微血管性心絞痛與氧化應激關系的研究進展

Research progress on relationship between microvascular angina and oxidative stress

ZHENG Nannan¹， JIA Huiru¹， QIN Gang^2*

1.Shanxi Medical University， Shanxi 030001 China；2.First Hospital of Shanxi Medical University

*Corresponding Author" QIN Gang， E?mail： qgsdyy@163.com

Abstract" This article started from the pathophysiological mechanisms of microvascular angina，summarized the relationship between oxidative stress and microvascular angina.And it briefly introduced the clinical application of antioxidant drugs in the treatment of microvascular angina.

Keywords" microvascular angina; coronary microvascular dysfunction; endothelial dysfunction; oxidative stress; Keap1?Nrf2?ARE signaling pathway; review

摘要" 從微血管性心絞痛的病理生理機制出發，總結氧化應激與微血管性心絞痛之間的關系，并簡要介紹抗氧化藥物在臨床上對于微血管性心絞痛的相關應用。

關鍵詞" 微血管性心絞痛；冠狀動脈微血管功能障礙；內皮功能障礙；氧化應激；Keap1?Nrf2?ARE信號通路；綜述

doi：10.12102/j.issn.1009-6493.2025.07.028

據不完全統計，全球約1.12億人遭受心絞痛的不良影響^[1]。冠狀動脈粥樣硬化斑塊嚴重狹窄或阻塞管腔導致的心肌缺血被視作引發心絞痛的主要原因。然而，臨床上存在一類具有心肌缺血癥狀和/或體征，運動負荷試驗為陽性反應的特殊類型的心絞痛，因缺乏冠狀動脈造影阻塞性病變（狹窄≥50%）的客觀依據，因而常被誤診為非心源性胸痛。該類主要由冠狀動脈微血管功能障礙（coronary microvascular dysfunction，CMD）引發的心絞痛，被稱作微血管性心絞痛（MVA）。微血管性心絞痛的發病機制尚未闡明，內皮功能障礙在現存的多種假說中占據關鍵地位。冠狀動脈微血管運動障礙是心肌缺血的病理基礎，氧化應激通過降低一氧化氮（NO）生物利用度損傷內皮功能，冠狀動脈微血管內皮依賴性舒張異常導致心肌缺血引發微血管性心絞痛。然而，目前針對微血管性心絞痛方面氧化應激信號通路、干預方式等相關研究甚少。鑒于此，本研究對氧化應激在微血管性心絞痛中的作用機制進行綜述。

1" 微血管性心絞痛概述

1.1 微血管性心絞痛的歷史、診斷及流行病學

1967年，Likoff等^[2]報道了15例具有心絞痛樣胸痛等心肌缺血癥狀及心電圖異常的心肌缺血證據，但冠狀動脈造影無阻塞性病變的絕經前女性病人，認為微循環可能解釋該類胸痛綜合征。1973年，有研究將該類胸痛綜合征命名為X綜合征，并提出了身心醫學、氧解離缺陷、心肌小血管疾病、冠狀動脈痙攣以及異質性疾病等多種潛在病因假設^[3]。1988年，Cannon等^[4]研究表明，X綜合征病人的冠狀動脈微血管對血管收縮刺激的敏感性增強而擴張能力減弱，首次提出微血管性心絞痛，用來定義在排除阻塞性冠狀動脈的情況下，由冠狀動脈微血管系統紊亂引發的心絞痛，概括并完善了X綜合征的概念。2017年，《冠狀動脈微血管疾病診斷和治療的中國專家共識》^[5]建議，將冠狀動脈微血管結構和功能異常統稱為冠狀動脈微血管疾病，微血管性心絞痛是其特殊心絞痛類型之一。冠狀動脈運動障礙國際研究小組制定了微血管性心絞痛的國際標準化診斷標準^[6]，旨在為微血管性心絞痛的病理機制、治療靶點、預后標志及臨床試驗設計提供方向。該診斷標準包括：1）存在心肌缺血的癥狀，如呼吸短促、勞力和/或靜息型心絞痛等；2）沒有阻塞性冠狀動脈疾病（coronary artery disease，CAD），即采用冠狀動脈CT血管造影、侵入性冠狀動脈造影等技術，診斷冠狀動脈狹窄lt;50%和/或血流儲備分數gt;0.80；3）存在心肌缺血的客觀證據，胸痛發作時缺血性心電圖改變等；4）冠狀動脈微血管功能受損。在符合1）、2）兩項標準的基礎上，具備3）或4）任一標準的心絞痛即可診斷為疑診微血管性心絞痛，滿足以上4項標準的心絞痛則診斷為微血管性心絞痛。根據上述微血管性心絞痛的診斷標準，在冠狀動脈造影正常而存在冠狀動脈微血管功能損傷及心肌缺血癥狀的病人中，約30%心肌缺血試驗為陽性，且女性病人居多^[7]。微血管性心絞痛的預后并非完全良性，與心肌梗死、心力衰竭以及心源性死亡等主要心血管不良事件相關^[8]，且持續性的胸痛降低病人生活質量。

