硝酸酯类药物耐药问题

摘要: 硝酸酯类物连续应用或频繁给药时迅速发生耐药，其耐药现象有多种因素，主要涉 及到神经内分泌系统调整和细胞内硝酸甘油代谢障碍两个方面。本文综述近年来此类药物 的可能机制和方面的一些问题。 有机硝酸酯是心血管领域中应用较早和较广泛的药物，虽然治疗心绞痛急性发作有效， 但连续应用 24-72h 或频繁给药容易产生耐药，上表现为抗心肌缺血效应和血液动力学效应 迅速减弱或完全消失1。近 20 多年来，心绞痛、急性心肌梗死（AMI）、充血性心力衰 竭（CHF）和高血压病人（EHD）应用硝酸酯类药物逐渐增多，硝酸甘油（TNG）、硝酸 异山梨醇酯（ISDN）、单硝酸异山梨醇酯（ISMN）连续应用（静脉输注、口服或经皮贴 片）都有发生耐药的报道2，从而限制了该药物的临床应用，其发生耐药的机制引起人们 的重视。 硝酸酯类药物耐药机制复杂，争论颇多3。最近第 14 届北美硝酸酯治疗会议对此进 行了一次专题讨论，本文结合这次会议近年的研究对硝酸酯类发生耐药的可能机制和预防 对策的进展作一综述。 硝酸酯类临床作用和机制 细胞机制2，4 有机硝酸酯的基本作用是舒张食管、血管和子宫的平滑肌，临床上主 要是舒张血管平滑肌。 硝酸酯是一种原药，进入血管平滑肌细胞（VSMCs）内于浆膜部位或经细胞外途径历 一系列的脱硝基代谢过程，最终转化为一氧化氮（NO）。目前对催化硝酸酯代谢生物转化 形成 NO 的多步酶促反应尚不清楚。形成 NO 的可能步骤为5：首先由单硝酸基分子进入 平滑肌膜，与肌膜内的巯基（-SH）结合形成亚硝基硫醇（S-nitrosothiols），然后形成 NO。NO 是一种强力扩血管物质，与肌膜上可溶性鸟苷酸环化酶（sGC）的血红素上活性 位点的 Fe2+结合形成复合物，从而激活 sGC,催化三磷酸鸟苷（GTP）生成环磷酸鸟苷 （cGMP）使细胞内 cGMP 增加，后者加速 Ca2+从细胞内释放，抑制 Ca2+内流，加速肌 浆网对细胞内 Ca2+的摄取，导致 VSMCs 胞浆内 Ca2+减少，血管平滑肌松弛。cGMP 依靠 什么机制降低胞浆内 Ca2+浓度，这可能涉及到肌浆网 Ca2+泵-ATP 酶活性的改变。 最近，Cohen 研究组提出，NO 的扩张血管作用并非依赖 cGMP，而是直接激活 VSMCs 的钙-依赖性钾通道（KCa2+）。Bany 的实验研究证实，在内皮细胞完整的冠状动 脉，TNG 的松弛血管作用明显受到 Iberiotoxine（一种 KCa2+特异性抑制剂）的抑制，而 对剥去内皮的冠状动脉无抑制作用，进一步表明 TNG 主要是激活内皮的 KCa2+致平滑肌 松弛。也有少数研究资料表明 TNG 的扩血管作用是通过促进前列环素 （prostacyclin,PGI2）合成进行调节，因为环氧化酶（cyclooxygenase）抑制剂预处理， TNG 的扩血管效应减弱。 正常血管内皮细胞舒张因子源 NO（EDRF/NO，或内源途径）与硝酸酯源 NO（nitrate/NO,即外源途径）产生的 NO，虽然都能激活 cGMP 和扩张血管，但两者的联 系甚少。前者是通过 NO 合酶催化使 L-精氨酸转化为胱氨酸而形成，在冠心病中释放减少， 仅有局部性作用，对循环影响短暂，未证明有耐药性；后者是通过多步酶催化脱硝基后而 形成，在冠心病中活性增加，具有全身性作用，有长期的循环影响，对血液动力学的效应 容易产生耐药6。 扩血管（静脉、动脉和侧枝血管）效应2，7 在一般治疗剂量下，硝酸酯扩张静脉占 优势。静脉系统扩张，回心血量减少，心脏前负荷减轻。扩张动脉呈剂量依赖性，大剂量 或快速静脉输注时引起动脉扩张，血压下降，心脏后负荷减轻。动脉压的下降可致心动过 速。