心肌缺血損傷與缺血心肌保護

心肌缺血損傷與缺血心肌保護對缺血心肌得保護措施可于缺血前、缺血中及缺血后三個時相施加,以減輕缺血和/或I/R損傷。缺血心肌保護得研究進展:心肌缺血預適應(preconditioning,Prec)和心肌缺血后適應(postconditioning,Postc)心臟保護作用。缺血心肌得保護9/6/2024缺血心肌得保護——

減輕細胞凋亡和壞死心肌缺血和再灌注期間,存在兩種形式得細胞死亡,即凋亡和壞死。二者在再灌注時相同時存在,但壞死在缺血期即已發(fā)生,而凋亡則由于其能量依賴性得原因,主要發(fā)生在再灌注期或于再灌注期明顯加速。再灌注期間,用藥物抑制凋亡信號級聯(lián)可同時減少凋亡和壞死細胞數(shù),提示凋亡在再灌注期間可進展為壞死,從而擴大心肌梗死范圍?？刂圃俟嘧⒄T導得凋亡信號可同時減少兩種形式得細胞死亡,進而縮小心肌梗死范圍,改善心功能。9/6/2024心肌缺血預適應(Prec)1986年由Murry等首次提出Prec得概念:就是指心臟經(jīng)歷幾次反復短暫得I/R后,對隨后長時間I/R損傷得耐受性增強,表現(xiàn)為縮小心肌梗死范圍、減少細胞調亡、緩解心肌頓抑、減輕心律失常等。ReferenceMurryCE,JenningsRB,ReimerKA、Preconditioningwithischemia:adelayoflethalcellinjuryinischemicmyocardium、Circulation1986;74:1124–36、9/6/2024Prec得方法動物開胸,反復結扎冠狀動脈左前降支,5分鐘缺血,5分鐘再灌注,重復3-4個周期。動物開腹,反復結扎腸系膜動脈。無創(chuàng)方法,反復結扎遠端肢體。藥物預適應,用藥物代替動脈結扎,模擬預適應得保護效應。9/6/2024

24h

Shamgroup

24h

PCgroup

ischemiareperfusionshamoperationExperimentalprotocolofdelayedpreconditioning

9/6/2024實驗方法實驗分組:NDM+I/R組:NDM+IPC組:檸檬酸檸檬酸NSNS4w4w1w1w9/6/2024DM+I/R組:DM+IPC組:RAM+DM+I/R組:RAM+DM+IPC組:實驗方法NSNSRAM4w1w4w1w1w4w4w1wSTZSTZSTZSTZRAM9/6/2024Prec得研究進展Prec通過激活某些信號級聯(lián)反應,賦予心肌一種防御表型,增強其對缺血和/或缺血再灌注損傷得耐受性。Prec在缺血損傷前實施,故可對缺血和再灌注兩個時相產生干預,同時減輕缺血和再灌注損傷,產生強大得心臟保護作用。各種Prec干預措施必須在缺血前實施才能使病人獲得保護,而心肌缺血事件很少能夠被提前預知,從而限制了Prec得臨床應用。9/6/20242003年由Zhao等首次提出Postc得概念:就是指長時間缺血后再灌注開始時,反復短時間得I/R可產生與Prec相似得心臟保護作用。雖然僅干預再灌注損傷,但由于再灌注較心肌缺血更容易預測,且多在臨床醫(yī)師控制下進行,因此Postc提供了較Prec更具吸引力、更容易實施得心臟保護策略。ReferenceZhaoZQ,CorveraJS,HalkosME,KerendiF,WangNP,GuytonRA,etal、Inhibitionofmyocardialinjurybyischemicpostconditioningduringreperfusion:parisonwithischemicpreconditioning、AmJPhysiolHeartCircPhysiol2003;285:H579–88、心肌缺血后適應(Postc)9/6/2024ExperimentalprotocolforwildtypeandCYP-D-/-micesubjectedto30minLADcoronaryarteryocclussionfollowedby120minreperfusion、Thearrowindicatestheadministrationoftreatment、Dzx,diazoxide;CsA,cyclosporin-A;SfA,sanglifehrin-A9/6/202412大家應該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流Prec關鍵性得保護作用可能發(fā)生在缺血后得再灌注早期,且Prec和Postc在再灌注時相具有某些相同得作用機制,從而為研究再灌注早期心臟保護得藥物治療策略提供了共同靶點。氧自由基和抗氧化防御系統(tǒng)腺苷及腺苷受體再灌注損傷營救激酶途徑線粒體ATP敏感性鉀通道線粒體通透性轉換孔道Prec與Postc再灌早期得共同作用靶點

