1、選擇性激活線粒體ATP敏感性鉀通道抗心肌缺血作用藥理學特征                             作者：褚波，龍超良，汪海，孟慶義 【關鍵詞】  線粒體ATP敏感性鉀通道；心肌缺血 冠心病嚴重危害人類健康，是影響生存率和死亡率的主要原因之一，人們一直試圖尋找一種能對冠心病心肌缺血產生確切保護

2、作用的藥物。目前使用的抗心肌缺血藥物主要有硝酸酯類、鈣離子拮抗劑、-受體阻滯劑，由于這些藥物不同程度的具有耐藥、低血壓、和負性肌力作用，使臨床應用受到一定限制。80年代以來有關ATP敏感性鉀通道（KATP）的研究證明，KATP 是急性心肌缺血的重要治療靶點，KATP 開放劑在心肌缺血模型上具有保護作用。近年來研究發現KATP調節的心臟保護作用靶點并非在細胞膜，而是位于細胞內線粒體膜上，線粒體膜KATP（mitoKATP）可能是心臟保護作用的靶點1。 1986年Murry等首次提出缺血預適應的概念，即多次短時間缺血，可使隨后長時間缺血所致心電圖，心肌超微結構的改變程度減輕。心肌缺血預適應的保護作

3、用呈雙相過程，第一相稱預適應的快速相，出現在預適應的數分鐘，持續13h，又稱經典預適應。第二相稱預適應的延遲相，它出現在24h之后，并可持續數天。在不同種屬動物（狗、大鼠、兔等）和人類均已證明mitoKATP阻斷劑能取消缺血預適應引起的心臟保護作用24。支持mitoKATP介導的缺血預適應。 苯丙噻二嗪類衍生物二氮嗪，曾作為一種強效降壓藥，用于臨床高血壓危象的治療。近年來，隨著mitoKATP的發現，研究表明二氮嗪不僅擴張血管，降低血壓，同時還是一種心肌mitoKATP開放劑，具有抗心肌缺血缺氧損傷的心臟保護作用，并無致心律失常及負性肌力等副作用，有望成為一類新型的抗心肌缺血藥物。 1

4、0; 以二氮嗪為工具藥選擇性激活mitoKATP產生心臟保護作用的特征 1.1  選擇性作用于心肌mitoKATP，激活內源性心臟保護機制。 在純化和功能重組的牛心肌細胞膜和線粒體膜KATP標本中，二氮嗪激活細胞膜KATP（(sarcKATP)電流的K1/2（50%最大K+電流時的藥物濃度）為840 umolL, 而激活mitoKATP電流的K1/2僅為0.8 umolL，兩者相差1000倍。說明二氮嗪主要作用于mitoKATP。 最近liu等在家兔心肌細胞同時測定黃素蛋白熒光（代表線粒體的氧化還原狀態）和細胞膜KATP活性，結果二氮嗪可增加黃素蛋白熒光，即增加線粒體氧化活性，但不激

5、活細胞膜KATP ，二氮嗪與對照組相比明顯降低缺氧細胞的死亡率，這種保護作用可被mitoKATP阻斷劑5-HD阻斷，說明二氮嗪的心肌保護作用是通過mitoKATP介導的。 1.2  選擇性激活mitoKATP引起心臟保護作用的具體表現 劉蔚等在兔的心肌缺血再灌注模型上發現二氮嗪3mg/kg和5mg/kg可以明顯降低缺血心肌梗死面積，與對照組相比分別降至對照組的34.9±13.7%和23.8±9.4%。 在異丙腎上腺素誘發的大鼠心肌缺血損傷模型上發現，二氮嗪1020mg/kg (口服)，可顯著逆轉異丙腎上腺素引起的LDH、CK和乳酸的升高，并可降低異丙腎上腺素引起的

6、心電圖ST段抬高。 在大鼠離體心臟缺血再灌注模型上發現，二氮嗪1100 umol/L持續灌注可使濃度依賴性增加冠狀動脈血流量，抑制乳酸脫氫酶活性，降低脂質過氧化產物丙二醛的含量。提示二氮嗪對大鼠離體心臟缺血再灌注損傷具有保護作用。 Mizutani S5等發現二氮嗪可逆轉中度低滲損傷引起的兔心肌細胞腫脹。在急性心肌缺血期間，心肌細胞連接處產生電分離（Cellular electrical uncoupling at gap junctions）被認為是不可逆的缺血損傷，Yue-liang SHEN6等在大鼠離體心臟缺血再灌注模型上發現，二氮嗪(60umol/L)能明顯延遲缺血引起的心肌細胞電分

7、離，并認為與二氮嗪開放mitoKATP有關。 二氮嗪給予時間的不同，所產生的心肌保護作用也不同。Tsuchida A等發現，在兔心肌缺血模型上，在心肌缺血前和缺血早期應用二氮嗪與對照組相比有明顯的心肌保護作用（減少心肌梗死面積），在再灌注期應用二氮嗪則喪失心肌保護作用。Wei K7等發現，在兔離體心臟缺血模型上，在心肌缺血期間給予二氮嗪比在缺血前給予有更好的心肌保護作用。 大量實驗研究證明，二氮嗪對急性心肌缺血有保護作用，有學者對二氮嗪引起的晚期預適應也作了研究。Takashi E等在鼠心肌缺血模型上發現，在心肌缺血前24h給予二氮嗪（7mg/kg iv）與對照組相比明顯降低心肌梗死面積。而該