早年认为硝酸酯扩张冠状动脉是缓解心绞痛的主要机制，近年来认为硝酯预防和逆转 心肌缺血，是由于外周血管扩张而减低了心脏作功，其次才是增加冠状动脉血流。 硝酸酯主要扩张冠状循环较大的动脉输送血管（large arterial conductance vessels）和侧 枝血管，也扩张病变狭窄的冠状动脉节段，促进侧枝循环，使心内膜下/心外膜血流比例正 常化，藉此改善心肌缺血。由于硝酸酯有减轻心脏前后负荷，减少心肌耗氧及增加心肌供 血等有益作用，可以改善或逆转因心肌梗死或 CHF 引起 的左室重构8，9。 抗血小板活性2-7 1967 年 Hampton 首先报道 TNG 在试管内可抑制血小板聚集，此后 相关研究不断深入。Loscalze 和 Amarante1将富含血小板的血将与 TNG 孵化或不与 TNG 孵化的两种标本均加入 ADP，测定 TNG 抑制 ADP 介导血小板聚集所需要的平均浓度，结 果两种标本抑制血小板聚集的平均浓度分别为 40mol/L 和 360mool/L，表明 TNG 可以抑 制血小板聚集。其它研究者用 TNG 后可使血小板对 ADP 的聚集反应从 7.70.8 降至 5.30.8 ohms(P0.05）；对凝血酶的聚集反应从 15.61.2 降至 121.2 ohms(P0.05)。在 高切应变速率（hign shear rate） 情况下，使血栓从 2.80.7 缩小至 1.00.3m2(P0.05)； 在低切应变速率情况下，血栓从 2.50.5 缩小至 1.00.3m2(P0.05)，证明 TNG 能抑制血 小板聚集和血栓形成，有利于冠心病的治疗。Lam 等还证明 TNG 可以减少血小板与性损 伤的血管内粘附。 NO 抗血小板聚集和抗血栓形成的机制与其扩血管作用相似，主要激活血小板的 sGC, 催化 cGMP 增加，改变纤维蛋白原与血小板表面结合。 硝酸酯耐药机制 巯基耗竭学说2，10 needlmen 等提出硝酸酯耐药机制与血管内膜巯基耗竭有关。认 为在 TNG 代谢向 NO 的生物转化过程中需要巯基参与，在持续应用 TNG 时血管组织的巯 基逐渐消耗，导致向 NO 产生物团转化障碍，nitrate/NO 的 NO 生成逐渐减少，甚至为零。 此说曾得到多项离体实验的支持，为广大学者接受，视为“经典理论”。 近几年几项在体研究结果对此说的可靠性提出疑问。Boesgaard 等测定 TNG 耐药大鼠 主动脉、腔静脉半胱氨酸和谷胱甘肽巯基的含量，与未耐药组比较无明显差异。Laursen 等 用自旋分光镜（cryogenic electron resonance spectroscopy）直接检测大鼠主动脉、腔静脉及 心肺组织中的 NO 含量，发现 TNG/NO 的 NO 生成量并不比耐药时少。Grutter 曾观察补充 半胱氨酸后细胞的 cGMP 的含量未增加。Munzel 等试用蛋氨酸（在细胞内可化转化为半胱 氨酸）不逆转 TNG 耐药的实验，也同样未证实预先的推测。这些研究资料表明，体内硝 酸酯耐药既不是巯基消耗，也不是硝酸酯代谢生物转化的 NO 减少。可能是 NO 的生物活 性减低或靶酶 sGC 发生改变及 cGMP 降解的增加2，4。虽然巯基是否参与硝酸酯耐药过 程尚有争议，但是其用于预防或逆转耐药的作用仍值得注意。少数动物和临床研究表明， N-乙酰半胱氨酸（N-acetylcys-teine,NAC）与 TNC 联合静脉输注可以改善甚至逆转耐药， 也可以部分预防耐药。但 Boesgaard 等认为，NAC 非巯基供体在体内具有血管紧张素转换 酶抑制剂（ACEI）的作用，也可能作为抗氧化剂保护 nitrate/NO 的功能。 神经激素激活学说2，4 临床上证明，GHD 或 CHF 病人在 TNG 持续静脉输注中， 血浆儿茶酚胺（CA）、精氨酸加压素（AVP）、血管紧张素（Ang）、醛固酮 （Aldo）水平升高，血容量增加，认为这些变化是压力反向器的作用，激活神经内分泌系 统所致。