何小奇，鄧 莉

(廣東醫(yī)科大學(xué)寄生蟲學(xué)教研室，廣東 湛江 524023)

心血管疾病尤其是缺血性心臟病嚴重威脅人類健康。有90%以上的缺血性心臟病是由冠狀動脈狹窄、堵塞引起[1]。冠狀動脈長時間堵塞可引起心肌缺血、缺氧甚至壞死，故血流的早期恢復(fù)是挽救壞死心肌的唯一途徑。但研究發(fā)現(xiàn)，心肌缺血再灌注往往會加重心肌損傷，即出現(xiàn)心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI)[2]。MIRI指缺血缺氧的心肌組織恢復(fù)血液供應(yīng)后，心臟結(jié)構(gòu)的進一步破壞以及心肌細胞代謝功能障礙的進一步加重，甚至發(fā)生不可逆性損傷，主要包括梗死面積的再擴大和危及生命的心律失常。臨床上采用傳統(tǒng)治療方法對缺血心肌的治療效果欠佳，如溶栓治療或經(jīng)皮冠狀動脈介入治療[3]。目前，MIRI的發(fā)病機制尚未完全闡明，一般認為氧化損傷、炎癥、鈣超載、凋亡、自噬等是MIRI發(fā)生的重要原因，且各損傷機制間的聯(lián)系和相互作用還可誘發(fā)更嚴重的損傷[4-5]。

多肽類藥物由α-氨基酸以肽鍵連接而形成，也是蛋白質(zhì)經(jīng)過水解后形成的中間產(chǎn)物，其中寡肽由2～10個氨基酸組成，而多肽由10～50個氨基酸組成。多肽類藥物具有活性高、療效穩(wěn)定、不良反應(yīng)小、用量少等特點，在臨床上得到廣泛應(yīng)用[6]。近年來，隨著基因組學(xué)、蛋白組學(xué)和生物信息學(xué)研究的快速發(fā)展，多種有效技術(shù)(如組合化學(xué)、高通量篩查等)被用來篩選各種多肽，因此用于疾病診斷、治療和預(yù)防的多肽類藥物的種類和數(shù)量逐漸增多。目前，多肽類藥物的研究開發(fā)已經(jīng)延伸到疾病防治的多個領(lǐng)域，新型多肽類藥物不斷出現(xiàn)，對治療MIRI、獲得性免疫缺陷綜合征、肝炎、糖尿病、惡性腫瘤和慢性疼痛的效果顯著[7]。臨床前研究中，已發(fā)現(xiàn)多種多肽類藥物具有較理想的防治MIRI的效果[8]?，F(xiàn)對多種抗MIRI多肽類藥物予以綜述，以期為多肽類藥物抗MIRI作用及其機制的深入研究提供參考，并為其臨床開發(fā)與應(yīng)用提供新思路。

1 MIRI的臨床表現(xiàn)

1.1再灌注性心律失常 再灌注性心律失常通常發(fā)生于再灌注的起始階段，時間長短不一，可發(fā)生也可不發(fā)生。心律失常通常表現(xiàn)為期前收縮、自發(fā)性室性心律失常、室性心動過速、心室顫動等。MIRI一般發(fā)生在動物實驗研究心肌再灌注后15 min左右，而臨床患者冠狀動脈溶栓治療后，一般不出現(xiàn)嚴重的心律失常，可能是依次進行的溶栓治療、再灌注和冠狀動脈再通對心肌產(chǎn)生不同影響所致，故需注意MIRI動物模型的選擇[9]。然而，心肌梗死急性期缺血引起的致死性室性心律失常(如室性心動過速、心室顫動等)常會導(dǎo)致患者猝死，即使及時接受再灌注治療的急性心肌梗死患者仍有可能發(fā)生猝死。研究發(fā)現(xiàn)，再灌注性心律失常主要與缺血時間的長短、缺血的嚴重程度、再灌注血流情況、缺血心肌的數(shù)量或范圍、電解質(zhì)紊亂程度等因素密切相關(guān)，其發(fā)病機理可能包括MIRI期間的氧化損傷、鈣超載以及心肌膜ATP依賴性鉀通道開放等變化導(dǎo)致心肌細胞的興奮性和傳導(dǎo)性改變；MIRI期間引起的心肌細胞電解質(zhì)紊亂、心室顫動閾值降低等導(dǎo)致的室性心律失常；MIRI期間大量兒茶酚胺釋放導(dǎo)致心肌細胞自律性提高[10-11]。

