心肌细胞凋亡与心力衰竭研究进展

· 458 · 定结果，硝酸盐类药物对于单纯性冠脉扩张的治疗不少 显示无益。G受体阻滞剂理论上推测可能有效 ，大多数瘤体 不需治疗，巨大瘤体有破裂危险者外科手术治疗是正确 的选 择 ，由于受患者全身情况限制，事实上手术的机会很少，体外 反搏治疗作为有益尝试值得探讨。 冠脉扩张 与粥样硬 化均 为进 展缓 慢 ，其预 后取 决 于病 因 及基础病变。单纯冠脉扩张患者预后 良好 ，合并冠脉狭窄者 取决于心肌缺血严重程度 ，多数预后较好 ，极少数因瘤体破裂 而猝死 。 综上所述 ，冠状动脉瘤样扩张随着冠脉造影和冠脉介入 技术的普及 ，发现的病例越来越多其病因及确切 的发病机制 尚未明确 ，临床表现与病因有关，对人体的影响有待进一步研 究 ，预后较好 。 参考文献 ： [1] Hill JA，Margolis JR，Feldman RL，et a1．Coronary arterial aneurysm formation after balloon angioplasty[J]．Am J Cardiol，1983，52(3)： 261．264． [2] Merrill A，Krolick DO，William J，et a1．Coronary Aneurysm Formation Following directioncal Coronary Atherectomy[J]．Cathet Cardiovasc Di- agn，1992，27(2)：1 17—121． E3] Syed M，Lesch M．Coronary artery aneurysm：a review[J]Prog Cardio- VaF,C Dis，1997，40(1)：77．84 [4] KrugerD，Stierle U，Potratz J，et a1．Detection of stl~ss-induced myo- cardial ischemia in isolated coronary ectasia and aneurysm J z Kar- dol，1996，85(6)：407．417． [5] 胡承恒，杜志民，唐安丽，等 ．冠状动脉瘤样扩张与缺血性心脏 病的关系 J]．中国介人性心脏病学杂志，1999，7(3)：105．106． [6： Suzuki H，Takeyama Y，Hamazaki Y，et a1．Coronary spasm in patients with coronary ectasia[J]．Cathet Cardiovasc Diagn，1994，32(1)：1-7． [7j Michael JA，WilliamsM，Ralph AH，et a1．Coronary Artery Ectasia：Lo一 医学综述 2002年第 8卷第 8期 Medical Recapitulate 2002，Vo1．8，No 8 cal Pathology or Difluse Disease?l Jj Cathet Cardiovasc Diagn，1994， 33(2)：ll6-ll9． Vranckx P，Pirot L，Benit E．Giant left main cornary artery aneu sm in association with severe atheroselerotic cononary diseasel J J．Cathet Car- diovasc Diagn．1997，42(1)：54-57． 马长生，盖鲁粤，张奎俊 ，等．介人心脏病学[M]．第 1版 ．北京： 人 民卫生出版社 ，1998．15．20． Genda A，Nakayama A，Shimizu M，et a1．Coro-nary angiographic char- aeterisitics in Japanese Patie-nts with heterozygous familial hypercholes- terolemia1 J J．Atherosclerosis，1987，66(1-2)：29—36． Mabuchi H．Michishita I，Sakai Y ，et a1．Comary ectasia in a homozy． gous patient with familial hypereholesterolemia l J j．Atheroselerosis， 1986，59(1)：43-46． Preisack MB，Voelker W ，H Lse KK，et a1．Case Report：form ation of vessel aneurysm after stand alone coronary excimer laser angioplasty [J]．Cathet Cardiovasc Diagn，1992，27(2)：122-124． Nakamura F．Kvasnicka J，Decoster HL．Hans L，et a1．Aneurysmalfor- mation after successful pul-sed laser coronary angioplasty【J j．Cathet Cardiovasc Diagn，1992．27(2)：125．129． Bal ET．Thijs-plokker HW，Van-den-Berg EM，et a1．