8、作用可被5-HD阻斷，說明二氮嗪通過開放mitoKATP可以引起晚期預適應。 二氮嗪對成年動物的心肌缺血有確切的保護作用，有學者對未成年和年老的動物也作了相關的研究。Wei K等在未成年兔（34 week）心肌缺血模型上發現，二氮嗪對未成年兔心肌缺血有明顯的保護作用。Schulman D等發現二氮嗪對老年鼠（1820 month）心肌缺血與對照組相比沒有明顯保護作用而對3月齡大鼠心肌缺血有明顯保護作用。說明老年鼠缺血預適應信號傳導存在缺陷。 Bogomaz SA8等發現應用二氮嗪會提高心室纖顫閾值，從而保持了缺血心肌的電穩定性。Asemu G等發現二氮嗪能明顯減少適應高原（5000m）缺氧大鼠

9、心肌缺血引起的心律失常。 2  以二氮嗪為工具藥的非選擇性作用 2.1  擴張血管作用：二氮嗪能直接松弛小動脈平滑肌降低血管阻力而產生降壓作用。劉蔚等在異丙腎上腺素誘發的大鼠心肌缺血損傷模型上發現二氮嗪20mg/kg可使大鼠血壓一過性下降（給藥后2h），6h 后恢復。 2.2  對sarcKATP的作用：Tannom等發現二氮嗪（100umol/L）能明顯縮短鼠的缺血心肌動作電位時程，sarcKATP阻斷劑可阻斷該作用， 5-HD能阻斷二氮嗪的心肌保護作用，因此認為二氮嗪的心肌保護作用與mitoKATP和sarcKATP均有關。 2.3  其它作用 劉蔚

10、等在谷氨酸所致大鼠腎上腺嗜鉻細胞株PC12細胞損傷模型上發現，二氮嗪能明顯減輕谷氨酸引起的PC12 細胞損傷,使存活細胞數量增加,LDH 活性降低,提示二氮嗪具有保護興奮性氨基酸所致神經元損傷的作用。 汪群力等在大鼠肢體缺血再灌注損傷模型上發現二氮嗪10mg/kg可對大鼠肢體缺血再灌注損傷有延遲保護作用。 有研究表明，二氮嗪5mg/kg能減輕低灌注引起的鼠大腦白質損傷9。二氮嗪50umol/L預處理能顯著增強原代培養新生wistar大鼠海馬神經元對缺氧復氧損傷抵抗力。Nakagawa I 10等在靜脈栓塞致大鼠腦梗死模型上發現二氮嗪（2mmol/l）與對照組相比可明顯減少梗死面積。Lenzse

11、r G11等在大鼠腦缺血再灌注損傷模型上發現二氮嗪有明顯的血腦屏障保護作用。Sawada K等發現二氮嗪可明顯抑制有孕子宮的收縮12。 Raju B13等發現，二氮嗪（1.0mg/kg ,2.0 mg/kg iv）可使健康青年人血漿胰島素水平降低，血糖與未酯化的脂肪酸升高，血漿腎上腺素和去甲腎上腺素水平升高。 Broadhead MW14等發現，二氮嗪可以改善缺血再灌注損傷引起的人類血管內皮功能障礙。 有研究表明，二氮嗪（57.5mg/kg）可以暫時保存兒童1型糖尿病患者細胞功能15。二氮嗪（100 mg /d ，63d）可以提高2型糖尿病患者細胞功能16。 3  選擇性激活mito

12、KATP抗心肌缺血的作用機制 選擇性激活mitoKATP抗心肌缺血的機制尚不清楚，可能的機制有以下幾個方面： 3.1  激活mitoKATP與ATP：二氮嗪能保護缺血大鼠心肌線粒體功能，缺氧使心肌線粒體的氧耗率降至缺氧前40%, 而采用二氮嗪治療保護了缺血時線粒體正常的氧耗率, 使再灌注期缺血心肌ATP含量增加。Dos Santos P17等發現二氮嗪可減少心肌缺血期間ATP的丟失，降低嘌呤核苷酸降解速度，使缺血心肌在再灌注期間利用ADP生成ATP。 3.2  激活mitoKATP與Ca2+：二氮嗪激活mitoKATP的心肌保護作用能通過降低線粒體中Ca2+超載進行介導。M

