張昌琳 綜述 喬樹賓 審校

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院國家心血管病中心阜外心血管病醫(yī)院冠心病診治中心，北京 100037)

急性心肌梗死后，早期恢復(fù)心肌血液灌注可以限制梗死面積并改善臨床預(yù)后。然而，再灌注本身可以造成心肌損傷，從而抵消急性心肌梗死后早期再灌注(通過溶栓或直接經(jīng)皮冠狀動脈介入治療)的獲益。這種現(xiàn)象為心肌缺血再灌注損傷。另外，對于窒息復(fù)蘇后或接受心臟外科體外循環(huán)手術(shù)患者，同樣存在心肌缺血再灌注損傷的情況。心肌再灌注時，線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(mPTP)的持續(xù)性開放，在再灌注損傷中發(fā)揮著重要的作用[1]。環(huán)孢素A(CsA)是一種在器官移植中常用的免疫抑制劑，許多動物實驗及部分小規(guī)模臨床研究表明，其可以通過抑制mPTP而減少梗死面積[2]。然而，也有研究提示CsA并沒有心臟保護(hù)作用。現(xiàn)就CsA在心肌缺血再灌注損傷中可能的心臟保護(hù)作用機制、相關(guān)的動物實驗?zāi)Ｐ图芭R床研究、可能的影響因素及進(jìn)一步研究方向進(jìn)行綜述。

1 CsA可能的心臟保護(hù)作用機制

1.1 mPTP途徑

mPTP是位于線粒體內(nèi)膜上的非特異性孔道，只允許0.15×104以下的分子通過。組織缺血再灌注后數(shù)分鐘內(nèi)，pH值迅速恢復(fù)、細(xì)胞內(nèi)鈣超載及活性氧的大量產(chǎn)生可引起mPTP開放，從而使溶質(zhì)和離子通過該通道進(jìn)入線粒體，線粒體基質(zhì)腫脹、電化學(xué)梯度消失、呼吸鏈解耦聯(lián)、ATP耗竭、線粒體外膜破裂、吡啶核苷酸喪失及促凋亡因子細(xì)胞色素C釋放入細(xì)胞漿，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和(或)壞死[3]。

mPTP的主要構(gòu)成成分還有待進(jìn)一步研究。目前認(rèn)為，mPTP的核心成分為腺嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)位酶與親環(huán)素D(Cyp-D)[4-5]。Cyp-D具有肽基脯氨酰順反式異構(gòu)酶活性，它可于再灌注開始時引起mPTP的構(gòu)象改變，最終形成孔道。Cyp-D基因敲除小鼠對mPTP開放具有高度抵抗性，這也強烈支持Cyp-D在mPTP形成中的作用[6]。而腺嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)位酶在mPTP中的作用還不清楚。

CsA是一種親脂性的含有11個氨基酸的環(huán)形肽，相對分子量120.2×104。通常，CsA被用來與親環(huán)素A相結(jié)合而在接受器官移植的患者中發(fā)揮免疫抑制作用。后來，許多研究表明CsA可通過與CyP-D的親和力而抑制mPTP的開放，從而在缺血再灌注損傷中起到心臟保護(hù)作用[2，7]。

1.2 促進(jìn)氯離子外流，加強細(xì)胞的容量調(diào)節(jié)作用

Diaz等[8]的研究表明在培養(yǎng)的兔心肌細(xì)胞接受模擬缺血75 min/再灌注60 min后，CsA除了抑制mPTP開放，還通過促進(jìn)Cl－外流加強細(xì)胞的容量調(diào)節(jié)作用而減少心肌細(xì)胞壞死。

1.3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑

Belaidi等[9]報告，在心肌缺血再灌注中，抑制CyP-D產(chǎn)生的心臟保護(hù)作用不僅僅是由于抑制了CyP-D依賴性的mPTP開放，而且與抑制CyP-D而引起的適度內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有關(guān)。盡管這種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激所帶來的心臟保護(hù)作用的具體機制還不明確，但可能包括抑制再灌注中鈣離子由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向線粒體轉(zhuǎn)移。

