替普瑞酮是臨床上常用的抗胃潰瘍藥物，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)其同時(shí)也是一種無(wú)明顯不良反應(yīng)的HSP誘導(dǎo)劑，可誘導(dǎo)各種組織器官中HSP的表達(dá)并發(fā)揮多種保護(hù)作用。
一、替普瑞酮簡(jiǎn)介
替普瑞酮，又名戊四烯酮，是樹汁中的萜類物質(zhì)，黃色油狀液體，可溶于乙醇等有機(jī)溶劑，油水分配系數(shù)約為9，難溶于水，是日本衛(wèi)材制藥株式會(huì)社于1984年上市的一種新型抗消化性胃潰瘍藥。近年來(lái)隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)替普瑞酮可作為一種無(wú)明顯不良反應(yīng)的HSP誘導(dǎo)劑，其結(jié)構(gòu)中的類維生素A骨架能夠誘導(dǎo)各種組織器官，如胃黏膜、小腸、大腦、心臟、肝臟、腎臟、肺、視網(wǎng)膜中HSP的表達(dá)[8,9,10,11]，許多研究發(fā)現(xiàn)在缺血、缺氧、氧化刺激等應(yīng)激情況下，替普瑞酮通過(guò)增加體內(nèi)HSP的表達(dá)對(duì)各種組織器官起保護(hù)作用[8,11,12,13]。因此，替普瑞酮在組織器官保護(hù)方面有良好的應(yīng)用前景。2001年Ooie等[13]首次發(fā)現(xiàn)替普瑞酮能通過(guò)誘導(dǎo)心臟HSP72表達(dá)發(fā)揮抗心肌缺血再灌注損傷作用，這一發(fā)現(xiàn)引起了廣泛關(guān)注，并在此基礎(chǔ)上對(duì)替普瑞酮的心肌保護(hù)作用及其機(jī)制進(jìn)行了更深入的研究。
二、替普瑞酮與心肌缺血再灌注損傷
1．誘導(dǎo)HSP70/HSP72表達(dá)：
在大鼠心臟缺血再灌注模型中，口服單劑量(200 mk/kg)的替普瑞酮能夠通過(guò)誘導(dǎo)心臟HSP72表達(dá)發(fā)揮抗心肌缺血再灌注損傷的作用[13,14,15,16]。在復(fù)灌注期間，替普瑞酮預(yù)處理可明顯減少缺血20或40 min模型中肌酸激酶的釋放，并且左心室功能明顯恢復(fù)；口服替普瑞酮24 h后HSP72表達(dá)達(dá)到高峰值，雖然HSP72的表達(dá)呈劑量依賴性，但口服單劑量達(dá)200 mg/kg時(shí)，誘導(dǎo)HSP72表達(dá)的藥效達(dá)到[13]。因此，許多基礎(chǔ)研究以200 mg/kg作為動(dòng)物模型的給藥劑量。目前尚無(wú)研究證實(shí)替普瑞酮同樣可誘導(dǎo)人體心臟內(nèi)HSP72表達(dá)，但是有研究證實(shí)口服替普瑞酮(600 mg)能明顯增加人體外周血單核細(xì)胞HSP72及HSP90表達(dá)[17]。另外，胰島素抵抗能減弱替普瑞酮對(duì)HSP72的誘導(dǎo)及其抗心肌缺血再灌注損傷作用[16](圖1)。
圖1 替普瑞酮在心肌缺血再灌注損傷中的保護(hù)作用及其機(jī)制示意圖(替普瑞酮可能參與了PKC信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的激活，使細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+濃度升高，從而通過(guò)激活PKC調(diào)節(jié)HSP70的表達(dá)，HSP70在心肌線粒體保護(hù)作用中發(fā)揮重要作用，并且替普瑞酮能誘導(dǎo)Cav－3表達(dá)上調(diào)，Cav－3介導(dǎo)對(duì)替普瑞酮的攝取及HSP70的胞膜窖定位，也是HSP70激活及隨后線粒體呼吸之間的重要導(dǎo)線，因此線粒體是替普瑞酮心肌保護(hù)作用的靶點(diǎn)，同時(shí)PKC可能參與激活mitoKATP通道從而保護(hù)線粒體呼吸功能)