1.2再灌注性心肌頓抑 心肌頓抑于1982年由Braunwald和Kloner[12]率先提出，指心肌發(fā)生缺血再灌注后，缺血所造成的心肌部分功能(結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)運、代謝等)需要經(jīng)過一段時間的自身調(diào)節(jié)才能恢復(fù)的狀態(tài)，即缺血再灌注后的可逆性心肌損傷和亞致死性推遲恢復(fù)的過程。許多心臟病并發(fā)癥的發(fā)生均與心肌頓抑狀態(tài)有關(guān)，心肌頓抑對臨床治療效果的影響較大，并可阻礙疾病恢復(fù)。心肌頓抑的發(fā)生主要與鈣超載、過氧化損傷、心肌灌注障礙、心肌細胞興奮-收縮偶聯(lián)異常、線粒體能量缺乏及功能障礙等因素有關(guān)，而鈣超載和氧化損傷是心肌頓抑發(fā)生的主要機制[13]。

1.3心功能損傷 心功能損傷是MIRI的主要臨床表現(xiàn)之一，其中心率、左心室收縮壓、左心室內(nèi)壓最大上升速率以及左心室內(nèi)壓最大下降速率是評價心臟功能的重要參數(shù)[14]。心率是心功能改變的敏感指標；左心室收縮壓和左心室內(nèi)壓最大上升速率可反映心肌的整體收縮功能，左心室收縮壓或左心室內(nèi)壓最大上升速率降低表明左心室收縮功能下降；左心室內(nèi)壓最大下降速率反映左心室心肌的舒張功能，其降低則表明左心室舒張功能異常。由此可見，上述指標可很好地評價MIRI動物或患者的心功能，對評價新藥的臨床治療效果有很好的啟示作用。

2 MIRI的治療原則

2.1MIRI的缺血預(yù)適應(yīng) 缺血預(yù)適應(yīng)指冠狀動脈短暫、多次缺血后進行的心肌再灌注，可對心肌產(chǎn)生一定的保護作用，若心肌對長時間缺血的耐受性明顯增強，可有效減輕MIRI。缺血預(yù)適應(yīng)能夠?qū)π募∑鸬诫p相保護作用，一般在缺血預(yù)處理后幾分鐘迅速進入早期保護階段，維持時間為2～3 h，主要通過激活緩激肽的快速信號和G蛋白偶聯(lián)相關(guān)受體(如阿片受體、腺苷受體等)起作用；而遲發(fā)保護階段一般發(fā)生在心肌缺血后12～24 h，持續(xù)時間為4 d，主要由內(nèi)皮細胞抗氧化酶進行缺血保護，如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和熱激蛋白70等[15]。目前，臨床上已不應(yīng)用缺血預(yù)適應(yīng)的主要原因是：①心肌缺血前進行缺血預(yù)適應(yīng)刺激，其保護作用的獲得以心肌細胞缺血為代價，臨床應(yīng)用范圍明顯受限；②缺血預(yù)適應(yīng)可引起動脈粥樣硬化加重和冠狀動脈破裂，對心臟功能也造成嚴重影響[16]。