2 CsA在動物缺血再灌注損傷模型中的研究

2.1 CsA具有心臟保護(hù)作用

許多體內(nèi)及體外研究表明CsA可防止缺血再灌注損傷、減少梗死面積及保留再灌注損傷后的心功能[10]。該類研究包括缺血前、缺血后或再灌注時應(yīng)用CsA。目前，大部分研究都是在再灌注時應(yīng)用CsA，因為mPTP是在再灌注時開放[7]。

2.1.1 CsA在急性心肌梗死缺血再灌注模型中的心臟保護(hù)作用

2002年，Hausenloy等[11]的研究第一次表明在心肌再灌注當(dāng)時使用 CsA可減少梗死面積，證實了mPTP主要在心肌再灌注起始時開放。該研究對體外大鼠心臟通過阻閉或再通左主干，進(jìn)行35 min缺血，隨之120 min的再灌注，于再灌注前5 min開始應(yīng)用0.2 μmol/L的CsA，共持續(xù)20 min。再灌注前5 min開始給藥并持續(xù)20 min是為了保證再灌注開始時該藥物可以立刻灌注心臟。病理結(jié)果顯示CsA組比對照組心肌梗死面積明顯減少[(18.0±1.7)%vs(44.7±2.0)%，P ＜0.000 1]。

Argaud等[12]通過對成年家兔左回旋支夾閉/開放而進(jìn)行30 min缺血/4 h再灌注，并于缺血前10 min或再灌注前1 min靜脈一次性給予CsA 10 mg/kg。結(jié)果表明，CsA組心肌梗死面積較對照組均明顯減少，由對照組的60%減少到24%，而且心肌細(xì)胞凋亡也明顯減少。另外，在CsA組中，引起mPTP開放所需的鈣離子濃度也較對照組顯著為高。該研究表明CsA通過抑制mPTP開放，可對急性心肌梗死后的再灌注心肌提供很強的抗壞死與抗凋亡性保護(hù)作用。

8～10 周的野生型小鼠前降支缺血再灌注模型，接受30 min缺血/120 min再灌注，于再灌注時立即給予CsA 10 mg/kg，結(jié)果表明CsA組較對照組心肌梗死面積明顯減少[(32.3±3)%vs(48±4)%P＜0.05]。更重要的是在CyP-D基因敲除小鼠中，同樣的CsA治療方案不能減少梗死面積，表明mPTP在心肌再灌注損傷中的重要作用[13]。

Skyschally等[14]的研究表明，20 ～40 kg的小豬接受90 min前降支低灌注/120 min再灌注，于再灌注前5 min靜脈給予5 mg/kg的CsA。結(jié)果顯示:CsA組心肌梗死面積較對照組減少(24%vs 34%)。

2.1.2 CsA在其他缺血再灌注模型中的心臟保護(hù)作用

1～4 d的新生小豬在經(jīng)歷低氧狀態(tài)(10% ～15%的氧氣)2 h，隨后100%純氧吸入30 min/21%氧氣3.5 h。于再氧合5 min時給予CsA 10 mg/kg。結(jié)果表明，與對照組相比，CsA治療后的窒息小豬心肌標(biāo)志物與脂質(zhì)氫過氧化物更低[15]。而且，CsA治療改善了線粒體順烏頭酸酶活性，降低了細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞色素C水平。進(jìn)而，改善了的線粒體功能與心排血量顯著相關(guān)。該實驗是第一個表明窒息新生小豬復(fù)蘇后應(yīng)用CsA可減弱心肌與線粒體損傷的研究，而且是第一個應(yīng)用大型動物模型來模擬分娩期新生兒窒息/再給氧的臨床情況下，復(fù)蘇后給予CsA治療存在潛在的心臟保護(hù)作用。該研究于再給氧后5 min時應(yīng)用CsA是為了模擬臨床實踐中需要時間對分娩后新生兒建立靜脈通路以便給藥。而且該研究團隊在以往的實驗中已經(jīng)證實，在同樣的實驗條件下，CsA治療可以在窒息新生小豬中帶來劑量依賴性的心排血量、每搏量與循環(huán)氧運輸能力的改善[16]。

