缺血性預處理的

1、缺血性預處理的機制及藥理學研究,溫州醫(yī)學院藥理學教研室陳醒言,背景,缺血性預處理（ischemic preconditioning，IP）亦稱缺血預適應。其最初概念是指心臟對缺血性損傷的短暫的適應反應，這種適應性反應表現(xiàn)在隨后的長時間持續(xù)性缺血中細胞死亡的減輕。即指幾次短暫的心肌缺血/再灌注能保護長時間冠脈阻塞所致的心肌損害。,最初的報道源于反復短暫阻斷冠狀動脈可減少隨后長時間缺血所致的心肌梗死體積，但隨著對缺血性預處理研究的深入

2、，預處理已被擴展至更廣闊的領域。,隨著我國人民生活水平的提高，心腦血管病已成為影響人民健康的重要因素。因而，研究缺血性預處理的機制有著重要的臨床應用價值，深入了解其機制對缺血性疾病所致的損傷，尤其對缺血性心腦血管病的治療具有重要的意義。,預處理（preconditioning）的概念,1985年Murry和他的同事首次報道，結(jié)扎狗冠狀動脈5min，繼而再灌注5min，如此反復4次，再持續(xù)結(jié)扎冠狀動脈40min造成心臟的局灶性缺血，而后松

3、開結(jié)扎造成再灌注，在持續(xù)再灌注96h后將心臟摘除做組織染色，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)5次反復缺血再灌注處理的狗心臟，其缺血所致的梗死體積明顯小于未經(jīng)處理，單純經(jīng)歷40min缺血再灌注96h的心臟梗死體積，表明反復多次的短暫缺血可減輕心肌缺血性損傷。,進一步研究發(fā)現(xiàn)，這種保護作用不是通過改善冠狀血流實現(xiàn)的，而是源于提高心肌對缺血性損傷的耐受性。這種由多次短暫的缺血所致的心肌保護現(xiàn)象被稱為缺血性預處理（ischemic preconditioning）

4、。,在Murry首次報道的關于缺血性預處理的實驗后，人們在兔、鼠、豬的在體缺血模型上也觀察到了這種缺血所致的心肌保護現(xiàn)象。而且在臨床血管成型手術中也觀察到，反復多次短暫阻斷病人的冠狀動脈也可減隨后長時間缺血所致的心肌梗死體積。,目前，預處理定義的外延已擴大。主要表現(xiàn)在以下四個方面：（1）誘發(fā)因素不單限于缺血，也包括非缺血性因素，如熱休克，藥物，機械刺激等。（2）其保護也不限于最初定義的梗死體積減小，也包括心律失常的改善，心功能，心自

5、主神經(jīng)的傳導及血管運動功能的恢復。,（3）缺血性預處理的概念已被擴展至更廣泛的領域。腦、肺、骨骼肌、腸等許多器官都存在有反復多次短暫缺血可減少隨后長時間缺血所致?lián)p傷的現(xiàn)象。,（4）缺血性預處理時間窗（window）不僅僅在預處理后96h，而包括一迅速發(fā)生于缺血性預處理后數(shù)分鐘至2~3h的保護性反應窗，這一時相的保護性反應稱為第一時間窗（first window）或早期時相（early phase），也稱急性時窗（acute　window

6、）或急性預處理（acute preconditioning） 而與之相對應的另一保護時段發(fā)生于預處理后數(shù)小時持續(xù)至數(shù)周，這一時相稱為第二時間窗（second window）或晚期時相（delayed phase），也稱延遲時窗（delayed window）。,盡管誘發(fā)缺血性預處理的方法（反復阻斷冠狀動脈血流）很難應用于臨床治療，但缺血性預處理的發(fā)生機制卻蘊含著非常重要的臨床意義。如能研究并發(fā)現(xiàn)引發(fā)缺血性預處理的某種關鍵性

7、因素，如某種因子，然后外源型的給予這種因素（因子）來誘發(fā)缺血性預處理，從而抵抗缺血性損傷，對缺血性疾病的防治無疑有重要的作用。因此，人們對缺血性預處理機制的研究投入了越來越多的資金和精力。以收入美國心臟聯(lián)合會（American Heart Association）年會的論文量為例，在1986年僅為9篇，而在隨后幾年已增加了幾十倍。,Medline檢索到有關ischemic preconditioning的文章,中國期刊數(shù)據(jù)庫檢索199