在后續(xù)研究中，許多研究者對(duì)替普瑞酮抗心肌缺血再灌注損傷作用機(jī)制進(jìn)行了深入探索。Yamanaka等[14]研究發(fā)現(xiàn)蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)在替普瑞酮誘導(dǎo)HSP72表達(dá)和心肌保護(hù)作用中具有至關(guān)重要的作用。替普瑞酮能夠誘導(dǎo)PKC轉(zhuǎn)位并激活，活化的PKC進(jìn)一步使熱休克因子1(heat shock factor 1，HSF1)磷酸化，隨后磷酸化的HSF1從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核內(nèi)并且結(jié)合于HSP72基因的熱休克元件(heat shock elements，HSE)，進(jìn)而啟動(dòng)HSP72基因表達(dá)并發(fā)揮心肌保護(hù)作用(圖1)。但替普瑞酮誘導(dǎo)的PKC激活的信號(hào)通路仍有待進(jìn)一步研究，其可能參與了PKC信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的激活，細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+濃度升高在此過(guò)程發(fā)揮重要作用(圖1)。研究還發(fā)現(xiàn)替普瑞酮能通過(guò)抑制高遷移率族蛋白1(high mobility group box 1 protein，HMGB1)表達(dá)減輕缺血再灌注損傷[18](圖1)。
此外，線粒體是替普瑞酮抗缺血再灌注損傷的作用靶點(diǎn)[15]。替普瑞酮能通過(guò)誘導(dǎo)HSP72表達(dá)，減輕心肌缺血再灌注損傷引起的線粒體超微結(jié)構(gòu)的損害，改善心肌細(xì)胞線粒體呼吸，從而發(fā)揮抗心肌缺血再灌注損傷的作用(圖1)。并且線粒體ATP敏感性鉀通道(mitochondrial ATP－sensitive potassium channel，mitoKATP channel)的開放可能參與了替普瑞酮線粒體保護(hù)作用。Kitahata等[19]同樣發(fā)現(xiàn)替普瑞酮的心肌保護(hù)作用可能與mitoKATP通道相關(guān)。而mitoKATP通道的激活受到PKC調(diào)控[20]，因此替普瑞酮可能通過(guò)誘導(dǎo)PKC轉(zhuǎn)位并激活mitoKATP通道進(jìn)而保護(hù)線粒體功能，從而發(fā)揮抗心肌缺血再灌注損傷作用。
2．誘導(dǎo)窖蛋白3表達(dá)：
替普瑞酮的抗缺血再灌注損傷作用還與胞膜窖和窖蛋白3有關(guān)。替普瑞酮能通過(guò)誘導(dǎo)窖蛋白3的表達(dá)與胞膜窖的形成，從時(shí)間與空間上優(yōu)化經(jīng)線粒體保護(hù)性信號(hào)傳導(dǎo)通路而發(fā)揮心肌保護(hù)作用[21]。窖蛋白3參與胞膜窖對(duì)替普瑞酮的攝取和介導(dǎo)HSP70的胞膜窖定位與激活，并且直接影響線粒體功能(圖1)。此外，另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)合應(yīng)用替普瑞酮和異氟烷預(yù)處理能發(fā)揮協(xié)同抗心肌缺血再灌注損傷作用，并且這一保護(hù)作用同樣受到窖蛋白3的介導(dǎo)[21]。Kitahata等[19]觀察到七氟烷也能夠強(qiáng)化替普瑞酮的此種心肌保護(hù)作用，并且該保護(hù)作用與誘導(dǎo)HSP70表達(dá)相關(guān)。但是這些研究均無(wú)法證實(shí)誘導(dǎo)HSP70表達(dá)和心肌保護(hù)作用之間存在直接聯(lián)系。
3．保護(hù)內(nèi)皮功能：
口服替普瑞酮能減輕缺血再灌注損傷導(dǎo)致的心臟血管內(nèi)皮功能障礙而發(fā)揮心肌保護(hù)作用，PI3激酶及Rho激酶可能參與了該保護(hù)作用[22]。此外有研究發(fā)現(xiàn)替普瑞酮的內(nèi)皮保護(hù)作用與誘導(dǎo)HSP90表達(dá)相關(guān)，其可激活HSP90－AMPK－eNOS－NO信號(hào)通路而改善內(nèi)皮功能障礙[17]?？梢钥闯鎏嫫杖鹜目谷毖俟嘧p傷作用與其誘HSP70/HSP72表達(dá)密切相關(guān)。在乳鼠心肌細(xì)胞建立缺氧復(fù)氧模型中，HSP72特異的小干擾RNA消除了替普瑞酮對(duì)HSP72的誘導(dǎo)表達(dá)作用并且替普瑞酮此種保護(hù)作用消失，因此體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)替普瑞酮的心肌保護(hù)作用與HSP72存在直接聯(lián)系[15]。