缺血性預(yù)處理的

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

2、，預(yù)處理已被擴(kuò)展至更廣闊的領(lǐng)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(yù)處理的機(jī)制有著重要的臨床應(yīng)用價(jià)值，深入了解其機(jī)制對(duì)缺血性疾病所致的損傷，尤其對(duì)缺血性心腦血管病的治療具有重要的意義。,預(yù)處理（preconditioning）的概念,1985年Murry和他的同事首次報(bào)道，結(jié)扎狗冠狀動(dòng)脈5min，繼而再灌注5min，如此反復(fù)4次，再持續(xù)結(jié)扎冠狀動(dòng)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(fù)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(fù)多次的短暫缺血可減輕心肌缺血性損傷。,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這種保護(hù)作用不是通過改善冠狀血流實(shí)現(xiàn)的，而是源于提高心肌對(duì)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(hù)現(xiàn)象被稱為缺血性預(yù)處理（ischemic preconditioning）

4、。,在Murry首次報(bào)道的關(guān)于缺血性預(yù)處理的實(shí)驗(yàn)后，人們?cè)谕?、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(hù)現(xiàn)象。而且在臨床血管成型手術(shù)中也觀察到，反復(fù)多次短暫阻斷病人的冠狀動(dòng)脈也可減隨后長時(shí)間缺血所致的心肌梗死體積。,目前，預(yù)處理定義的外延已擴(kuò)大。主要表現(xiàn)在以下四個(gè)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(jī)械刺激等。（2）其保護(hù)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(dǎo)及血管運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。,（3）缺血性預(yù)處理的概念已被擴(kuò)展至更廣泛的領(lǐng)域。腦、肺、骨骼肌、腸等許多器官都存在有反復(fù)多次短暫缺血可減少隨后長時(shí)間缺血所致?lián)p傷的現(xiàn)象。,（4）缺血性預(yù)處理時(shí)間窗（window）不僅僅在預(yù)處理后96h，而包括一迅速發(fā)生于缺血性預(yù)處理后數(shù)分鐘至2~3h的保護(hù)性反應(yīng)窗，這一時(shí)相的保護(hù)性反應(yīng)稱為第一時(shí)間窗（first window）或早期時(shí)相（early phase），也稱急性時(shí)窗（acute　window

6、）或急性預(yù)處理（acute preconditioning） 而與之相對(duì)應(yīng)的另一保護(hù)時(shí)段發(fā)生于預(yù)處理后數(shù)小時(shí)持續(xù)至數(shù)周，這一時(shí)相稱為第二時(shí)間窗（second window）或晚期時(shí)相（delayed phase），也稱延遲時(shí)窗（delayed window）。,盡管誘發(fā)缺血性預(yù)處理的方法（反復(fù)阻斷冠狀動(dòng)脈血流）很難應(yīng)用于臨床治療，但缺血性預(yù)處理的發(fā)生機(jī)制卻蘊(yùn)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(yù)處理的某種關(guān)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(yù)處理，從而抵抗缺血性損傷，對(duì)缺血性疾病的防治無疑有重要的作用。因此，人們對(duì)缺血性預(yù)處理機(jī)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(huì)（American Heart Association）年會(huì)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(guān)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(guān)缺血再灌注的文章10600（2005～2007年5281篇），其中涉及缺血性預(yù)處理的文章有978篇。主要關(guān)注于心、腦、肝、腎、腸、肺等器官。,預(yù)處理的形成機(jī)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(jī)磷酸鹽、脂肪酸、乳酸、H+及NADH的蓄積。隨著缺血進(jìn)程的加深，細(xì)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(shí)減低。這種心功能持續(xù)數(shù)小時(shí)減低的現(xiàn)象稱為功能喪失（stunning）。,缺血時(shí)間如超過20min，常會(huì)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(yù)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(dòng)脈搭橋術(shù)手術(shù)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(yù)處理的保護(hù)效應(yīng)主要體現(xiàn)在減少缺血再灌注的心肌梗死范圍，促進(jìn)在灌注后功能的恢復(fù)，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(xì)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(xì)胞內(nèi)PH穩(wěn)定等作用。,經(jīng)多年的研究認(rèn)為，預(yù)處理的形成是由多因素，多個(gè)基因表達(dá)產(chǎn)物共同參與介導(dǎo)的一個(gè)復(fù)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(duì)特定的生物功能具有一般調(diào)節(jié)作用，包括對(duì)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(chǔ)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(xì)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(xì)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(fù)性節(jié)律，負(fù)性傳導(dǎo)，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(shí)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(jìn)ATP的再合成來改善缺血后心功能的恢復(fù)。但實(shí)驗(yàn)表明，內(nèi)源性的腺苷具有介導(dǎo)房室傳導(dǎo)減