Predictability and prognosis of PTCA-Induced coronary"artery aneurysms【Jj．Cathet Cardivasc Diagn．1991，22(2)：85-88． Sudhir K ，Ports TA，Amidon TM ，et a1．Increased revalence of coronay ectasia in heterozygous familial hypereholesterolemia【J j．Circulation， 1995，91(5)：1375．13 8(】． McConnell ME，Hannon DW ，Steed RD，et a1．Fatal obliterative coro． nary vasculitis in Kawasaki disea．sel J J J Pediatr，1998，133(2)：259． 261． Rahmatullah SI，Khan IA，Nair VM ，et a1．Bifurcating Aneurysm of the Left Main Coronary Artery Involving Le ft Anterior Descending and Le ft Circumflex Arteriesl J J．Angiology，1999，50(5)：417-420． 白小涓，王景全，李菌，等．心肌局部缺氧引起冠状动脉扩张的 实验研究[J]．中华医学杂志，1998，78(7)：528．530． Demopoulos VP，Olympios C0．Fakiolas CN，et a1．11}le natural history of aneurysmal coronary atrery diseasel J J．Heart，1997，78(2)：l36- 141． 收稿日期：2001．07．31 修回日期：2002．02．18 心肌细胞凋亡与心力衰竭研究进展 陈兆善(综述)，胡婉英(审校) (上海中医药大学附属曙光医院，上海 200021) 关键词 ：心肌 ；细胞凋亡 ；心 力衰竭 ；基因表达调控 中图分类号 ：R541．6 文献标 识码 ：A 文章 编号 ：1006．2084(2002)08．0458．05 生物机体内各种组织细胞的数量通常保持在一种相对平 衡的状态，这种状态有赖于各类细胞有规律地分裂 、增殖和死 亡。组织细胞数量的改变直接影响到机体的生长 、发育和生 理功能状态。过去人们多注重于对细胞分化 、增殖的研究，而 对细胞死亡的研究较少。自 1972年 Kerr等 首次使用“凋 亡”(apoptosis)这个词以来，生物学家们逐渐认识到细胞凋亡 具有重要 的生物学意 义。短短不 足 3O年的时 间 ，细胞凋 亡 已 成为细胞生物学和分子生物学研究的热点。已经渗入到生命 科学的多个领域。现在也已经认识到：即使是终末分化的细 胞，如神经细胞和心肌细胞也包含 了程序性死亡的基因调控 机制，也即保持因凋亡而致细胞死亡的能力。心力衰竭是各 种病因心脏病的终末阶段，是心脏病死亡的重要原 因。近年 来的一些研究表明：心力衰竭发生时左室功能的不断恶化是 心肌细胞反复丢失和(或)剩余的心肌细胞收缩功能逐渐退化 的结果 。而凋亡可 能是心肌细胞 不断丢 失的根源 所在。因而 心力 衰竭时心肌 细胞凋亡 的研究是 美 国研 究心 力衰竭 的 SEP (special emphasis pane1)推荐的今后心力衰竭专门的重点研究 领域之 一l2 。 1 细胞 凋亡 1．1 细胞凋 亡的形 态学 改变 细 胞 死亡 有两 种 形式 。其 一 为细胞凋亡(apoptosis)，是基因调控的主动而有序的细胞 自我 消亡的过程，有一连串不伴有炎症反应的细胞变化，最终导致 细胞死亡，是被精确调节的生理性死亡。细胞凋亡的特征：早 期细胞首先变圆，随即与邻近细胞脱离 ，失去多数微绒毛，胞 浆浓缩 ，内质网扩张呈泡状并与细胞膜融合 ，核染色质密度增 高呈半月形，并凝聚在核膜周围，核仁裂解 ，进而胞膜 内陷将 细胞 自行分裂为多个外有膜包裹 ，内涵物不外溢的细胞小体 — — 凋亡小体(apoptosis body)。小体内有完整的细胞器，外有 胞浆膜包裹，且有浓缩的核碎片。晚期，凋亡小体被邻近细胞 (如巨噬细胞 、上皮细胞 、内皮细胞等)吞噬消化。通常组织 中 的凋亡分散于正常细胞之间。全过程不导致溶酶体膜及胞膜 破裂。由于没有细胞 内容物的外渗 ，所以不伴有剧烈的炎症 引 r= 列 副 力 引 1 1 1 1 1 1 1 1 1 i [ r L i _ _ L 维普资讯 http://www.cqvip.com 医学综述2002年第8卷第8期 Medical Recapitulate 2002，Vol，8，No，8 反应。主要通过启动自我内部机制，经内源性 DNA内切酶的 激活一发生细胞自然死亡的过程 ，其 DNA迅速被核酸酶降解 成若干大小不一的寡核苷酸碎片(不同倍数 180～200bp的核 苷酸片段 组成 )，在 琼 脂糖 凝胶 电泳 上呈 阶梯 状 DNA区带 图 谱 (DNA ladder)。 细 胞死亡 的另一种形式 是细胞 坏死(necrosis)。它是 一种 由外部因素(如缺血 、细菌毒素、病毒感染等)引起的严重的细 胞损伤，是意外的或无计划的细胞死亡。坏死细胞首先是膜 通透性增加，细胞外形发生不变化 ，内质网和线粒体等发 生进行性扩张与肿胀。