與上述研究相類似，Cour等[17]發(fā)現(xiàn)兔在體心臟驟停15 min后，再灌注時靜脈應(yīng)用CsA(5 mg/kg)可以改善生存率、減少心肌壞死以及抑制心臟線粒體mPTP開放。該研究提示，在成功復(fù)蘇后的心臟驟?；颊咧校瑧?yīng)用CsA可能是有益的。

心臟外科體外循環(huán)手術(shù)中，與冠心病不同，心臟面臨著全面缺血。雖然應(yīng)用了心臟停跳液及低溫來減低心肌損傷，但體外循環(huán)撤機時的再灌注損傷依然可能會發(fā)生。Oka等[18]對14 d大的新生小豬進(jìn)行體外循環(huán)，并將其分為心臟停跳液+CsA(10 mg/kg)組與單用心臟停跳液組。結(jié)果表明，CsA治療組線粒體結(jié)構(gòu)及功能得到改善。提示CsA可能用來減輕心外科體外循環(huán)患者脫離體外循環(huán)機后的缺血再灌注損傷。

2.2 CsA在心肌缺血再灌注損傷中沒有心臟保護(hù)作用

應(yīng)用球囊阻塞左前降支的方法[19]，23頭豬缺血40 min，隨后再灌注4 h，于再灌注前7 min，隨機接受一次性靜脈注射2.5 mg/kg的CsA(n=12)或生理鹽水(n=11)。結(jié)果顯示，與對照組生理鹽水相比，CsA沒有能夠減少梗死面積[(54±6)%vs(51±6)%，P=0.75]。同一研究團隊在豬心肌缺血再灌注模型中應(yīng)用類似的實驗方案中，10 mg/kg的CsA同樣沒能減少心肌梗死面積[20]。而且與對照組相比，凋亡誘導(dǎo)因子蛋白表達(dá)在CsA治療組更高。提示CsA的治療不但沒有保護(hù)作用，甚至可能有害。一項在體大鼠心臟研究同樣表明[21]，于再灌注前5 min一次性靜脈注射10 mg/kg的CsA，沒有能較對照組減少梗死面積。

最近一項薈萃分析[22]納入了20項在體動物(包括大鼠、小鼠、兔子及豬)心肌缺血再灌注模型研究。結(jié)果表明，總體上CsA能夠減少心肌梗死面積。然而，在4項豬心肌梗死模型中，只有1項研究顯示CsA有心臟保護(hù)作用，其余3項均為陰性結(jié)果。由于豬心臟與人類心臟相似(如冠狀動脈解剖、側(cè)支循環(huán)少及心肌質(zhì)量)，CsA在豬心肌梗死模型中未能獲得療效，使得其在人類中可能的心臟保護(hù)作用受到質(zhì)疑。

3 CsA在臨床急性心肌梗死再灌注患者中的研究

目前有關(guān)CsA在接受再灌注治療的急性心肌梗死患者的研究非常少。

Piot等[23]的一項小規(guī)模的概念驗證性臨床試驗表明，介入治療時給予CsA可減少心肌梗死面積，這也是CsA在急性心肌梗死中的第一項臨床研究。發(fā)病12 h內(nèi)的58例接受直接經(jīng)皮冠狀動脈介入治療的急性ST段抬高性心肌梗死患者，被隨機分入CsA組或生理鹽水組。兩組患者于直接支架術(shù)前10 min內(nèi)分別通過靜脈注射2.5 mg/kg的CsA或等量的生理鹽水。結(jié)果，CsA組心肌梗死面積(通過測定肌酸激酶表示)較對照組明顯減少。其中27名患者于發(fā)病5 d時接受了心臟磁共振檢查，結(jié)果同樣顯示CsA組心肌梗死面積減少。同一組研究者于6個月后對上述人群進(jìn)行了心臟磁共振隨訪[24]。結(jié)果表明，CsA減少心肌梗死面積的作用維持到了6個月，而且對左室重構(gòu)無不利影響。另外，CsA減少心肌梗死面積的作用與發(fā)病5 d時較低的左室擴張有關(guān)，而且這種作用同樣維持到了6個月。

