關于藥理學的綜述：

心肌細胞凋亡與梗塞的研究進展

關鍵詞：細胞凋亡 心肌缺血 心肌梗塞

細胞凋亡是細胞在正常的生理或病理狀態(tài)下發(fā)生的一種自發(fā)的、程序化的死亡過程。細胞凋亡發(fā)生時呈現(xiàn)出獨特的形態(tài)學和生物化學特征，其表現(xiàn)為細胞膜完整，細胞器形態(tài)改變較輕，細胞核固縮、斷裂，最終形成凋亡小體并被巨噬細胞等清除。而且，凋亡細胞基因組的裂解產(chǎn)物在瓊脂糖凝膠電泳圖譜上呈現(xiàn)出典型的DNA ladder.心肌缺血可引起缺血區(qū)及缺血邊緣區(qū)心肌細胞的死亡，并可隨后發(fā)展為心肌梗塞（myocardial infarction， MI），使心肌細胞死亡進一步加劇，最終可導致心衰的發(fā)生。近年來研究顯示，細胞凋亡參與MI心肌細胞的死亡，并在心室重構、心功能改變過程中起關鍵作用【1，2】�，F(xiàn)就心肌細胞凋亡與梗塞的研究進展綜述如下。

1 心肌細胞凋亡存在于MI中的依據(jù)心肌細胞凋亡是缺血所致MI心肌細胞死亡的途徑之一。Yue等【3】發(fā)現(xiàn)，在缺血導致的大鼠MI 模型3d后通過原位末端脫氧核苷酸轉移酶介導的切口末端標記法（TUNEL）和DNA laddering檢測，梗塞邊緣區(qū)（離梗塞區(qū)～500um）心肌細胞凋亡指數(shù)明顯增高。Gu等【4】在心肌缺血誘發(fā)的MI動物模型中發(fā)現(xiàn)，與遠離梗塞區(qū)相比，梗塞邊緣區(qū)存在不規(guī)則形狀的心肌細胞及大量的凋亡細胞核。Baldi等【5】報道在人類急性心肌梗塞（AMI）晚期尸解中，心肌細胞凋亡仍然非�；钴S，而且遠離梗塞區(qū)細胞凋亡指數(shù)（0.7%）遠遠低于梗塞區(qū)（25.4%）。以上說明細胞凋亡主要存在于梗塞區(qū)及梗塞邊緣區(qū)。也有研究發(fā)現(xiàn)，在早期MI患者中遠離梗塞區(qū)凋亡細胞數(shù)量仍然可觀，但心肌細胞凋亡的存在并不能作為MI的診斷標志【6】。

2 心肌細胞凋亡與梗塞后心室重構MI發(fā)生時引起心肌細胞丟失以及細胞外基質的一系列變化，導致心室重構的發(fā)生。心肌細胞凋亡與心室重構關系密切，抑制心肌細胞凋亡有利于心室功能的改善。研究發(fā)現(xiàn)，通過藥物抑制心肌細胞凋亡可提高左心室射血分數(shù)，減少左心室舒張末期內(nèi)徑，改善心功能【4】。Sinagra等【7】研究發(fā)現(xiàn)，MI后由細胞凋亡引起的細胞丟失導致左心室舒張功能障礙，這可能是心室功能惡化的原因之一。Abbate等【8】最近發(fā)現(xiàn)，在兩個不同的實驗動物模型中，MI 24h之內(nèi)通過抑制心肌細胞凋亡能夠顯著改善心室重構過程。Diwan等【9】在敲除鼠心臟促凋亡基因Bnip3的MI模型中研究發(fā)現(xiàn)，2d后梗塞邊緣區(qū)及遠離梗塞區(qū)的心肌細胞凋亡減少，3周后則顯示出改善左心室收縮及抑制左心室擴張的功能，從而證實Bnip3是MI后心室重構的一個主要決定性因子。另外，AMI后遠離梗塞區(qū)的左心室正常區(qū)域，心肌細胞凋亡明顯增加，通過抑制此區(qū)域的心肌細胞凋亡能夠逆轉AMI后的不利反應，起到保護左心室功能的作用【10】。