随着坏死的发展 ，可见不规则的小而 疏松 的染色质 团块 ，但 染色质并 不象凋 亡细胞那样 浓缩边 聚 ， 核进行性溶解 ，溶解的核不被脂质双分子包裹。晚期则有细 胞膜 和细胞器 的结 构破 坏 ，细 胞溶解 ，细胞 内容物散 至周围组 织 ，引起炎症反应。炎症细胞浸润是为 了清除炎症渗出物。 较大面积的组织坏死常伴有发热，可遗留疤痕。发生坏死的 细胞常是群体性的。 光镜下鉴别凋亡与坏死的参考依据：①细胞内有圆形或 卵原形的凋亡小体，坏死过程无凋亡小体出现。②细胞周围 是 否有炎症 反应 。凋 亡过程无炎 症细胞浸润 。 1．2 细胞凋亡的基因调控 大多数细胞在凋亡过程 中需要 新的基因表达 ，因而人们认为发生凋亡的细胞是接受外来信 号后发生 自杀 ，而不是他杀。细胞凋亡具有复杂的分子调控 机制。细胞凋亡的启动和发展需要许多基因及其产物参与。 一 类 为促进 凋亡基 因或 细胞 死亡 基 因 (cell death genes)，如 白 细胞 介 素一10转 换 酶 (IL-I~cove~ing enzyme，ICE)、p53、Fas、 nur77等。另一类为抑制凋亡基因或称为细胞死亡抑制基因 (cell suppressor genes)，如 Bcl一2、Bcl—X等 。 1．2．1 Bcl一2基 因家 族 Bcl一2基 因 家 族 包 括 ：Bc1．2、Bcl—X、 Bax、Mcl一1、A1等 。 1．2．1．1 Bcl一2 Bcl一2基 因是 1984年 Tsujimoto等 通过 对 某 些 B淋巴细胞瘤患者中一个染色体易位现象所作研究而发 现的人体正常基因，位于 18号染色体上，随后发现 Bcl一2可调 节 细胞凋亡 。Bcl一2的表达不 能阻止 所有 类型 的细胞 凋亡 ，也 不能使细胞抵抗细胞毒性 T淋巴细胞(CTL)的杀伤作用。实 验表明 Bcl一2并不是加速细胞分裂，而是促进细胞生存，即 Bcl一2基因产物并不改变细胞增殖速度，而是通过抵抗多种形 式的细胞死亡 ，延长细胞寿命 ，导致细胞数 目增加。Bcl一2可 抑制许多种类的细胞发生凋亡，可使哺乳类动物细胞抵抗叠 氮钠 、秋水仙碱、DNA、RNA和蛋 白质合成抑制剂 、类固醇 、射 线作用以及生长因子耗竭所致的死亡。 1．2．1．2 Bcl—X Bcl—X与 Bcl一2有 74％的 同源性 。进 一 步分 析发现，Bc1．x分两型：一型为 Bcl—xl(1ong)，存在于长寿命细胞 (如神经元)，与 Bcl一2有协同作用 ；另一型为 Bc1．XS(short)，存 在于短寿命细胞 (如未成熟 的 cD 、CDs T细胞 )，缺乏 Bcl一2 编码的63个氨基酸的高度保守区，对 Bcl一2有抑制作用。 1．2．1．3 Bax Bax(Bcl一2 associated X protein)基 因 的功 能 与 Bc1．2相反 。Bax蛋 白 可 与 Bc1．2蛋 白形 成 异 二 聚 体 而 抑 制 Bcl一2的抗凋亡作用。Bcl一2蛋白与 Bax蛋白的比值决定着细 胞受诱导刺激后是凋亡还是存活 ，人们戏称之为“死亡开关”， 若该比值增大，则细胞凋亡进程明显减缓 ，反之细胞凋亡进程 加剧 。 · 459 · 1．2．2 Fas和 FasL基因 1．2．2．1 Fas Fas又称 Apo一1，现命名为 cD。 分子。Fas与其 配体 FasL相互作用是引起细胞凋亡的主要途径之一。是 当 前凋亡研究的热点。 Fas属 TNFR／NGFR家族成员。Fas分子是个典型的 I型 膜蛋白，其胞浆区的 印 ～70氨基酸序列与 TNFR胞浆区有高 度同源性 ，因介导细胞死亡，故称为死亡域(death domain)。因 此，Fas又称为死亡分子。许多组织和细胞都有 Fas的微量表 达，但在小鼠的胸腺、肝脏、心脏 、肺、肾脏及子宫均发现 Fas 的大量表达 ]。Fas主要以膜受体的形式存在 ，还通过在转录 水平的不同拼接 ，产生可溶性 Fas分子(sFas)。后者由于缺少 Fas分子的跨膜部分 ，就 能在细胞膜上抑制 Fas与 FasL或 sFasL的结合 ，阻止凋亡 的发生 。 1．2．2．2 FasL FasL为 TNF相关 的 Ⅱ型膜分子。其胞外区 约 150个氨基酸与 TNF家族成员高度同源。FasL或 Fas单抗 与 Fas受体结合 ，Fas分子就向细胞 内传递死亡信号 ，导致表 达 Fas分子的靶细胞凋亡，显示 FasL强大 的细胞毒性 ，故把 FasL称死亡因子 。FasL也可分泌或脱落至细胞外，成为可溶 性的功能性活分子(sFasL)。 Fas及其配体诱导凋亡的机制可能是两者结合后，造血细 胞卵磷酯直接诱导凋亡基因，也可活化 N一鞘磷酯 ，而后者分 解膜上鞘磷酯产生第二信使——神经酰胺，在 ca 的作用 下，神经酰胺活化多种激酶，导致细胞发生凋亡。 1．2．3 ICE基因 ICE即 白细 胞介素一1G转换 酶 ，是半胱 氨酸 蛋白酶，能转变无活性 IL-I~前体成有活性 IL-I~，后者可诱导 Fas基因的表达，而 ICE本身也有类似 Ced一3直接诱导凋亡的 作用 ，而 Bcl一2和 p53基因可拮抗 ICE诱导凋亡作用。故 Bc1．2 失活或 ICE过度表达时，易诱发凋亡。 其他影 响凋亡 的 因素 还有：Ced一3、Ced一4、TNFR-1、p53、 c．jun、c—myc、Ras、IGF、NGF、Sfgf、PDGF、VEGF等 促 进 凋 亡 ；而 Ced一9、p35等则抑制凋亡的发生。 1．