腺苷受体激动剂药物预处理延迟心肌保护的研究现状

腺苷受体激动剂药物预处理延迟心肌保护的研究现状 KKME---专业医学搜索引擎 腺苷受体激动剂药物预处理延迟心肌保护的研究现 状 作者:朱水波 高尚志 【关键词】腺苷,预处理,延迟保护,心血管药物 摘 要 综述腺苷受体激动剂药物预处理延迟心肌保护的研究现状。外源腺苷及其受体激动剂预处理通过激活心脏腺苷A1、A3受体，触发预处理延迟保护的信号传递，诱导心肌保护性蛋白质表达及离子通道开放，从而减轻心肌缺血-再灌注损伤。 缺血预处理除有经典保护作用外还存在延迟保护，也称第二保护窗、延迟保护效应等，出现在预处理12,24 h以后，持续3 d[1],用腺苷及其受体激动剂作预处理可产生该保护效应在近年引起广泛重视。本文有关腺苷受体受体激动剂预处理延迟效应的研究现状。 1 腺苷受体亚型及功能 1. 1 受体亚型 腺苷受体属特异性嘌呤能受体，目前发现至少有4种，即A1、A2a、A2b 和 A3受体，其中以A1、A2a和A3与心脏关系最为密切[2]。 1. 2 A1 受体分布及功能 A1受体分布于心肌细胞和中性粒细胞中。A1受体激活后，通过抑制性G-蛋白下调腺苷酸环化酶的活性，刺激ATP敏感性钾通道开放，胞内钾离子外流，致心肌细胞膜超极化，减少钙内流[2]。A1受体参与心肌缺血预处理的触发过程， KKME---专业医学搜索引擎 经腺苷或其A1受体激动剂药物预处理能产生延迟保护效应，缩小心肌梗死面积[3、4]。高度选择性A1受体激动剂早已面市，但作为心血管药物治疗缺血性心脏尚需进行药动学和等方面的研究。 1. 3 A2a受体分布及功能 A2a受体位于中性粒细胞、血管内皮细胞、血管平滑肌和血小板中。A2a受体兴奋后，通过兴奋性G-蛋白可增强腺苷酸环化酶活性，导致血管扩张，抑制嗜中性粒细胞的毒性损伤。已有报道选择性A2a受体激动剂CGS21680 能阻止再灌注时粒细胞与血管内皮之间的粘附过程[2]。 1. 4 A3受体分布及功能 A3受体分布于心肌和心脏的血管内皮细胞中[2]。与A1受体相似，也是抑制腺苷酸环化酶活性，刺激蛋白激酶C转位，触发心肌预处理的早发保护效应和延迟保护效应。而且，用选择性A3受体激动剂(如IB-MECA)作预处理，能避免减慢心率和降低血压等负作用，因此该类受体激动剂更有希望成为心血管药物，将来用于临床治疗冠心病[2,4]。 2 触发预处理延迟保护效应的腺苷受体 2. 1 腺苷是延迟保护的触发分子 外源腺苷及其受体激动剂，或短暂缺血-复灌(缺血预处理)干扰了心脏代谢而产生的内源性腺苷充当化学信息分子，触发预处理延迟保护机制。 Baxter等报告兔心在缺血预处理24 h后再缺血30 min和复灌120 min，结果显示心肌梗死面积明显小于对照组;在预处理前5,6 min开始推注广谱腺苷受体阻断剂SPT(8-P-硫-苯茶碱，7.5 mg/kg),再在预处理全过程持续静滴SPT( 2 mg/kg),结果能完全阻断缺血预处 KKME---专业医学搜索引擎 理延迟抗心梗效应[5]。但用腺苷受体激活剂预处理不能产生延迟性抗心肌顿抑的保护作用[6]。 2. 2 触发延迟保护的受体亚型 以腺苷A1受体激动剂2-氯-N6 -环戊腺苷(CCPA)预处理能触发胞内信号传递系统产生与缺血预处理相同的延迟保护效应。CCPA用量分25、50、100 Μg/kg 3组，自兔耳缘静脉注射，对血压及心率影响均较小(P<0.05);24 h后心肌保护程度随CCPA用量的增加而增强[5]。国内李小鹰等[7、8]用另一腺苷A1受体激动剂 ，即R-苯异丙基腺苷(PIA)，预处理大鼠也能同样产生延迟性心肌保护效应，包括缩小心肌梗塞面积和减少缺血性心律失常的发生律。当提前使用A1受体阻断剂1，3-二丙-8-环戊黄嘌呤(DPCPX)就能阻断这一保护效应。据文献报道[4]，国外同类研究结果与上述相吻合。所以腺苷A1受体是触发延迟保护的腺苷受体亚型。近年研究表明，A3受体激动剂也可始动延迟性抗心梗作用[3、4]。A1或A3受体激动剂预处理延迟心肌保护作用的机制可能不完全相同，线粒体内膜型ATP敏感性钾通道阻滞剂(5-HD)能阻断A1或A3受体激动剂预处理;但一氧化氮合成酶抑制剂只能阻断CCPA预处理的延迟效应，但对A3受体激动剂(IB-MECA)预处理的延迟心肌保护却无影响[3]。