由于交感缩血管活性物质的增加，反向调节 TNG 的效应，从而参与 TNG 耐药的 发生。此种继发性血管外因素引起神经内分泌系统反馈调节和血容量增加为假性耐药机制； 而血管自身内在因素引起硝酸酯扩血管效应和抗心肌缺血效应减弱为真性耐药机制。 然而，在对分析血浆神经激素激活时间-过程和血管耐药时间-过程中发现，单用神经 激素活来解释冠状循环和大的动脉对 TNG 产生的耐药显然不足。Munzel 等研究发现， CAD 病人冠状动脉对 TNG 产生耐药的时间和神经激素激活的时间并不一致，神经激素激 活的时间主要在连续用药后 24-48 小时内 ，此时冠状动脉并未对 TNG 产生耐，连续用药 72 小时后冠状动脉对 TNG 的反应接近消 失，而神经激素水平已恢复到用药前水平。Jeserich 等给 CHD 病人连续静滴 TNG 后 48 小 时。Ang和 AVP 水平均已显著升高，但此时 TNG 仍最大程度扩张桡动脉。Dupuis 等对 CHF 病人连续用 TNG1.5g/(kgmin)静滴 24 小时后，红细胞压积降低，血容量增加，神经 激素激活。但是，血容量增加大部分是在用药 1 小时内组织液通过毛细血管外转人血管内， 此期间内肺毛细血管楔压（PCWP）仍低，静滴 24-48 小时后 PCWP 恢复到用药前水平。 如何解释神经激素激活和血管耐药时间-过程分离现象是研究的焦点。近年来的实验研 究发现，不论假性还是真性耐药机制，不同部位血管对 TNG 的反应不一致，其敏感性存 在差异和易变。另一方面，硝酸酯性耐药的本质是一个动力学事件（dynamic event），高 度依赖给药的持续时间和给药方案。在实验性 CHF 动物中观察，反向调节血管收缩发生耐 药时，血管收缩过程消散比 TNG 引起的血管扩张过程消散在慢11。在连续用药 24 小时 内，静脉和阻力血管已产生耐药，神经激素激活，Ang、血管加压素、醛固酮、儿茶酚 胺活性增加，大的动脉仍保持扩张，血容量增加，连续用药 3 天后大的动脉产生耐药，阻 力血管耐药减轻，静脉耐药保持不变，此时的血管耐药主要与蛋白激酶 C（PKC）介导使 血管对缩血管活性物质敏感性增高及血管组织超氧阴离子（）产物增加有关。 新学说血管内膜超氧阴离子（）增加和内皮素-1 调节2，4 1995 年 Munzel 等12 用 TNG0.4g/(kgmin)连续静滴 3 天后，血管内膜剥离的兔离体主动脉环对 TNG 的扩血管 效应明显减弱，与对照组比较为 456%对 90%2%（P0.05），同时发现 TNG 治疗后血管 组织水平是对照组的 2 倍，其耐药现象能被清除剂脂质超氧化物岐化酶（SOD）抑制。是 NO 的典型灭活物，它迅速地与 nitrate/NO 的 NO 结合，形成高度毒性的过氧亚硝酸盐 （peroxynitrite,ONOO）而使 NO 大量失活。 TNG 耐药时血管组织增加的机制尚不清楚，有实验研究提示，其与 Ang激活内皮细 胞和 VSMCs 膜结合的尼克酰胺脱氢酶和还原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶 （NADH/NADPH oxidase）有关13。Losartan（Ang受体亚型 AT1 的一种特异性阻滞剂） 则可减少 TNG 引起（）增加。 同年，Munzel 等在另一项实验性研究中报道，在 TNG 耐药兔 VSMCs 和内皮细胞内 存在大量内皮素-1（ET-1）和前体大内皮素（big endothelin）2。已证明 ET-1 与 VSMCs 特异受体结合，具有很强的缩血管活性，较去甲肾上腺素强 100 倍以上。