近來，Ghaffari等[1]入選了101例發(fā)病6 h之內(nèi)接受溶栓治療的急性前壁ST段抬高性心肌梗死患者。在這項隨機雙盲臨床試驗中，患者隨機分入2.5 mg/kg的CsA組或等量生理鹽水組(溶栓前立即靜脈注射)，并隨訪6個月。結(jié)果顯示，兩組間心肌酶釋放、心律失常、心力衰竭、發(fā)病1 d及出院時的左室射血分?jǐn)?shù)、住院期間或6個月時的病死率均無顯著性差異。提示溶栓前應(yīng)用CsA不能減少心肌梗死面積或改善臨床終點。

目前，一項被稱為 CIRCUS的研究(NCT 01502774)正在進(jìn)行中。這是一項大規(guī)模、隨機、雙盲、安慰劑對照的臨床研究，計劃入選1 000例因急性ST段抬高性心肌梗死接受介入治療的患者，以評估CsA的抗再灌注損傷的心臟保護(hù)作用。該實驗結(jié)果將確立CsA在接受介入治療的急性心肌梗死患者中是否具有有效的針對再灌注損傷的治療作用。

4 CsA在缺血再灌注時發(fā)揮心臟保護(hù)作用可能的影響因素

4.1 合并疾病

Huhn等[25]的研究表明，既往有糖尿病史目前血糖正常的肥胖大鼠，對再灌注時應(yīng)用CsA(5 mg/kg或10mg/kg)以減少心肌梗死面積的作用是抵抗的。

4.2 年齡

CsA可減少缺血再灌注損傷幼年大鼠(3～5個月)的心肌梗死面積，并顯著延長誘發(fā)幼年大鼠心肌細(xì)胞mPTP開放所需的時間。而在老年大鼠(20～24個月)中卻并未有上述作用[26]。

4.3 CsA劑量

CsA的治療窗比較窄，在較低血漿濃度(0.5～2 μmol/L)時有效，而較高劑量(≥5 μmol/L)時有效性喪失[1]。近來一項關(guān)于在窒息/再給氧新生小豬中一次性靜脈注射CsA的藥代動力學(xué)研究表明，劑量越高，血漿藥物濃度曲線下面積越大，最高藥物濃度也越高，但與2.5 mg/kg及10 mg/kg組相比，25 mg/kg組使得血漿肌鈣蛋白升高，反映該劑量加重了心肌損害[27]。

4.4 心肌缺血時間

Ruiz-Meana等[28]的研究表明，體外大鼠心臟缺血再灌注模型中，Cyp-D基因敲除大鼠在缺血30 min組較對照組心肌梗死面積增加，而缺血時間延長到60 min者，心肌梗死面積反而較對照組減少。核磁共振波譜分析提示，缺血30 min組磷酸肌酸恢復(fù)快，緊接著明顯蛻變(與乳酸脫氫酶釋放及細(xì)胞收縮有關(guān))，應(yīng)用收縮阻滯劑可以預(yù)防這種現(xiàn)象，但CsA卻不能。相反，在缺血50 min后，CsA可以減少收縮、乳酸脫氫酶釋放及梗死面積。表明，缺血時間決定了mPTP在缺血再灌注損傷中的重要性。在較短時間缺血中，其他機制(而不是mPTP)起到了重要作用，這對臨床研究有著重要啟示。

4.5 CsA應(yīng)用時機

在研究CsA對心肌梗死療效的動物實驗中，缺血前、缺血中或再灌注時應(yīng)用CsA的都有。如前述，目前大部分研究都是在再灌注時應(yīng)用CsA，因為mPTP是在再灌注時開放[7]。