8、4~2007年,共發(fā)表有關缺血再灌注的文章10600（2005～2007年5281篇），其中涉及缺血性預處理的文章有978篇。主要關注于心、腦、肝、腎、腸、肺等器官。,預處理的形成機制,心肌缺血所引起的代謝改變主要表現(xiàn)為高能磷酸肌酸（CrP）及三磷酸腺苷酸（ATP）的裂解，由此引起其代謝產(chǎn)物無機磷酸鹽、脂肪酸、乳酸、H+及NADH的蓄積。隨著缺血進程的加深，細胞內(nèi)游離鈣因貯存鈣的漏出增加或通過Ca2+ATPases再攝入的減少而增高。,

9、如冠狀血流能在15~20min內(nèi)再通，缺血所致的損傷為可逆性損傷，通常只表現(xiàn)為心功能持續(xù)數(shù)小時減低。這種心功能持續(xù)數(shù)小時減低的現(xiàn)象稱為功能喪失（stunning）。,缺血時間如超過20min，常會引發(fā)磷脂酶（phospholipases）及蛋白水解酶（protease）的激活，由此產(chǎn)生不可逆性心肌損傷。,缺血性預處理不僅能改善心臟功能的喪失，也能抵抗缺血再灌注造成的不可逆性心肌損傷。臨床上功能喪失最常見于冠狀動脈搭橋術手術血管再通、溶

10、栓治療、心臟移植或心絞痛的病人，而不可逆性心肌損傷則見于急性心肌梗死的患者。,缺血性預處理的保護效應主要體現(xiàn)在減少缺血再灌注的心肌梗死范圍，促進在灌注后功能的恢復，阻止急性缺血期或在灌注后室性心律失常，減少再灌注后冠脈內(nèi)皮細胞功能紊亂，減少心肌能量的消耗、代謝產(chǎn)物蓄積和糖酵解，維持細胞內(nèi)PH穩(wěn)定等作用。,經(jīng)多年的研究認為，預處理的形成是由多因素，多個基因表達產(chǎn)物共同參與介導的一個復雜過程。這些因素包括腺苷（Adenosine）、蛋白激

11、酶C（protein kinase C,PKC）、ATP敏感性鉀通道、活性氧自由基（reactive oxygen species）、一氧化氮（nitric oxide）一氧化氮合酶（nitric oxide synthase）NF-κB、阿片肽、丁醛醇還原酶（Aldose reductase）、抗氧化酶、Cyclooxygenas-2 Antioxide enzymes Protein tyrosine kinases、M itoge

12、nactivated protein kinase,Heat stress protein等。,一.腺苷 （Adenosine）,1.腺苷在心臟中的產(chǎn)生及代謝,腺苷是一種局部的內(nèi)分泌激素，廣泛存在于身體的各部。對特定的生物功能具有一般調(diào)節(jié)作用，包括對心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。在正常狀況下，心肌釋放少量的基礎水平腺苷，其產(chǎn)生的途徑有S－腺苷高半胱氨酸的水解和AMP的去磷酸化。細胞內(nèi)的清除腺苷的途徑有3條：①通過腺苷激酶再

13、磷酸化生成AMP；②通過腺苷脫氨酶生成肌苷；③釋放出細胞。在缺血狀況下，由于ATP的分解，腺苷的水平可比正常狀況增高50倍之多。,腺苷具有負性節(jié)律，負性傳導，抗腎上腺素能神經(jīng)，增加冠狀血流的作用，它是合成腺嘌呤核苷酸的前體。心臟缺血后，其流出的冠狀靜脈中腺苷的水平明顯增高，ATP水平明顯減低，同時伴有心功能喪失。因此，最初推測，外源性給予腺苷可能通過促進ATP的再合成來改善缺血后心功能的恢復。但實驗表明，內(nèi)源性的腺苷具有介導房室傳導減