但在許多體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)除了熱休克蛋白，替普瑞酮還能誘導(dǎo)其他保護(hù)性蛋白的合成，如NOS、硫氧還蛋白等。所以HSP72尚不能作為替普瑞酮抗缺血再灌注損傷作用的唯一解釋。有研究觀察到在大鼠心肌缺血再灌注損傷模型中，替普瑞酮對(duì)HSP27、HSP60、NOS(包括iNOS、nNOS及eNOS)、硫氧還蛋白等保護(hù)性蛋白并沒(méi)有誘導(dǎo)表達(dá)作用[13]，其他保護(hù)性蛋白，如HSPB5、HSPB8、HSP90等的作用仍有待研究。雖然目前的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)只能提供一些排除性證據(jù)，但是仍然可以確定HSP72在替普瑞酮抗心肌缺血再灌注損傷作用中具有核心地位。
三、替普瑞酮與心房顫動(dòng)(房顫)
1．抑制房顫的發(fā)生：
各種器質(zhì)性心臟病的早期與加劇過(guò)程常伴隨電重構(gòu)，主要是心肌細(xì)胞動(dòng)作電位時(shí)程(action potential duration，APD)發(fā)生適應(yīng)性延長(zhǎng)，使Ca2+內(nèi)流代償性增加，進(jìn)而使心肌收縮力代償性增強(qiáng)。但電重構(gòu)在發(fā)揮代償作用的同時(shí)也將引起細(xì)胞內(nèi)鈣超載和異常觸發(fā)活動(dòng)事件，成為各種心律失常發(fā)生的基質(zhì)。許多研究證實(shí)誘導(dǎo)HSP表達(dá)能夠阻止房顫的致心律失常基質(zhì)產(chǎn)生[23]。作為HSP誘導(dǎo)劑，替普瑞酮能夠改善各種原因，如心肌缺血、心力衰竭(心衰)等，引起的電重構(gòu)改變，從而抑制房顫的發(fā)生。
替普瑞酮可減輕缺血引起的心房傳導(dǎo)異常從而抑制缺血相關(guān)房顫的發(fā)生[24]，這種保護(hù)作用表現(xiàn)為抑制缺血部位有效不應(yīng)期(effective refractory period，ERP)延長(zhǎng)、傳導(dǎo)遲滯及傳導(dǎo)模式的改變。該研究觀察到替普瑞酮對(duì)犬心房缺血模型中HSP72(并非HSP27)的表達(dá)有明顯誘導(dǎo)作用，其可能通過(guò)誘導(dǎo)HSP72表達(dá)在抑制缺血誘導(dǎo)房顫基質(zhì)產(chǎn)生的作用中發(fā)揮重要作用。在兔的心衰模型中，替普瑞酮同樣可通過(guò)誘導(dǎo)HSP表達(dá)抑制ERP與APD延長(zhǎng)，可逆轉(zhuǎn)心衰所致的電重構(gòu)，減少觸發(fā)活動(dòng)及APD離散度從而降低房顫誘發(fā)率[25]。這些保護(hù)作用可能與其誘導(dǎo)各種鈉通道及鉀通道蛋白表達(dá)和維持鈣穩(wěn)態(tài)相關(guān)。其能夠誘導(dǎo)Cav1.2、Nav1.5、Kir2.1、Kv1.4、Kv7.1和Kv11.1等離子通道蛋白與心肌細(xì)胞肌漿網(wǎng)鈣ATP酶(sarcoplasmic reticulum Ca2+－ATPase，SERCA2a)mRNA的表達(dá)，從而縮短ERP，減弱心肌細(xì)胞對(duì)APD交替的易感性及抑制觸發(fā)活動(dòng)。
2．抑制房顫的進(jìn)展：
心房重構(gòu)所引起的電生理變化增加房顫啟動(dòng)和持續(xù)的可能性，其生理電重構(gòu)主要表現(xiàn)為ERP和APD縮短。多項(xiàng)研究表明替普瑞酮可通過(guò)誘導(dǎo)HSP表達(dá)抑制房顫進(jìn)展。在細(xì)胞房顫重構(gòu)模型中，Brundel等[26]發(fā)現(xiàn)替普瑞酮可抑制節(jié)律加速細(xì)胞內(nèi)L型鈣電流的減弱及APD縮短，使鈣瞬變及細(xì)胞收縮減弱，此種保護(hù)作用需要HSP27的表達(dá)及磷酸化。他們還通過(guò)快速心房起搏建立了實(shí)驗(yàn)犬房顫重構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)替普瑞酮抑制了心動(dòng)過(guò)速導(dǎo)致的ERP縮短及房顫的啟動(dòng)。Brundel等[27]還發(fā)現(xiàn)替普瑞酮幾乎能夠完全抑制房顫細(xì)胞模型中節(jié)律加速所致的肌纖維溶解，從而抑制房顫的進(jìn)展。