3 细胞凋亡的常用检测 有关细胞 的实验室检查主 要是从细胞凋亡的形态学及其生化改变进行体外的定性 、定 量研 究 。 1．3．1 细胞凋 亡的形 态学检测 在细胞凋 亡 的发展过 程 中 ， 最明显的的实验证据是在光学显微镜和电子显微镜下观察到 的一系列形态学变化(表 1)。尤其是对具有细胞凋亡特性 “凋亡小体”的观察。该小体系由细胞膜脱落形成小泡，其内 含有完整的细胞器及核片段。这种小体易被巨噬细胞、上皮 细胞等吞噬，借 以清除正常发育过程中的死亡细胞。而坏死 细胞则无此小体形成。 1．3．2 凋亡细胞 DNA断裂末端标记法(TUNEL)：TUNEL标 记法近来已成为鉴别和定量凋亡细胞最常用的流式细胞术 (FCM)之一。1991年 Fehsel等 首次将末端转移酶标记 DNA 缺 口的方 法用 于 检 测细 胞 凋亡 。 目前 国 内外 普 遍 采用 DNA 断裂末端标记检测法中最常见的是 TUNEL法 ，它对细胞凋亡 早期检测及原位检测更为理想。其原理 ：凋亡细胞 DNA断 裂，产生 3'-OH末端，在脱氧核苷酸末端转移酶(TDT)作用下， 带标记物的 dUTP能渗入到 3 一OH上，根据标记结果，结合细 胞形态学改变(凋亡细胞缩小、核固缩)，判断凋亡率。 维普资讯 http://www.cqvip.com · 460 · 医学综述 2002年第 8卷第 8期 Medical Recapitulate 2002，Vo1．8，No 8 裹 1 细胞凋亡的形态学检测 检 查 方 法 鉴定凋 亡细胞特征 光学显微镜(1ight microg~aph) 相差显微镜(phase contrast light micmg~aph) 透射电镜(transmission electron micmg~aph) 聚焦激光扫描电镜(confocal laser scan microscopy) 扫描电镜(scanning electron microg~aph) 缩时摄影术(time-lapse photography) 细 胞体积缩小 、核浓缩 ，细胞周 围透 明圈 细胞鼓泡、凋亡小体 微绒毛消失，新月体状核，凋亡小体 凋亡细胞固缩染色质及核碎片定位 细 胞膜表面泡状 突起 凋亡细胞的形成过程。形态学检测的金 1．3．3 DNA降解分析 DNA的降解先于凋亡细胞形态学的 变化 ，故许多研究积极寻求检测 DNA降解的敏感、特异 、快速 的方法。最常见、也是最特异的方法是以电泳分析检测凋亡 细胞降解产生的一系列规则的双链 DNA片段。常规以苯酚 氯仿法对 180～200bp倍数的 DNA寡聚体进行去组蛋白纯化 ， 将纯化 后的双链 DNA片段点样于含有 溴乙锭的 1．5％ ～ 1．8％琼脂糖凝胶中直接进行电泳分析。凋亡细胞 DNA呈独 特的“梯状”电泳条带 ，而坏死 的 DNA电泳后呈模糊 的涂片 状。也可将凋亡细胞 DNA提取并纯化后 ，用同位素 P标记 ， 经 电泳后对凋亡 细胞 的 DNA定量分 析。 1．3．4 细胞凋 亡的相 关蛋 白分 析 主要 的细 胞凋 亡 调节 蛋 白有 ：Fas抗原 ，Bcl一2原癌基因蛋白及 p53等。前者可利用抗一 Fas一生物素通过蛋 白印迹法 ，或免疫组化染色检测。Bc1．2也 可通过免疫组化 ，或免疫细胞化学法对组织或细胞进行原位 染色来检测。p53可用夹心免疫法定量检测野生或突变型 p53蛋 白。 其它检测 细胞凋亡 的方法 ：如细胞 凋亡的酶学 分析 、电化 学分析细胞凋亡、质子磁共振光谱分析等。目前尚未被广泛 应 用。 2 心力衰 竭 多种原因可致心力衰竭 ，例如压力负荷与容量负荷的增 加 ，原发性的心肌损害——而心肌细胞的丢失是心力衰竭发 生发展中的重要机制。以往常将心肌细胞死亡导致心肌功能 不断恶化归因于细胞坏死，近年来人们则把更多的精力投入 到细胞凋亡的研究上来。心力衰竭时左室舒缩功能的退化达 到高潮。而这种血流动力学不断恶化的机制尚不清楚 ，但部 分 归因于进入 到一个 所 谓的恶 性 循环 。一方 面 ，心力 衰竭 时 代偿性机制致力于维持血流动力学的稳定，例如代偿性的心 肌肥厚及扩大，交感神经和肾素血管紧张素系统活性的增高； 另一方面，恰恰是由于这些因素加速了左室功能不断恶化的 进程。一个可能的假设就是这些代偿系统活性的增高导致了 剩余心肌细胞舒缩功能的不断降低及心肌细胞的丢失。而心 肌细胞的丢失可能是心脏在多种因素的作用下心肌细胞发生 凋亡的结果 。 2．1 实验动物心 力衰竭模型 中的心肌 细胞凋亡 sha|0v 等‘ 用透射电镜及核 DNA片段原位组化标记法证实了慢性 心力衰竭时左室心肌细胞凋亡的存在。由多发冠脉微栓塞所 致的心力衰竭[左室 EF(27±1％)]犬 l0只，正常对照组 5只。 结果，正常犬中未发现心肌细胞凋亡的证据，而心力衰竭组 中 却发现凋亡的存在。大多数凋亡细胞有以下四个特征 ：① 大 多出现在左室靠近陈旧性梗死区的周围。②大小约为正常未 发生凋亡心肌细胞的十分之一。③通常被大量的胶原所包 围 。④无相应 的 炎症 反 应 。Sharov等 进一 步 研 究显 示 ：发生 凋亡的心肌细胞数量，左室陈旧性梗死区周 围的显著高于远 离梗死区者[(4．0±0．5)比(0．5±0．3)核 DNA碎片数／10 个 心肌细胞]。心肌细胞皱缩，核染色质浓缩成团且有核膜包 裹，细胞内质膜皱缩、起泡 、核碎裂及凋亡小体的形成等细胞 凋亡特征 。 Li等 研究 4组小鼠，分别为发生心力衰竭 的自发性高 血压大鼠(SHR．