3 與MI有關的凋亡調控因子心肌細胞凋亡受多種蛋白、基因、生長因子的調控，Bcl-2家族是迄今研究最深入的凋亡調控因子之一，其促凋亡蛋白與抗凋亡蛋白的比值在決定細胞存亡中起關鍵作用。P53在調控心肌細胞凋亡中同樣起重要作用。有研究證明，通過藥物預處理能明顯抑制實驗性AMI大鼠心肌細胞中P53及Bax、Fas的表達，Bcl-2表達則增加，從而明顯減少心肌細胞的凋亡【2】。人類血液中還存在可溶性Fas（sFas）和FasL（sFasL），前者通過抑制Fas與細胞膜上的FasL結合阻斷細胞凋亡，后者可誘導細胞發(fā)生凋亡。Soeki等【11】研究發(fā)現(xiàn)，在AMI后1d血漿sFas濃度顯著增加，14d后濃度減少，而sFasL濃度無明顯變化。說明AMI早期，機體自身sFas濃度增加抑制心肌細胞凋亡；隨著時間推移，sFas濃度減少，細胞凋亡加劇。該研究還發(fā)現(xiàn)，在心室重構患者中sFasL濃度于AMI 后14d及21d高于無心室重構患者，說明MI晚期發(fā)生心室重構的患者心肌細胞凋亡增多，sFasL起了誘導作用。

另外，hsp70是熱休克蛋白家族（hsps）在心肌細胞保護中研究最成熟的成員之一【1】。Dybdahl【12】等對28例AMI患者研究發(fā)現(xiàn)，血液中hsp70和C反應蛋白（CRP）及白細胞介素-6（IL-6）顯著增加，hsp70峰值濃度與心臟肌鈣蛋白T及心肌肌酸激酶同工酶的峰值濃度相關。而且AMI后1d左心室射血分數(shù)與hsp70濃度呈負相關，說明hsp70濃度可能與梗塞面積有關。一些生長因子也參與心肌細胞凋亡的發(fā)生，如Davis等【13】在大鼠MI模型中通過生物素化的那諾芬使胰島素樣生長因子-1持續(xù)釋放28d，與僅有那諾芬的組別比較，Akt活性增強，caspase-3減少28%. 4 心肌細胞凋亡的信號轉導途徑在心肌細胞凋亡的信號轉導途徑中死亡受體途徑與線粒體途徑研究最成熟。 最近發(fā)現(xiàn)，阻斷AT1受體能夠明顯減少Fas表達，從而抑制Fas/FasL介導的心肌細胞凋亡【14】。TNF-α也能通過與Fas/FasL相同的途徑誘導心肌細胞凋亡。Sun等【15】在TNF-α敲除小鼠MI模型中發(fā)現(xiàn)，與正常小鼠相比遠離梗塞區(qū)及無梗塞心肌中細胞凋亡數(shù)目非常少。線粒體在細胞凋亡過程中起著主開關作用。Cyt C釋放到胞漿中后與凋亡活化因子-1、caspase-9分子形成凋亡體。凋亡體活化caspase-9，從而激活下游caspase分子，如caspase-3等，最終誘導凋亡的發(fā)生。有研究證明，抑制凋亡體的形成同時伴隨caspase-9和-3的失活能夠抑制心肌細胞凋亡【16】。另外，Bcl-2家族可調節(jié)線粒體途徑中Cyt C的釋放。通過抑制Bax通道的活化能夠抑制Cyt C的釋放，從而抑制細胞凋亡 【17】。