究竟是腺苷A1抑或A3受体单独或两者一起触发延迟保护的信号传递，目前尚不清楚。至今尚未见有A2受体激动剂触发延迟保护的报道。 3 腺苷受体激动剂预处理延迟保护的效应机制 3. 1 保护性蛋白质合成与延迟保护的关系 增加合成保护 KKME---专业医学搜索引擎 性蛋白质(效应分子)是延迟保护的先决条件。延迟保护效应需要合成新的蛋白质分子，仅激活已有的蛋白质分子是不够的。因此，对缺血耐受力的提高需要时间，约12,24 h，但可维持3 d[9]。这两个时间的长短与蛋白质合成和降解的时程相吻合。目前发现一氧化氮合成酶(NOS)、抗氧化酶(SOD)以及ATP敏感性钾通道(KATPC)、胞内激酶与A1、A3受体激动剂预处理的延迟保护效应有关。 3. 2 参与的效应分子 3. 2. 1 NOS CCPA预处理成年小鼠(100 Μg/kg)24 h后，进行缺血30 min，再灌30 min。结果与对照组相比，心肌诱生型一氧化氮合成酶(iNOS)表达明显上调，心梗面积较小，心功能恢复好。在心脏缺血前30 min用SMT(Smethylsothiourea,3 mg/kg)抑制iNOS活性，就能使CCPA预处理的延迟保护效应消失。若将实验对象换成iNOS基因被敲除的小鼠，则即便CCPA剂量与用法完全相同，也不能再诱导延迟性心脏保护效应。由此推测iNOS是腺苷受体激动剂预处理产生延迟保护作用的效应酶[1]。iNOS上调程度不同,所介导的效应也不相同。研究报告预处理中的iNOS活性比致死量脂多糖诱导的iNOS低18倍[10]。预处理的iNOS数量较少，可起保护作用。鸟苷酸环化酶抑制剂可消除iNOS合成NO所产生的保护作用，说明鸟苷酸环化酶激活与其保护机制有关[11]。不过， A1受体介导的延迟抗缺血性心律失常作用与心肌NO的关系还有待研究证实。最近研究表明，提前15 min腹腔注入NO合成酶抑制剂，N-硝基左旋精氨酸(L-NNA，5 mg/kg)，对以PIA预处理大鼠(0.03 mg/kg,皮下注射)所诱 KKME---专业医学搜索引擎 发的延迟性抗缺血性心律失常效应却无明显影响[7]。但国内同一作者以前报道NO水平升高有可能是PIA引起心肌经典预处理效应的原因之一[12]。 3. 2. 2 SOD 以CCPA预处理24 h后心肌表达Mn SOD上调，活性增强[13]。若在CCPA以前先注入Mn SOD反义核酸，可阻止CCPA预处理诱导大鼠心肌延迟保护效应，进一步说明了Mn SOD表达上调是必不可少的物质基础[9]。除心脏Mn SOD外，Cu-Zn-SOD、触酶、谷胱甘肽氧化还原酶等是否参与延迟效应还需探讨。 3.2.3 KATP C 不少研究证明，KATP C是腺苷A1[3、4、14]、或A3[3、4]受体介导延迟相的抗心肌梗死作用的终末效应器。是细胞膜还是线粒体内膜KATP C介导效应以及激活该通道所产生的保护机制，还需进一步探究。最近报道以CCPA或A3受体激动剂(IB-MECA，100或300 Μg/kg)预处理清醒兔都可产生延迟保护作用，缩小心梗面积。相对选择性线粒体内膜KATP C阻滞剂5-HD亦能阻断CCPA和IB-MECA介导的延迟保护[3]。以CCPA预处理成年小鼠24 h后，再在Langendorff灌注装置上作全心缺血30 min,充氧含糖平衡液复灌30 min，结果心梗面积明显小于对照组，且左心功能恢复快。5-HD不仅能完全抵消CCPA抗心梗作用，使心梗面积与对照组相近，同时可影响左室功能的改善[15]。而细胞膜KATP C阻滞剂仅能部分阻断A1受体介导的延迟抗心律失常作用[7]。鉴于目前药物工具有限，要解决此问题还有赖于基因打靶和转染等分子生物学方法。 3. 2. 4 热休克蛋白(HSP) 腺苷类药物预处理是否可引起 KKME---专业医学搜索引擎 心肌表达HSP70上调尚意见不一。CCPA预处理兔心并未诱导HSP70表达[16]。最近认为HSP27与预处理有一定关系。CCPA诱导兔心预处理延迟效应乃与HSP27从胞膜转移到胞浆有关。HSP27再分布后被蛋白激酶C(PKC)磷酸化;抑制PKC可以阻断HSP27转移与磷酸化;CCPA预处理活化的p38丝裂素蛋白激酶(MAPK)通路包括HSP27。