董昊晨，藺雪峰，韓軒茂，曹洪帥

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院心內(nèi)一科，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

急性心肌梗死是全球死亡率和致殘疾的最主要原因[1]。血運重建技術(shù)，包括經(jīng)皮冠狀動脈介入術(shù)和溶栓治療，使缺血心肌組織血液循環(huán)重建，功能得到恢復(fù)。但有時缺血后再灌注不僅未能使心肌組織功能恢復(fù)，反而會加重心肌組織功能障礙和結(jié)構(gòu)損傷[2]。這種在心肌缺血基礎(chǔ)上恢復(fù)血流后心肌組織損傷反而加重，甚至發(fā)生不可逆損傷的現(xiàn)象稱為心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia-reperfusion injury，MIRI)。如何減輕MIRI成為目前主要的難題[3]。隨著對腺苷參與缺血預(yù)適應(yīng)研究的深入，腺苷對心臟產(chǎn)生的保護作用及其作用機制逐漸明確。

缺血預(yù)適應(yīng)是指多次短暫的缺血、再灌注可保護心臟免受隨后長時間的缺血。許多學(xué)者已經(jīng)證實腺苷可能參與缺血預(yù)適應(yīng)[4-5]。遠程缺血預(yù)適應(yīng)是指除心臟外的其他器官(遠端器官)在受到短暫的、可逆性的局部缺血后，可誘導(dǎo)心臟對隨后發(fā)生嚴(yán)重或致命的缺血產(chǎn)生保護作用[6-7]。腺苷作為內(nèi)源性嘌呤核苷酸，是腺苷三磷酸(adenosine triphosphate，ATP)的分解產(chǎn)物，腺苷在遠程缺血預(yù)適應(yīng)中通過不同的作用機制發(fā)揮關(guān)鍵作用?，F(xiàn)就腺苷在參與缺血遠程預(yù)適應(yīng)中對心臟的保護作用進行綜述。

1 腺苷在MIRI中的作用機制

MIRI是指缺血心肌恢復(fù)血流后，病情反而加重，引起心肌組織發(fā)生不可逆性損傷。MIRI潛在的病理生理機制尚未完全闡明[1]。介導(dǎo)MIRI的常見機制有Ca2+超載、活性氧類(reactive oxygen species，ROS)增多、白細胞的激活和細胞凋亡程序的啟動[8]。

1.1鈣超載 1972年Shen和Jennings[9]發(fā)現(xiàn)犬的心臟冠狀動脈短暫閉塞后，再灌注會導(dǎo)致細胞內(nèi)Ca2+大量聚集，首次提出了“鈣超載”之說。隨后有研究進一步表明[10]，細胞內(nèi)鈣超載的主要原因是Ca2+內(nèi)流增加，而不是Ca2+外流減少。正常情況下，心肌細胞外鈣濃度高出細胞內(nèi)約1萬倍，而在缺血期間會出現(xiàn)細胞內(nèi)鈣含量異常增多并導(dǎo)致細胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙，嚴(yán)重時可造成心肌細胞的死亡。細胞內(nèi)Ca2+激活磷脂酶，使膜磷脂降解，進一步增加細胞膜對Ca2+的通透性，Ca2+內(nèi)流增加，聚集于胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+被線粒體攝取時消耗大量ATP，進入線粒體的Ca2+與含磷酸根的化合物結(jié)合，形成不溶性磷酸鈣。而大量鈣鹽沉積于線粒體造成呼吸鏈中斷、氧化磷酸化障礙，使ATP生成減少。再灌注使線粒體滲透性轉(zhuǎn)導(dǎo)孔開放，既使線粒體呼吸功能抑制，又使細胞色素C及胱天蛋白酶(caspase)增加，啟動細胞凋亡。

