中圖分類號:R97 文獻標識碼:A 文章編號:1006-1533(2008)07-0321-03
?;撬?taurine,Tau)化學名為2-氨基乙磺酸,分子式為:H2N-CH2-CH2-SO2H,發(fā)現(xiàn)至今已有160多年的歷史,1872年首次從牛膽汁中分離[1]。Tau以游離形式廣泛存在于人體各種組織細胞和體液中,總量12~18 g,在心肌中含量豐富,占總游離氨基酸的50%左右,因而對心臟的作用較為廣泛, 外源性補充?;撬?,可對抗心臟的多種病理狀態(tài)。Tau的生物活性是近10年來國際學術界研究的熱點之一。Tau作為一個廣譜的細胞保護劑具有以下功能[2]: 1)維持細胞內(nèi)外滲透壓平衡;2)直接的膜穩(wěn)定作用;3)鈣離子調(diào)節(jié)作用; 4)抗脂質(zhì)過氧化損傷,清除氧自由基;5)調(diào)節(jié)平衡內(nèi)皮舒張因子、內(nèi)皮素等血管活性物質(zhì)合成釋放的紊亂狀態(tài)。因此,細胞保護效應是Tau在抗心肌缺血、抗心律失常、再灌注損傷、心肌保護等方面的作用基礎[3]。
1 保護缺血缺氧心肌
金寒等[4]在兔心肌缺血再灌注模型上,觀察Tau對其血液流變學改變的影響。隨機分為兩組。對照組:心肌缺血45 min,再灌注180 min,未給予處理;Tau組:再灌注前 5 min從耳緣靜脈注入Tau 140 mg/ kg,余同對照組。阻斷冠脈前和再灌注180 min時二次取血,測定血液流變學指標。結果顯示:1)對照組再灌注后與阻斷冠脈前相比,高、低切變率下的全血黏度、血漿黏度、紅細胞流動系數(shù)明顯惡化(P<0.05);2)與對照組相比,Tau組再灌注180 min時,指標也均明顯改善(P<0.05)。結果證明,Tau可顯著改善再灌注后的血液流變性 ,保護缺血再灌注損傷心肌。體外研究表明,Tau能減少缺氧引起的心肌細胞壞死和乳酸脫氫酶(LDH)活性降低[5]。Tau對心肌缺血損傷的保護作用可能主要是通過抑制細胞內(nèi)鈣超載和抗脂質(zhì)過氧化作用實現(xiàn)的,后者主要是通過減少線粒體丙二醛(MDA)生成、提高內(nèi)源性氧自由基清除劑超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活力, 發(fā)揮抗氧化作用, 維持線粒體膜結構和功能的完整,Tau對心肌線粒體的保護作用可能是其抗心肌缺血損傷的重要機制之一[6,7]。
崔冰等[8]建立家兔急性缺血再灌注心肌損傷模型,實驗分對照組和Tau治療組兩組,再灌注前30 min從耳緣靜脈注入Tau 140 mg/kg,5 min內(nèi)完成,分別于缺血前、再灌注前和再灌注2 h取血測內(nèi)皮素(ET),結果發(fā)現(xiàn),Tau治療組再灌注2 h,ET含量與同期對照組比較有顯著性差異(P<0.05),其心肌保護作用可能與其降低再灌注時心肌內(nèi)皮素有關。另一研究發(fā)現(xiàn),Tau對缺血再灌注損傷也具有保護作用,其機理是非特異性地清除自由基[9]。張曉敏等[10]將培養(yǎng)乳鼠心肌細胞分正常對照、Tau對照、缺氧+Tau和缺氧組,分別在正常對照組、缺氧組Hanks中加Tau, 終濃度為40 mmol/L。用流式細胞術和DNA電泳判斷細胞凋亡和壞死, 測定培養(yǎng)液中血清肌酸磷酸激酶(CPK)和LDH,結果缺氧+Tau組CPK、LDH 和壞死細胞均比缺氧組明顯降低(P<0.05),但早期凋亡細胞無顯著差別(P>0.05);兩組各指標均比對照組明顯升高(P<0.01)。結果證明,Tau可減輕缺氧引起的心肌細胞壞死, 但對凋亡無抑制作用。
2 調(diào)節(jié)心肌細胞鈣穩(wěn)態(tài)