F)，没有发生心力衰竭的 自发性高血压大鼠 (SHR．NF)，年龄相配的 Wister—Kyoto(WKY)大鼠，另外加上发 生心力衰竭后再用开博通治疗的自发性高血压大鼠(SHR．F． captopril)组 。用 原 位 TUNEL法 检 测 心 肌 标 本 。结 果 显 示 ： SHR—F组的心肌细胞凋亡数显著增高，与 SHR—NF相 比，P< 0．05[SHR．F(38．92±12．97)／10 ，SHR—NF为(8．05±3．98)／ 10 ]。而 WKY组凋亡率则更低 为(2．21±1．4)／10 ，与 SHR—F 组相比，P<0．o1。SHR—F组经开博通治疗后 ，其凋亡率降低 到 SHR．NF的水平[(9．17±1．53)／10 ，与 SHR—F组相比显著下 降]。以 Western Blot法检测 Bcl一2蛋 白的表达在各组间无明 显差异。以 Northern Blot法检测 WAF一1(周期素依赖的蛋白激 酶抑制剂)的 mRNA水平 ，在 SHR—F组较 SHR—NF组显著增 高 ，SHR—F组出现心 肌凋 亡细 胞 数 目的增加 表 明 了凋 亡可 能 是心功 能 由代偿 阶段 转入 到失代偿 阶段心肌 细胞大量减少 的 重要机制 。 Coussev等 用 多发冠脉微栓 塞导致 犬发 生心力衰竭 (EF30％ ～4o％)，随后 ，犬被随机分为两组 ，一组用依那普利 (Ena)治疗 3个月(依那普利 10mg，每 日2次，n：7)。另一组 不予任何治疗(对照组，n：7)，3个月后，用 TUNEL法检测左 室心肌细胞凋亡率。对于每个心脏 ，随机取 80个区域，40个 是靠近陈旧心肌梗死区，40个则远离梗死区。结果显示 ：Ena 治疗组较对照组 心肌细胞凋亡 率显著降低 [(0．81±0．13)／ 10 ，(2．65±0．81)／10 ，P<0．029]，而且这种差别是 由于 Ena 治疗组梗死区边缘心肌凋亡率明显低于对照组的结果。 Vescovo等 研究表明：①心肌细胞凋亡是否出现在心功 能由代偿期发展到失代偿阶段。②Bax、Bcl—xl与 Bcl一2的基因 表达是否会在这种转变过程中发生变化，分别用 12月龄和20 月龄的 SHR，同时配上年龄相当的 Wister Kyoto rats(WKY12 月龄 ，WKY20月龄)。行 Northern Blot法检测 Bax、Bcl—xl及 Bcl一 2表达 ，TUNEL法 检 测 心 肌 细 胞 凋 亡 率 。结 果 显 示 ，TUNEL (+)细胞只出现在 SHR(20月龄)组，其余各组均未发现，但 主要细胞类 型 为非 心 肌 细胞 。Bax、Bcl一2在代 偿期 进 入失 代 偿期时保持不变，但 心力衰竭时 Bcl—xl表达增加。免疫组化 研究进一 步表 明，在 SHR(20月龄 )组 的心 脏 中 Bcl—xl蛋 白上 调。由此他们得出了这样 的一个结论 ：心脏中非心肌细胞的 凋亡在心功能由代偿期转入失代偿期时，在心室重构中也扮 演着重要角色，而且 Bcl—xl也可能是在这种转变中发挥保护 维普资讯 http://www.cqvip.com 医学综述 2002年第 8卷第 8期 Medical Recapitulate 2002，Vo1．8，No．8 心肌细胞的重要作用。Kajstura等 取月龄为 3—24个月的 Fischer大 鼠 344只用来 定 量分 析 心肌 细 胞 的坏 死 和凋 亡 数 。 结果显示 ，左室游离壁心肌细胞坏死和凋亡的程度随月龄增 加而加剧。心肌细胞坏死率 由 3月龄的不足2／10 上升到 l2 月龄的 13／10 ；同样凋亡率也从 3月龄的 10／10 增至 24月龄 的 80／10 。同时还显示 ，心肌细胞 的坏死及凋亡同心力衰竭 的发生发展密切相关。特别是在 l6～24个 月龄的大 鼠表现 得尤 为突出 。 Himta争 ” 利用敲除心脏特殊基因(gpl30)的技术 ，研制 出一种小鼠心力衰竭模型。gpl30一细胞素受体 TL-6家族的 共同亚单位，已被证明在体外诱发凋亡因素的刺激下，仍能提 高细胞的存活率。小鼠长大后，表现型正常且有正常的心肌 结构及功能。然而，由于在心肌细胞中缺乏 gpl30细胞素受 体，一旦手术造成主动脉狭窄，由此导致急性后负荷增加 ，那 么小鼠心肌细胞显著凋亡(凋亡指数为 34％)，并且 90％的小 鼠在数周内死于扩张性心肌病所致的心力衰竭。正常野生型 小鼠予以同样的手术处理，却仅引起代偿性心肌肥厚而不发 生 心力衰竭 。 同样，Kitsis等 研究人员研制出一种心脏特殊基因过分 表达的转基因小鼠(caspase．8，具有配体活性 的半胱天冬酶)。 转基因小鼠在出生时正常，一旦予以二价的二聚体 FK1012激 活 caspase．8，结果就出现了多数的小鼠心肌细胞发生了凋亡， 并 且迅速发 生心力衰竭 而死亡 。 2．2 临床心力衰竭患者的心肌细胞凋亡 近年来的从心脏 移植的心肌标本中证实了心肌细胞凋亡的存在。 Olivetti等 ” 研究了 36例难治性心力衰竭。经心脏移植 术后的心脏标本及 3例急性心肌梗死后不久死亡的标本 ，11 例正常心脏作对照，用组化 、生化的方法检测心肌细胞凋亡率 及用 Western Blot来 检 测 两 个 影 响 凋 亡 的 重 要 基 因 Bax及 Bcl-2。发现心力衰竭组心肌细胞凋亡率为2 318／10 是对照组 的 232倍。另一方面，Bcl一2却在心力衰竭组表达增加 ，是对 照组的1．