Akt在調節(jié)心肌細胞生長及存活中起重要作用，其途徑的激活能夠抑制心肌細胞凋亡【3】。Akt又稱磷酸激酶B，是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，包括Akt1、Akt2、Akt3三個亞型。其中Akt1和Akt2已被證實有抑制心肌細胞凋亡作用【3，4】。Akt激活后可使促凋亡因子Bad、caspase-9磷酸化及上調P53的負向調節(jié)蛋白，阻斷以上因子介導的凋亡途徑。有研究發(fā)現(xiàn)，三碘甲狀腺原氨酸能夠明顯誘導MI邊緣區(qū)Akt自身Ser473磷酸化，使此區(qū)域心肌細胞凋亡減少，而且MI后正常區(qū)Akt2有輕微表達但與模型組相比差異顯著，其意義有待進一步研究【3】。最近絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑在心肌細胞凋亡中的作用日益受到關注。MAPK有3個主要的亞家族：細胞外信號調節(jié)激酶（ERK），c-Jun氨基末端激酶（JNK）和P38 MAPK.其中P38 MAPK在心肌缺血后細胞凋亡的信號轉導途徑中起中樞作用，通過抑制P38 MAPK能明顯上調Bcl-2蛋白表達【18】。

5 MI心肌細胞凋亡的防治5.1 基因治療在包含人類A20基因的轉基因小鼠MI模型中發(fā)現(xiàn)，在心臟中特異性過度表達人類A20基因可阻斷IκB激酶β和P65活性，抑制NF-κB信號通路，減少caspase-3、-9及Cyt C和第二線粒體來源的半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶激活劑（Smac）的釋放，抑制心肌細胞凋亡。進一步研究發(fā)現(xiàn)，A20能夠增強抗凋亡蛋白Bcl-2、X染色體凋亡蛋白抑制劑（XIAP）、細胞型Fas相關死亡域樣白介素-1β轉換酶抑制蛋白（cFLIP）的表達，減少促凋亡蛋白Fas、FasL、Bax的表達，明顯縮小心肌梗塞面積，阻止左心室功能障礙和重構，延遲隨后心衰的發(fā)生【19】。Rong等【20】在移植人生長激素（hGH）基因的大鼠心肌缺血模型中發(fā)現(xiàn)，缺血4周后GH可下調Bax表達，Bcl-2/Bax比率增加，心肌細胞凋亡被抑制；而且，左心室舒張末期內(nèi)徑和梗塞面積明顯減小，心功能明顯改善，這可能與血中IGF-1濃度升高、腦鈉素水平明顯降低有關。大量研究表明，P38 MAPK激活可誘導心肌細胞凋亡。MAPK磷酸化酶-1（MKP-1）可使P38 MAPK去磷酸化而鈍化，在心肌缺血MKP-1轉基因小鼠中，MKP-1過度表達明顯抑制P38 MAPK活性，從而明顯減輕梗死損傷程度【18】。也有研究發(fā)現(xiàn)，MI早期通過局部P38α基因轉移增強P38 MAPK活性，同時增加血管發(fā)生相關因子表達，明顯降低心肌細胞凋亡指數(shù)和減少心肌梗塞面積，改善MI后心室重構【21】。

5.2 干細胞移植治療干細胞移植為目前治療缺血性心臟病的熱點之一。由于胚胎干細胞的研究受到倫理道德及取材困難等因素的影響，研究者把更多的希望寄予成體干細胞。目前用于心肌細胞研究的成體干細胞主要有骨髓干細胞、骨髓間充質干細胞、內(nèi)皮祖細胞、骨骼肌干細胞等。Uemura等【22】在鼠心肌缺血導致的MI模型中發(fā)現(xiàn)，骨髓干細胞（BMSC）治療組心肌細胞Akt活性增加，TUNEL陽性細胞數(shù)明顯減少。BMSC預處理組可通過旁分泌途徑抑制心肌細胞凋亡，明顯縮減梗塞面積，提高左心室射血分數(shù)，減輕MI后左心室重構。Berry等【23】將骨髓間充質干細胞（MSC）直接注入MI大鼠梗塞區(qū)及邊緣區(qū)表現(xiàn)為TUNEL陽性細胞減少，梗塞面積減少，心肌收縮和舒張功能改善。雖然干細胞改善缺血心肌功能的機制尚不明確，其治療結果存在爭議，但大多數(shù)研究表明干細胞治療缺血性心臟病是安全有效的，其最終療效需進一步進行大樣本、隨機雙盲、多中心的臨床研究后才能確定。