2.2藥理性預(yù)適應(yīng) 藥理性預(yù)適應(yīng)指再灌注前使用各種有效活性物質(zhì)進行缺血預(yù)處理，誘導(dǎo)缺血耐受的過程，即采用藥物替代缺血刺激所產(chǎn)生的預(yù)適應(yīng)。主要通過激活A(yù)TP敏感性K+通道、一氧化氮通道和N-甲基-D-天冬氨酸受體等保護心臟，臨床應(yīng)用范圍較廣[17]。目前，藥理性預(yù)適應(yīng)多應(yīng)用于動物實驗過程，可作為藥物治療前景的預(yù)判，為深入研究缺血預(yù)處理奠定基礎(chǔ)。近年來，中西醫(yī)對藥理性預(yù)適應(yīng)研究側(cè)重點不一，西醫(yī)研究的熱點集中于受體、酶以及離子通道激動藥等；而中醫(yī)研究的熱點集中于中藥及其藥效成分，如丹參、刺五加、黃芪、人參皂苷Rb1、川芎嗪等。在藥理性預(yù)適應(yīng)研究方面，多肽類藥物對MIRI具有較好的缺血耐受性，其作用機制主要與改善細胞內(nèi)鈣超載、降低氧自由基的生成和減少炎癥因子產(chǎn)生等有關(guān)[18-19]。

2.3缺血后適應(yīng) 缺血后適應(yīng)指心肌長時間缺血后，在再灌注開始時立刻反復(fù)進行多次缺血處理和短暫復(fù)流，隨后進行持續(xù)性復(fù)流，增強心肌對缺血的耐受性過程。缺血后適應(yīng)對心肌的保護強度不遜于缺血預(yù)適應(yīng)，但真正的臨床實施存在較大困難。缺血后適應(yīng)的潛在保護機制是通過抑制細胞凋亡信號通路減少氧自由基產(chǎn)生，并可激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)信號通路，從而減輕炎癥反應(yīng)[20]。然而，各種信號通路之間也會互相影響，如降低氧自由基可抑制細胞凋亡信號通路，協(xié)同缺血后適應(yīng)起到MIRI保護作用。當缺血后適應(yīng)發(fā)揮作用后，激活蛋白激酶B信號通路，進一步激活mTOR，隨后促進細胞增殖分化，并抑制炎癥反應(yīng)。

2.4藥物后處理 藥物后處理是對缺血后適應(yīng)的深入研究，指長時間心肌缺血后，通過藥物干預(yù)(于再灌注前或再灌注開始的前幾分鐘內(nèi)用藥)減輕MIRI的處理過程[21]。缺血后處理能較好地解決處理心肌缺血時機的問題，但仍無法避免心肌的創(chuàng)傷性損傷。隨后，為了達到更好的MIRI保護作用，相關(guān)研究熱點逐漸轉(zhuǎn)移到藥物后處理。藥物后處理是一種外源性介入方式，其對心肌的潛在保護機制與缺血后處理非常相似，且較缺血后處理具有更多的優(yōu)點，如具有較高的安全性、可控性、可預(yù)測性、操作簡便性，臨床應(yīng)用價值很大。

3 多肽類藥物及作用機制

3.1多肽類藥物與氧化損傷 氧化損傷是指機體在遭受各種有害刺激時，體內(nèi)高活性分子[如活性氧類(reactive oxygen species，ROS)和活性氮]產(chǎn)生過多，氧化程度超出機體的抗氧化能力，引起氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，進而導(dǎo)致組織損傷。氧化損傷被認為是多種組織缺血再灌注損傷的重要致病機制，主要由ROS和活性氮等活性物質(zhì)組成[22]。機體存在兩類抗氧化系統(tǒng)，一類是酶抗氧化系統(tǒng)，包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶等；另一類是非酶抗氧化系統(tǒng)，包括維生素C、維生素E、谷胱甘肽等。自由基含有不成對的電子，生物活性異常活躍，極易發(fā)生過氧化反應(yīng)，包括氧自由基和烷自由基。受控的自由基可被用來殺滅細菌和寄生蟲，還能參與清除毒素，保護機體免受傷害。若自由基數(shù)量過多并失去控制，當抗氧化物質(zhì)不足時，自由基也可以傷害正常細胞。研究表明，氧化應(yīng)激是MIRI發(fā)展的重要原因，反映了體內(nèi)氧化劑與抗氧化劑的失衡，MIRI引起ROS大量生成，細胞脂質(zhì)、蛋白和DNA等嚴重受損，最終導(dǎo)致細胞衰老和凋亡[23]。