1.2 微血管性心絞痛的病理生理學

微血管性心絞痛由多種病理因素共同所致，但仍缺乏明確結論，目前認為其主要與冠狀動脈微血管功能障礙、痛覺神經異常、自主神經功能障礙等相關^[9]。冠狀動脈微循環系統占冠狀動脈循環總阻力的70%，由冠狀動脈微血管（管徑lt;500 μm）及其調控的血液循環構成，包括心肌外前小動脈、壁內小動脈和毛細血管等。各級微血管間相對獨立又相互協調，在維持心肌灌注壓，調節冠狀動脈血流量（coronary blood flow，CBF）匹配心肌收縮代謝需氧量等方面至關重要^[10]。病理情況下，冠狀動脈微循環的結構和/或功能異常，可能擾亂其調節冠狀動脈血流量適應心肌代謝的能力，導致心肌缺血引發心絞痛。2007年，Camici等^[11]提出冠狀動脈微血管功能障礙，以涵蓋大量由于冠狀動脈微循環結構和/或功能異常致使心肌缺血的臨床情況。冠狀動脈微血管功能障礙以冠狀動脈血流儲備（coronary flow reserve，CFR）降低為特征，根據其臨床環境可分為四類，其中不合并阻塞性冠狀動脈疾病及心肌病的Ⅰ類冠狀動脈微血管功能障礙引發的心肌缺血，臨床表現為微血管性心絞痛。

內皮功能障礙是微血管性心絞痛的發病機制之一，也是近年來學者們關注的重點。冠狀動脈微循環功能異常由微血管運動障礙所致，其本質為微血管張力的變化，可表現為微血管痙攣導致的血管收縮增加，以及內皮依賴性和/或內皮非依賴性微血管舒張劑反應減弱^[9]。內皮由單層內皮細胞（endothelial cells，ECs）排列而成覆蓋于管壁內側，作為血液與器官組織間的通透性屏障，控制氣體、液體以及大分子物質的選擇性滲出。健康的內皮細胞具有抗炎、抗栓和止血等多種功能，對于維持血管穩態至關重要^[12]。此外，內皮細胞通過合成并釋放多種血管活性物質調節血管張力，包括前列環素、一氧化氮、內皮衍生超極化因子等舒血管物質，以及內皮素、血栓素A2、血管緊張素Ⅱ等縮血管物質。內皮功能障礙時血管活性物質間調節失衡，血管對乙酰膽堿等內皮依賴性血管擴張劑反應遲鈍，導致心肌缺血引發心絞痛^[13?14]。高血壓、糖尿病、肥胖、代謝異常、吸煙及衰老等是微血管性心絞痛危險因素，通過氧化應激、炎癥反應以及腎素血管緊張素醛固酮系統激活等潛在分子機制，誘導冠狀動脈微血管內皮功能障礙發揮作用^[15]。此外，雌激素與炎癥是內皮功能障礙的獨立影響因素，雌激素通過細胞內磷酸肌酸/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信號通路，激活一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS），促進一氧化氮生成，更年期女性體內因雌激素水平下降，微血管性心絞痛患病率相對升高^[16]。鑒于此，在微血管性心絞痛的發病機制中，氧化應激作為冠狀動脈微血管內皮功能障礙的核心驅動因素，具有重要意義。