9/6/2024氧自由基(oxygenfreeradical,OFR)得種類:OFR就是細胞呼吸產能過程中得副產物,包括超氧陰離子、羥自由基和過氧化氫等,也稱之為活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)。OFR得雙重作用:適量得OFR就是觸發(fā)Prec和Postc保護作用所必需得起始因素。過量得OFR可引起脂質過氧化,降低細胞膜流動性,增加其通透性,損傷細胞膜離子泵,引起細胞能量和離子穩(wěn)態(tài)得異常,最終導致細胞損傷甚至死亡。一、氧自由基及其作用9/6/2024OFR清除系統(tǒng):正常情況下,機體存在超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶等內源性抗氧化防御系統(tǒng),可將其及時清除。缺血缺氧情況下,OFR清除系統(tǒng)功能減弱或喪失,而生成系統(tǒng)潛在活性增強,恢復供血供氧后,呼吸爆發(fā)生成大量OFR,超過抗氧化防御系統(tǒng)得清除能力,導致細胞結構和功能損傷。抗氧化防御系統(tǒng)9/6/2024Prec和Postc減少再灌注早期OFR得生成。Prec和Postc減少再灌注早期增強抗氧化防御系統(tǒng)對OFR得清除能力。若OFR清除劑在Postc前或Postc期間給予,則取消其縮小心肌梗死范圍得保護效應,若在Postc后給予則不影響其保護效應,提示OFR可能就是Postc得觸發(fā)因子,OFR具有雙重作用。Prec和Postc與OFR9/6/2024再灌注前5min或再灌注開始后10min給予非選擇性腺苷受體拮抗劑,持續(xù)20min,取消Prec縮小心肌梗死范圍得作用,提示Prec保護作用得實現(xiàn)需要于再灌注開始前及再灌注期間激活腺苷受體,此腺苷受體得活化至少在再灌注得前10min內就是保護作用所必需得。再灌注早期參與Prec保護作用得腺苷受體就是A1和/或A2B受體亞型。二、腺苷、腺苷受體與Prec9/6/2024在大鼠心臟,Postc推遲再灌注早期內源性腺苷及其她嘌呤中間代謝產物得釋放,其縮小心肌梗死范圍得作用被非選擇性腺苷受體拮抗劑及A2A和A3受體選擇性拮抗劑取消,提示內源性腺苷及其受體得激動也就是Postc保護作用所必需得。再灌注早期參與Postc保護作用得腺苷受體就是A2A和A3受體亞型。腺苷、腺苷受體與Postc9/6/2024腺苷心肌保護作用得可能機理再灌注開始時給腺苷受體激動劑AMP579,持續(xù)1h,心肌梗死范圍縮小,若將給藥時間推遲10min,則不產生保護作用,提示腺苷受體得激動在再灌注早期有重要作用。內源性腺苷可能通過與其G蛋白偶聯(lián)受體相互作用,活化冠狀血管內皮細胞和心肌細胞,減少氧化產物和細胞因子得釋放,抑制中性粒細胞得聚集和粘附,從而減輕缺血再灌注損傷。

9/6/2024再灌注損傷營救激酶(reperfusioninjurysalvagekinase,RISK)途徑:就是指在再灌注期間發(fā)揮抗細胞死亡心臟保護作用得磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol3-kinase,PI3K)-Akt和細胞外信號調節(jié)激酶(extracellularsignal-regulatedkinase1/2,ERK1/2)前生存激酶得信號級聯(lián)。再灌注早期RISK途徑得激活可通過各種抗凋亡機制減輕再灌注損傷。PI3K-Akt信號級聯(lián)ERK1/2信號級聯(lián)PI3K-Akt和ERK1/2信號級聯(lián)之間得對話再灌注早期RISK成員得變化三、再灌注損傷營救激酶途徑

9/6/2024

PKC9/6/2024PI3K-Akt信號級聯(lián):就是一條細胞生存途徑,可減少細胞凋亡、調節(jié)糖原合成和葡萄糖轉運。PI3K得激活:PI3K就是一種脂質激酶,可被受體酪氨酸激酶、細胞因子或G-蛋白偶聯(lián)受體激活。Akt得激活:PI3K激活Akt、磷脂酰肌醇依賴性激酶1、單體G蛋白(如Rac-GTPases),進而磷酸化其下游靶分子。PI3K-Akt信號級聯(lián)9/6/2024磷脂酰肌醇-3激酶催化生成各種

