依布硒啉對心血管線粒體保護研究進展

李 磊 向常清

三峽大學附屬第二人民醫院 宜昌市第二人民醫院，湖北宜昌 443000

△三峽大學基礎醫學院2021級內科學專業在讀碩士研究生

心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）是中國人群病死和過早死亡的主要原因之一，其病死人數占全國人口死亡例數的40%[1]。為了制訂及時而有效的策略來應對心血管疾病帶來的挑戰，需了解心血管疾病發病機制。近年來，越來越多的實驗表明，CVD患病機制與線粒體形態改變及功能障礙密切相關。如在衰老大鼠心肌中觀察到線粒體內質網膜被嚴重破壞[2]，主動脈縮窄小鼠模型中檢測到損害心臟線粒體功能，會加劇心臟病理重塑和功能障礙[3]，而內皮功能障礙、高血壓的發展及心臟肥大則與線粒體動力學和活性氧（reactive oxygen species，ROS）產生改變有關[4]，動脈粥樣硬化與線粒體脫氧核糖核酸損傷及其功能障礙相關[5]，心力衰竭發生時呈現明顯的線粒體功能障礙[6]。提示線粒體的功能與結構完整性對心血管系統健康至關重要，因此尋找合適的作用于線粒體上的藥物意義重大。本文針對靶向作用于線粒體上的有機硒化合物依布硒啉（ebselen，EbSe）展開綜述，著重介紹EbSe對心血管系統線粒體保護作用的研究進展。

1 EbSe對線粒體的作用機制

線粒體是細胞的主要能量中樞，參與蛋白質三羧酸循環、鈣離子（calcium ion，Ca2+）儲存、三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）生成、脂質代謝等生理過程，同時是細胞凋亡的調控中心。一旦線粒體受損，機體重要生理過程將會失調。因此靶向作用于線粒體，促進其結構及功能恢復，對疾病治療具有重要意義。目前常見線粒體靶向藥物包括多柔比星、丁苯酞、環孢霉素A等，但其中多數藥物未能通過臨床試驗或心臟毒性較大。近年來研究發現EbSe具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等藥理活性，其作用部位主要位于線粒體上，且毒性小。該藥在日本已進入Ⅲ期臨床試驗。

1.1 EbSe修飾線粒體結構

Stefanello等[7]證實EbSe與線粒體呼吸復合物相互作用時，尤其是與硫醇基團相互作用，結合官能團（鄰甲氧基、對甲基）促進線粒體參數改變并修飾其結構，提高抗菌作用。Wu等[8]研究發現在3-三醇誘導的人臍靜脈內皮細胞中，具有谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性的EbSe抑制3-三醇誘導的線粒體、內質網等細胞器中ROS水平的增強，減少細胞器結構受損。這一研究為在臨床或非臨床情況下EbSe作為一種有前景的抗動脈粥樣硬化藥物提供新依據。Santofimia-Casta?o等[9]認為EbSe誘導線粒體Ca2+的短暫增加，導致AR42J腫瘤細胞的線粒體結構受損，最終導致腫瘤細胞的死亡。

1.2 EbSe保護線粒體功能

氧化反應主要由內源性抗氧化劑產生不足或ROS的過度生成所導致。ROS的存在可能會對多種生物分子造成嚴重的氧化損傷，其中線粒體尤其容易受到影響，這些損傷導致細胞內脂質、脫氧核糖核酸和蛋白質的降解，從而引發癌癥、神經退行性疾病以及CVD等多種疾病[10]。谷胱甘肽（glutathione，GSH）含有一種活性巰基，是主要的自由基清除劑之一。研究證實EbSe具有活性巰基，有效抑制GSH-Px的活性，清除自由基，并能抵抗ROS引起的氧化應激[11]。近年來Jia等[12]研究發現EbSe增加急性脊髓損傷后GSH的含量以及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和過氧化氫酶的活性，從而改善線粒體功能。在探討EbSe與線粒體的相互作用中，研究表明存在于線粒體中的大部分EbSe通過可逆的硒硫鍵與蛋白質硫醇結合，降解磷脂氫過氧化物，防止脂質過氧化并保護線粒體免受氧化損傷[13]。研究表明[14]，低濃度EbSe改善阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）小鼠N2a-SW細胞和組織中的線粒體能量代謝、生物發生以及融合/裂變平衡，恢復受損的線粒體形態和功能。過量的鐵在心臟積累導致鐵過載心肌?。╥ron overload cardiomyopathy，IOC），人類多能干細胞衍生的心肌細胞模擬早期IOC，抗氧化劑EbSe減少線粒體功能受損和防止鐵過載表型[15]。最近的研究表明[16]，EbSe與二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）/ATP載體緊密結合，抑制線粒體通透性轉換孔（mitochondrial permeability transition pore，MPTP）的異常開放，進而減輕線粒體功能障礙。以上研究結果表明，EbSe明顯修飾線粒體形態并防治其功能障礙。