8倍。而 Bax表达在两组中未见显著性差异。 Nishigaki等 报道 70例慢性心力衰竭患者 (冠心病 28 例，DCM 27例 ，瓣膜病 l5例)及 62例年龄 、性别相配的正常对 照组。用单克隆抗体的酶联免疫分析法分别检测 sFas、sFasL、 TNF—a及 IL-6。发现 sFas在心功能Ⅳ级的患者中最高[N：(2．2 ±0．1)gg／L；I：(2．2±0．2)gg／L；1I：(3．1±0．2)gg／L；III：(3．9 ±0．3)t~g／L；Ⅳ：(5．1 i 0．6)gg／L]。sFas水平在肺动脉楔压增 高及心脏指数降低的患者中较正常人显著增高 ，临床症状改 善时，血浆 sFas水平也相应降低[n=9症状改善前 sFas(5．2 ±0．8)gg／L；6月后 sFas(4．3±0．5)p~g／L，P=0．07]。而血浆 sFasL无显著差异。由此他们认为 sFas的升高可能在慢性心 力衰竭发病机制中发挥重要作用。 Yamamura等 研究 了 l9例心内膜活检 的标本 (16例 DCM，3例对照)。分析 Fas和 Bc1．2的表达以及计算凋亡细胞 数。DCM标本 Anti—Fas—Ab显著高于对照组(P<0．05)。同样 TUNEL(+)细胞数 DCM组 也显著 高于对 照组 (P<0．05)。 TUNEL(+)细胞数目在左室收缩功能严重紊乱的较那些轻微 损伤的或正常收缩功能者显著增高，另一方面 ，标本中 Bcl一2 几乎不表达 。 Saraste等 报道了35例心脏移植术后标本(21例 DCM， · 46l · l4例缺血性心脏病)，发现心肌细胞凋亡数较对照组显著增 高，与心力衰竭病因无关 ，同时 Bcl一2的表达在所有心力衰竭 标本中均增强。 Kanoh等 研究表 明，许 多 DCM心力衰竭标本 TUNEL (+)的心肌细胞不是发生了凋亡 ，而是 DNA修复活性增强的 活细胞。 Petrovic等_l 选取 38例终末期心力衰竭患者的右心室心 内膜标本及 l0例丧身于交通事故且既往无心血管病史的不 幸者作为对照组。用 TUNEL法检测凋亡 ，并用免疫组化法评 价 p53，Bcl一2等。结果显示 ，心力衰竭组患者的心肌细胞凋亡 率为 0．07％，而 对 照组 却 未 能 检 测 到 凋 亡 的 心 肌 细胞 (P<0．01)。且心力衰竭患者较对照组 Bc1．2表达显著增加 (P<0．01)。 3 结语与展 望 国内对冠心病与心肌细胞凋亡之间的关系研究较多，而 对心力衰竭与心肌细胞凋亡关系的研究尚未见报道。再者， 国外能对心脏移植或交通事故患者的人体心脏直接进行研 究 ，而我们从事这一方面的研究会面临十分棘手的问题。总 之 ，近来对终末期心力衰竭患者及动物模型的研究大都支持 这样一个观点 ：心力衰竭时发生 了心肌细胞凋亡。但仍然有 下列几个尖锐的问题有待进一步的探讨。①究竟是心脏内在 的什么机制触发了心肌细胞凋亡?②心肌细胞的凋亡在心功 能从代偿期转入失代偿期的进程中到底扮演着什么样的重要 角色?至今尚未明确抑制凋亡的进程是否能延缓或阻止心力 衰竭的发展。如果抑制细胞凋亡反而导致另一类型的细胞死 亡——细胞坏死的加剧 ，那么这无疑是敲响了心力衰竭患者 的丧钟。虽然早期心力衰竭动物模型的研究结果是令人满意 的，但远期的效果尚未明朗。③抗凋亡治疗的安全性有待进 一 步。过度抑制凋亡可诱导淋巴瘤及 自身免疫紊乱。因 此心肌细胞凋亡慢性系统性的抑制 ，对非心血管系统将产生 严重的不良后果。④抗凋亡治疗是否适合于所有类型的心力 衰竭。尽管如此，但未来的研究必须直接回答这些中心问题。 如果 心肌细胞 通 过 凋亡 而 丢失 是 心力 衰竭 进 程 中的重 要 一 环 ，如果启动心肌凋亡的因素能够阐明，且能证明抗心肌细胞 凋亡治疗的安全性，那么，就能用新的治疗手段加 以防止．至 少是延缓心力衰竭进程，在心力衰竭治疗及预防方面将有极 大 的突破 。 参考文献 ： [1] Kerr JF，Wyllie AH，Currie AR．Apoptosis"．A basic biological phenome— non with wide mngering implication in tissue Kinetics[J]．Br J Cancer． 1972，26(4)：239．257． [2] Cohn JN，BristowMR，Chien KR，et a1．Report ofthe nation heart，lung， and blood instute．Special emphasssis panel on heart failure reserch[J Circulation，1997，95(4)：766．700． [3] Tsujimoto Y，Gerham J，Cossman J，et a1．The t(14；18)chromosome transloeations involoved in B cell neoplasm s result from mistakes in VDJ joining[J]．Science，1985，229(4720)：1390—1393． [4] ItohN，Nagata S．Anovel protein domain requiredfor apoptosis[J]．J Biol Chem，1993，268(15)：10932．10937． [5] Fehsel K，Kolb．Bachofen V，Kab HJ．