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1、缺血性预处理的机制及药理学研究,温州医学院药理学教研室陈醒言,背景,缺血性预处理（ischemic preconditioning，IP）亦称缺血预适应。其最初概念是指心脏对缺血性损伤的短暂的适应反应，这种适应性反应表现在随后的长时间持续性缺血中细胞死亡的减轻。即指几次短暂的心肌缺血/再灌注能保护长时间冠脉阻塞所致的心肌损害。,最初的报道源于反复短暂阻断冠状动脉可减少随后长时间缺血所致的心肌梗死体积，但随着对缺血性预处理研究的深入，预处理已被扩展至更广阔的领域。,随着我国人民生活水平的提高，心脑血管病已成为影响人民健康的重要因素。因而，研究缺血性预处理的机制有着重要的临床应用价值，深入了解其机
2、制对缺血性疾病所致的损伤，尤其对缺血性心脑血管病的治疗具有重要的意义。,预处理（preconditioning）的概念,1985年Murry和他的同事首次报道，结扎狗冠状动脉5min，继而再灌注5min，如此反复4次，再持续结扎冠状动脉40min造成心脏的局灶性缺血，而后松开结扎造成再灌注，在持续再灌注96h后将心脏摘除做组织染色，结果发现，经5次反复缺血再灌注处理的狗心脏，其缺血所致的梗死体积明显小于未经处理，单纯经历40min缺血再灌注96h的心脏梗死体积，表明反复多次的短暂缺血可减轻心肌缺血性损伤。,进一步研究发现，这种保护作用不是通过改善冠状血流实现的，而是源于提高心肌对缺血性损伤的耐
3、受性。这种由多次短暂的缺血所致的心肌保护现象被称为缺血性预处理（ischemic preconditioning）。,在Murry首次报道的关于缺血性预处理的实验后，人们在兔、鼠、猪的在体缺血模型上也观察到了这种缺血所致的心肌保护现象。而且在临床血管成型手术中也观察到，反复多次短暂阻断病人的冠状动脉也可减随后长时间缺血所致的心肌梗死体积。,目前，预处理定义的外延已扩大。主要表现在以下四个方面：（1）诱发因素不单限于缺血，也包括非缺血性因素，如热休克，药物，机械刺激等。（2）其保护也不限于最初定义的梗死体积减小，也包括心律失常的改善，心功能，心自主神经的传导及血管运动功能的恢复。,（3）缺血性预
4、处理的概念已被扩展至更广泛的领域。脑、肺、骨骼肌、肠等许多器官都存在有反复多次短暂缺血可减少随后长时间缺血所致损伤的现象。,（4）缺血性预处理时间窗（window）不仅仅在预处理后96h，而包括一迅速发生于缺血性预处理后数分钟至23h的保护性反应窗，这一时相的保护性反应称为第一时间窗（first window）或早期时相（early phase），也称急性时窗（acutewindow）或急性预处理（acute preconditioning）而与之相对应的另一保护时段发生于预处理后数小时持续至数周，这一时相称为第二时间窗（second window）或晚期时相（delayed phase），也
5、称延迟时窗（delayed window）。,尽管诱发缺血性预处理的方法（反复阻断冠状动脉血流）很难应用于临床治疗，但缺血性预处理的发生机制却蕴含着非常重要的临床意义。如能研究并发现引发缺血性预处理的某种关键性因素，如某种因子，然后外源型的给予这种因素（因子）来诱发缺血性预处理，从而抵抗缺血性损伤，对缺血性疾病的防治无疑有重要的作用。因此，人们对缺血性预处理机制的研究投入了越来越多的资金和精力。以收入美国心脏联合会（American Heart Association）年会的论文量为例，在1986年仅为9篇，而在随后几年已增加了几十倍。,Medline检索到有关ischemic precond