14、緩心率的作用，而外源性的腺苷作用是僅加強這種作用。,2.腺苷的心肌保護作用,因此，人們又推測，腺苷的心臟保護作用可能源于其降低心率的作用。但實際上，腺苷對心功能喪失的改善，梗死體積的減少也可以在不改變心率的狀況下獲得。目前認為，腺苷的心臟保護作用不是對心臟的代謝和心率水平的影響，而是作用于特定的受體進而觸發(fā)特定的信息傳導通路來介導的。其心臟保護作用機制與缺血性預處理有關。,3.腺苷與缺血性預處理,心臟在經(jīng)受短暫缺血的數(shù)秒內(nèi)腺苷水平迅速

15、增高。腺苷這一迅速增加的現(xiàn)象提示，在短暫的預處理缺血時，腺苷受體被增加的腺苷占領，并介導在缺血性預處理中發(fā)揮重要作用。其主要證據(jù)為：缺血性預處理減少心肌梗死體積的心臟保護作用可被腺苷受體阻斷劑所消除。外源性的腺苷能誘導類似缺血性預處理的心臟保護作用。腺苷的這種心臟保護作用是通過腺苷A1受體介導的。給予特異性的腺苷A1受體激動劑rPIAn能模擬出缺血性預處理類似的心臟保護作用。,4.腺苷在缺血性預處理中的作用機制,短暫的預處理缺血時

16、，腺苷通過作用于A1及A3受體使得在隨后的長時相缺血時的腺苷產(chǎn)生增加，從而介導缺血性預處理產(chǎn)生的保護作用，即腺苷在缺血性預處理中扮演著啟動（trigger），介導（mediator）雙重角色。Kitakaze及其同事在狗的心臟上證明，預處理心臟的腺苷合成酶—5’nucleotidase的活性比對照組高，而且5’nucleotidase具有缺血性預處理樣的保護作用。,另外，腺苷受體通過其偶聯(lián)的G蛋白在缺血性預處理中扮演重要作用。G蛋

17、白可分為4個主要亞類Gs、Gi、Gq、和Gβ。腺苷A1受體與Gi相偶聯(lián)起抑制作用，A1受體與Gs相偶聯(lián)起刺激作用。在兔的心臟缺血模型上，于預處理性缺血前預先給予Gi抑制劑河豚毒，則能阻斷缺血性預處理，減少心肌梗死體積的保護作用。G蛋白激活與之偶聯(lián)的磷脂酶C，使細胞膜上的磷脂分解為甘油二酯（diacylglycerol,　DAG）。DAG進而激活細胞內(nèi)蛋白磷酸化的關鍵酶—蛋白激酶C（protein kinase C,　PKC），參與

18、缺血性預處理。,二.ATP敏感性鉀通道,實驗發(fā)現(xiàn)，缺血引起的ATP敏感性鉀通道（KATP)開放引起的一系列細胞電生理特性的改變有可能使缺血再灌注時通過電壓依賴性鈣內(nèi)流減少，使鈉鈣交換降低，從而減少細胞內(nèi)鈣超載，減輕缺血再灌注損傷。目前認為，KATP對心臟的保護作用不僅僅限于減低細胞內(nèi)鈣超載，而是通過在缺血性預處理中發(fā)揮作用達到心肌保護作用。,1.ATP敏感性鉀通道生理,（1）ATP及局部代謝因素對KATP的作用KATP的關啟主要受細

19、胞內(nèi)ATP的門控。當細胞內(nèi)ATP水平增高時，通道趨于關閉。其他核苷酸如ADP、AMP、GTP、CTP對其都有一定的抑制作用，但作用弱于ATP。ADP在Mg2+存在的情況下能夠降低ATP對KATP的抑制。而ADP的水平又主要受ADP/ATP的比例調(diào)節(jié)。因此，ADP/ATP的比例對KATP有很強的調(diào)節(jié)作用。另外，pH的降低能減低KATP對ATP的敏感性，使KATP開放增加。缺血時細胞內(nèi)乳酸增高能激活KATP。,（2）KATP還受到G蛋白

20、等其他因素的調(diào)節(jié)激活的G蛋白可拮抗ATP對KATP的作用。心肌細胞、血管平滑肌廣泛存在有G蛋白調(diào)節(jié)通道。,腺苷,ACh,,i,i,,,,,,,+,,,GDP,GDP,KATP通道,(3)Mg—ATP及細胞內(nèi)核酸的存在對維持通道活性具有重要作用。有實驗表明，當鉗制的膜暴露于無ATP或低濃度ATP時，隨著暴露的時間延長，KATP活性隨之減低。這種現(xiàn)象稱為run down。膜內(nèi)的Ca2+、Mg2+對run down現(xiàn)象具有加強作用，而