2" 氧化應激

2.1 概述

氧化應激是指機體在遭受氧化劑、嗜電性物質及病原菌感染等內外源性有害刺激時，細胞內活性氧（reactive oxygen species，ROS）等高活性分子生成增多，和/或內源性抗氧化防御能力下降，細胞氧化還原穩態失衡且偏向于氧化的一種生物學反應^[17]。活性氧是分子氧（O₂）衍生物的統稱，包括超氧陰離子（O^2-）、羥基自由基等相對活躍的氧自由基分子，以及過氧化氫（H₂O₂）、單態氧等相對穩定的氧非自由基分子。生理濃度的活性氧作為細胞代謝的副產物持續產生，在細胞代謝、信號傳導、細胞免疫以及基因表達等生物過程中發揮重要作用^[18?19]。當發生氧化應激時，胞內過度積累的活性氧直接或間接損傷脫氧核糖核酸（DNA）、脂質和蛋白質等生物大分子，致使細胞結構和/或功能異常。

2.2 氧化應激與內皮功能障礙

一氧化氮是最經典的內皮源性舒血管物質，其生物利用度降低是內皮功能障礙的標志。內皮的完整性是其行使功能的前提，一氧化氮具有調節血管張力，促進血管新生，抑制血小板激活、活性氧過度產生、炎癥反應和平滑肌細胞增殖等功能，對保護內皮完整性、維持血管結構與功能等方面不可或缺^[20]。

氧化應激通過降低一氧化氮生物利用度，損傷血管內皮功能。血流對內皮的剪切應力是一氧化氮產生的生理性刺激，在有氧條件下，內皮細胞內L?精氨酸經內皮型一氧化氮合酶催化作用，以煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸、四氫生物蝶呤（BH₄）等為輔因子合成并釋放一氧化氮。血管運動功能由血管內皮及平滑肌協作調節，一氧化氮激活平滑肌細胞內的鳥苷酸環化酶促進環磷酸鳥苷合成，降低胞內鈣離子（Ca²⁺）濃度誘發平滑肌舒張效應，從而引起血管擴張^[21]。內皮細胞發生氧化應激時，胞內過度積累的活性氧降解一氧化氮，從而抑制血管舒張。此外，O^2-與一氧化氮具有較高的親和力，能夠直接結合生成強氧化劑過氧亞硝酸鹽（ONOO^-），ONOO^-將BH₄氧化為二氫生物蝶呤（BH₂），促進一氧化氮合酶解耦聯生成O^2-形成不良循環。與此同時，ONOO^-作為強氧化劑，造成內皮細胞內脂質、蛋白質等大分子損傷加重內皮功能障礙^[12]。

3" 氧化應激相關信號通路

機體具有成熟的內源性抗氧化防御系統，能夠清除細胞內冗余的活性氧，維持細胞氧化還原穩態。氧化應激狀態下，胞內具有氧化還原敏感性的轉錄因子激活誘導保護性抗氧化基因的表達，以減少氧化劑及親電試劑等對細胞造成的損傷。抗氧化反應元件（antioxidant response element，ARE）位于多種抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶編碼基因的上游啟動子區域中^[22]，Itoh等^[23]證實，轉錄因子核因子E2?相關因子2（nuclear factor erythroid 2?related factor 2，Nrf2）的結合序列與抗氧化反應元件序列具有相似性，在Nrf2基因敲除的動物模型中，Ⅱ相解毒酶和抗氧化酶的表達減少。因此，Nrf2被認定為參與細胞抗氧化防御的核心轉錄因子之一。1994年，Moi等^[24]首次克隆并命名Nrf2。

3.1 Nrf2轉錄因子及其功能

Nrf2是Cap'n'collar（CNC）家族的轉錄因子，C端存在一個堿性亮氨酸拉鏈基本結構，具有7個高度保守的功能域（Neh1?7）調節自身穩定性及轉錄活性。Nrf2廣泛分布于體內細胞中，除已熟知的調節氧化應激反應和藥物解毒功能外，Nrf2還能調節多種參與自噬、新陳代謝、炎癥反應和蛋白酶體降解等基因的表達^[25]。Nrf2的多種功能使其在自身免疫性疾病、心血管疾病、神經退行性病變和癌癥等疾病中發揮重要作用。

