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埃他卡林和纳他卡林对心肌的保护作用及其药理学机制的研究

作　者: 李琳
导　师: 龙超良；汪海
学　校: 中国人民解放军军事医学科学院
专　业: 药理学
关键词: 心肌细胞 氧化应激损伤 心肌线粒体 呼吸功能 线粒体ATP-敏感性钾通道 埃他卡林 纳他卡林
分类号: R96
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


心血管疾病（CVD）致死人数大概占每年全球死亡人数的20%[1]。有专家称,目前我国正处于心血管疾病暴发的“窗口期”,如果不采取及时有效的干预行动,心血管病将在中国未来的10年内大流行。目前,治疗冠心病的药物主要以抗心肌缺血药物为主,但其心脏保护的作用效果有时并不十分理想,并常伴有各种各样的副作用,因此,研制出疗效好,针对性强,副作用少的新型治疗药物成为抗心肌缺血药物研究的重中之重。早期研究显示,ATP敏感性钾通道(KATP)是心肌抗缺血缺氧的重要靶点[2-5]。但不仅不同组织的KATP所发挥的功能不同,其分子结构、生理学特性、病理生理和药理学特性也存在组织差异。因此,KATP开放剂（KCOs）也由于分别作用于不同的亚基,而会产生不同的药理学作用。虽然许多研究者认为KATP开放剂通过减少坏死、促进缺血后心肌功能恢复、抑制心肌挛缩并减少ATP水解来起到心肌保护作用,但是其具体的作用机制仍未被完全阐明。不过,随着近几年相关研究突飞猛进的发展,线粒体在心脏保护作用中所起的作用引起了人们的关注与重视,线粒体KATP(mitoKATP)已经成为心肌保护作用的新靶标。埃他卡林（iptakalim, Ipt）是一个脂肪胺类新结构类型的ATP敏感性钾通道开放剂,本实验室早期研究证明:它是细胞膜KATP开放剂,其抗高血压作用和心血管活性均可被KATP拮抗剂格列本脲所对抗[6],可与KATP开放剂结合位点特异性结合[7];表明埃他卡林的保护作用与膜KATP激活有关。而埃他卡林对于KATP具有较高的亚型选择性:它对SUR1/Kir6.2无激活作用,对SUR2A/Kir6.2的作用弱,对SUR2B/Kir6.1的激活作用强,比对SUR2A/Kir6.2的作用强10倍,亚型选择性高[8-11]。另有研究表明,埃他卡林可拮抗H2O2诱导的PC12细胞氧化应激损伤作用,该保护作用可能与线粒体ATP敏感性钾通道相关[12]。但是目前,埃他卡林是否对心肌细胞氧化应激损伤有保护作用尚无报道,其作用机制也不明确。纳他卡林（natakalim, Nat）是埃他卡林的新衍生物,与埃他卡林有所不同的是,其具有选择性激动SUR2B/Kir6.1的作用[13-17],但其对于心肌细胞的作用机制也尚不明确。因此,为进一步探讨两种药物可能的作用机理,本实验应用二氮嗪为阳性对照药物,以H2O2在乳鼠原代心肌细胞上模拟建立心肌缺血再灌注损伤后的心肌细胞氧化应激损伤模型,观察两种药物的干预作用;并通过测定心肌线粒体的呼吸功能及基质容积变化,明确两种药物的药理学特征,为寻找到组织选择性强、毒副作用小、保护作用明确的新型抗缺血药物提供理论依据。研究结果:一、埃他卡林和纳他卡林对乳鼠心肌细胞氧化应激损伤的保护作用埃他卡林和纳他卡林对细胞的保护作用可以有效地降低细胞膜的通透性,减少乳酸脱氢酶的外漏;提高超氧化物歧化酶的活性,有效提高细胞自身的抗氧化应激的能力;由此,可以有效地起到细胞的保护作用,提高损伤后细胞的存活率。并且,两种药物的这种细胞保护作用可被线粒体KATP通道阻断剂5-羟基癸酸酯所拮抗,也可被KATP通道阻断剂格列本脲阻断。提示,埃他卡林的作用途径可能是通过细胞膜KATP通道与线粒体膜KATP通道共同作用产生的。