1.2ROS 生理情況下，體內(nèi)存在兩大抗氧化防御系統(tǒng)(酶性抗氧化劑和非酶性抗氧化劑)可以及時清除ROS，對機體并無有害影響。研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激是介導(dǎo)MIRI的重要發(fā)病環(huán)節(jié)。在心肌缺血再灌注時，尤其是再灌注階段，由于黃嘌呤氧化酶形成增多、中性粒細胞聚集和激活、線粒體電子傳遞鏈損傷等多重機制使ROS生成增加，引發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)[11]。過度增加的ROS通過發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，形成造成心肌細胞損傷的丙二醛，加重細胞內(nèi)鈣超載、線粒體損傷，進一步激活與凋亡相關(guān)的蛋白，如細胞色素C釋放和caspase的激活，從而發(fā)生心肌細胞的凋亡。總之，當(dāng)線粒體完整性破壞和通透性改變可導(dǎo)致過量的ROS產(chǎn)生，ROS是導(dǎo)致心肌細胞死亡的主要危險因素。缺血再灌注過程中，線粒體電子傳遞鏈會產(chǎn)生過量的有害ROS，并引發(fā)線粒體氧化損傷和心肌細胞中一系列凋亡事件，最終導(dǎo)致細胞死亡[12-13]。

1.3白細胞的激活 白細胞聚集、活化介導(dǎo)的微血管損傷在MIRI中起重要作用。正常情況下，血細胞位于血管中心流動，與血管內(nèi)皮細胞基本不接觸，保證血液的高速流動。研究發(fā)現(xiàn)，心肌細胞發(fā)生缺血再灌注時內(nèi)皮結(jié)構(gòu)會受到嚴(yán)重損傷，促使中性粒細胞黏附于血管內(nèi)皮上。以犬心肌缺血為例，再灌注僅5 min，心內(nèi)膜中性粒細胞增加25%，而缺血較輕的組織白細胞聚集較少[14]。缺血和再灌注時中性粒細胞和血管內(nèi)皮細胞的多種黏附分子表達增強，引起中性粒細胞與受損血管內(nèi)皮細胞之間廣泛黏附、聚集。白細胞黏附血管內(nèi)皮細胞后不易分離，極易嵌頓、堵塞微循環(huán)。同時，激活中性粒細胞與血管內(nèi)皮細胞本身釋放大量的致炎物質(zhì)，如自由基、蛋白酶、溶酶體酶等和許多具有趨化作用的炎癥介質(zhì)，使微循環(huán)中白細胞浸潤進一步增加，且氧自由基使細胞內(nèi)蛋白質(zhì)交聯(lián)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變并喪失活性，還可引起核酸堿基改變或脫氧核糖核酸斷裂，使整個細胞喪失功能。

1.4細胞凋亡 細胞凋亡是指由體內(nèi)外因素觸發(fā)細胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序而導(dǎo)致細胞死亡的過程，這被稱為程序性細胞死亡的形式之一。凋亡是多因素、多階段和多基因嚴(yán)格控制的過程，多種蛋白參與其中。包括與促進凋亡相關(guān)的蛋白caspase家族、內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶，其中caspase是一組對底物天冬氨酸部位有特異水解作用的蛋白酶，而caspase-9又是細胞凋亡信號的主要執(zhí)行[15]；抗凋亡蛋白主要有Bcl-2 家族等,其家族成員包括抗凋亡成員Bcl-2、Bcl-xL和促凋亡成員Bax、Bak，它們之間的相互作用決定了細胞死亡的閾值?？傊?，這些蛋白家族分別參與不同的細胞凋亡調(diào)控途徑，發(fā)揮不同的作用，導(dǎo)致細胞呈現(xiàn)凋亡特征性的形態(tài)和生化改變。缺血心肌再灌注后，血液供應(yīng)實現(xiàn)恢復(fù)，但缺血期間細胞內(nèi)氧自由基生成增多和鈣離子超載將會啟動心肌細胞凋亡程序[16]。

2 腺苷在缺血和遠程預(yù)適應(yīng)中的釋放

缺血預(yù)適應(yīng)期間釋放腺苷在心臟保護中起關(guān)鍵作用。內(nèi)源性釋放(或其外源性給藥)后5 min非常重要，這個短時間段是心臟保護的重要時間窗[17]。在缺血預(yù)適應(yīng)中由胞內(nèi)ATP分解產(chǎn)生的腺苷也起到心臟保護作用。而胞外形成的腺苷在防止心肌局部缺血性損傷中作用較小[18]。缺血預(yù)適應(yīng)過程中也可能會激活迷走神經(jīng)系統(tǒng)[19]，這可能會增加細胞內(nèi)腺苷水平[20]。