6、itioning的文章,中国期刊数据库检索19942007年,共发表有关缺血再灌注的文章10600（20052007年5281篇），其中涉及缺血性预处理的文章有978篇。主要关注于心、脑、肝、肾、肠、肺等器官。,预处理的形成机制,心肌缺血所引起的代谢改变主要表现为高能磷酸肌酸（CrP）及三磷酸腺苷酸（ATP）的裂解，由此引起其代谢产物无机磷酸盐、脂肪酸、乳酸、H+及NADH的蓄积。随着缺血进程的加深，细胞内游离钙因贮存钙的漏出增加或通过Ca2+ATPases再摄入的减少而增高。,如冠状血流能在1520min内再通，缺血所致的损伤为可逆性损伤，通常只表现为心功能持续数小时减低。这种心功能持续数小
7、时减低的现象称为功能丧失（stunning）。,缺血时间如超过20min，常会引发磷脂酶（phospholipases）及蛋白水解酶（protease）的激活，由此产生不可逆性心肌损伤。,缺血性预处理不仅能改善心脏功能的丧失，也能抵抗缺血再灌注造成的不可逆性心肌损伤。临床上功能丧失最常见于冠状动脉搭桥术手术血管再通、溶栓治疗、心脏移植或心绞痛的病人，而不可逆性心肌损伤则见于急性心肌梗死的患者。,缺血性预处理的保护效应主要体现在减少缺血再灌注的心肌梗死范围，促进在灌注后功能的恢复，阻止急性缺血期或在灌注后室性心律失常，减少再灌注后冠脉内皮细胞功能紊乱，减少心肌能量的消耗、代谢产物蓄积和糖酵解，维
8、持细胞内PH稳定等作用。,经多年的研究认为，预处理的形成是由多因素，多个基因表达产物共同参与介导的一个复杂过程。这些因素包括腺苷（Adenosine）、蛋白激酶C（protein kinase C,PKC）、ATP敏感性钾通道、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-B、阿片肽、丁醛醇还原酶（Aldose reductase）、抗氧化酶、Cyclooxygenas-2 Antioxide enzymes Protein tyrosine kinases、M itogena
9、ctivated protein kinase,Heat stress protein等。,一.腺苷（Adenosine）,1.腺苷在心脏中的产生及代谢,腺苷是一种局部的内分泌激素，广泛存在于身体的各部。对特定的生物功能具有一般调节作用，包括对心血管系统、神经系统及内分泌系统的调节。在正常状况下，心肌释放少量的基础水平腺苷，其产生的途径有S腺苷高半胱氨酸的水解和AMP的去磷酸化。细胞内的清除腺苷的途径有3条：通过腺苷激酶再磷酸化生成AMP；通过腺苷脱氨酶生成肌苷；释放出细胞。在缺血状况下，由于ATP的分解，腺苷的水平可比正常状况增高50倍之多。,腺苷具有负性节律，负性传导，抗肾上腺素能神经，增
10、加冠状血流的作用，它是合成腺嘌呤核苷酸的前体。心脏缺血后，其流出的冠状静脉中腺苷的水平明显增高，ATP水平明显减低，同时伴有心功能丧失。因此，最初推测，外源性给予腺苷可能通过促进ATP的再合成来改善缺血后心功能的恢复。但实验表明，内源性的腺苷具有介导房室传导减缓心率的作用，而外源性的腺苷作用是仅加强这种作用。,2.腺苷的心肌保护作用,因此，人们又推测，腺苷的心脏保护作用可能源于其降低心率的作用。但实际上，腺苷对心功能丧失的改善，梗死体积的减少也可以在不改变心率的状况下获得。目前认为，腺苷的心脏保护作用不是对心脏的代谢和心率水平的影响，而是作用于特定的受体进而触发特定的信息传导通路来介导的。其心
11、脏保护作用机制与缺血性预处理有关。,3.腺苷与缺血性预处理,心脏在经受短暂缺血的数秒内腺苷水平迅速增高。腺苷这一迅速增加的现象提示，在短暂的预处理缺血时，腺苷受体被增加的腺苷占领，并介导在缺血性预处理中发挥重要作用。其主要证据为：缺血性预处理减少心肌梗死体积的心脏保护作用可被腺苷受体阻断剂所消除。外源性的腺苷能诱导类似缺血性预处理的心脏保护作用。腺苷的这种心脏保护作用是通过腺苷A1受体介导的。给予特异性的腺苷A1受体激动剂rPIAn能模拟出缺血性预处理类似的心脏保护作用。,4.腺苷在缺血性预处理中的作用机制,短暂的预处理缺血时，腺苷通过作用于A1及A3受体使得在随后的长时相缺血时的腺苷产生增加