21、trypsin能減緩run down。在run down產(chǎn)生后，Mg—ATP則能恢復KATP的活性，說明ATP不僅有抑制KATP的作用，也具有維持KATP活性的作用。二磷酸核苷（NDAP）對維持KATP的活性也有重要的作用，能減輕ATP缺少而誘發(fā)的KATP通道的抑制。,（4）KATP的阻斷劑與激動劑KATP能被治療糖尿病的藥物阻斷，如優(yōu)降糖（glibenclamide）在nmol/L水平就可有效的阻斷KATP的活性，其作用具有較強

22、的特異性。其他幾種阻斷劑如tetraethylammoniuminos,4-aminopyridine,phenyclin的特異性較弱。相對而言，KATP的激動劑的特異性更差，不僅能打開KATP通道，而且能打開其他K通道。,2.ATP敏感性鉀通道與缺血性預處理,早在Noma發(fā)現(xiàn)KATP時就曾設想， KATP可能具有心臟保護作用?，F(xiàn)已明確，在心肌缺血再灌注損傷中， KATP不僅有保護心臟的作用，而且其保護作用至少包括兩個方面，即通道

23、被激活后，與通道特性有關的心臟保護作用以及通過參與介導缺血性預處理的心臟保護作用。,3.與通道特性有關的心臟保護作用,KATP的激活能使心肌細胞的動作電位時程縮短，使鈣內(nèi)流減少，從而減輕細胞內(nèi)鈣超載所致的損傷作用細胞內(nèi)的鈣減少，也使得心肌細胞收縮減低，減少能量的消耗，從而減緩了缺血、缺氧。在冠狀動脈的一些平滑肌上，缺血后， KATP被激活使K外流增多，細胞膜將超極化，從而使血管擴張，血流增多，進而改善缺血缺氧。,4. KATP介導的

24、缺血性預處理的心臟保護作用,Gross及其同事發(fā)現(xiàn)，無論在預處理性缺血前或缺血后，注射特異性的KATP阻斷劑-glibenclamide都能完全阻斷PC的心臟保護作用。相反，注射KATP的激動劑在不影響血壓的情況下則能明顯減小心臟的梗死體積至與缺血性預處理相似的水平。說明，KATP通道參與了缺血性預處理的形成。Yan，Grover和Kitakase等也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)靜脈或冠狀動脈注入glibelclamide能阻斷缺血性預處理的保護作用,G

25、ross、Kitakase用采用反復4次由靜脈注入KATP激動劑，每次注入間隔5min的方法來模擬反復預處理性缺血。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3種不同的KATP激動劑都能產(chǎn)生明顯的心肌保護作用，其作用強度與缺血性預處理的強度相似。缺氧性預處理也能產(chǎn)生與缺血預處理類似的心臟保護效應，其作用也能被KATP通道阻斷劑所阻斷，說明KATP不僅參與缺血性預處理 有人曾報道，KATP也參與人體的缺血性預處 理形成,5.KATP介導的缺血性預處理的作用機制,KA

26、TP通道的開放具有縮短動作電位時程(APD)的作用。有學者認為，這種縮短APD的作用在介導缺血性預處理中可能具有重要作用 如Tan,Et,Al及Schultz等報道，經(jīng)短暫預處理缺血的動物，其APD在隨后的長時相損傷性缺血時也明顯縮短，KATP阻斷能夠消除經(jīng)短暫預處理性缺血產(chǎn)生的APD縮短作用以及心臟保護作用。說明KATP參與介導缺血性預處理的機制與其KATP開放后APD的縮短有關。,另有觀點認為， KATP介導的缺血性預處理可能與線

27、粒體膜上存在的一種ATP依賴性K+通道有關，該通道可被KATP的抑制劑glibelclamide阻斷，能被GTP或KATP的激動劑激活，但這種通道的特性尚未完全清楚。較廣泛的觀點認為， KATP參與缺血性預處理的作用與蛋白激酶C的激活有關。,2.3蛋白激酶C,1.PKC的生理生化特性,磷脂依賴性蛋白激酶C家族是一組絲氨酸或蘇氨酸蛋白激酶，其最早發(fā)現(xiàn)于腦。用免疫組織化學、Western、Northern等不同方法證實心臟中存在PKC，