有許多研究表明，遠程預(yù)適應(yīng)介導(dǎo)的心臟保護作用也可能是通過釋放腺苷實現(xiàn)的，如在遠程預(yù)適應(yīng)刺激前使用特異性腺苷受體拮抗劑或使用靶向消除A1受體的轉(zhuǎn)基因動物，闡明了腺苷在遠程預(yù)適應(yīng)中的作用，為腺苷在遠程預(yù)適應(yīng)中起關(guān)鍵作用提供了強有力的證據(jù)[21-23]。Leung等[15]證明在缺血預(yù)適應(yīng)后分離兔的心臟，收集冠狀動脈液，以遠程預(yù)適應(yīng)的方式作用于另一動物的體內(nèi)，產(chǎn)生了心臟保護作用，腺苷受體阻斷劑則消除冠狀動脈流出物在遠程預(yù)適應(yīng)中的作用，提示腺苷可能是心臟的一種保護性體液因子。

外源性給予腺苷受體激動劑可模擬在缺血和遠程預(yù)適應(yīng)中心臟保護作用[24-26]。在Langendorff系統(tǒng)中，給予離體大鼠腺苷能減輕其MIRI，同時靜脈內(nèi)給予腺苷可保護大鼠腸缺血再灌注損傷后引發(fā)的心臟損傷[27]。藥物預(yù)處理相對于缺血預(yù)適應(yīng)的潛在優(yōu)勢在于局部缺血預(yù)適應(yīng)功效降低的情況下，外源性給藥可以引起預(yù)適應(yīng)。有證據(jù)表明在心絞痛和糖尿病患者中，缺血預(yù)適應(yīng)的心臟保護作用被顯著消除；腺苷藥物預(yù)處理對糖尿病和穩(wěn)定型心絞痛患者療效顯著[28]。

3 腺苷介導(dǎo)心臟保護作用的機制

腺苷可通過激活不同的腺苷受體產(chǎn)生多種生理效應(yīng)，如調(diào)節(jié)血流量，心率和心臟收縮力[29-30]。目前已經(jīng)在不同的組織中克隆和證實了4種類型的腺苷受體A1，A2A，A2B和A3，并且都是G蛋白偶聯(lián)受體，包括Gi和Gs兩類[3,31]。

研究顯示，在缺血預(yù)適應(yīng)過程中冠狀動脈血液樣本(靜脈和動脈)和心臟灌注樣本會有腺苷水平的升高。腺苷在遠程缺血預(yù)適應(yīng)中起關(guān)鍵作用，學(xué)者采用不同腺苷受體的選擇性激動劑和拮抗劑來探索腺苷預(yù)適應(yīng)的機制。腺苷可通過各種途徑誘導(dǎo)對心臟的保護作用，包括激活A(yù)TP敏感性鉀通道(ATP-sensitive potassium channel，KATP)[32]，增加抗氧化酶水平(谷胱甘肽過氧化物酶，過氧化氫酶)[25]，與阿片受體之間的相互作用[33]和一氧化氮水平的增加[32]。

3.1KATP腺苷通過KATP通道產(chǎn)生心臟保護作用。Pell等[21]報道A1受體介導(dǎo)的心臟保護作用是通過KATP通道開放實現(xiàn)的。在冠狀動脈阻塞30 min和再灌注120 min前用A1受體激動劑2-氯環(huán)戊腺苷(cyclopentine adenosine，CCPA)預(yù)處理兔可減少心肌梗死面積。用KATP通道阻斷劑格列本脲或5-羥基癸酸酯完全消除了CCPA的心臟保護作用，這表明KATP通道可通過A1受體介導(dǎo)心臟保護作用。Tracey等[34]闡明了KATP通道開放在A3受體介導(dǎo)的心臟保護中的作用。局部缺血30 min和再灌注120 min前用選擇性A3受體激動劑[N6-(3-chlorobenzyl)-5′-N-methylcarboxamidoadenosine，CB-MECA]灌注并分離的兔心臟產(chǎn)生限制梗死面積的作用。用劑量依賴性A1受體拮抗劑(BWA1433)預(yù)處理后并不改變CB-MECA限制梗死面積的作用，證實CB-MECA通過激活A(yù)3受體引起限制梗死面積的作用。用格列本脲和5-羥基癸酸酯預(yù)處理消除了A3受體激動劑CB-MECA限制梗死面積的作用。這表明KATP通道開放從而激活A(yù)3受體產(chǎn)生限制梗死面積的作用。