12、，从而介导缺血性预处理产生的保护作用，即腺苷在缺血性预处理中扮演着启动（trigger），介导（mediator）双重角色。Kitakaze及其同事在狗的心脏上证明，预处理心脏的腺苷合成酶5nucleotidase的活性比对照组高，而且5nucleotidase具有缺血性预处理样的保护作用。,另外，腺苷受体通过其偶联的G蛋白在缺血性预处理中扮演重要作用。G蛋白可分为4个主要亚类Gs、Gi、Gq、和G。腺苷A1受体与Gi相偶联起抑制作用，A1受体与Gs相偶联起刺激作用。在兔的心脏缺血模型上，于预处理性缺血前预先给予Gi抑制剂河豚毒，则能阻断缺血性预处理，减少心肌梗死体积的保护作用。G蛋白激活与之
13、偶联的磷脂酶C，使细胞膜上的磷脂分解为甘油二酯（diacylglycerol,DAG）。DAG进而激活细胞内蛋白磷酸化的关键酶蛋白激酶C（protein kinase C,PKC），参与缺血性预处理。,二.ATP敏感性钾通道,实验发现，缺血引起的ATP敏感性钾通道（KATP)开放引起的一系列细胞电生理特性的改变有可能使缺血再灌注时通过电压依赖性钙内流减少，使钠钙交换降低，从而减少细胞内钙超载，减轻缺血再灌注损伤。目前认为，KATP对心脏的保护作用不仅仅限于减低细胞内钙超载，而是通过在缺血性预处理中发挥作用达到心肌保护作用。,1.ATP敏感性钾通道生理,（1）ATP及局部代谢因素对KATP的作用
14、KATP的关启主要受细胞内ATP的门控。当细胞内ATP水平增高时，通道趋于关闭。其他核苷酸如ADP、AMP、GTP、CTP对其都有一定的抑制作用，但作用弱于ATP。ADP在Mg2+存在的情况下能够降低ATP对KATP的抑制。而ADP的水平又主要受ADP/ATP的比例调节。因此，ADP/ATP的比例对KATP有很强的调节作用。另外，pH的降低能减低KATP对ATP的敏感性，使KATP开放增加。缺血时细胞内乳酸增高能激活KATP。,（2）KATP还受到G蛋白等其他因素的调节激活的G蛋白可拮抗ATP对KATP的作用。心肌细胞、血管平滑肌广泛存在有G蛋白调节通道。,腺苷,ACh,i,i,+,GDP,G
15、DP,KATP通道,(3)MgATP及细胞内核酸的存在对维持通道活性具有重要作用。有实验表明，当钳制的膜暴露于无ATP或低浓度ATP时，随着暴露的时间延长，KATP活性随之减低。这种现象称为run down。膜内的Ca2+、Mg2+对run down现象具有加强作用，而trypsin能减缓run down。在run down产生后，MgATP则能恢复KATP的活性，说明ATP不仅有抑制KATP的作用，也具有维持KATP活性的作用。二磷酸核苷（NDAP）对维持KATP的活性也有重要的作用，能减轻ATP缺少而诱发的KATP通道的抑制。,（4）KATP的阻断剂与激动剂KATP能被治疗糖尿病的药物阻断
16、，如优降糖（glibenclamide）在nmol/L水平就可有效的阻断KATP的活性，其作用具有较强的特异性。其他几种阻断剂如tetraethylammoniuminos,4-aminopyridine,phenyclin的特异性较弱。相对而言，KATP的激动剂的特异性更差，不仅能打开KATP通道，而且能打开其他K通道。,2.ATP敏感性钾通道与缺血性预处理,早在Noma发现KATP时就曾设想，KATP可能具有心脏保护作用。现已明确，在心肌缺血再灌注损伤中，KATP不仅有保护心脏的作用，而且其保护作用至少包括两个方面，即通道被激活后，与通道特性有关的心脏保护作用以及通过参与介导缺血性预处理的