2 EbSe對CVD的作用

EbSe自問世以來，因其強大的抗氧化作用，被廣泛應用于疾病治療的相關基礎研究中。現研究主要專注于EbSe對感染性疾病、缺血再灌注（ischemiareperfusion，I/R）、AD等疾病，證實EbSe具有強大的抗炎、抗腦卒中、神經保護等作用。但EbSe對CVD的保護作用不容小覷。

2.1 EbSe與缺血性心臟病

在心肌梗死和I/R損傷期間，冠狀動脈的暫時性或永久性閉塞可導致多種后果，包括氧和營養供應不足、線粒體Ca2+超載、代謝異常、MPTP開放。上述情況進一步導致線粒體功能障礙和ROS增加，最終導致心肌細胞死亡和心肌損傷。大多數心肌損傷是不可逆的，很難完全或部分恢復。1994年Hoshida等[17]率先發現EbSe能降低犬I/R模型心臟損傷。此后研究人員陸續發現EbSe可減少I/R家兔熱休克蛋白72表達及維持心肌GSH水平[18]，為新生兒期豬提供更好的心肌保護[19]，明顯減輕I/R大鼠誘導的組織損傷和炎癥[20]，減少I/R大鼠誘導的心肌梗死面積及防止I/R誘導的左室射血分數下降[21]。

2.2 EbSe與心肌病

心肌病是一種嚴重的心臟病，其主要表現為心臟的結構和功能障礙。Davis等[22]研究發現多日口服EbSe可降低慢性鐵過載小鼠模型中心臟組織中細胞毒性醛和鐵濃度，補充小鼠GSH-Px活性，分析EbSe可能具有雙重心臟保護特性，即螯合鐵和清除過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）作用，證明EbSe對治療IOC具有重要意義。近年來Rhee等[15]在人類多能干細胞衍生的心肌細胞中發現EbSe選擇性抑制二價金屬轉運蛋白1，防止鐵超載，結果表明EbSe可能是治療繼發性鐵超載疾病的新型藥物。柔紅霉素是一種蒽環類抗腫瘤劑，會引起嚴重的心肌病，導致致命的充血性心力衰竭，其心臟毒性機制尚未明確。Saad等[23]研究發現EbSe顯著改善柔紅霉素誘導大鼠的心臟指數及病理變化。鐘勇等[24]觀察到EbSe可降低糖尿病心肌?。╠iabetic cardiomyopathy，DCM）大鼠的血糖、三酰甘油、膽固醇水平及心肌SOD、GSH-Px活性，表明EbSe提升糖尿病大鼠心肌的抗氧化能力，可有效預防和治療DCM。

2.3 EbSe與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化是一種由脂質引起的大動脈慢性炎癥性疾病。研究發現EbSe有效補充谷胱甘肽過氧化物酶1（glutathione peroxidase 1，GPx1）的缺失，減少其氧化應激，表明EbSe可能是治療動脈粥樣硬化的有效藥物[25]。Tan等[26]研究EbSe對載脂蛋白E（apolipoprotein，ApoE）/GPx1雙基因敲除小鼠的作用，減弱糖尿病基因敲除小鼠主動脈中的斑塊形成和主動脈竇內的病變沉積。這項研究證明，使用EbSe增強GSH-Px活性可能是減輕糖尿病所致動脈粥樣硬化的預防性方案。此外，研究指出EbSe能減少H2O2介導的p38絲裂原活化蛋白激酶介導的內皮細胞凋亡而抑制動脈粥樣硬化[27]。