Tau 對心肌細胞許多依賴于Ca2+的生理病理現(xiàn)象具有明顯的調(diào)節(jié)作用,低Ca2+時促進Ca2+的內(nèi)流,高Ca2+時減少Ca2+的內(nèi)流,拮抗Ca2+超載,具細胞保護作用。目前關于Tau對Ca2+的調(diào)節(jié)機制較多傾向于雙向調(diào)節(jié)作用,認為Tau對Ca2+的轉(zhuǎn)運調(diào)節(jié)與下列作用有關[2]: 1)當胞漿內(nèi)鈣大量增加時,能明顯提高肌漿網(wǎng)和線粒體鈣儲存量;2)刺激細胞膜上鈣激活ATP酶轉(zhuǎn)運效率,間接提高膜對鈣的攝取;3)調(diào)節(jié)鈣通道開與關的過程;4)抑制鈣在細胞膜上的被動擴散作用。
康毅等[11]建立體外缺氧/復氧模型,通過靜息、高鉀去
極化以及缺氧/復氧10 min 后在細胞懸液中分別加入Tau,其終濃度分別為 10、20、30 mmol/ L,分別溫孵15 min。采用Fura-2熒光技術測定 Tau對成年大鼠分離心肌細胞游離[Ca2+]i , 發(fā)現(xiàn)Tau對缺氧/再給氧誘發(fā)的[Ca2+]i 增高有濃度依賴性抑制作用。其保護心肌細胞的重要機制是抑制鈣超載。程何祥等[12]采用SD大鼠乳鼠進行心肌細胞培養(yǎng),建立模擬心肌缺血-再灌注模型。結果表明,心肌細胞低氧-復氧導致鈣超載,而Tau有明顯減輕心肌細胞低氧-復氧時Ca2+超載的作用。
趙興勝等[13]采用異丙腎上腺素(ISP)引起的心肌損傷模型,在Langendorff 裝置進行心肌45Ca攝取與釋放試驗灌流,收集標本進行45Ca放射性測定。研究發(fā)現(xiàn),Tau可以對抗ISP引起的鈣超載, 可能是通過抑制鈣攝取和促進鈣釋放兩方面實現(xiàn)的。Tau可通過抑制糖尿病大鼠心肌組織腎素-血管緊張素系統(tǒng)的功能,增加正常和糖尿病大鼠心肌細胞內(nèi)Ca2+濃度和Ca2+瞬變幅度,明顯降低糖尿病大鼠心肌細胞Ca2+瞬變幅度,從而起到減輕糖尿病心肌損害的作用[14]。
3 減少心肌細胞凋亡
李愛英等[13]建立缺血/再灌注心肌細胞凋亡模型。實驗分3組。純?nèi)毖俟嘧p傷(I/R)組:冠狀動脈穿線拉緊造成急性心肌缺血,45 min后松開結扎線,再灌注180 min;Tau 預處理(Tau + I/R)組:在心肌缺血前5 min,由耳緣靜脈注射Tau (劑量為200 mg/kg),重復I/R組的實驗程序;假手術組:冠狀動脈下穿線但不結扎。結果發(fā)現(xiàn),Tau可減少家兔缺血再灌注心肌細胞的凋亡,其機制與降低Fas和Bax,提高Bcl-2有關。萬福生等[15]采用結扎大鼠冠狀動脈制備心肌缺血模型,分為假手術組、缺血組、TauⅠ組(在結扎冠狀動脈前60 min 腹腔注射Tau 100 mg/kg)、TauⅡ組(結扎前60 min腹腔注射Tau 200 mg/kg)和Tau Ⅲ 組(結扎前60 min 腹腔注射Tau 300 mg/kg)。TUNEL法(轉(zhuǎn)移酶介導脫氧尿苷三磷酸缺口末端標記法)檢測心肌凋亡細胞, 免疫組織化學法檢測Fas/FasL蛋白水平, 反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(RT-PCR)法分析Fas基因mRNA表達變化。結果表明,Tau能明顯降低心肌細胞凋亡指數(shù),對Fas/FasL基因表達水平增高有較好的拮抗作用,抑制心肌組織MDA的生成,提高Ca2+-ATP酶活性。結果證明,Tau對心肌缺血的心肌細胞凋亡與Fas/FasL基因表達水平增高有較好的拮抗作用。
