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:作者：朱水波 高尚志 来源：医学期刊 / 大学学报收藏本文章 【关键词关键词】 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。 关键词 腺苷；预处理；延迟保护；心血管药物 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 1224 h 以后，持续 3 d1,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。本文总结有关腺苷受体受体激动剂预处理延迟效应的研究现 状。 1 1 腺苷受体亚型及功能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， 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24。 2 2 触发预处理延迟保护效应的腺苷受体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 56 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 g/kg 3 组，自兔耳缘静脉注射，对血压及心率影响均较小（P0.05）；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 3 腺苷受体激动剂预处理延迟保护的效应机制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 1224 h，但可维持 3 d9。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 g/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 A13、4、14、或 A33、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 g/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-（TNF-）在心肌缺血-再灌 注损伤中扮演重要角色。国内研究都提示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-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 4 信号传递通路信号传递通路 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-B（NF-B）与信号传递 NF-B 主要负责 iNOS 基因等转录22。 腺苷先活化 PKC、PTKs，再由此激活 NF-B，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-B 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 5 腺苷受体介导延迟保护效应的特性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 12 h1，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 h16，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 6 结论结论 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。 参考文献参考文献 1Zhao T,Xi L,Chelliah J,et al. 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