半乳糖凝集素-3屬于凝集素家族的成員，大約由130個氨基酸組成。結(jié)構(gòu)中有3個獨特的結(jié)構(gòu)域：①一個包含甘氨酸、酪氨酸、脯氨酸的重復(fù)序列；②專門與含有n-乙酰乳糖胺的糖蛋白結(jié)合的結(jié)構(gòu)域；③一個短NH2端包含一個絲氨酸磷酸化位點。半乳糖凝集素-3在體內(nèi)多種細胞中均有表達，在小鼠MIRI模型中，半乳糖凝集素-3可顯著升高超氧化物歧化酶、谷胱甘肽和過氧化氫酶的活性，抑制自由基產(chǎn)生，從而改善MIRI[24]。pNaKtide是來源于鈉鉀ATP酶α1亞單位N端的多肽，研究表明，pNaKtide能夠減弱鈉鉀ATP酶/Src/ROS信號通路的活性，抑制心肌細胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而起到心肌保護作用[25]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，鹿茸中分離純化得到的鹿茸多肽(分子量約為6 500)能明顯升高MIRI大鼠模型心肌組織中超氧化物歧化酶的活性，并降低血清丙二醛水平，從而改善MIRI[26]。

3.2多肽類藥物與炎癥 炎癥在心臟功能的病理生理機制中起關(guān)鍵作用。炎癥是具有血管結(jié)構(gòu)的活體組織對損傷因子的防御反應(yīng)，一般炎癥反應(yīng)是宿主防御損害和組織修復(fù)的積極過程，過度的炎癥反應(yīng)可產(chǎn)生大量的促炎癥因子、細胞表面分子和趨化因子，最終引起組織發(fā)生嚴重的功能損害。炎癥的調(diào)節(jié)機制較復(fù)雜，目前尚未完全闡明[27]。炎癥通路中的模式識別受體可識別病原生物表面的病原體相關(guān)分子模式，并啟動機體炎癥，是機體固有免疫的重要組成部分。Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)是模式識別受體家族的重要成員之一。心肌缺血再灌注發(fā)生時，TLRs通過識別損傷相關(guān)的分子模式進一步激活下游信號通路，引發(fā)一系列的促炎癥因子的釋放，如腫瘤壞死因子-α、白細胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6、IL-8，從而引起機體的炎癥反應(yīng)。TLRs不僅是先天性宿主防御的第一道屏障，還可調(diào)節(jié)機體的適應(yīng)性免疫應(yīng)答，其中TLR4在心臟表達最高，在MIRI的炎癥過程中起關(guān)鍵作用[28]。

Roh等[29]發(fā)現(xiàn)了降鈣素基因相關(guān)肽超家族新成員——中葉素，其由47個氨基酸組成，因其結(jié)構(gòu)和功能與腎上腺素相似，又被稱為ADM2。中葉素在人體分布廣泛，在心臟、腦和腎臟均呈高表達，其藥理作用比腎上腺素更強、更廣泛，不僅具有舒張血管、降低血壓等作用，還對MIRI和心力衰竭具有重要的保護作用。對糖尿病大鼠的研究發(fā)現(xiàn)，中葉素可明顯降低血清及心肌組織中腫瘤壞死因子-α、IL-1β 和IL-6的水平，從而抑制心肌缺血再灌注后的多種炎癥反應(yīng)[30]。抑肽酶是一種堿性多肽，作為一種天然的小分子絲氨酸蛋白酶抑制劑，它可以抑制多種絲氨酸蛋白酶的釋放。抑肽酶能有效地降低MIRI過程中血清IL-8和腫瘤壞死因子-α的水平，減輕心肌細胞的損傷程度并減少白細胞浸潤，對缺血再灌注引起的心肌損傷具有保護作用，其機制可能與抑制白細胞活性及減少細胞因子合成和釋放有關(guān)[31]。