17、心脏保护作用。,3.与通道特性有关的心脏保护作用,KATP的激活能使心肌细胞的动作电位时程缩短，使钙内流减少，从而减轻细胞内钙超载所致的损伤作用细胞内的钙减少，也使得心肌细胞收缩减低，减少能量的消耗，从而减缓了缺血、缺氧。在冠状动脉的一些平滑肌上，缺血后，KATP被激活使K外流增多，细胞膜将超极化，从而使血管扩张，血流增多，进而改善缺血缺氧。,4.KATP介导的缺血性预处理的心脏保护作用,Gross及其同事发现，无论在预处理性缺血前或缺血后，注射特异性的KATP阻断剂-glibenclamide都能完全阻断PC的心脏保护作用。相反，注射KATP的激动剂在不影响血压的情况下则能明显减小心脏的梗死
18、体积至与缺血性预处理相似的水平。说明，KATP通道参与了缺血性预处理的形成。Yan，Grover和Kitakase等也发现，经静脉或冠状动脉注入glibelclamide能阻断缺血性预处理的保护作用,Gross、Kitakase用采用反复4次由静脉注入KATP激动剂，每次注入间隔5min的方法来模拟反复预处理性缺血。结果发现，3种不同的KATP激动剂都能产生明显的心肌保护作用，其作用强度与缺血性预处理的强度相似。缺氧性预处理也能产生与缺血预处理类似的心脏保护效应，其作用也能被KATP通道阻断剂所阻断，说明KATP不仅参与缺血性预处理 有人曾报道，KATP也参与人体的缺血性预处 理形成,5.KA
19、TP介导的缺血性预处理的作用机制,KATP通道的开放具有缩短动作电位时程(APD)的作用。有学者认为，这种缩短APD的作用在介导缺血性预处理中可能具有重要作用 如Tan,Et,Al及Schultz等报道，经短暂预处理缺血的动物，其APD在随后的长时相损伤性缺血时也明显缩短，KATP阻断能够消除经短暂预处理性缺血产生的APD缩短作用以及心脏保护作用。说明KATP参与介导缺血性预处理的机制与其KATP开放后APD的缩短有关。,另有观点认为，KATP介导的缺血性预处理可能与线粒体膜上存在的一种ATP依赖性K+通道有关，该通道可被KATP的抑制剂glibelclamide阻断，能被GTP或KATP的激
20、动剂激活，但这种通道的特性尚未完全清楚。较广泛的观点认为，KATP参与缺血性预处理的作用与蛋白激酶C的激活有关。,2.3蛋白激酶C,1.PKC的生理生化特性,磷脂依赖性蛋白激酶C家族是一组丝氨酸或苏氨酸蛋白激酶，其最早发现于脑。用免疫组织化学、Western、Northern等不同方法证实心脏中存在PKC，但含量低于脑中的含量，其广泛存在于鼠、兔等动物的心脏中，而且在出生后表达明显降低。心脏中能够被激活的PKC磷酸化的成分有肌钙蛋白、肌凝蛋白轻链、腺嘌呤核苷酸巯基化酶、GI、毒蕈碱受体、钙泵、胶原合成酶。,2.PKC在缺血性预处理中的作用及机制,1994，Ytrehus发现一种能阻断ATP与酶
21、结合的非特异性PKC抑制剂能消除兔缺血性预处理的心脏保护作用，在其实施的3组实验中，未经预处理性缺血和药物处理的兔心脏，在30min内损伤性缺血后其梗死面积达40，经缺血性预处理的组其梗死体积仅为10，在使用PKC抑制剂的实验组，其梗死体积与缺血性预处理的组相当。，用PMA或OAG(1-oleyl-2welyl glycerol)激活PKC后完全模拟出与缺血处理相当的心脏保护作用。在此之后，Ytrehus发现的这一现象，在被采用不同的动物模型及不同的PKC抑制剂、阻断剂后也得到了验证。,目前最为广泛接受的是PKC转移学说腺苷、ACH等作用于其对应的受体后可使G蛋白激活，G蛋白进而激活PLC或P
22、LD，从而使DAG的产生增加，并使PKC由胞浆转移至胞膜。PKC在胞膜处可使某一特异性的蛋白磷酸化，这一特异性的磷酸化蛋白最终可能于KATP的开放有关。,PKC是以何种机制参与缺血性预处理的形成的呢?,最近有研究表明PKC能调节心肌细胞的离子电流，PKC可以激活心肌ATP敏感的钾通道，充当KATP开放剂的作用。PKC有至少11种丝氨酸或苏氨酸激酶；可分为三类：cPKC(，)、nPKC(，)，aPK(,)。IP保护心肌过程有多种因子参与，而PKC的转位与激活则是关键因素。Speechly-Dick等在大鼠用PKC激动剂1，2-dioctanoy-snglycero(DOG)可以模拟IP保护作用，