14、緩心率的作用，而外源性的腺苷作用是僅加強(qiáng)這種作用。,2.腺苷的心肌保護(hù)作用,因此，人們又推測，腺苷的心臟保護(hù)作用可能源于其降低心率的作用。但實(shí)際上，腺苷對(duì)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(rèn)為，腺苷的心臟保護(hù)作用不是對(duì)心臟的代謝和心率水平的影響，而是作用于特定的受體進(jìn)而觸發(fā)特定的信息傳導(dǎo)通路來介導(dǎo)的。其心臟保護(hù)作用機(jī)制與缺血性預(yù)處理有關(guān)。,3.腺苷與缺血性預(yù)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(yù)處理缺血時(shí)，腺苷受體被增加的腺苷占領(lǐng)，并介導(dǎo)在缺血性預(yù)處理中發(fā)揮重要作用。其主要證據(jù)為：缺血性預(yù)處理減少心肌梗死體積的心臟保護(hù)作用可被腺苷受體阻斷劑所消除。外源性的腺苷能誘導(dǎo)類似缺血性預(yù)處理的心臟保護(hù)作用。腺苷的這種心臟保護(hù)作用是通過腺苷A1受體介導(dǎo)的。給予特異性的腺苷A1受體激動(dòng)劑rPIAn能模擬出缺血性預(yù)處理類似的心臟保護(hù)作用。,4.腺苷在缺血性預(yù)處理中的作用機(jī)制,短暫的預(yù)處理缺血時(shí)

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

17、白可分為4個(gè)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(yù)處理性缺血前預(yù)先給予Gi抑制劑河豚毒，則能阻斷缺血性預(yù)處理，減少心肌梗死體積的保護(hù)作用。G蛋白激活與之偶聯(lián)的磷脂酶C，使細(xì)胞膜上的磷脂分解為甘油二酯（diacylglycerol,　DAG）。DAG進(jìn)而激活細(xì)胞內(nèi)蛋白磷酸化的關(guān)鍵酶—蛋白激酶C（protein kinase C,　PKC），參與

18、缺血性預(yù)處理。,二.ATP敏感性鉀通道,實(shí)驗(yàn)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(xì)胞電生理特性的改變有可能使缺血再灌注時(shí)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(xì)胞內(nèi)鈣超載，減輕缺血再灌注損傷。目前認(rèn)為，KATP對(duì)心臟的保護(hù)作用不僅僅限于減低細(xì)胞內(nèi)鈣超載，而是通過在缺血性預(yù)處理中發(fā)揮作用達(dá)到心肌保護(hù)作用。,1.ATP敏感性鉀通道生理,（1）ATP及局部代謝因素對(duì)KATP的作用KATP的關(guān)啟主要受細(xì)

19、胞內(nèi)ATP的門控。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)ATP水平增高時(shí)，通道趨于關(guān)閉。其他核苷酸如ADP、AMP、GTP、CTP對(duì)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(duì)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(duì)KATP有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用。另外，pH的降低能減低KATP對(duì)ATP的敏感性，使KATP開放增加。缺血時(shí)細(xì)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(duì)KATP的作用。心肌細(xì)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(xì)胞內(nèi)核酸的存在對(duì)維持通道活性具有重要作用。有實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)鉗制的膜暴露于無ATP或低濃度ATP時(shí)，隨著暴露的時(shí)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(duì)run down現(xiàn)象具有加強(qiáng)作用，而