3.3多肽類藥物與細胞內(nèi)鈣超載 鈣超載也是MIRI的重要發(fā)病機制之一。鈣超載是各種原因引起的細胞鈣平衡系統(tǒng)功能失調(diào)和鈣分布紊亂，導(dǎo)致細胞內(nèi)鈣濃度異常升高或過度蓄積的現(xiàn)象，也稱為鈣超負荷。鈣超載常引發(fā)心功能變化(如心室舒張不全)，嚴重者還會導(dǎo)致舒張性心力衰竭，可明顯影響線粒體的氧化磷酸化功能，如激活鈣依賴性磷脂酶和蛋白酶，影響ATP生成，致使細胞能量代謝發(fā)生障礙，最終導(dǎo)致細胞凋亡[32]。

血管緊張素1-7是由天冬氨酸、精氨酸、纈氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、組氨酸和脯氨酸所組成的多肽，分子量為899，屬于腎素-血管緊張素系統(tǒng)的成員，具有擴張血管、抑制血管平滑肌細胞增殖等作用。有研究發(fā)現(xiàn)，血管緊張素1-7可明顯減少MIRI大鼠心肌細胞舒張期細胞內(nèi)鈣濃度，提示血管緊張素1-7對心肌缺血再灌注的保護作用與其鈣超載抑制作用密切相關(guān)[33]。谷胱甘肽是由谷氨酸、胱氨酸及甘氨酸組成的一種含有巰基的三肽，相對分子質(zhì)量為307.33，具有抗氧化作用，并可參與肝臟的解毒作用。谷胱甘肽結(jié)合小分子氯離子通道蛋白巰基位點，引起蛋白結(jié)構(gòu)改變，抑制離子通道開放，抑制鈣誘導(dǎo)鈣釋放機制，改善鈣超載，從而起到MIRI保護作用[34]。此外，谷胱甘肽也可減少鉀通道開放，降低心肌細胞去極化活性，抑制胞質(zhì)內(nèi)鈣超載的發(fā)生。

3.4多肽類藥物與細胞凋亡 細胞凋亡是基因控制的細胞自主有序死亡，缺血、炎癥、鈣超載、氧自由基等均可誘導(dǎo)心肌細胞凋亡[35]。研究證實，MIRI會伴隨心肌細胞凋亡，特別是持續(xù)性缺血期和缺血再灌注期可見到大量的心肌細胞凋亡[36]。心肌細胞凋亡調(diào)控機制分為細胞外途徑和細胞內(nèi)途徑兩種，且兩種途徑相互作用。多種炎癥因子參與細胞外凋亡途徑，首先炎癥因子與相應(yīng)的胞外受體結(jié)合，誘導(dǎo)相關(guān)蛋白的聚集，分別激活凋亡蛋白激酶胱天蛋白酶3和胱天蛋白酶8，啟動細胞凋亡。氧化應(yīng)激參與內(nèi)源性凋亡途徑，過量ROS可激活B淋巴細胞瘤-2，促進促凋亡蛋白Bax的生成，與相應(yīng)受體結(jié)合后增加線粒體膜的通透性，進而誘導(dǎo)多種促凋亡蛋白的釋放，如細胞色素C、核酸內(nèi)切酶G，激活胱天蛋白酶3和胱天蛋白酶9的釋放，從而啟動細胞凋亡。

次血紅素六肽是根據(jù)抗壞血酸過氧化物酶的主體結(jié)構(gòu)、微過氧化物酶-9的結(jié)構(gòu)，以亞血紅素為靶分子篩選噬菌體展示肽庫所得到的序列，設(shè)計合成的含組氨酸的過氧化物酶模擬酶。研究發(fā)現(xiàn)，次血紅素六肽可明顯降低MIRI大鼠心肌細胞的凋亡率，上調(diào)MIRI大鼠心肌組織抗凋亡蛋白B淋巴細胞瘤-2的表達量，升高B淋巴細胞瘤-2/Bax比率，下調(diào)胱天蛋白酶3的表達量[37]。