HSP27翻译后修饰过程可能与CCPA预处理的延迟效应有一定的关系[17]。 3. 2. 5 激酶介导保护作用 胞内蛋白质酪氨酸激酶(PTK)、p38 MAPKs在延迟预处理具有两种作用，即传递信息和介导效应。例如，预处理 24 h后、缺血打击前使用PTK抑制剂(LD-A)，能抵消延迟保护效应并伴随iNOS活性下降[18]。基于上述LD-A 抑制PTK活性伴随iNOS也受影响的实验结果，有人推测预处理24 h后刚翻译的iNOS可能没有活性,须经PTK酪氨酸磷酸化后才产生减轻缺血/再灌注损伤的功能[18]。用genistein抑制PTK激活能完全抵消CCPA诱导的延迟保护效应;当SB-203580阻止p38 MAPKs磷酸化后，CCPA预处理改善左室功能的延迟效应也随之减弱。CCPA预处理引起24 h后缺血期间的心肌p38 MAPKs磷酸化增多、活性增高。5-HD阻断CCPA预处理延迟保护的同时伴有p38 MAPKs磷酸化减弱。据此认为,p38 MAPKs、PTK可能也是腺苷类药物预处理的延迟保护的效应酶[15]。 3.3 减少损伤性多肽或蛋白质的表达 肿瘤坏死因子-Α(TNF-Α)在心肌缺血-再灌注损伤中扮演重要角色。国内研究都提示 KKME---专业医学搜索引擎 以腺苷经典预处理离体大鼠心脏或人类右房心肌能减少心肌表达TNF-Α[19、20]。在腺苷受体激动剂预处理的延迟效应中，也可能还伴有损伤因子表达下调的过程。 4 信号传递通路 腺苷受体激动剂预处理通过激活胞内复杂的信号传递级联反应，最终导致心脏保护基因转录，介导延迟保护。 4. 1 胞内激酶与信号传递的关系 CCPA预处理延迟效应的信号传递依赖于蛋白激酶C(PKC)和PTK的活化，两者抑制剂都可阻断腺苷A1受体激动剂CCPA触发的预处理延迟效[21]。A3 激动剂预处理信号传递与PKC、PTK的关系尚需进一步研究。 4. 2 核因子-ΚB(NF-ΚB)与信号传递 NF-ΚB主要负责iNOS基因等转录[22]。腺苷先活化PKC、PTKs，再由此激活NF-ΚB，起动相关保护基因表达。CCPA预处理需要同时激活多种转录因子，才能协同促使心肌表达数种保护蛋白质分子。除NF-ΚB外，还需要其他核转录因子的参与。AP-1因子与预处理的关系目前尚在探究之中。 5 腺苷受体介导延迟保护效应的特性 5.1 与早发效应相比腺苷受体介导的预处理早发和延迟效应只能缩小心梗的面积，但对心肌顿抑却无影响[6、23];对早发效应只能保持1,2 h[1]，但对延迟效应却能保持24 h以上[16]。单次应用CCPA预处理，延迟保护效应可长达72 h[16]，如果间隔48 h再重复注射，则能延长至10 d以上，且不伴有A1受体功能下降[24]。因 KKME---专业医学搜索引擎 此，腺苷受体介导延迟保护效应因其保持时间长故更有开发价值。此外，腺苷受体介导预处理延迟效应具有多基因参与的特征，需要合成新的蛋白质。如上所述，除了KATP通道[14、15]外，腺苷[1、9]预处理延迟效应至少有iNOS、Mn SOD两种效应酶参与。从而阐明腺苷药物预处理多基因调控规律可能是未来研究的重点课题之一。 5.2 与其他预处理延迟效应相比 激活腺苷受体虽然能触发抗心梗的延迟效应，但不能产生延迟性抗心肌顿抑的保护作用[6]。这一现象说明两种形式保护的机制存在差别。 6 结论 腺苷受体激动剂预处理通过A1、A3受体触发心脏延迟保护的信号传递通路，将胞外信号传至细胞核，激活转录因子，促进心肌相关基因转录，使心脏进入自我保护状态，减轻缺血再灌注损伤，限制心肌梗死面积，降低室性心律失常发生律，改善心功能。并且持续有效时间长达72 h。该过程有多基因参与，既有多种保护蛋白质表达上调和ATP敏感性钾通道开放，也有某些损伤性蛋白质或多肽合成下降。因此，腺苷受体激动剂预处理延迟保护效应在临床有较高实用价值，为心血管药物的开发研究提供了新思路，应用此法有望提高缺血性心肌病的药物疗效，改善冠脉搭桥手术和心脏移植时的心肌保护效果。 参考文献 [1] Zhao T,Xi L,Chelliah J,et al. 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