ET-1 也是 PKC 的激活剂，后者又是多种缩血管活性物质引起血管收缩过程的一个重要的共同第二信使， 加入阈下浓度（正常阈值浓度为 31010M）的 ET-1，就能显著地增加离体动脉对 5-羟色 胺、Ang和去甲肾上腺素的敏感性14，给予 PKC 拮抗剂 Calphostin c 则可阻止血管收 缩15。 TNG 耐药时 VSMCs 自分泌 ET-1 增加的机制，推测 Ang有关。在持续应用 TNG 的 初期，血浆 Ang水平一过性升高，促使 VSMCs 自分泌 ET-1 增加，ET-1 激活 PKC 使血 管对 Ang的敏感性增高；持续用药 72 小时后，Ang恢复到用药前水平，此时的血管耐 药性收缩是 PKC 处于激活状态所致15。因此 Munzel 认为 TNG 耐药是通过 PKC 介导机 制，同时也是通过血管自身的直接反向调节机制产生的，这样就能够解释耐药发生和撤药 反跳两种现象2。这些假设需要研究进一步证实。不过，从近年来的一些实验性研究资料 初步形成一个共识，认为 Ang至少部分参与真性耐药机制，是启动血管组织产生和 ET-1 增加的一个重要环节4。 硝酸酯耐药的防治对策 提供巯基供体化合物 以 NAC 应用最多，此化合物在体内可以水解为半胱氨酸，与硝 酸酯起反应时其活性比其它巯基供体化合物强。 合用其它药物 一、ACE 抑制剂：卡托普利（Captopril）或依那普利（Enalapril），对抗 Ang的反 向调节。 二、氧自由基清除剂：维生素 C、E 等，清除以减少 NO 失活。 三、ET-1 拮抗剂：BQ123、BQ152、BQ162，竞争性拮抗 ET-1 激活 PKC16。 四、PKC 拮抗剂：Calphostin 可以减轻由于 PKC 激活诱发血管对多种缩血管活性 物质的敏感性。 五、血管扩张剂：肼苯哒嗪减少耐药血管的，减轻心力衰竭、增加左室射血分数和运 动耐受量17。 六、利尿剂：不能或逆转耐药，但对稳定型心绞痛有抗心绞痛效果，其机制不明18。 间歇性偏心给药2，7 间歇性治疗给病人每天提供至少 8-12 小时无硝酸酯期，有利于 预防耐药发生。然而每天规律性给药（每 8hl 次或 8：00、20：00），即同心给药法 （concentric dose therapy），血药浓度恒定仍可发生耐药；若每天无规律性给药 （7：00、12：00、17：00 或 8：00、15：00），即偏心给药法（eccentric dose therapy）， 血药浓度时高时低则不易发生耐药。不稳定型心绞痛、AMI 病人不主张间歇给药，宜逐步 增加剂量（escalading dose）静滴。应该指出，偏心给药法虽可减少耐药发生，但难以避免 间歇期发生反跳性心绞痛。如症状突然加重，除考虑耐药外，也可能病情恶性，此时应加 大剂量，缩短给药时间。另外，也应考虑到药物失效或给药方法不妥等因素。 参考文献 Mangion NJ,Glasser SP,Am Heart J,1994;128(1):137-146 Abrams J,Elkayam U,Thadani U et al.Am J Cardiol,1998;81(1A):3A-14 Pacher M,J Am Coll Cardiol,1990;16(4):932-935 Munzel T,Heitzer T,Brockhoff C,Am J Cardiol,1998;81(1A):30A-40A Rapport RM,Smith CM,J Cardiovasc Pharmacol,1987;10(1):10-82 Cohn JN,Am J Cardiol,1992;70(1):38G-42G Glasser SP,Am J Cardiol,19