21、trypsin能減緩run down。在run down產(chǎn)生后，Mg—ATP則能恢復(fù)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(duì)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(dòng)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(qiáng)

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(duì)而言，KATP的激動(dòng)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(yù)處理,早在Noma發(fā)現(xiàn)KATP時(shí)就曾設(shè)想， KATP可能具有心臟保護(hù)作用。現(xiàn)已明確，在心肌缺血再灌注損傷中， KATP不僅有保護(hù)心臟的作用，而且其保護(hù)作用至少包括兩個(gè)方面，即通道

23、被激活后，與通道特性有關(guān)的心臟保護(hù)作用以及通過參與介導(dǎo)缺血性預(yù)處理的心臟保護(hù)作用。,3.與通道特性有關(guān)的心臟保護(hù)作用,KATP的激活能使心肌細(xì)胞的動(dòng)作電位時(shí)程縮短，使鈣內(nèi)流減少，從而減輕細(xì)胞內(nèi)鈣超載所致的損傷作用細(xì)胞內(nèi)的鈣減少，也使得心肌細(xì)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(dòng)脈的一些平滑肌上，缺血后， KATP被激活使K外流增多，細(xì)胞膜將超極化，從而使血管擴(kuò)張，血流增多，進(jìn)而改善缺血缺氧。,4. KATP介導(dǎo)的

24、缺血性預(yù)處理的心臟保護(hù)作用,Gross及其同事發(fā)現(xiàn)，無論在預(yù)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(hù)作用。相反，注射KATP的激動(dòng)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(yù)處理相似的水平。說明，KATP通道參與了缺血性預(yù)處理的形成。Yan，Grover和Kitakase等也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)靜脈或冠狀動(dòng)脈注入glibelclamide能阻斷缺血性預(yù)處理的保護(hù)作用,G

25、ross、Kitakase用采用反復(fù)4次由靜脈注入KATP激動(dòng)劑，每次注入間隔5min的方法來模擬反復(fù)預(yù)處理性缺血。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3種不同的KATP激動(dòng)劑都能產(chǎn)生明顯的心肌保護(hù)作用，其作用強(qiáng)度與缺血性預(yù)處理的強(qiáng)度相似。缺氧性預(yù)處理也能產(chǎn)生與缺血預(yù)處理類似的心臟保護(hù)效應(yīng)，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(yù)處理 有人曾報(bào)道，KATP也參與人體的缺血性預(yù)處 理形成,5.KATP介導(dǎo)的缺血性預(yù)處理的作用機(jī)制,KA

26、TP通道的開放具有縮短動(dòng)作電位時(shí)程(APD)的作用。有學(xué)者認(rèn)為，這種縮短APD的作用在介導(dǎo)缺血性預(yù)處理中可能具有重要作用 如Tan,Et,Al及Schultz等報(bào)道，經(jīng)短暫預(yù)處理缺血的動(dòng)物，其APD在隨后的長時(shí)相損傷性缺血時(shí)也明顯縮短，KATP阻斷能夠消除經(jīng)短暫預(yù)處理性缺血產(chǎn)生的APD縮短作用以及心臟保護(hù)作用。說明KATP參與介導(dǎo)缺血性預(yù)處理的機(jī)制與其KATP開放后APD的縮短有關(guān)。,另有觀點(diǎn)認(rèn)為， KATP介導(dǎo)的缺血性預(yù)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(guān)，該通道可被KATP的抑制劑glibelclamide阻斷，能被GTP或KATP的激動(dòng)劑激活，但這種通道的特性尚未完全清楚。較廣泛的觀點(diǎn)認(rèn)為， KATP參與缺血性預(yù)處理的作用與蛋白激酶C的激活有關(guān)。,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(xué)、Western、Northern等不同方法證實(shí)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(dòng)物的心臟中，而且在出生后表達(dá)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(yù)處理中的作用及機(jī)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(yù)處理的心臟保護(hù)作用，在其實(shí)施的3組實(shí)驗(yàn)中，未經(jīng)預(yù)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(dá)40％，經(jīng)缺血性預(yù)處理的組其梗死體積僅為10％，在使用PKC抑制劑的實(shí)驗(yàn)組，其梗死體積與缺血性預(yù)處理的組相當(dāng)。 ，用PMA或OAG(1-oleyl-2welyl glycerol)激活PKC后完全模擬出與缺血處理相當(dāng)?shù)男呐K保護(hù)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(dòng)物模型及不同的PKC抑制劑、阻斷劑后也得到了驗(yàn)證。,目前最為廣泛接受的是PKC轉(zhuǎn)移學(xué)說腺苷、ACH等作用于其對(duì)應(yīng)的受體后可使G蛋白激活，