Takano等[35]證明在兔冠狀動脈閉塞30 min和再灌注72 h前，用CCPA或A3受體激動劑(A3 adenosine receptor agonist，IB-MECA)預(yù)處理可減少梗死的面積，而應(yīng)用A2A受體拮抗劑(CGS-21680)并不能阻斷上述作用，表明A1和A3受體而不是A2A受體參與缺血預(yù)適應(yīng)。在冠狀動脈閉塞 30 min 前立即用5-羥基癸酸酯干預(yù)，完全消除了CCPA和IB-MECA減少梗死面積的作用，從而揭示了通過KATP通道開放激活A(yù)1和A3受體以產(chǎn)生心臟保護作用[25]。Gopalakrishnan等[36]研究也證實，用腺苷預(yù)處理豚鼠膀胱細胞和用KATP通道開放劑(P1075)預(yù)處理同樣可以打開KATP通道，進一步支持腺苷是通過打開KATP通道而產(chǎn)生效應(yīng)。Husain和Somani[37]證實腺苷作為藥物預(yù)處理灌注小鼠心臟，通過保留表面KATP通道亞基可顯著減弱缺血性損傷。腺苷預(yù)處理可顯著防止缺血所造成肌肉KATP通道表達下降。

3.2激活抗氧化機制 腺苷還可以通過增加抗氧化酶的水平發(fā)揮心臟保護作用。Dana等[24]報道了A1受體的激活可以使錳超氧化物歧化酶的活性增加。在局部缺血35 min和再灌注2 min前用CCPA預(yù)處理減少大鼠的梗死面積。錳超氧化物歧化酶反義寡核苷酸卻消除了CCPA減少梗死面積的作用，揭示A1受體的激活增強錳超氧化物歧化酶活性以產(chǎn)生心臟保護作用。

Hochhauser等[25]證明在局部缺血再灌注前灌注A1受體激動劑CCPA和A3受體激動劑2-氯-N6-(3-碘芐)-腺苷-5′-N-甲基酰胺增加了抗氧化酶的水平，包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶，表明A1和A3受體的激活可能會增加抗氧化酶的水平以產(chǎn)生心臟保護作用。Maggirwar等[38]證明用A1受體激動劑R-苯基異丙基腺苷預(yù)處理大鼠會增加超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶和還原型谷胱甘肽的水平。

用非選擇性腺苷受體阻斷劑茶堿預(yù)處理可阻斷R-苯基異丙基腺苷介導(dǎo)的抗氧化酶水平升高，表明腺苷受體的激活可增加抗氧化酶水平[37]。另一項研究證明，在培養(yǎng)內(nèi)皮細胞和心肌細胞時用A1受體激動劑R-苯基異丙基腺苷預(yù)處理會增加超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶的水平，用茶堿預(yù)處理后逆轉(zhuǎn)R-苯基異丙基腺苷介導(dǎo)的抗氧化酶水平升高，證明了A1受體活化可能會增加抗氧化酶的水平[38]。

3.3一氧化氮生成增加 一氧化氮的前體是L-精氨酸，在一氧化氮合酶的作用下生成。一氧化氮合酶有3種類型：內(nèi)皮型一氧化氮合酶,主要存在于內(nèi)皮細胞；神經(jīng)元型一氧化氮合酶,主要存在于神經(jīng)元；誘生型一氧化氮合酶,主要存在于單核巨噬細胞系統(tǒng)。一氧化氮具有高度的脂溶性，可擴散至血管平滑肌細胞并激活胞內(nèi)可溶性鳥苷酸環(huán)化酶,使胞內(nèi)環(huán)鳥苷酸水平增高，降低胞質(zhì)內(nèi)游離Ca2+濃度，使血管舒張。