23、PKC抑制剂Chelerythrine可以阻断它。在人的心房肌小梁得到一致的结果，给PKC激动剂四洗佛波乙酸酯(PMA)保护人的心肌细胞，预防心肌缺血。,四.活性氧自由基及一氧化氮,无论是活性氧自由基还是一氧化氮，都是近年来最广泛、最热门的研究领域。尤其是2000年的诺贝尔生物学奖被3位研究一氧化氮的学者分享后，注定了NO分研究具有划时代意义。活性氧自由基及一氧化氮在缺血再灌注损伤及缺血性预处理中有重要的作用。,1.活性氧自由基及一氧化氮的产生来源,活性氧自由基主要指由氧形成，具有高度化学活性的几种分子，包括OH、O2、H2O2以及脂质过氧化的中间产物LO，LOO,和LOOH。心脏中产生自由基
24、的途径主要有：黄嘌呤氧化酶途径，主要存在于内皮细胞；线粒体中的电子转移链，主要存在于心肌细胞；NADPH氧化酶途径，主要存在于中性粒细胞。心脏中NO可来源于非酶催化途径，也可来源于酶催化的途径。酶催化的途径主要指依赖于NOS的途径，这是产生NO的主要途径。心脏中存在有3种NOS，eNOS、nNOS和iNOS。,2.活性氧自由基及一氧化氮在缺血性预处理中的作用,Murry曾提出，预处理性缺血时产生的氧自由基，在缺血性预处理中可能具有重要作用。Tanaka等证明，给动物自由基清除剂MPG后，能够消除预处理的保护作用。Sun等以清醒的猪为实验对象，当在预处理缺血时给予SOD、过氧化氢还原酶及MPG，
25、能够完全消除缺血性预处理的保护作用。相反，从兔的冠状动脉中注入活性氧生成系统，则能诱发PC样的心脏保护作用。,NO在缺血性预处理中具有触发及介导双重作用。在预处理性缺血前给予非特异性的NOS阻断剂L-NA能够消除缺血性预处理的心保护作用。相反，外源性给予足量的NO来替代预处理性缺血，也能诱发缺血性预处理，对心脏起保护作用。这说明NO可能具有触发缺血性预处理的作用,当eNOS基因被敲除后，预处理性缺血处理的心脏保护作用则完全被消除。说明eNOS是缺血处理形成的必要性。当iNOS基因被敲除后，尽管eNOS依然存在，但心肌的缺血性预处理则不复存在。说明iNOS介导了缺血性预处理,3.活性氧自由基及一
26、氧化氮在缺血性预处理中的作用机制,总体来说，无论是活性氧自由基及一氧化氮其触发缺血性预处理的机制主要是通过激活一些激酶，如PKC、PTKs等，从而激活一些基因转录因子，如NF-kB、AP-1从而使心脏保护有关的为物质的基因表达增高，达到保护心脏的目的。,Pei Peing等发现，在迟发性的缺血性预处理中，NO能诱发PKC活性的增高及从胞浆向胞膜的转移。iNOS表达增高后产生的NO所介导的迟发性的缺血性预处理，则与COX2作用有关。,预处理性缺血减少了损伤因素的作用强度如NO可以扩张血管，减少缺血区，而在再灌注时，NO可以和超氧阴离子发生反应，生成毒性更强的硝基过氧化物，造成再灌注损伤。离体灌流
27、的大鼠心脏经反复5min缺血，5min再灌注预处理性缺血后，NO的生成在预处理性缺血的每一缺血再灌注达到循环中呈逐渐减低趋势，至再灌注时其NO的产生比未经预处理性缺血的心脏明显减少，但其心功能的恢复却明显增高，心梗死体积明显减少。,由此认为，正是由于预处理性缺血，使得NO的产生在再灌注时明显减少，进而使ONOO的产生也明显减少，因而保护了心脏的再灌注损伤。同时，低浓度水平的ONOO不仅也能触发缺血性预处理，而且对心脏具有保护作用。,五.其他参与缺血性预处理的物质,参与缺血性预处理的还有：Cycloxygenase-2;Aldose reductase;Antioxide enzymes;Hea