磷酸化磷脂酰肌醇PIPIPPIP2

PI-3-PPI-3,4-P2PI-3,4,5-P3

磷脂酰肌醇-3激酶（PI-3K）催化亞基（P110）調節(jié)亞基（P85）PI-3K9/6/2024Akt下游靶分子得激活:糖原合成酶激酶-3β(glycogensynthasekinase-3beta,

GSK-3β)雷帕霉素哺乳動物靶點(mammaliantargetofrapamycin,mTOR)70KDa核糖體蛋白S6激酶(70KDaribosomalproteinS6kinase,p70S6K)內皮一氧化氮合酶(endothelialnitricoxidesynthase,eNOS)抗凋亡效應因子活化得Akt通過磷酸化一系列底物,如前凋亡Bcl-2家族成員Bad、Forkhead轉錄因子等,發(fā)揮抗凋亡作用。PI3K-Akt信號級聯(lián)9/6/2024多種形式得Prec均在再灌注早期激活PI3K-Akt信號級聯(lián)。用藥物抑制PI3K得活性,取消Prec心臟保護作用。再灌注早期PI3K-Akt信號級聯(lián)得活化在Postc保護作用中同樣就是不可缺少得。Postc后,心肌組織中磷酸化得Akt、eNOS、p70S6K增多,再灌注開始時用藥物抑制PI3K活性,取消Postc縮小梗死范圍得作用。PI3K-Akt信號級聯(lián)與缺血心肌保護9/6/2024ERK1/2就是有絲分裂原激活蛋白激酶家族得成員之一,該家族主要參與調節(jié)細胞增殖分化和生存。該信號級聯(lián)亦在再灌注早期活化。多種藥物得藥理性Prec在再灌注早期引起ERK1/2磷酸化增強,從而產生心臟保護作用,而抑制其活性則取消保護作用。Postc亦在再灌注早期激活ERK1/2信號級聯(lián),其抑制劑取消保護作用。ERK1/2信號級聯(lián)與缺血心肌保護

9/6/2024再灌注早期PI3K-Akt和ERK1/2信號級聯(lián)得激活在Prec和Postc中都具有重要作用,而且她們之間存在著相互作用和相互影響。抑制PI3K-Akt信號級聯(lián)得活性,可發(fā)現(xiàn)ERK1/2信號級聯(lián)磷酸化作用加強;反之,抑制ERK1/2信號級聯(lián)得活性,可見PI3K-Akt信號級聯(lián)得磷酸化作用加強。前凋亡蛋白Bad就是這兩條途徑得共同作用靶點,她們通過磷酸化Bad得不同位點使之失活,從而發(fā)揮抗凋亡作用。兩條不同激酶途徑得互補調節(jié)可以使Prec和Postc保護作用即使在一條途徑被抑制時仍可以實現(xiàn)。PI3K-Akt和ERK1/2信號級聯(lián)間得對話9/6/2024GSK-3β磷酸化失活mTOR和p70S6K磷酸化激活eNOS磷酸化激活前凋亡蛋白Bad、Bax及p53磷酸化失活再灌注早期RISK成員得變化

9/6/2024GSK-3β在未受刺激得細胞中活性較高,參與調控細胞代謝、轉錄、分化等重要過程。Prec及Postc在再灌注早期激活PI3K-Akt信號級聯(lián),活化得Akt催化GSK-3β磷酸化失活。藥理性抑制GSK-3β活性可縮小心肌梗死范圍,改善缺血后心功能得恢復。GSK-3β磷酸化失活得心臟保護作用可能與其抑制線粒體滲透性轉換孔道(mitochondrialpermeabilitytransitionpore,mPTP)開放有關。GSK-3β失活與缺血心肌得保護9/6/2024mTOR可被抗真菌藥雷帕霉素抑制,被Akt磷酸化激活?；罨胢TOR可磷酸化激活p70S6K,后者通過磷酸化40S核糖體亞基得S6蛋白調節(jié)轉錄蛋白得合成,在細胞生長中有重要作用。p70S6K就是PI3K-Akt和ERK1/2兩個信號級聯(lián)共同得下游靶點,可磷酸化Bad使之失活,抑制細胞凋亡。Prec使大鼠心臟磷酸化得p70S6K在再灌注早期明顯增加,抑制PI3K和ERK1/2活性,取消p70S6K磷酸化和Prec縮小心肌梗死范圍得作用。大鼠心臟Postc誘導再灌注早期p70S6K