Analysis of TNF induced DNA strand breaks at the single cell level[J]Am J Pathol，1991，139(2)： 251-254． [6] Sharov VG，Sabban HN，Shimoyama H，et a1．Evidence of cardiocyte ap． optosis in myocardium of dogs with chronic heart failure[J]．Am J Pathol，1996．148(1)：141．149． 17 J Li Z，Bing OH，Long X．Increased cardiomyocyte apoptosis during the transition to heart failure in the spontaneously hypertensive rat[J]．Am J Physiol，1997，272(5 pt 2)：H2313—2319． 维普资讯 http://www.cqvip.com · 462 · 医学综述 2002年第 8卷第 8期 Medical Recapitulate 2002，Vol，8，No．8 同型半胱氨酸与慢性肾衰竭的心血管并发症的研究 王 凯 ，蔡玉瑾 ，胡 平 (重庆市第八人民医院，重庆 40(XH5) 关键词：同型半胱氨酸；慢性肾衰竭；心血管并发症 中图分类号 ：R541．9：R362 文献 标识码 ：A 文章编号：1006．2084(2002)08．0462．03 同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)是一种反应性血管损伤 氨基酸，可引起动脉粥样硬化和血栓性疾病 。近几年来 ，人们 发现慢性。肾衰竭患者中的 Hcy与其心血管并发症发生、发展 有关并 因此而影响慢性肾衰竭患者的预后。现就 Hcy与慢性 肾衰竭心血管并发症的关系综述如下。 1 Hcy的代谢 Hcy是一种含硫基的非必需氨基酸，它与体内另外两种 含硫氨基酸 ：蛋氨酸(甲硫氨酸)、胱氨酸的代谢是相互联 系 的。蛋氨酸在 ATP参与下形成 s一腺苷甲硫氨酸 ，后者含有高 度活化的甲基 ，在甲基转移酶作用下变成 s一腺苷同型半胱氨 酸，进一步脱去腺苷生成同型半胱氨酸。体内 Hcy主要通过 以下两个途径分解代谢 ：①甲硫氨酸循环 ：5，10一甲基四氢 叶酸还原 酶 (5，10一methyJenetetrahvdrof0late reductase，MTHFR)催 化 Hcy再甲基化为蛋氨酸，其辅酶是维生素 B ②维生素 B 依赖的胱硫醚 B．合成酶及 一胱硫醚酶催化 Hcy转硫化至胱氨 酸(Cys)。因此 ，绝 对的 、相对 的维生 素 B 、维生 素 B⋯ 叶酸 的 缺乏及慢性。肾衰竭均为引起 Hcy值增高的主要后天原因。 2 高 Hey血症的产生与慢性肾衰竭 高 Hcy血症是指在空腹或蛋氨酸负荷后血清 Hcy浓度超 过正常参考范围(Mean±2SD)，引起 Hcy体内蓄积的原因有遗 传性代谢障碍和获得性代谢障碍。 目前，人们主要应用高压 液相色谱分析法测定血浆游离 Hcy和总 Hcy(total homocys— teine，THcy)水平0 。Hong等 研究了 54例 ERDS患者血清 Hcy水平和氨基酸浓度的相互关系，以 3O例健康志愿者作对 照。ERDS与对照组相 比，其天 门冬氨酸、脯氨酸、胱氨酸较 高，而丝氨酸 、酪氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸较低。ERDS 中的支链氨基酸与必须氨基酸也低于对照组。但是 ．两组中 的非必须氨基酸与总氨基酸水平则无差异。平均血清 Hcy浓 度在 ERDS组 、对照组中分别为 144mmo[／L和61mmo!JL有显著 差 异(P<0．O1)。因 而 ，他们 认为 ERDS中的 Hcy浓度 与支链 氨基酸(缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸)、蛋氨酸和组氨酸浓度直 接相关。Bostom等 就病情稳定肾移植受体中的空腹 Hcy和 蛋氨酸负荷后 Hcy水平进行检测发现：肾功能与空腹、蛋氨酸 负荷后 Hcy水平均有联系 ；叶酸的缺乏与空腹 Hcy水平相关； 维生素 B 的缺乏与蛋氨酸负荷后 Hcy水平相关。Brulez等 研究了透析液成分对腹膜透析患者 THcy的影响，发现含有蛋 氨酸的支链氨基酸透析液可导致 THcy的升高。 Ducloux等 对 Hcy决定因子与224例肾移植受体临床相 关性进行了最大规模的横断面研究并校准了年龄、性别 、换。肾 时间，环胞霉素 A(cyclosporin A，CsA)等影响因素。结果表明， 在病情稳定的。肾移植受体中，其空腹血清 Hcy浓度水平绝大 部分由 肾功 能即血肌酐 水平决定 (R=0．416，而 total R= 0．575)；体内维生素状况仅轻微影响 THcy水平 ；而 CsA的使 用对 THcy水平没有任何影响。Fernandez—Miranda等 对 42 例。肾移植受体的研究也同样证实，CsA或他克莫司(tacrolimus) 的使用并不影响血清 THcy水平。 Kimura等 研究了透析患者亚甲基四氢叶酸还原酶基因 的第 C667碱基 C到 T的点突变(C667T，丙氨酸一缬氨酸)。 