5.3 天然產(chǎn)物活性成分治療天然產(chǎn)物中許多活性成分具有良好的抗心肌細胞凋亡的作用，這些成分主要集中于生物堿、苷類、萜類和黃酮類等化合物中。羥基積雪草苷（MA）是積雪草中的一種主要萜類化合物，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)MA預處理的缺血所致的大鼠MI模型中乳酸脫氫酶、肌酸磷酸激酶釋放減少，超氧化物歧化酶活性增強，丙二醛濃度及CRP活性顯著降低，心肌細胞凋亡減輕，心肌梗塞面積縮小【24】。Ling等【25】研究發(fā)現(xiàn)，四方蒿總黃酮通過調節(jié)Bcl-2家族（Bcl-2表達增強，Bax表達降低）抑制心肌細胞凋亡，縮減心肌梗塞面積。綠茶的主要活性成分是表沒食子兒茶精沒食子酸酯（EGCG），Townsend等【26】研究發(fā)現(xiàn)，EGCG可通過抑制信號傳導與轉錄活化因子-1（STAT-1）磷酸化，減少離體大鼠心臟中缺血誘導的心肌細胞凋亡，縮減心肌梗塞面積，改善心功能。在培養(yǎng)的乳鼠心肌細胞中，經(jīng)EGCG預處理后同樣能夠抑制STAT-1自身酪氨酸701和絲氨酸727磷酸化，明顯減少缺血誘導的Fas受體表達，降低caspase-3活性，抑制心肌缺血損傷誘導的心肌細胞凋亡。從苦苣中提取的單體木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷可明顯減少缺氧培養(yǎng)的乳鼠心肌細胞凋亡，使凋亡小體數(shù)目降低【27】。5.4 聯(lián)合治療隨著對MI心肌細胞凋亡的研究深入，大量藥物治療可以減少心肌細胞凋亡，改善MI后心功能。有研究發(fā)現(xiàn)，MI發(fā)生時一些炎癥因子參與其中【12，28】，通過研究炎癥因子與細胞凋亡的關系，抗炎類藥物可能會成為今后抑制MI心肌細胞凋亡的一個重要策略之一。另外，血管緊張素轉化酶抑制劑（ACEI）、β受體阻滯劑（BB）、他汀類藥物等都顯示出一定的療效。最近研究發(fā)現(xiàn)，通過藥物和治療方法之間的聯(lián)合運用顯示出優(yōu)于單獨運用其中任一方法的療效。Boyle等【30】在缺血誘發(fā)的MI裸大鼠中分別通過ACEI和BB治療、內(nèi)皮祖細胞移植（EPC）治療、EPC和ACEI/BB治療，結果發(fā)現(xiàn)ACEI和BB治療組在局部遠離梗塞區(qū)減少75%的心肌纖維化，EPC治療組通過誘導梗塞邊緣區(qū)血管形成而阻抑此區(qū)域81%的心肌細胞凋亡，EPC聯(lián)合ACEI/BB治療組改善左心室功能的效果優(yōu)于單獨運用其中任一方法。Li等【31】在MI大鼠心肌內(nèi)直接注射Bcl-2基因修飾的MSC與單獨MSC移植相比，心肌細胞存活率明顯升高，梗塞面積減少17%，心功能恢復顯著。

6 小結心肌缺血可導致心肌梗塞，國內(nèi)外針對缺血引起的心肌梗塞中細胞凋亡的研究日益深入，并對參與心肌細胞凋亡的相關因子進一步明確，為此研發(fā)的一系列治療方法及藥物已經(jīng)或即將應用到臨床。但基因治療中載體的選擇、基因表達的調控等問題尚未解決，干細胞移植治療仍缺乏大量隨機雙盲的臨床證據(jù)，而聯(lián)合治療則顯示出了更佳的療效。另外，天然產(chǎn)物活性成分因其資源豐富、毒副作用少、療效獨特已引起廣泛關注，從天然產(chǎn)物中尋找有效的活性成分抑制心肌細胞凋亡將成為防治MI極具潛力的途徑之一。

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