Takatani T 等[16]采用封閉培養(yǎng)瓶中的新生大鼠心肌細胞所致的缺血模型來觀察Tau與線粒體介導的凋亡之間的相互作用。培養(yǎng)液中含有20 mM的Tau可降低缺血24~72 h的凋亡程度, 未用藥組缺血24 h即有線粒體的去極化并伴有細胞色素C的釋放,這種凋亡的級聯(lián)反應中有門冬氨酸特異半胱氨酸蛋白酶-9(caspase-9)和門冬氨酸特異半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)的激活。結果顯示Tau不影響線粒體的膜電位,也不影響細胞色素C的釋放,但它能抑制凋亡誘導的caspase-9和caspase-3的分裂。結果證明, Tau抑制凋亡體的形成而阻止心肌缺血誘導的凋亡。Takahashi等[17]在密封培養(yǎng)心肌細胞狀況下,建立了再現(xiàn)心肌細胞損傷及凋亡的低氧、低營養(yǎng)缺血模型,進而使用該模型觀察Tau對心肌缺血損傷的保護作用,發(fā)現(xiàn)Tau能顯著抑制心肌細胞凋亡, 而抑制凋亡的機制則與抑制凋亡體有關[18]。楊薇等[19]利用培養(yǎng)的乳鼠心肌細胞,隨機分成不同血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)濃度(10-9、10-5 M)誘導的細胞凋亡組和不同濃度Tau (10、20、40 mmol/ L)作用組,觀察培養(yǎng)24 h 后的各組心肌細胞存活率,光鏡和電鏡觀察凋亡細胞形態(tài)結構變化,以TUNEL 法檢測凋亡,流式細胞儀檢測細胞凋亡率,結果10-9的AngⅡ可誘導心肌細胞發(fā)生凋亡,心肌細胞呈現(xiàn)特征性的凋亡形態(tài)結構變化。結果表明,Tau可以明顯的降低AngⅡ誘導的心肌細胞凋亡率(P<0.05),一定濃度的AngⅡ可以引起體外培養(yǎng)的乳鼠心肌細胞發(fā)生調(diào)亡,且Tau可對這種凋亡產(chǎn)生保護作用。
4 抗心力衰竭
Teraoka K[20]等采用阿霉素致8 wk齡雄性大鼠心肌病模型,腹腔注射阿霉素1 mg/kg,3 wk內(nèi)注射15次。實驗分為2組:Tau組(T組)給予3.0%Tau;模型組(N組)給予不含Tau的生理鹽水。觀察12 wk后采用超聲心電圖測大鼠第4、8、12 wk心功能變化。結果表明,Tau能顯著降低心力衰竭死亡率,并顯著改善心臟功能。Azuma M 等[21]研究Tau對AngⅡ引起細胞形態(tài)和生化培養(yǎng)變化的作用。Tau(20 mM)預處理心肌細胞24 h后能夠削弱由AngⅡ(100 nM)誘導的心肌細胞肥大,表明Tau可能在AngⅡ活動的某些方面起到有效的抑制作用。另一項研究還發(fā)現(xiàn),Tau可以對抗AngⅡ引起的心肌肥大、心室容積過大及心肌重構[22]。
孫永波等[23]觀察41例均具有心肌肥大體征的冠心病和心肌梗死患者,在對照組常規(guī)劑量應用洋地黃強心苷、髓袢利尿劑和轉(zhuǎn)換酶抑制劑卡托普利的基礎上, 加用鹽酸L-精氨酸150 mg/kg和Tau 200 mg/kg, 溶于250 mL生理鹽水, 靜脈滴注, 每日1次, 療程為6d, 部分患者同時服用阿司匹林、亞硝酸酯類、β-受體阻滯劑, 嚴格控制其他用藥。治療1 個療程后心功能指標明顯改善, 各血管活性肽水平好轉(zhuǎn), 癥狀和體征較前明顯改善,治療組總有效率91.68% , 對照組為71.05%。研究表明,在一般CHF治療的基礎上應用L-精氨酸和Tau可以顯著改善心功能且能有效治療心力衰竭。
5 結語
Tau作為一種內(nèi)源性損傷物質(zhì)和細胞保護劑,對心肌有廣泛的保護作用,能有效保護心肌細胞,且簡單易得,無毒,可多途徑給藥,特異性低。大量的動物實驗及臨床研究證明,Tau對心血管系統(tǒng)具有明顯的生理、藥理效應,且已引起廣泛重視,可望作為治療心血管系統(tǒng)疾病的輔助藥物。其在抗心力衰竭方面國內(nèi)研究甚少,而且確切的作用機制尚不明確,在量效關系上,心肌收縮力減弱時,小劑量Tau靜脈注射可改善心臟功能,大劑量Tau靜脈注射則加重對心肌收縮力的抑制,但心衰時心肌中Tau的升高與心衰之間的因果關系尚不清楚。其構效關系和有效作用的持續(xù)時間還尚未闡明,值得深入研究,為臨床上有效地利用Tau提供理論依據(jù)。
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(收稿日期:2008-04-03)