28、但含量低于腦中的含量，其廣泛存在于鼠、兔等動物的心臟中，而且在出生后表達明顯降低。心臟中能夠被激活的PKC磷酸化的成分有肌鈣蛋白、肌凝蛋白輕鏈、腺嘌呤核苷酸巰基化酶、GI、毒蕈堿受體、鈣泵、膠原合成酶。,2.PKC在缺血性預處理中的作用及機制,1994，Ytrehus發(fā)現(xiàn)一種能阻斷ATP與酶結(jié)合的非特異性PKC抑制劑能消除兔缺血性預處理的心臟保護作用，在其實施的3組實驗中，未經(jīng)預處理性缺血和藥物處理的兔心臟，在30min內(nèi)損傷性缺血后

29、其梗死面積達40％，經(jīng)缺血性預處理的組其梗死體積僅為10％，在使用PKC抑制劑的實驗組，其梗死體積與缺血性預處理的組相當。 ，用PMA或OAG(1-oleyl-2welyl glycerol)激活PKC后完全模擬出與缺血處理相當?shù)男呐K保護作用。在此之后，Ytrehus發(fā)現(xiàn)的這一現(xiàn)象，在被采用不同的動物模型及不同的PKC抑制劑、阻斷劑后也得到了驗證。,目前最為廣泛接受的是PKC轉(zhuǎn)移學說腺苷、ACH等作用于其對應的受體后可使G蛋白激活，

30、G蛋白進而激活PLC或PLD，從而使DAG的產(chǎn)生增加，并使PKC由胞漿轉(zhuǎn)移至胞膜。PKC在胞膜處可使某一特異性的蛋白磷酸化，這一特異性的磷酸化蛋白最終可能于KATP的開放有關。,PKC是以何種機制參與缺血性預處理的形成的呢?,最近有研究表明PKC能調(diào)節(jié)心肌細胞的離子電流，PKC可以激活心肌ATP敏感的鉀通道，充當KATP開放劑的作用。PKC有至少11種絲氨酸或蘇氨酸激酶；可分為三類： cPKC(α，βⅠ，βⅡ，γ)、nPKC(δ，ε，η

31、，θ)，aPK(δ,ι,λ,μ)。IP保護心肌過程有多種因子參與，而PKC的轉(zhuǎn)位與激活則是關鍵因素。Speechly-Dick等在大鼠用PKC激動劑1，2-dioctanoy-snglycero(DOG)可以模擬IP保護作用，PKC抑制劑Chelerythrine可以阻斷它。在人的心房肌小梁得到一致的結(jié)果，給PKC激動劑四洗佛波乙酸酯(PMA)保護人的心肌細胞，預防心肌缺血。,四.活性氧自由基及一氧化氮,無論是活性氧自由基還是一氧化氮，

32、都是近年來最廣泛、最熱門的研究領域。尤其是2000年的諾貝爾生物學獎被3位研究一氧化氮的學者分享后，注定了NO分研究具有劃時代意義?；钚匝踝杂苫耙谎趸谌毖俟嘧p傷及缺血性預處理中有重要的作用。,1.活性氧自由基及一氧化氮的產(chǎn)生來源,活性氧自由基主要指由氧形成，具有高度化學活性的幾種分子，包括OH－、O2、H2O2以及脂質(zhì)過氧化的中間產(chǎn)物LO，LOO,和LOOH。心臟中產(chǎn)生自由基的途徑主要有：①黃嘌呤氧化酶途徑，主要存在于內(nèi)

33、皮細胞；②線粒體中的電子轉(zhuǎn)移鏈，主要存在于心肌細胞；③NADPH氧化酶途徑，主要存在于中性粒細胞。心臟中NO可來源于非酶催化途徑，也可來源于酶催化的途徑。酶催化的途徑主要指依賴于NOS的途徑，這是產(chǎn)生NO的主要途徑。心臟中存在有3種NOS，eNOS、nNOS和iNOS。,2.活性氧自由基及一氧化氮在缺血性預處理中的作用,Murry曾提出，預處理性缺血時產(chǎn)生的氧自由基，在缺血性預處理中可能具有重要作用。Tanaka等證明，給動物自