30、G蛋白進(jìn)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(guān)。,PKC是以何種機(jī)制參與缺血性預(yù)處理的形成的呢?,最近有研究表明PKC能調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的離子電流，PKC可以激活心肌ATP敏感的鉀通道，充當(dāng)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(hù)心肌過程有多種因子參與，而PKC的轉(zhuǎn)位與激活則是關(guān)鍵因素。Speechly-Dick等在大鼠用PKC激動(dòng)劑1，2-dioctanoy-snglycero(DOG)可以模擬IP保護(hù)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(dòng)劑四洗佛波乙酸酯(PMA)保護(hù)人的心肌細(xì)胞，預(yù)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(lǐng)域。尤其是2000年的諾貝爾生物學(xué)獎(jiǎng)被3位研究一氧化氮的學(xué)者分享后，注定了NO分研究具有劃時(shí)代意義。活性氧自由基及一氧化氮在缺血再灌注損傷及缺血性預(yù)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(xué)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L(fēng)O，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(xì)胞；②線粒體中的電子轉(zhuǎn)移鏈，主要存在于心肌細(xì)胞；③NADPH氧化酶途徑，主要存在于中性粒細(xì)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(yù)處理中的作用,Murry曾提出，預(yù)處理性缺血時(shí)產(chǎn)生的氧自由基，在缺血性預(yù)處理中可能具有重要作用。Tanaka等證明，給動(dòng)物自

34、由基清除劑MPG后，能夠消除預(yù)處理的保護(hù)作用。Sun等以清醒的豬為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，當(dāng)在預(yù)處理缺血時(shí)給予SOD、過氧化氫還原酶及MPG，能夠完全消除缺血性預(yù)處理的保護(hù)作用。相反，從兔的冠狀動(dòng)脈中注入活性氧生成系統(tǒng)，則能誘發(fā)PC樣的心臟保護(hù)作用。,NO在缺血性預(yù)處理中具有觸發(fā)及介導(dǎo)雙重作用。在預(yù)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(yù)處理的心保護(hù)作用。相反，外源性給予足量的NO來替代預(yù)處理性缺血，也能誘發(fā)缺血性預(yù)處理，

35、對(duì)心臟起保護(hù)作用。這說明NO可能具有觸發(fā)缺血性預(yù)處理的作用,當(dāng)eNOS基因被敲除后，預(yù)處理性缺血處理的心臟保護(hù)作用則完全被消除。說明eNOS是缺血處理形成的必要性。當(dāng)iNOS基因被敲除后，盡管eNOS依然存在，但心肌的缺血性預(yù)處理則不復(fù)存在。說明iNOS介導(dǎo)了缺血性預(yù)處理,3. 活性氧自由基及一氧化氮在缺血性預(yù)處理中的作用機(jī)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(yù)處理的機(jī)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(hù)有關(guān)的為物質(zhì)的基因表達(dá)增高，達(dá)到保護(hù)心臟的目的。,Pei Peing等發(fā)現(xiàn)，在遲發(fā)性的缺血性預(yù)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(dá)增高后產(chǎn)生的NO所介導(dǎo)的遲發(fā)性的缺血性預(yù)處理，則與COX2作用有關(guān)。,預(yù)處理性缺血減少了損傷因素的作用強(qiáng)度如NO可以擴(kuò)張血管，減少缺血區(qū)，而在再灌注時(shí)，NO可以和超氧陰離子發(fā)生反應(yīng)，生成毒性更強(qiáng)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(fù)5min缺血，5min再灌注預(yù)處理性缺血后，NO的生成在預(yù)處理性缺血的每一缺血再灌注達(dá)到循環(huán)中呈逐漸減低趨勢，至再灌注時(shí)其NO的產(chǎn)生比未經(jīng)預(yù)處理性缺血的心臟明顯減少，但其心功能的恢復(fù)卻明顯增高，心梗死體積明顯減少。,由此認(rèn)為，正是由于預(yù)處理性缺血，使得NO的產(chǎn)生在再灌注時(shí)明顯減少，進(jìn)而使ONOO的產(chǎn)生也明顯減少，因而保護(hù)了心臟的再灌注損傷。同時(shí)，低濃度水平的ONOO不僅也能觸發(fā)缺血性預(yù)處理，而且