13、urata M等研究認為，在分離的成年兔心肌細胞模擬缺血再灌注模型上，以二氮嗪為工具藥，激活mitoKATP，可減少模擬缺血再灌注時Ca2+超載，使膜電位去極化而產生保護作用。 3.3  激活mitoKATP與ROS（活性氧自由基）：Pain等在兔的在體模型中發現，ROS清除劑可阻斷二氮嗪預處理的心肌保護作用，認為mitoKATP不是缺血預適應的最終效應器，而是誘發活性氧釋放觸發心臟保護機制。而Ozcan等在分離的大鼠心肌線粒體缺氧復氧模型上發現二氮嗪（100umol/L）可減少ROS的產生，保護線粒體R3（第三狀態呼吸）及RCR（呼吸控制率），減少復氧時細胞色素C的釋放，保護線粒體

14、結構的完整性。 3.4  激活mitoKATP與細胞色素C：細胞色素C從線粒體流向細胞漿是伴隨細胞凋亡出現的一個備受關注的現象。呼吸鏈細胞色素C含量的減少會使線粒體氧自由基代謝平衡向產生活性氧自由基的方向偏移，所以線粒體有可能通過對呼吸鏈電子漏的調控而啟動細胞凋亡。有報道分離的兔及大鼠心肌線粒體在模擬缺血條件下，二氮嗪（2550umol/L）可阻止線粒體的滲透性轉換及減少膜間隙細胞色素C的丟失。 3.5  激活mitoKATP與PKC （蛋白激酶C）、PKG、P38MAPK（促細胞分裂劑激活性蛋白激酶）：眾多的研究表明二氮嗪引起的缺血心肌保護作用與PKC有關，但是他們之間的

15、內在聯系尚存在爭議。Wang Y等在鼠的離體心臟缺血再灌注模型上發現二氮嗪引起的心肌保護作用可被PKC阻斷劑chelerythrine所阻斷，還發現缺血心肌線粒體PKC-含量明顯增加，PKC-抗體存在，認為二氮嗪激活mitoKATP產生心肌保護作用需要PKC參與。 最近Wang Y18等又發現二氮嗪可通過激活PKC（也可直接激活激活iNOS）激活iNOS（可誘導型一氧化氮合成酶），使NO（一氧化氮）生成增加，激活mitoKATP通道產生心肌保護作用，二氮嗪也可通過激活Akt（癌基因表達產物）激活eNOS（內皮一氧化氮合成酶），使NO（一氧化氮）生成增加，激活mitoKATP產生心肌保護作用。C

16、osta AD19等發現二氮嗪可通過激活PKG激活PKC，后者再激活mitoKATP產生心肌保護作用。 Loubani M等在人類右心耳心肌缺氧復氧模型上發現， 二氮嗪（100umol/L）、PKC激動劑PMA（1umol）、P38MAPK激動劑anisomycin（1nmol）對心肌缺血有相同的保護作用。二氮嗪引起的心臟保護作用可被PKC阻斷劑chelerythrine 和P38MAPK阻斷劑SB203580所阻斷。PMA引起的心臟保護作用可被SB203580所阻斷，不能被5-HD阻斷，anisomycin引起的心臟保護作用不能被5-HD和chelerythrine阻斷。因此認為二氮嗪開放m

17、itoKATP后，激活PKC，活化的PKC再激活P38MAPK從而產生心肌保護作用。 3.6  其它：Peter J20等在研究中，采用從豬心中提取出來的線粒體顆粒，發現不同劑量的二氮嗪（10100 umol/L）不同程度地降低了琥珀酸氧化而不影響NADH氧化，認為二氮嗪的心肌保護作用可能與呼吸鏈復合物的部分抑制有關。曾源在急性分離的大鼠心肌線粒體模型上發現二氮嗪（10100 umol/L）可降低大鼠心肌線粒體琥珀酸鏈的R3、R4速率，而不降低NADH呼吸鏈的R3、R4速率，不影響呼吸控制率（RCR），認為與其抗心肌缺血有關。 劉蔚等在異丙腎上腺素誘發的大鼠心肌缺血損傷模型上發現,

18、二氮嗪20mg/kg可明顯逆轉心肌缺血引起的線粒體琥珀酸鏈R3速率和呼吸控制率（RCR）的降低 ，部分改善線粒體膜的流動性，部分降低磷脂酶A2的活性，部分恢復線粒體膜磷脂的含量。 Dzeja21等認為二氮嗪可作用于心肌細胞核苷所需酶，尤其是線粒體琥珀酸脫氫酶及ATP酶，減少ROS的產生及核苷的降解，從而在應激狀態下保存心肌細胞的能量，產生心肌保護作用。 Alcindor D22等在狗的缺血再灌注模型上發現環加氧酶-2（cyclooxygenase-2）阻斷劑celecoxib能阻斷二氮嗪（2.5mg/kg iv）引起的缺血心肌保護作用，認為環加氧酶-2在二氮嗪引起的心肌保護作用中起重要作用。 Xu Z23等在大鼠離體心臟缺血再灌注模型上發現，二氮嗪可引起缺血心肌ROS產生增加，ROS使ERK（細胞外信號調節的蛋白激酶）磷酸化，從而產生心肌保護作用。 Hausenloy D J24等在大鼠離體心臟缺血再灌注模型上發現，在再灌注期應用線粒體通透性轉換孔（mitochondrial permeability transition pore）