以上2項(xiàng)研究均認(rèn)為替普瑞酮抑制房顫進(jìn)展的作用與HSP27而非HSP70相關(guān)，他們都通過(guò)基因轉(zhuǎn)染發(fā)現(xiàn)HSP27過(guò)表達(dá)可復(fù)制替普瑞酮在實(shí)驗(yàn)中所觀察到的保護(hù)作用。其中一項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)通過(guò)敲除HSP27基因可阻斷替普瑞酮介導(dǎo)的保護(hù)作用[26]。另一項(xiàng)研究還將結(jié)果擴(kuò)展到了房顫患者，在陣發(fā)性及持續(xù)性房顫中，HSP27水平與房顫持續(xù)時(shí)間及肌溶解數(shù)量呈負(fù)相關(guān)[27]。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，Zhang等[28]建立了可行基因操作的果蠅房顫模型，發(fā)現(xiàn)替普瑞酮和DmHSP23過(guò)表達(dá)均可改善節(jié)律加速心肌細(xì)胞的重構(gòu)及果蠅心臟收縮功能障礙，而該研究認(rèn)為DmHSP23與人類HSP27在功能上屬直系同源。因此，替普瑞酮可通過(guò)誘導(dǎo)HSP27表達(dá)抑制心房重構(gòu)和房顫的進(jìn)展。
盡管諸多實(shí)驗(yàn)均證實(shí)替普瑞酮對(duì)房顫有治療作用，但是由于替普瑞酮的油水分配系數(shù)很高，大約為9，因此需要高劑量才能起效[24,26]。為了克服這一缺點(diǎn)，荷蘭的HALT&REVERSE項(xiàng)目合成了替普瑞酮的各種衍生物，擁有更佳的藥理化學(xué)特性及促HSP表達(dá)作用[29,30]。并且替普瑞酮及其衍生物的HSP誘導(dǎo)作用呈刺激依賴性，在正常情況下其HSP誘導(dǎo)作用較弱，預(yù)示著其不良反應(yīng)較少[30]。其中一些衍生物在體外實(shí)驗(yàn)中被證實(shí)存在保護(hù)作用，并且其中一種衍生物將被應(yīng)用于房顫動(dòng)物模型。此外，已有相關(guān)研究在心臟手術(shù)后的患者中測(cè)試替普瑞酮能否誘導(dǎo)心房HSP表達(dá)及抑制術(shù)后房顫的發(fā)生[29]。
四、替普瑞酮與動(dòng)脈粥樣硬化
動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病，是心血管疾病的主要病理基礎(chǔ)。內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子(endothelial cell adhesion molecules，ECAM)介導(dǎo)的組織內(nèi)異常白細(xì)胞聚集參與了動(dòng)脈粥樣硬化慢性炎癥反應(yīng)過(guò)程。替普瑞酮可增強(qiáng)高溫(42 ℃)刺激對(duì)人體動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞HSP70的誘導(dǎo)表達(dá)作用，進(jìn)一步阻止腫瘤壞死因子(TNF)α誘導(dǎo)的核因子(NF)－κB激活，進(jìn)而減弱ECAM的表達(dá)，抑制內(nèi)皮異常白細(xì)胞聚集[31]。此外，替普瑞酮還可通過(guò)抑制NF－κB激活減弱血管平滑肌細(xì)胞iNOS的表達(dá)，阻止炎癥狀態(tài)下NO的過(guò)量合成從而減輕細(xì)胞損傷及炎癥反應(yīng)，表明其可調(diào)節(jié)動(dòng)脈粥樣硬化等心血管疾病的病理生理過(guò)程[32]。胰島素抵抗是動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病發(fā)生、發(fā)展的危險(xiǎn)因素之一。替普瑞酮可通過(guò)誘導(dǎo)HSP70增強(qiáng)衰老小鼠胰島素敏感性從而延長(zhǎng)壽命[33]，研究還發(fā)現(xiàn)替普瑞酮在改善高脂飲食小鼠胰島素抵抗的同時(shí)還能改善腹形肥胖，其機(jī)制與誘導(dǎo)HSP72表達(dá)及抑制氨基末端激酶(jun－NH2－terminal kinase, JNK)激活有關(guān)[34]。