他们检测了 545例透析患者、676例健康受实验者的 MTHFR 的基因类型 ，同时检测了464例患者的血清 THcy、叶酸浓度。 经 多元 回归分 析表 明，1rr基 因型较 其他 基 因型更 为影 响血清 THcy，并呈负相关；MTHFR的基因突变可显著预见血清 THcv 浓度。而 Liangos等 对 336例接受肾移植患者进行的前瞻性 研究发现，其 MTHFR的 C677T基因型变异与移植。肾的存活无 关 。 Oishi等 对 31例糖尿病的血透患者和 37例不伴有糖 尿病的血透患者中的血清 THcy进行检测 ，结果糖尿病的血透 患者血清 THcy水平反而低于不伴有糖尿病的血透患者。这 一—·．-一 + + —· ”—·．-··—·．-··+ + ··— l 8 j Coussev A，Sharov VG，Shimoyama M．Effects of ACEI on eardiomyo． eyte apoptosis in dogs with heart failure[J J．Am J Physiol，1998。275(2 Dl 2)：H626—631． 19j Ikdea S，Hamada M，Hiwada K．Contribution of non．cardiomyocyte ap． optosis to cardiac remodelling that occur8 in the transition from compen sated hypertrophy to heart failure in spontaneously hypertensive rats 【Jj．Clin Science(Colch)，1999，97(2)：239．246． 110 J Kajstura J，Cheng W，Sarangarajan R，et a1．Necrotic and apoptotic myocyte cell death in the aging heart of Fischer 344 rats[J]．Am J Physiol，1996，27l(3 pt 2)：Hl2l5．H1228． l1j Hirota H，Chen J，Betz UA，et a1．Loss of a gPl30 cardiac muscle cell survival pathway is a critical event in the onset of heart failure during biomechanical stressL Jj．Cell，1999，97(2)：l89．198． 112j Geng YS，Ishikawa Y，Kitsis RN，et a1．Myocyte apoptosis is sufficient to cause dilated cardiomyopathy(J]．Circulation，1999，99[Suppl 1]：1． 17． [13] Olivetti G，Abbi R，Quaini F，et a／．Apoptosi8 in the failure human heart【Jj N Ensl J Med，l997，336(16)：l131．1141． Nishigaki K，Minatoguchi S，Seishima M ．Plasma Fas ligand，an inducer of apoptosis，and plasma soluble Fas，an inhibitor of apoptosis．in pa． tients with chronic congestive heart failure[J]．J Am Coil Cardiol， 1997，29(6)：l2l4．1220． Yamamura T，Nakamura H ，Yamamoto T．Fas expression and apoptosis correlate with cardiac dysfunction in patients with dilated cardiomyopa— thyl Jj．Jpn Cirl J，1999，63(3)：149．154． Saraste A，Pulkki K，Kallajoki M．Cardiomyocyte apoptosis and progres— sion of heart failure to transplantation[J]．Eur J Clin Inverst，1999，29 (5)：380—386． Kanoh M，Takemura G，Misao J，et nf．Significance of Myocvtes With Positive DNA In Situ Nick End．Labeling(TUNEL)in Hearts WiIh Di． 1ated Cardiomypathy[J]．Circulation，1999，99(21)：2757．2764． Petrovic D，Zorc—PIeskovic R，Zorc M Apo ptosis and proliferati0n 0f eardiomyocytes in heart failure of different etiologies[J]．Cardiovasc． Pathol，2O00，9(3)：149．152． 收稿 日期 ：2002．03．28 修回日期：2002．04．19 H " 维普资讯 http://www.cqvip.com