2.4 EbSe與心力衰竭

心力衰竭是一種多因素退行性疾病，其特征是充盈左心室和/或排出血液以滿足身體需求的功能受損。它被認為是急性和慢性疾病的最終共同途徑，盡管在藥物和非藥物干預方面取得了一定進展，但心力衰竭的治療仍然是重大公共衛生問題。最早，Konorev等[28]提出EbSe協同增強SOD模擬物活性，對抗強效抗腫瘤藥物多柔比星所致的心肌損傷。Taghvaei等[29]提出Sentrin特異性蛋白酶-2（sentrin-specific protease-2，SENP2）是一種導致心臟病變的蛋白，天然化合物甜菜寧相較于EbSe更能與SENP2活性位點構成穩定的復合物來靶向治療心力衰竭。

2.5 EbSe與高血壓

研究表明[30]，使用EbSe及維生素E治療一氧化氮缺乏性高血壓大鼠心臟損害時，其中EbSe的效果尤為顯著，比維生素E更突出。一項研究[31]發現在轉基因小鼠上，EbSe可靶向清除線粒體H2O2，增加線粒體脫乙酰酶Sirtuin 3（Sirt3）表達，防止內皮功能障礙、血管氧化應激和肥大，從而顯著降低血管緊張素Ⅱ和醋酸脫氧皮質酸-鹽所致的高血壓。流行病學研究表明體內硒含量低與高血壓風險之間存在關聯。Lei等[32]研究發現長期缺硒會導致高血壓，EbSe通過增加GPx1表達來減少H2O2的產生，促進尿鈉排泄，進而降低血壓。

2.6 EbSe與其他疾病所致的心血管損害

慢性腎臟病（chronic kidney disease，CKD）患者的谷胱甘肽過氧化物酶3（glutathione peroxidase 3，GPx3）水平不足，Pang等[33]猜想GPx3缺乏可能是ROS的積累和心肌微血管灌注減少而導致CKD并發CVD的原因。手術誘發CKD條件下，GPx3敲除小鼠品系給予EbSe后，小鼠血小板聚集緩解以及左室短軸縮短率明顯改善。結果表明GPx3缺陷是腎臟疾病誘發的心臟病發展的一個重要因素，使用EbSe減少CKD并發的心血管損傷。吸煙者和慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）患者并發CVD的風險顯著增加。Brassington等[34]研究發現小鼠暴露于香煙煙霧（cigarette smoke，CS）中導致內皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）表達下降。表達的下調和血管氧化應激的增加引起胸主動脈內皮功能障礙，EbSe通過減少氧化負荷和保持eNOS表達，消除暴露于CS的小鼠的主動脈內皮功能障礙。EbSe降低CS誘導的氧化應激可能提供了一種治療與吸煙和COPD相關的危及生命的肺部和心血管疾病的新方法。以上研究結果表明，EbSe對心血管具有較好的保護作用。

3 小結與展望

當前研究提示EbSe在線粒體上有多個作用靶點，如模仿GSH-Px、抑制MPTP開放、改善能量代謝等。其具有抑制氧化應激、減少細胞凋亡、誘導腫瘤細胞死亡等功能。EbSe可顯著保護心肌線粒體，現有研究表明其主要通過調節氧化應激來實現這一目的。但有關EbSe能夠抑制鈣超載、減少鐵超載以及阻止膜的異常開啟的研究報道較少。可進一步探討EbSe與心血管保護的關系是否涉及除抑制ROS之外的其他機制；EbSe是否可以在心血管線粒體上發揮多重保護作用；EbSe是否可防治相關疾病所致的心血管損傷。以期未來的研究為疾病治療帶來更多的機會。