有研究表明腺苷可能會增加一氧化氮的水平從而產(chǎn)生心臟保護作用；而一氧化氮水平的增加可能在缺血預(yù)適應(yīng)介導(dǎo)的心臟保護中起重要作用[39]。Li等[40]報道用A2A受體激動劑(CGS-21680)預(yù)處理人髂動脈內(nèi)皮細胞和豬頸動脈內(nèi)皮細胞后培養(yǎng)基中一氧化氮水平增加。此外，用非選擇性A1和A2A受體拮抗劑(CGS-15943)或A2A受體拮抗劑(ZM-241385)預(yù)處理可逆轉(zhuǎn)CGS-21680所介導(dǎo)的一氧化氮水平升高，表明A2A受體的活化可導(dǎo)致一氧化氮產(chǎn)生增加。Vials和Burnstock[41]報道腺苷受體的活化可增強一氧化氮介導(dǎo)的血管舒張效應(yīng)，而用一氧化氮抑制劑N-硝基-L-精氨酸甲酯預(yù)處理后可抑制腺苷受體活化所介導(dǎo)的一氧化氮舒張血管的效應(yīng)。研究表明，用A1受體激動劑N6-環(huán)己基腺苷進行藥物預(yù)處理會導(dǎo)致內(nèi)皮型一氧化氮合酶磷酸化并對小鼠心臟起保護作用[42]。此外，由一氧化氮介導(dǎo)的蛋白質(zhì)亞硝基化而形成的S-亞硝基硫醇蛋白質(zhì)增加，表明腺苷可以通過增加一氧化氮水平產(chǎn)生心臟保護作用[42]。

3.4與阿片受體之間的相互作用 阿片受體可能參與腺苷介導(dǎo)的心臟保護作用。Surendra等[33]證實在遠端缺血預(yù)適應(yīng)介導(dǎo)的心臟保護作用中δ和κ阿片受體和腺苷A1受體之間相互作用。在遠程預(yù)適應(yīng)刺激后從兔體內(nèi)獲得的血漿透析液可以保護離體心肌細胞免受缺血性損傷。δ和κ阿片受體激動劑給藥后也產(chǎn)生心臟保護作用。A1受體拮抗劑給藥阻斷了阿片受體活化所介導(dǎo)的心臟保護作用。此外，Surendra等[33]采用免疫沉淀法證明了A1受體與δ和κ阿片受體物理分子之間的關(guān)聯(lián)?；谶@些研究結(jié)果，提出腺苷是通過與阿片受體(尤其是δ和κ)之間相互作用從而介導(dǎo)心臟保護作用。另一項研究描述了腺苷預(yù)處理介導(dǎo)的心臟保護作用是通過阿片受體介導(dǎo)的，顯示對正常大鼠腺應(yīng)用腺苷后可以提供缺血再灌注損傷之后的心臟保護作用[43]。

然而，在同樣劑量下，腺苷未能保護糖尿病大鼠的心臟免受缺血性損傷。但是腺苷再攝取阻滯劑雙嘧達莫和腺苷共同給藥卻恢復(fù)了糖尿病大鼠腺苷預(yù)處理所介導(dǎo)的心臟保護作用。腺苷在糖尿病大鼠中缺乏心臟保護作用可能是由于腺苷的可用性降低。雙嘧達莫導(dǎo)致腺苷可用性增加，可能是恢復(fù)腺苷預(yù)處理對糖尿病大鼠的心臟保護作用的重要原因。用阿片受體拮抗劑納洛酮預(yù)處理可以消除腺苷預(yù)處理對正常大鼠和同時應(yīng)用雙嘧達莫的糖尿病大鼠的心臟保護作用，表明腺苷預(yù)處理介導(dǎo)的心臟保護通過阿片受體的激活而介導(dǎo)[43]。

4 小 結(jié)

血運重建后的再灌注損傷常會使原有的心肌組織惡化。腺苷預(yù)處理有望成為保護心臟強有力的工具，其在MIRI中的作用越來越受人們的關(guān)注。隨著對腺苷逐漸深入的研究，發(fā)現(xiàn)其主要激活A(yù)1和A3受體來產(chǎn)生保護效應(yīng)，這些途徑包括增加KATP通道的開放，增加抗氧化酶和一氧化氮的水平，增強與阿片受體之間的相互作用從而實現(xiàn)對心臟的保護。因此，明確腺苷在缺血和遠程預(yù)適應(yīng)中具體作用機制的研究顯得尤為重要，從而為心肌梗死的患者提供更多的治療新思路。