二、埃他卡林和纳他卡林对大鼠心肌线粒体呼吸功能的影响1、埃他卡林对大鼠心肌线粒体呼吸功能的影响①埃他卡林对NADH氧化呼吸链的R4、R3和RCR均没有显著的影响,但是能够提升大鼠心肌线粒体的P/O比值,说明埃他卡林能够减少生成固定数量ATP时所消耗的氧原子;②而对于琥珀酸氧化呼吸链,埃他卡林可以加快其R4呼吸速率从而降低其RCR,说明埃他卡林可以导致琥珀酸氧化呼吸链的轻度解偶联效应。二氮嗪也可以起到与埃他卡林相似的作用,但是埃他卡林在降低RCR方面的效果要略优于二氮嗪（P<0.05）。线粒体KATP通道特异性拮抗剂5-HD能够拮抗埃他卡林对线粒体FAD呼吸链的作用:5-HD存在时,R4下降,RCR升高,P/O比回落。结果说明埃他卡林对线粒体琥珀酸氧化呼吸链的作用是通过开放mitoKATP通道引起的;③埃他卡林可以降低线粒体悬液在540nm处的吸光值,5-HD可以拮抗这种作用,其结果从另一侧面证实了埃他卡林是通过开放mitoKATP通道起作用的。二氮嗪也可以降低其吸光值,并且其作用也可以被5-HD所阻断,验证了二氮嗪是线粒体ATP敏感性钾通道开放剂。2、纳他卡林对大鼠心肌线粒体呼吸功能的影响①纳他卡林与埃他卡林的作用稍有不同,其对于NADH氧化呼吸链的R3没有显著的影响,但可升高R4从而引起RCR降低。对于大鼠心肌线粒体的P/O比值也没有显著影响,说明纳他卡林对心肌线粒体NADH呼吸链能够起到轻微的解偶联作用,且5-HD可以阻断这种作用;②对于FAD氧化呼吸链,纳他卡林可以加快其R4呼吸速率从而降低RCR,说明纳他卡林可以导致琥珀酸氧化呼吸链的轻度解偶联效应。并且5-HD也能够拮抗纳他卡林对线粒体FAD呼吸链的作用:5-HD存在时,FAD呼吸链的R4下降、RCR升高,P/O比回落;③纳他卡林也可以降低线粒体悬液在540nm处的吸光值,加入5-HD后吸光值升高至对照组相近的水平,其结果从另一侧面证实了纳他卡林是通过开放mitoKATP通道起作用的。基于以上结果,本实验得出以下结论:埃他卡林和纳他卡林均可对心肌细胞过氧化氢损伤起到保护作用,并且两种药物的这种细胞保护作用可被5-羟基癸酸酯所拮抗,也可被KATP通道阻断剂格列本脲阻断。说明,埃他卡林与纳他卡林抗心肌损伤作用与mitoKATP通道的开放有关。埃他卡林和纳他卡林均可对线粒体氧化呼吸功能产生影响,但其作用的呼吸链途径与效果不同。埃他卡林仅能升高NADH呼吸链的P/O比值;而纳他卡林可降低NADH链的RCR,起到轻微解偶联作用,并可被5-HD阻断,说明纳他卡林通对mitoKATP对NADH链起作用。而对于琥珀酸氧化呼吸链,埃他卡林和纳他卡林均可起到轻微的解偶联作用,并可被5-HD做阻断,说明此作用是通过开放mitoKATP通道引起的。埃他卡林和纳他卡林均可降低线粒体悬液在540nm处的吸光值,5-HD可以拮抗这种作用,其结果从另一侧面证实了埃他卡林和纳他卡林是通过开放mitoKATP通道起作用的。综上所述,本实验第一次证实了埃他卡林和纳他卡林对H2O2所致的乳鼠心肌细胞氧化应激损伤具有保护作用,且其保护作用可能与mitoKATP通道有关;并且第一次在大鼠离体心肌线粒体上证实,埃他卡林和纳他卡林具有调节线粒体呼吸功能的作用,并且这一作用可被5-HD所拮抗,说明这一调节作用与mitoKATP通道开放有关。本研究为埃他卡林和纳他卡林开发为疗效好,针对性强,副作用少的新型抗心肌缺血药物提供了实验依据。

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中图分类: > 医药、卫生 > 药学 > 药理学
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