34、由基清除劑MPG后，能夠消除預處理的保護作用。Sun等以清醒的豬為實驗對象，當在預處理缺血時給予SOD、過氧化氫還原酶及MPG，能夠完全消除缺血性預處理的保護作用。相反，從兔的冠狀動脈中注入活性氧生成系統(tǒng)，則能誘發(fā)PC樣的心臟保護作用。,NO在缺血性預處理中具有觸發(fā)及介導雙重作用。在預處理性缺血前給予非特異性的NOS阻斷劑L-NA能夠消除缺血性預處理的心保護作用。相反，外源性給予足量的NO來替代預處理性缺血，也能誘發(fā)缺血性預處理，

35、對心臟起保護作用。這說明NO可能具有觸發(fā)缺血性預處理的作用,當eNOS基因被敲除后，預處理性缺血處理的心臟保護作用則完全被消除。說明eNOS是缺血處理形成的必要性。當iNOS基因被敲除后，盡管eNOS依然存在，但心肌的缺血性預處理則不復存在。說明iNOS介導了缺血性預處理,3. 活性氧自由基及一氧化氮在缺血性預處理中的作用機制,總體來說，無論是活性氧自由基及一氧化氮其觸發(fā)缺血性預處理的機制主要是通過激活一些激酶，如PKC、PTKs等，

36、從而激活一些基因轉(zhuǎn)錄因子，如NF-kB、AP-1從而使心臟保護有關的為物質(zhì)的基因表達增高，達到保護心臟的目的。,Pei Peing等發(fā)現(xiàn)，在遲發(fā)性的缺血性預處理中，NO能誘發(fā)PKC活性的增高及從胞漿向胞膜的轉(zhuǎn)移。iNOS表達增高后產(chǎn)生的NO所介導的遲發(fā)性的缺血性預處理，則與COX2作用有關。,預處理性缺血減少了損傷因素的作用強度如NO可以擴張血管，減少缺血區(qū)，而在再灌注時，NO可以和超氧陰離子發(fā)生反應，生成毒性更強的硝基過氧化物，造

37、成再灌注損傷。離體灌流的大鼠心臟經(jīng)反復5min缺血，5min再灌注預處理性缺血后，NO的生成在預處理性缺血的每一缺血再灌注達到循環(huán)中呈逐漸減低趨勢，至再灌注時其NO的產(chǎn)生比未經(jīng)預處理性缺血的心臟明顯減少，但其心功能的恢復卻明顯增高，心梗死體積明顯減少。,由此認為，正是由于預處理性缺血，使得NO的產(chǎn)生在再灌注時明顯減少，進而使ONOO的產(chǎn)生也明顯減少，因而保護了心臟的再灌注損傷。同時，低濃度水平的ONOO不僅也能觸發(fā)缺血性預處理，而且

38、對心臟具有保護作用。,五.其他參與缺血性預處理的物質(zhì),參與缺血性預處理的還有：Cycloxygenase-2;Aldose reductase;Antioxide enzymes;Heat stress protein;Protein tyosine kinases;Mitogen-activated protein kinase.其確切機制及相關的藥理學的研究還不十分明確，這里不贅述。,六.基因轉(zhuǎn)錄因子,1.基因轉(zhuǎn)錄因子

39、與缺血性預處理,除了ROS、NO，許多對遲發(fā)性缺血性預處理有觸發(fā)作用的因素，包括腺苷受體激動劑、KATP通道激動劑、NO供體及一些應激刺激、缺血、缺氧都能激活基因轉(zhuǎn)錄因子，從而使對心臟有保護作用的蛋白表達增高，達到缺血性預處理對心臟保護作用。非致命性刺激、可逆性缺血、熱應激、鍛煉可使機體釋放能觸發(fā)缺血性預處理的物質(zhì)，包括NO、ROS、或阿片肽受體的激動劑。這些物質(zhì)能激活復雜的信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括PKC，PTKs和一些至今尚不清楚的