28、t stress protein;Protein tyosine kinases;Mitogen-activated protein kinase.其确切机制及相关的药理学的研究还不十分明确，这里不赘述。,六.基因转录因子,1.基因转录因子与缺血性预处理,除了ROS、NO，许多对迟发性缺血性预处理有触发作用的因素，包括腺苷受体激动剂、KATP通道激动剂、NO供体及一些应激刺激、缺血、缺氧都能激活基因转录因子，从而使对心脏有保护作用的蛋白表达增高，达到缺血性预处理对心脏保护作用。非致命性刺激、可逆性缺血、热应激、锻炼可使机体释放能触发缺血性预处理的物质，包括NO、ROS、或阿片肽受体的激动剂。这
29、些物质能激活复杂的信号转导系统，该系统包括PKC，PTKs和一些至今尚不清楚的其他激酶。,另外，一些具有药理活性的物质，包括有毒性的物质，如内毒素、白细胞介素1、神经坏死因子和一些可用于临床的药物，NO供体，腺苷受体A1、A3的激动剂，内毒素衍生物，也能以类似的方式激活这一复杂的信号转导系统中的激酶，激活的激酶进而激活NF-B等细胞转录因子，使得与心脏保护作用的基因表达增加。,NF-B(nuclear，actor-B)是较早被认定为介导缺血性预处理的转录因子。NF-B主要对iNOS，COX2及aldose reductase的表达具有修饰作用。预处理性缺血能迅速激活NF-B，而且NF-B的激活
30、能够被NO诱导。相反，抑制NF-B的激活后能消除缺血性预处理的心脏保护作用，说明NF-B在介导缺血性预处理中具有重要作用。,进一步研究表明，缺血诱导的NF-B激活能被NOS抑制剂，抗氧化物MGP阻断，说明被NOS抑制剂，抗氧化物MGP阻断，说明NF肥B的上游激活因素为NO和ROS。另外，有人在大鼠的缺血模型上发现，短暂性缺血，PKC的过度表达能激活AP-l(activating protein 1)，但AP-l是否参与介导缺血性预处理尚无明确证据,2.缺氧因子在预处理中的作用,最近的研究表明，体内一种专门负责感受体内缺氧反应的转录因子，缺氧诱导因子1，(Hypoxia inducible fa
31、ctor 1，HIF-1)可能在缺血性预处理及缺氧中具有重要作用，尽管目前的证据还十分有限，但有迹象表明，HIF-1可能是介导PC的最重要的转录因子,HIF-1是一种小分子的二聚体蛋白，包含有、两个亚基，其每一亚基都包含有一段螺旋环螺旋和称为PAS的基团，该部分是维持蛋白二聚体及DNA结合所必须的结构。HIF1的活性主要决定于HIF1的活性。HIF1的表达完全受细胞氧浓度的调节，随着氧浓度的降低，HIF1e的活性呈指数增加。缺氧时 HIF1的水解迅速减慢，浓度水平增高，同时其转录活性也因转录基因的上调也迅速增高。,HIF-1的上游激活物为ROS、NO及CO(carbon monoxide)，他
32、们能有效的影响HIFl的活性。有实验报道，羟自由基清除剂能有效的阻止缺氧性预处理，这说明ROS尤其是羟自由基对HIF-1的激活及缺氧性预处理的产生中可能具有重要作用。,NO和CO对HIF-1的调节似乎比较复杂，给予NO或CO呈剂量依赖性的通过抑制HIF-1与DNA的结合活性和阻止缺氧后HIF-1的蓄积来抑制HIF-l的活性。但NO供体释放的NO能够迅速诱发HIF-1的蓄积，而且低浓度的NO比高浓度的NO作用更强。HIF-1的下游靶基因目前确定的有大约20多种，它的靶基因主要与细胞感受与适应缺氧有关,其中HO-1是一种分子质量为32ku的应激蛋白(stress protein)，多种因素如缺氧，