3.2 Nrf2調控的信號通路

Keap1?Nrf2?ARE信號通路是由Nrf2調控的最重要的抗氧化防御信號通路。Kelch樣ECH關聯蛋白1（Kelch?like ECH?associated protein 1，Keap1）是Cullin3泛素E3連接酶復合體（Cul3?RBX1?BTB）的底物識別適配器蛋白，具有5個結構域，其BTB結構域內的C151半胱氨酸殘基，和IVR結構域內的C273、C288半胱氨酸殘基，是氧化應激和親電壓力的傳感器。穩定狀態下，Keap1作為Nrf2的內源性抑制劑，與Nrf2形成復合物存在細胞質中。Keap1介導E3泛素連接酶復合物將泛素結合到Neh2結構域的賴氨酸殘基中，將Nrf2靶向泛素化并通過26s蛋白酶體將其降解，致使Nrf2在細胞質中保持低水平表達。當細胞暴露于氧化劑或親電壓力時，Keap1中的半胱氨酸殘基得以修飾并發生分子構象變化，對Nrf2的泛素化及降解作用受到抑制。Nrf2積累釋放并遷移至細胞核內，與小Maf蛋白（sMaf）異二聚后，結合ARE驅動過氧化氫酶（catalase，CAT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等抗氧化酶及血紅素加氧酶?1（heme oxygenase?1，HO?1）和谷胱甘肽S?轉移酶（glutathione S?transferase，GST）等Ⅱ相解毒酶的表達。

4" 應用Nrf2信號通路抑制氧化應激改善微血管性心絞痛

盡管微血管性心絞痛在臨床上較為常見，但尚無成熟有效的治療方案。目前，微血管性心絞痛等非阻塞性冠狀動脈疾病的主要療法包括改變飲食作息等生活方式，管理高血壓、血脂異常、吸煙和糖尿病等風險因素，以及使用β受體阻滯劑、鈣離子通道阻滯劑和低劑量三環類抗抑郁藥等藥物^[26?27]。微血管性心絞痛危險因素主要通過誘導冠狀動脈微血管內皮細胞氧化應激損傷、微血管運動異常導致心肌缺血而發揮作用。Nrf2作為抗氧化防御的核心轉錄因子，或可成為一個具有吸引力的微血管性心絞痛治療靶點。HO?1是由Nrf2調節的一種重要的Ⅱ相解毒酶，能夠對抗氧化損傷保護內皮功能^[28?29]。HO?1將血紅素分解為具有抗氧化和抗炎特性的一氧化碳（CO）、膽綠素和亞鐵離子（Fe²⁺），CO還能夠舒張血管、抑制血小板聚集和內皮細胞凋亡。槲皮素、姜黃素等作為Nrf2的天然激動劑，能夠上調Nrf2細胞核水平誘導HO?1的表達，同時抑制血管炎癥^[30]。中成藥物在該領域廣泛應用，有研究通過制備大鼠冠狀動脈微血管功能障礙模型證實，冠心通絡方通過激活Keap1?Nrf2?ARE信號通路表達HO?1，減輕冠脈微血管氧化應激反應，改善冠狀動脈微血管功能障礙大鼠病理進程及心功能^[31]。

5" 小結與展望

冠狀動脈微血管內皮功能障礙是微血管性心絞痛的主要發病機制，氧化應激與內皮功能密切相關，細胞內過量的活性氧降低一氧化氮生物利用度，損傷蛋白質、DNA和脂質等生物大分子導致內皮功能障礙。冠狀動脈微血管內皮依賴性擴張功能異常，冠狀動脈血流量無法滿足心肌代謝需氧量導致心肌缺血引發微血管性心絞痛。Keap1?Nrf2?ARE信號通路是內源性抗氧化防御機制的核心通路，通過介導多種Ⅱ相解毒酶及抗氧化酶保護微血管內皮細胞免受氧化應激損傷。基于該信號通路開發有關藥物，有望成為臨床上微血管性心絞痛病人的診療提供新方向。

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（收稿日期：2024-05-20；修回日期：2025-03-10）

（本文編輯 曹妍）