五、替普瑞酮與心肌細(xì)胞凋亡
心肌細(xì)胞凋亡是物理化學(xué)等有害刺激，如濕熱刺激、化療藥物引起心肌損傷的重要機(jī)制之一，在各種心血管疾病的病理過(guò)程中發(fā)揮重要作用。在小鼠的濕熱刺激模型中，替普瑞酮能通過(guò)增加HSP70表達(dá)抑制濕熱刺激誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡，其機(jī)制主要是通過(guò)增加Bcl－2表達(dá)及抑制線粒體內(nèi)細(xì)胞色素C釋放從而抑制線粒體介導(dǎo)的凋亡[35]。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)替普瑞酮還能通過(guò)誘導(dǎo)HSP70表達(dá)抑制應(yīng)激誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡，并且HSP70能通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性與FAF1結(jié)合抑制Fas信號(hào)通路激活進(jìn)而抑制凋亡[36]。此外，在小鼠的結(jié)蛋白相關(guān)的心肌病(desmin－related cardiomyopathy，DRM)模型中，替普瑞酮通過(guò)誘導(dǎo)HSPB8表達(dá)從而抑制線粒體細(xì)胞色素C釋放、caspase－3激活和心肌細(xì)胞凋亡[37]。替普瑞酮在與化療藥物多柔比星聯(lián)用時(shí)還能通過(guò)阻斷RHO/ROCK1途徑抑制多柔比星誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞死亡、氧化應(yīng)激損傷及心臟功能障礙而發(fā)揮心肌保護(hù)作用，同時(shí)還能增強(qiáng)多柔比星的抗腫瘤作用[38]。另有研究發(fā)現(xiàn)替普瑞酮具有明顯的促凋亡作用，在很低濃度(0.1 μmol/L)時(shí)就能誘導(dǎo)白血病細(xì)胞HL－60凋亡[39]。
六、替普瑞酮的其他心肌保護(hù)作用
HSPB5基因Arg120Gly(R120G)位點(diǎn)錯(cuò)義突變會(huì)引起結(jié)蛋白相關(guān)的心肌病。研究發(fā)現(xiàn)替普瑞酮不僅能誘導(dǎo)R120G轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)HSPB8及HSPB1表達(dá)，還能抑制心臟擴(kuò)大及間質(zhì)纖維化，從而恢復(fù)心臟功能和促進(jìn)存活；HSPB8過(guò)表達(dá)同樣能抑制R120G小鼠心肌病的進(jìn)展[37]。此外，Marunouchi等[40]發(fā)現(xiàn)替普瑞酮通過(guò)誘導(dǎo)HSPB1及HSPB8表達(dá)減輕心肌梗死后線粒體能量合成障礙而改善心臟收縮功能。因此，替普瑞酮也許能通過(guò)誘導(dǎo)sHSP表達(dá)成為治療DRM及心肌梗死后心衰的新方法。
綜上所述，作為一種無(wú)明顯不良反應(yīng)的HSP誘導(dǎo)劑，替普瑞酮可發(fā)揮多種心肌保護(hù)作用。替普瑞酮可改善心肌缺血再灌注損傷，抑制各種原因引起的房顫的發(fā)生與進(jìn)展，改善動(dòng)脈粥樣硬化，減輕濕熱刺激及化療藥物所致的心肌損傷，對(duì)DRM、心衰及胰島素抵抗也有一定的治療作用。此外，替普瑞酮還可以改善內(nèi)皮功能，抑制心肌細(xì)胞凋亡、肌溶解及保護(hù)線粒體功能。值得注意的是，阿司匹林在心血管疾病患者中廣泛應(yīng)用，以往研究發(fā)現(xiàn)替普瑞酮對(duì)阿司匹林所致的胃黏膜損傷亦有一定保護(hù)作用[41]，與質(zhì)子泵抑制劑相比替普瑞酮是否可使心血管疾病患者獲益更多？雖然其胃黏膜保護(hù)作用在臨床上得到廣泛認(rèn)可，但其心肌保護(hù)作用還僅局限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，具體作用機(jī)制還不甚清楚。替普瑞酮也許可以為臨床各種心血管疾病提供新的治療方式，其各種衍生物具有更佳的藥物化學(xué)特性及更強(qiáng)的HSP誘導(dǎo)作用，但是替普瑞酮的心肌保護(hù)作用還有待進(jìn)一步證實(shí)。