33、缺血再灌注，过氧化氢及几种重金属都可诱导HO-1的表达，其表达增高可以减低心肌的缺血再灌注损伤。然而，诱发HO-1表达的最有力因子是热休克转录因子(heat shock transcriptiOn factor，HSF)和HIF-1。,HIF-1的另一靶基因iNOS的表达则与第二时相的缺血性预处理有关，其表达增高可介导心脏的第二时相缺血性预处理的形成。特异性的破坏iNOS基因能完全消除第二时相缺血性预处理的心脏保护作用。可以设想，HIF-1可能是介导第二时相缺血性预处理的重要的基因转录因子。,最近，Wei及Semeza等的实验对这一假说提供了初步证据。他们将小鼠置于低氧环境中缺氧5min再置于
34、常氧的大气环境中复氧5min，如此反复6个周期造成预处理性缺氧，在预处理性缺氧后即刻或24h后，将小鼠心脏离体灌流，结果发现预处理性缺氧只诱发机体的第二时相预处理，即预处理性缺氧24h后，小鼠的心脏功能的恢复明显高于未经预处理性缺氧处理的对照组，其心脏的梗死体积明显小于对照组。但当用特异性敲除HIF-1的小鼠时，预处理性缺氧所诱导的第二时相预处理性保护作用则被完全消除。说明，HIF-1在心肌第二时相预处理的形成中具有重要作用。目前这一研究正在深入进行之中。,针对心脏预处理的药理学实践,缺血性预处理所产生的保护作用，在临床及药理学的研究中具有重要的价值。人们对缺血性预处理机制进行研究，旨在阐明其
35、机制的基础上采用外源性介入的方法触发缺血性预处理，从而将其应用与临床的缺血性再灌注疾病的防治中。药理学工作者则更关心发现或开发一种对机体无毒或低毒的药物来触发缺血性预处理，达到防病治病的作用。,近几十年来已逐渐认识到应激、缺血、缺氧等刺激诱导的预处理性保护作用也可用外源性的药物来诱导。这些药物包括与缺血性预处理产生相关的KATP受体的激动剂、腺苷受体的激动剂、NO供体、乙酰胆碱等。另外，一些与缺血性预处理无关的物质甚至毒物，也能通过激发与缺血性预处理形成相关的因素来诱发缺血性预处理的形成，从而对心脏起保护作用。,这里主要介绍MLA（Monophosphoryl Lipid A,MLA)及3-N
36、PA(3-nitropropionic acid,3-NPA)的研究，前者已用于临床，后者的发现和应用已有多年，但近几年研究其有诱导预处理的作用，是目前研究较多的药物。,一、MLA,MLA是一种内毒素的衍生物，其结构中含有内毒素的有效结构。研究表明，MLA具有很强的心脏保护作用，犬缺血前iv30100g/kg，可使缺血造成的心梗死体积减少4060，兔iv35g/kg，梗死体积减少70。MLA可诱导第二时相的预处理形成。其作用机制可能与KATP通道的开放有关。临床上已将MLA用于脓毒血症的防治。,二、3-NPA,3NPA是一种由植物和菌类产生的自然毒物，最早用于制造选择性的神经性退化模型。其毒性
37、作用主要是因为不可逆性的抑制三羧酸循环中的丁二酸盐脱氢酶，使线粒体的电子传递产生障碍。最近的研究表明，3-NPA不仅能诱导心脏的预处理的形成，也能诱导脑的预处理的形成。给兔iv3-NPA能诱导心脏的第二时相的预处理形成，这种作用可被KATP通道阻断剂消除。,Wiegand等发现，3d前大鼠iv3-NPA 20mg/kg，能诱发对局灶性脑缺血的抵抗，能使永久性缺血和短暂性缺血的脑梗死体积分别减少70和35。其作用可能与自由基的产生及蛋白合成有关。还有文献报道，3-NPA诱导的抗脑缺血作用可能与通过腺苷受体，抗凋亡基因bcl-2的增高有关。进一步的机制尚在研究中。,缺血性预处理的研究已有几十年，对缺血性预处理的研究虽然已非常之广之深，而且仍方兴未艾，但从整体上来说，其机制至今尚未完全清楚，目前认为，它是由多种基因表达产物共同参与介导完成的。从祖国传统医学思想来看，缺血性预处理实际上一种“以毒攻毒”而引起的对组织的保护机制。这种机制实际上非常广泛地存在机体内。借助于这种思维不仅将有助于我们对缺血性预处理的机制从分子到整体的认识，而且有助于我们对诱导缺血性预处理药物的开发研究。,充分利用博大精深的祖国传统医学思维和现代科学所提供的先进手段，无疑会给我们的研究带来契机。,