38、對(duì)心臟具有保護(hù)作用。,五.其他參與缺血性預(yù)處理的物質(zhì),參與缺血性預(yù)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(jī)制及相關(guān)的藥理學(xué)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(yù)處理,除了ROS、NO，許多對(duì)遲發(fā)性缺血性預(yù)處理有觸發(fā)作用的因素，包括腺苷受體激動(dòng)劑、KATP通道激動(dòng)劑、NO供體及一些應(yīng)激刺激、缺血、缺氧都能激活基因轉(zhuǎn)錄因子，從而使對(duì)心臟有保護(hù)作用的蛋白表達(dá)增高，達(dá)到缺血性預(yù)處理對(duì)心臟保護(hù)作用。非致命性刺激、可逆性缺血、熱應(yīng)激、鍛煉可使機(jī)體釋放能觸發(fā)缺血性預(yù)處理的物質(zhì)，包括NO、ROS、或阿片肽受體的激動(dòng)劑。這些物質(zhì)能激活復(fù)雜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)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(xì)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(dòng)劑，內(nèi)毒素衍生物，也能以類似的方式激活這一復(fù)雜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)中的激酶，激活的激酶進(jìn)而激活NF-κB等細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子，使得與心臟保護(hù)作用的基因表達(dá)增加。,NF-κB(nuclear，{actor-κB)是較早被認(rèn)定為介導(dǎo)缺血性預(yù)處理的轉(zhuǎn)錄因子。 NF-κB主要對(duì)iNOS，COX2及al

41、dose reductase的表達(dá)具有修飾作用。預(yù)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(dǎo)。相反，抑制NF-κB的激活后能消除缺血性預(yù)處理的心臟保護(hù)作用，說明NF-κB在介導(dǎo)缺血性預(yù)處理中具有重要作用。,進(jìn)一步研究表明，缺血誘導(dǎo)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(dá)能激活A(yù)P-l(activating protein 1)，但AP-l是否參與介導(dǎo)缺血性預(yù)處理尚無明確證據(jù),2.缺氧因子在預(yù)處理中的作用,最近的研究表明，體內(nèi)一種專門負(fù)責(zé)感受體內(nèi)缺氧反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子，缺氧誘導(dǎo)因子1，(Hypoxia inducible factor 1，HIF-1)可能在缺血性預(yù)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(dǎo)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(gè)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(tuán)，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(dá)完全受細(xì)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(shí) HIF－1α的水解迅速減慢，濃度水平增高，同時(shí)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(shí)驗(yàn)報(bào)道，羥自由基清除劑能有效的阻止缺氧性預(yù)處理，這說明ROS尤其是羥自由基對(duì)HIF-1的激活及缺氧性預(yù)處理的產(chǎn)生中可能具有重要作用。,·NO和CO對(duì)HIF-1的調(diào)節(jié)似乎比較復(fù)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(qiáng)。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(xì)胞感受與適應(yīng)缺氧有關(guān),,其中HO-1是一種分子質(zhì)量為32ku的應(yīng)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(dǎo)HO-1的表達(dá)，其表達(dá)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(dá)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(dá)則與第二時(shí)相的缺血性預(yù)處理有關(guān)，其表達(dá)增高可介導(dǎo)心臟的第二時(shí)相缺血性預(yù)處理的形成。特異性的破壞iNOS基因能完全消除第二時(shí)相缺血性預(yù)處理的心臟保護(hù)作用?？梢栽O(shè)想，HIF-1可能是介導(dǎo)第二時(shí)相缺血性預(yù)處理的重要的基因轉(zhuǎn)錄因子。,最近，Wei及Semeza等的實(shí)驗(yàn)對(duì)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(fù)氧5min，如此反復(fù)6個(gè)周期造成預(yù)處理性缺氧，在預(yù)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(yù)處理性缺氧只誘發(fā)機(jī)體的第二時(shí)相預(yù)處理，即預(yù)處理性缺氧24h后，小鼠的心臟功能的恢復(fù)明顯高于未經(jīng)預(yù)處理性缺氧處理的對(duì)照組，其心臟的梗死體積明顯小于對(duì)照組。但當(dāng)用特異性敲除HIF-1α的小鼠時(shí)，預(yù)處理性缺氧所誘導(dǎo)的第二時(shí)相預(yù)處理性保護(hù)作用則被完全消除。說明，HIF-1在心肌第二時(shí)相預(yù)處理的形成中具有重要作用。目前這一研究正在深入進(jìn)行之中。,針對(duì)心臟預(yù)處理的藥理學(xué)實(shí)踐,缺血性預(yù)處理所產(chǎn)生的保護(hù)