3.5多肽類藥物與自噬 自噬是真核細胞的一種防御和應(yīng)激調(diào)控機制，衰老細胞、受損細胞器和過度蓄積或錯誤折疊的蛋白質(zhì)主要通過細胞自噬途徑進行消除和再利用，維持細胞內(nèi)環(huán)境相對穩(wěn)定，是細胞內(nèi)廣泛存在的正常生理過程和防御體系[38]。自噬過程包括分隔膜的形成、自噬體的形成、自噬溶酶體的形成和內(nèi)容物的降解，自噬通過一系列保守的自噬相關(guān)基因(autophagy-related genes，ATG) 進行調(diào)控。心肌細胞缺血早期可引起能量代謝障礙，導(dǎo)致ATP/AMP比值下降，激活LKB1-AMP活化的蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK)信號通路，即LKB1激活信號分子AMPK，AMPK激活TSC1/2復(fù)合體，進而抑制mTOR的活性，從而誘導(dǎo)ATG1、ATG1與ATG11、ATG1與ATG13、ATG1與ATG17復(fù)合物的形成，進一步啟動自噬并形成自噬體。在心肌細胞缺血期，自噬對心肌細胞的存活產(chǎn)生積極作用，如降解細胞內(nèi)衰老及功能不全的細胞器和蛋白質(zhì)，自噬降解后可釋放出氨基酸和脂肪酸，并通過三羧酸循環(huán)產(chǎn)生ATP，補償心臟缺血的能量危機；在心肌再灌注期，自噬仍處于激活狀態(tài)，但誘導(dǎo)自噬的途徑與心肌缺血階段不同，再灌注后，心肌細胞再次得到充足氧供，在缺血階段通過LKB1-AMPK信號通路誘導(dǎo)的自噬途徑被抑制，而Beclin-1在再灌注期的自噬過程中發(fā)揮主要作用。Beclin-1的過表達可明顯增加再灌注期間的自噬活性，但目前具體的機制還未完全闡明[39]。

促紅細胞生成素衍生肽又稱螺旋B表面肽，是在促紅細胞生成素結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上衍生出的多肽。螺旋B表面肽既保留了促紅細胞生成素的組織保護活性，又無促紅細胞生成素的不良反應(yīng)，如不導(dǎo)致血栓形成及高血壓。螺旋B表面肽能顯著抑制細胞自噬，減輕小鼠MIRI，其保護機制可能與激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/mTOR轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)[40]。mTOR是關(guān)鍵的細胞自噬調(diào)節(jié)因素之一，許多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路都交集于mTOR。在機體營養(yǎng)豐富或有生長因子存在情況下，mTOR成為關(guān)閉細胞自噬的主要抑制性信號。細胞處于低能量狀態(tài)下，上游信號通路LKB/AMPK抑制mTOR磷酸化，促使自噬，進而產(chǎn)生更多的能量[40]。

4 小 結(jié)

多肽類藥物作為重要的生物醫(yī)藥種類，具有適應(yīng)證廣、安全性高且療效顯著等優(yōu)點，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景，對MIRI的治療效果較理想，其具體作用機制涉及氧化損傷、炎癥、鈣超載和自噬等。目前，對MIRI具有改善作用的多肽主要有半乳糖凝集素-3、降鈣素基因相關(guān)肽、血管緊張素1-7、次血紅素六肽和促紅細胞生成素衍生肽等。隨著相關(guān)基礎(chǔ)研究以及臨床研究的不斷深入，越來越多高效低毒的多肽類藥物將不斷地涌現(xiàn)，將對MIRI的防治發(fā)揮更大的作用。