劑作為心臟脂肪酸氧化酶的激活劑和葡萄糖利用的抑制劑，被作為探索預防和治療心肌梗死的潛在藥物而獲得重視，但在部分研究中其副作用限制了這種發展。由于不同研究的配體依賴性變異、實驗設置差異、給藥時間和所用物種存在的差異可能限制了結論的普適性，因而PPARα在心肌梗死模型中的具體作用尚不得知。

2.2 PPARβ/δ激動劑

目前在研究的PPARβ/δ激動劑包括GW501516和GW610742X等。PPARβ/δ主要表達于心肌組織，其缺失已被證明可誘導心肌脂質積累和心肌病，進而導致充血性心力衰竭及降低患者生存率，維持正常脂肪酸氧化已被證實是PPARβ/δ保護心肌作用的主要機制[13]。PPARβ/δ激動劑GW501516于2000年被應用于治療代謝綜合征和糖尿病，這些試驗在2007年由于在動物實驗中出現癌癥副作用而停止[13]。目前一項針對血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑替米沙坦(具有廣譜PPARs激動作用)的兩項臨床試驗已經完成(TRANSCEND和ONTARGET)，研究結果表明除女性患者的心肌梗死總體風險降低20%外，兩組在其余事件終點方面未見顯著差異[14]。

Wagner等[15]觀察到PPARβ/δ激活對心肌梗死存在有益影響，在使用心肌細胞特異性過表達PPARβ/δ誘導的小鼠模型時，結果表明心肌梗死面積更小、細胞增殖增強以及心臟功能參數改善。另有學者研究了激動劑GW610742X對大鼠心肌梗死預后的影響[16]。研究中左室射血分數未得到改善，也未降低磷酸肌酸/三磷酸腺苷比值或左心室重量及梗死大小。但GW610742X在心肌梗死標志物正常化、改善右心室肥厚和減少肺充血方面有一定幫助。據報道遠端缺血預處理縮小心肌梗死面積和心肌細胞凋亡，改善心肌缺血后心臟的功能。預缺血這些有益的功能其分子信號通路或與PPARβ/δ的上調有關。有研究發現PPARβ/δ激動劑治療能夠誘導心肌的再血管化。在特異性過表達PPARβ/δ的小鼠中，研究人員不僅觀察到心臟血管化的快速增加，而且還有心肌細胞的快速生長。并且PPARβ/δ血管特異性過表達也增加了心肌梗死患者的毛細血管密度。這些結果部分證實了心臟細胞中PPARβ/δ激活的適當平衡可能具有潛在的心臟保護作用，并強調了PPARβ/δ表達對心臟修復的意義。

然而，在實驗中同樣也發現，雖然血管生成增加，但未能改善這些心肌缺血動物的預后。并且有研究觀察到，與對照組相比，誘導血管特異性PPARβ/δ過表達的動物的梗死面積更大，纖維化增強，超聲心動圖參數明顯更差。這表明PPARβ/δ僅在血管系統中的特異性、不平衡激活不足以保護慢性缺血性心臟病[16]。據報道，在大鼠心肌梗死后使用PPARβ/δ激動劑GW610742治療同樣會增加血管密度和纖維化。GW610742增加了骨髓源性間充質干細胞在心臟中的募集，并增強了成纖維細胞向肌成纖維細胞的分化。研究表明這一過程伴隨著血清血小板源性生長因子B、基質源性生長因子-1和基質金屬肽酶-9水平的升高[17]。目前針對PPARβ/δ激動劑的研究少于PPARα和PPARγ激動劑，它對于心血管系統的功能也比后者更為矛盾化，其在心血管系統中的具體功能有待探究，距離臨床應用仍較為遙遠。

2.3 PPARγ激動劑

常見的PPARγ激動劑為噻唑烷二酮類藥物(如羅格列酮、吡格列酮和曲格列酮等)，臨床上多用于治療2型糖尿病，然而其因潛在的心臟副作用而飽受爭議[18]。在一項納入了同時患有2型糖尿病及心血管疾病患者的前瞻性研究中，吡格列酮被證明增加了心力衰竭的發生率[19]。與此同時，羅格列酮也被證明與心肌梗死和腦卒中發病率的升高相關[20]。美國心臟協會和美國心臟病學會基金會的一項研究最終得出結論：噻唑烷二酮類藥物無法預期從缺血性心臟病事件中獲益[21]。Doney等[22]調查了糖尿病患者的PPARγ變異，他們發現PPARG Pro12Ala的變異與心肌梗死風險降低之間存在關聯，而C1431T基因型則有相反的作用，以上多態性可能導致了上述相互矛盾的結果，其具體機制目前仍未知。

實驗室的結果卻發現：當使用羅格列酮治療經缺血再灌注操作的大鼠模型時，研究人員觀察到心肌梗死面積縮小，心肌收縮功能得到改善，巨噬細胞/中性粒細胞侵襲減少，這與細胞間黏附分子-1和單核細胞趨化蛋白-1表達降低相關。他們將這一心臟保護作用歸因于抑制炎癥反應[23]。在另一研究中，作者發現經PPARγ激動劑治療的動物心臟中血管緊張素Ⅱ受體的ATR1表達減少，ATR2表達增加，同時這一過程伴隨著絲裂原激活蛋白激酶42/44的下調，表明ATR2血管緊張素Ⅱ對絲裂原激活蛋白激酶42/44的抑制是羅格列酮心臟保護作用的機制之一[24]。羅格列酮對大鼠心肌梗死后左室重塑和收縮障礙也有一定的有益療效[25]。

在缺血再灌注前用吡格列酮預處理7 d的家兔中，研究人員觀察到家兔的心肌梗死面積縮小，左心室功能得到改善，PI3K/Akt和內皮型一氧化氮合酶通路被顯著激活[26]。Zhang等[27]還提出了PI3K/Akt通路的激活作為羅格列酮介導的缺血再灌注小鼠心臟保護的可能機制假設。此外，在大鼠心肌梗死模型中注射間充質干細胞后同時給予吡格列酮治療比單純間充質干細胞移植能更有效地改善心功能。血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑替米沙坦也是一種以PPARγ為靶點的藥物，已在異丙腎上腺素誘導心肌損傷的實驗模型中進行了評估，它降低了左心室舒張期末壓，改善了生化、組織病理學和超微結構參數[28]。這組研究人員還報道了替米沙坦對異丙腎上腺素誘導心肌損傷的糖尿病大鼠有類似的有益作用，這一過程可被PPARγ拮抗劑GW9662抵消[29]。

由于莫格他唑等藥物引起的血清肌酸酐升高、體重增加、水腫的重大心血管不良事件等副作用[30]，這類雙重PPARα/γ激動劑的幾項臨床試驗被停止。總之，雖然PPARγ激動劑在糖尿病和動脈粥樣硬化的治療中有一定益處，但已知的危險因素與心血管疾病相關，它們也有著不利的影響，因此其臨床應用仍然較為受限。

3 結論

各類PPARs激動劑有著互不相同的臨床益處和不良事件，其能夠控制脂質和能量代謝，因而在治療心血管疾病中具有一定作用。但由于其在特定人群中出現心肌梗死等嚴重副作用，需要進一步的研究來闡述其作用機制并調控其活性以獲得最佳的治療收益。