48、作用，在臨床及藥理學(xué)的研究中具有重要的價(jià)值。人們對(duì)缺血性預(yù)處理機(jī)制進(jìn)行研究，旨在闡明其機(jī)制的基礎(chǔ)上采用外源性介入的方法觸發(fā)缺血性預(yù)處理，從而將其應(yīng)用與臨床的缺血性再灌注疾病的防治中。藥理學(xué)工作者則更關(guān)心發(fā)現(xiàn)或開發(fā)一種對(duì)機(jī)體無毒或低毒的藥物來觸發(fā)缺血性預(yù)處理，達(dá)到防病治病的作用。,近幾十年來已逐漸認(rèn)識(shí)到應(yīng)激、缺血、缺氧等刺激誘導(dǎo)的預(yù)處理性保護(hù)作用也可用外源性的藥物來誘導(dǎo)。這些藥物包括與缺血性預(yù)處理產(chǎn)生相關(guān)的KATP受體的激動(dòng)劑、腺苷

49、受體的激動(dòng)劑、NO供體、乙酰膽堿等。另外，一些與缺血性預(yù)處理無關(guān)的物質(zhì)甚至毒物，也能通過激發(fā)與缺血性預(yù)處理形成相關(guān)的因素來誘發(fā)缺血性預(yù)處理的形成，從而對(duì)心臟起保護(hù)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(yīng)用已有多年，但近幾年研究其有誘導(dǎo)預(yù)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(qiáng)的心臟保護(hù)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(dǎo)第二時(shí)相的預(yù)處理形成。其作用機(jī)制可能與KATP通道的開放有關(guān)。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?yàn)椴豢赡嫘缘囊种迫人嵫h(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(dǎo)心臟的預(yù)處理的形成，也能誘導(dǎo)腦的預(yù)處理的形成。給兔iv3-NPA能誘導(dǎo)心臟的第二時(shí)相的預(yù)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(duì)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(guān)。還有文獻(xiàn)報(bào)道，3-NPA誘導(dǎo)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(guān)。進(jìn)一步的機(jī)制尚在研究中。,缺血性預(yù)處理的研究已有幾十年，對(duì)缺血性預(yù)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(jī)制至今尚未完全清楚，目前認(rèn)為，它是由多種基因表達(dá)產(chǎn)物共同參與介導(dǎo)完成的。從祖國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)思想來看，缺血性預(yù)處理實(shí)際上一種“以毒攻毒”而引起的對(duì)組織的保護(hù)機(jī)制。這種機(jī)制實(shí)際上非常廣泛地存在機(jī)體內(nèi)。借