40、其他激酶。,另外，一些具有藥理活性的物質(zhì)，包括有毒性的物質(zhì)，如內(nèi)毒素、白細胞介素1、神經(jīng)壞死因子β和一些可用于臨床的藥物，NO供體，腺苷受體A1、A3的激動劑，內(nèi)毒素衍生物，也能以類似的方式激活這一復雜的信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)中的激酶，激活的激酶進而激活NF-κB等細胞轉(zhuǎn)錄因子，使得與心臟保護作用的基因表達增加。,NF-κB(nuclear，{actor-κB)是較早被認定為介導缺血性預處理的轉(zhuǎn)錄因子。 NF-κB主要對iNOS，COX2及al

41、dose reductase的表達具有修飾作用。預處理性缺血能迅速激活NF-κB，而且NF-κB的激活能夠被NO誘導。相反，抑制NF-κB的激活后能消除缺血性預處理的心臟保護作用，說明NF-κB在介導缺血性預處理中具有重要作用。,進一步研究表明，缺血誘導的NF-κB激活能被NOS抑制劑，抗氧化物MGP阻斷，說明被NOS抑制劑，抗氧化物MGP阻斷，說明NF—肥B的上游激活因素為NO和ROS。另外，有人在大鼠的缺血模型上發(fā)現(xiàn)，短暫性缺血

42、，PKCε的過度表達能激活AP-l(activating protein 1)，但AP-l是否參與介導缺血性預處理尚無明確證據(jù),2.缺氧因子在預處理中的作用,最近的研究表明，體內(nèi)一種專門負責感受體內(nèi)缺氧反應的轉(zhuǎn)錄因子，缺氧誘導因子1，(Hypoxia inducible factor 1，HIF-1)可能在缺血性預處理及缺氧中具有重要作用，盡管目前的證據(jù)還十分有限，但有跡象表明，HIF-1可能是介導PC的最重要的轉(zhuǎn)錄因子,HIF-1是一

43、種小分子的二聚體蛋白，包含有α、β兩個亞基，其每一亞基都包含有一段螺旋－環(huán)－螺旋和稱為PAS的基團，該部分是維持蛋白二聚體及DNA結(jié)合所必須的結(jié)構(gòu)。HIF－1的活性主要決定于HIF－1α的活性。HIF－1α的表達完全受細胞氧濃度的調(diào)節(jié)，隨著氧濃度的降低，HIF—1e的活性呈指數(shù)增加。缺氧時 HIF－1α的水解迅速減慢，濃度水平增高，同時其轉(zhuǎn)錄活性也因轉(zhuǎn)錄基因的上調(diào)也迅速增高。,HIF-1的上游激活物為ROS、NO及CO(carbon

44、monoxide)，他們能有效的影響HIF—l的活性。有實驗報道，羥自由基清除劑能有效的阻止缺氧性預處理，這說明ROS尤其是羥自由基對HIF-1的激活及缺氧性預處理的產(chǎn)生中可能具有重要作用。,·NO和CO對HIF-1的調(diào)節(jié)似乎比較復雜，給予NO或CO呈劑量依賴性的通過抑制HIF-1與DNA的結(jié)合活性和阻止缺氧后HIF-1的蓄積來抑制HIF-l的活性。但NO供體釋放的NO能夠迅速誘發(fā)HIF-1α的蓄積，而且低濃度的NO比高濃度

45、的NO作用更強。HIF-1的下游靶基因目前確定的有大約20多種，它的靶基因主要與細胞感受與適應缺氧有關,,其中HO-1是一種分子質(zhì)量為32ku的應激蛋白(stress protein)，多種因素如缺氧，缺血再灌注，過氧化氫及幾種重金屬都可誘導HO-1的表達，其表達增高可以減低心肌的缺血再灌注損傷。然而，誘發(fā)HO-1表達的最有力因子是熱休克轉(zhuǎn)錄因子(heat shock transcriptiOn factor，HSF)和HIF-1。,

46、HIF-1的另一靶基因iNOS的表達則與第二時相的缺血性預處理有關，其表達增高可介導心臟的第二時相缺血性預處理的形成。特異性的破壞iNOS基因能完全消除第二時相缺血性預處理的心臟保護作用?？梢栽O想，HIF-1可能是介導第二時相缺血性預處理的重要的基因轉(zhuǎn)錄因子。,最近，Wei及Semeza等的實驗對這一假說提供了初步證據(jù)。他們將小鼠置于低氧環(huán)境中缺氧5min再置于常氧的大氣環(huán)境中復氧5min，如此反復6個周期造成預處理性缺氧，在預處理性缺