4.6 物種

如前述，近來進(jìn)行的與人類心臟相似的豬心肌梗死模型，絕大部分都宣告失敗，盡管有很多可能的其他原因，但物種間差別值得考慮[22]。

5 CsA的不良反應(yīng)

長期應(yīng)用CsA可能引起的不良反應(yīng)包括:胃腸道反應(yīng)、牙齦增生、心律失常、神經(jīng)病變、震顫、多毛癥、腎毒性與移植血管病[2]，另外由于免疫抑制作用引起感染及腫瘤的發(fā)生[22]。然而在缺血再灌注模型中單次應(yīng)用CsA是否會引起上述不良反應(yīng)，目前仍不清楚。窒息新生小豬的研究中，在單次應(yīng)用CsA后，未觀察到腎臟灌注、功能或損傷的不良反應(yīng)[16]。Piot等[23]進(jìn)行的第一項CsA在急性心肌梗死再灌注中的臨床研究，未觀察到單次靜脈應(yīng)用CsA 2.5 mg/kg后血壓、肌酐、血鉀、膽紅素及白細(xì)胞計數(shù)等方面的差別。

6 未來進(jìn)一步潛在的研究方向

6.1 CsA與缺血后適應(yīng)聯(lián)合

大鼠糖尿病缺血再灌注損傷模型中，單獨應(yīng)用CsA或缺血后適應(yīng)操作(3個周期的30 s灌注/30 s缺血)均未能改善一氧化氮濃度或減少梗死面積。而聯(lián)合應(yīng)用CsA與缺血后適應(yīng)可增加一氧化氮濃度并減少心肌梗死面積[29]。然而，也有研究表明，聯(lián)合應(yīng)用缺血后適應(yīng)與CsA不能增加療效[30]。

6.2 CsA與魚藤酮聯(lián)合

魚藤酮是一種線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ的抑制劑，單獨應(yīng)用魚藤酮不能減少缺氧/再氧合損傷心肌細(xì)胞的死亡，但聯(lián)合應(yīng)用魚藤酮與CsA可產(chǎn)生協(xié)同性的心肌細(xì)胞保護(hù)作用[31]。

6.3 CsA類似物

研究表明除了CsA外，其他mPTP開放抑制劑如Debio-025或NIM811也可減少動物缺血再灌注損傷模型中的心肌梗死面積，改善左室射血分?jǐn)?shù)與生存率。上述兩者均為CsA衍生物。Debio-025，也稱之為阿拉泊韋，是一種用來抑制1型人類免疫缺陷病毒的新型親環(huán)素抑制劑。它是通過去除CsA鈣神經(jīng)素結(jié)合域后獲得，這就可以避免CsA的免疫抑制活性，而且與親環(huán)素的親和力增加。NIM811也是通過去除CsA鈣神經(jīng)素結(jié)合域以避免CsA的免疫抑制活性，其腎毒性較小[2]。

7 結(jié)論

CsA是一種主要用于器官移植后抗移植排斥反應(yīng)的免疫抑制劑。目前的研究表明其可以通過與Cyp-D結(jié)合而抑制線粒體內(nèi)膜上的mPTP開放，從而發(fā)揮其在心肌缺血再灌注損傷中的心臟保護(hù)作用。許多動物心肌梗死再灌注模型及少數(shù)急性心肌梗死臨床研究證實再灌注時應(yīng)用CsA可減輕心肌缺血再灌注損傷、減少梗死面積及保留再灌注損傷后的心功能。另外，CsA在接受心外科體外循環(huán)手術(shù)、窒息及心臟驟停復(fù)蘇術(shù)后的動物模型中亦有類似的心臟保護(hù)作用。然而也有部分動物實驗及新近發(fā)表的臨床研究提示其沒有心臟保護(hù)作用，甚至可能是有害的。許多因素可影響CsA對于心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用，包括:合并的臨床疾病如糖尿病、年齡、心肌缺血時間、物種、CsA劑量及應(yīng)用時機等。長期應(yīng)用CsA可能產(chǎn)生許多不良反應(yīng)，新型CsA可能具有更好的安全性及對mPTP更高的親和力。未來應(yīng)該進(jìn)一步明確CsA對于心肌缺血再灌注損傷保護(hù)作用的確切機制，確定影響其心臟保護(hù)作用的因素，從而設(shè)計出高質(zhì)量的動物實驗以及大規(guī)模的臨床研究，盡快證實其有效性及安全性。必要時可進(jìn)一步聯(lián)合缺血后適應(yīng)或其他藥物來發(fā)揮其可能的心臟保護(hù)作用。

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