47、氧后即刻或24h后，將小鼠心臟離體灌流，結(jié)果發(fā)現(xiàn)預處理性缺氧只誘發(fā)機體的第二時相預處理，即預處理性缺氧24h后，小鼠的心臟功能的恢復明顯高于未經(jīng)預處理性缺氧處理的對照組，其心臟的梗死體積明顯小于對照組。但當用特異性敲除HIF-1α的小鼠時，預處理性缺氧所誘導的第二時相預處理性保護作用則被完全消除。說明，HIF-1在心肌第二時相預處理的形成中具有重要作用。目前這一研究正在深入進行之中。,針對心臟預處理的藥理學實踐,缺血性預處理所產(chǎn)生的保護

48、作用，在臨床及藥理學的研究中具有重要的價值。人們對缺血性預處理機制進行研究，旨在闡明其機制的基礎上采用外源性介入的方法觸發(fā)缺血性預處理，從而將其應用與臨床的缺血性再灌注疾病的防治中。藥理學工作者則更關心發(fā)現(xiàn)或開發(fā)一種對機體無毒或低毒的藥物來觸發(fā)缺血性預處理，達到防病治病的作用。,近幾十年來已逐漸認識到應激、缺血、缺氧等刺激誘導的預處理性保護作用也可用外源性的藥物來誘導。這些藥物包括與缺血性預處理產(chǎn)生相關的KATP受體的激動劑、腺苷

49、受體的激動劑、NO供體、乙酰膽堿等。另外，一些與缺血性預處理無關的物質(zhì)甚至毒物，也能通過激發(fā)與缺血性預處理形成相關的因素來誘發(fā)缺血性預處理的形成，從而對心臟起保護作用。,這里主要介紹MLA（Monophosphoryl Lipid A,MLA)及3-NPA(3-nitropropionic acid,3-NPA)的研究，前者已用于臨床，后者的發(fā)現(xiàn)和應用已有多年，但近幾年研究其有誘導預處理的作用，是目前研究較多的藥物。,一、MLA,ML

50、A是一種內(nèi)毒素的衍生物，其結(jié)構(gòu)中含有內(nèi)毒素的有效結(jié)構(gòu)。研究表明，MLA具有很強的心臟保護作用，犬缺血前iv30～100μg/kg，可使缺血造成的心梗死體積減少40％～60％，兔iv35μg/kg，梗死體積減少70％。MLA可誘導第二時相的預處理形成。其作用機制可能與KATP通道的開放有關。臨床上已將MLA用于膿毒血癥的防治。,二、3-NPA,3NPA是一種由植物和菌類產(chǎn)生的自然毒物，最早用于制造選擇性的神經(jīng)性退化模型。其毒性作用

51、主要是因為不可逆性的抑制三羧酸循環(huán)中的丁二酸鹽脫氫酶，使線粒體的電子傳遞產(chǎn)生障礙。最近的研究表明，3-NPA不僅能誘導心臟的預處理的形成，也能誘導腦的預處理的形成。給兔iv3-NPA能誘導心臟的第二時相的預處理形成，這種作用可被KATP通道阻斷劑消除。,Wiegand等發(fā)現(xiàn)，3d前大鼠iv3-NPA 20mg/kg，能誘發(fā)對局灶性腦缺血的抵抗，能使永久性缺血和短暫性缺血的腦梗死體積分別減少70％和35％。其作用可能與自由基的產(chǎn)生及蛋

52、白合成有關。還有文獻報道，3-NPA誘導的抗腦缺血作用可能與通過腺苷受體，抗凋亡基因bcl-2的增高有關。進一步的機制尚在研究中。,缺血性預處理的研究已有幾十年，對缺血性預處理的研究雖然已非常之廣之深，而且仍方興未艾，但從整體上來說，其機制至今尚未完全清楚，目前認為，它是由多種基因表達產(chǎn)物共同參與介導完成的。從祖國傳統(tǒng)醫(yī)學思想來看，缺血性預處理實際上一種“以毒攻毒”而引起的對組織的保護機制。這種機制實際上非常廣泛地存在機體內(nèi)。借