线粒体氧化应激与心肌重构研究进展

～１８２一　ｈｕｍａｎ　ｓｅｎｌｎｌ　ａｎｄ　ｐｌａｓｍａ【Ｊｊ．Ｊ　Ｌｅｕｋｏｃ　Ｂｉｏｌ，２００７，８１：６７．　１８　ＪＧａｉｌｌａｒｄ　Ｃ，Ｂｏｒｄｅ　Ｃ，Ｇｏｚｌａｎ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ａ　ｈｉｇｈ．ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｄｅｔｅｃ—　ｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ＨＭＧＢ１　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｈｉｇｈ－ａｆｆｉｎｉｔｙ　ｂｉｎｄｉｎｇｔｏ　ＤＮＡ　ｈｅｍｉｃａｔｅｎａｎｅｓ［Ｊ］．ＰＬｏＳ　Ｏｎｅ，２００８，３（８）：ｅ２８５５．　１９ｊＫａｒｌｓｓｏｎ　Ｓ，Ｐｅｔｔｉｌａ　Ｖ，Ｔｅｌｔｈｔｕｌｅｎ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．１－／ＭＧＢ１　ａｓ　ａ　ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ　ｏｆ　ｏｒｇａｎ　ｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｕｔｃｏｍｅ　ｉｎ　ｐａｔｉｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｓｅｖｅｒｅ　ｓｅｐｓｉｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ　Ｃａｒｅ　Ｍｅｄ。２０ｏ８．３４：１０４６．　［１０Ｉｖａｎ　Ｚｏｅｌｅｎ　ＭＡ，Ｌａｔｅｒｒｅ　ＰＦ，ｖａｎ　Ｖｅｅｎ　ＳＱ，ｅｔ　ａ１．Ｓｙｓｔｅｍｉｃ　ａｎｄ　ｌｏｃａｌ　ｈｉｇｈ　ｍｏｂｉｌｉｔｙ　ｇｒｏｕｐ　ｂｏｘ　１　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｓｅｖｅｒｅ　ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｒｉｔ　Ｃａｒｅ　Ｍｅｄ，２００７，３５（１２）：２７９９．　１１１ｊＵｒｂｏｎａｖｉｃｉｕｔｃ　Ｖ，Ｆｕｍｒｏｈｒ　ＢＧ，Ｗｅｂｅｒ　Ｃ，ｅｔ　ａ１．Ｆａｃｔｏｒｓ　ｍａｓｋｉｎｇ　ＨＭＧＢ１　ｉｎ　ｈｕｍｍ￣ｓｅｌＵｉＴＩ　ａｎｄ　ｐｌａｓｍａ［Ｊ　Ｊ．Ｊ　Ｌｅｕｋｏｃ　Ｂｉｏｌ，２００７，８１：６７．　１１２ｊＬｉｎｄｓｔｒｏｍ　Ｏ，ＴｕｋｉａｉｎｅｎＥ，ＫｙｌａｎｐａａＬ，ｅｔ　ａ１．Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｌｅｖｅｌｓ　ｏｆ　ａ　ｓｏｌｕ—　ｂｌｅ　ｆｏｒｍ　ｏｆ　ｒｅｃｅｐｔｏｒ　ｆｏｒ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｇｌｙｃａｔｉｏｎ　ｅｎｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ—－ｍｏ—－　ｂｉｌｉｔｙ　ｇｒｏｕｐ　ｂｏｘ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍａｌ　ｐｒｏｔｅｉｎ　１　ｉｎ　ｐａｔｉｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ａｃｕｔｅ　ｐａｎｃｒｅａｔｉｔｉｓ　ｌ　Ｊ　Ｊ．Ｐａｎｃｒｅａｓ．２００９，３８（８）：ｅ２１５．　１１３］Ｋａｓａｉ　Ｋ，ｓｅｋｉ　Ｍ，Ｙａｎａｇｉｈａｒａ　Ｋ，ｅｔ　ａ１．Ｅｌｅｖａｔｅｄ　ｌｅｖｅｌｓ　ｏｆ　ｈｌｉｇｈ　ｍｏｂｉｌｉｔｙ　ｇｒｏｕｐ　ｂｏｘ　ｃｈｒｏｍｏｓｏｍａｌ　ｐｒｏｔｅｉｎ・Ｉ（ＨＭＧＢ—Ｉ）ｉｎ　ｓｅｒａ　ｆｒｏｍ　ｐａｔｉｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｓｅｖｅｒｅ　ｂａｃｔｅｒｉａｌ　ｐｎｅｕｍｏｎｉａ　ｅｏｉｎｆｅｃｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｉｎｆｌｕｅｎｚａ　ｖｉｒｕｓ［Ｊ　Ｊ．Ｓｔａｎｄ　Ｊ　Ｉｎｆｅｘ￣ｔ　Ｄｉｓ．２００７，４：１．　文章编号：１００７—４２８７（２０１１）０１—０１８２—０３　Ｃｈｉｎ　Ｊ　ｔａｂ　Ｄｉａｇｎ，Ｊａｎｕａｒｙ，２０１１，Ｖｏｌ　１５，Ｎｏ．１　ｌ１４］Ｎｏｗａｋ　Ｐ，Ｂａｒｑａｓｈｏ　Ｂ，Ｓｏｎｎｅｒｂｏｒｇ　Ａ．Ｅｌｅｖａｔｅｄ　ｐｌａｓｍａ　ｌｅｖｅｌｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｎｏ－　ｂｉｌｉｔｙ　ｇｒｏｕｐ　ｂｏｘ　ｐｒｏｔｅｉｎ　１　ｉｎ　ｐａｔｉｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ＨＩＶ一１　ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡＩＤＳ，　２００７，２１（７）：８６９．　［１５］ＴａｉｒａＴ，ＭａｔｓｕｙａｍａＷ，ＭｉｔｓｕｙａｎｍＨ，ｅｔ　ａ１．ＩｎｃｒｅａｓｅｄｓｅｌＭｌｎ　ｈｉ【ｇｈｍｏｂｉｌｉ—　ｔｙ　ｇｒｏｕｐ　ｂｏｘ一１　ｌｅｖｅｌ　ｉｎ　Ｃｈｕｒｇ—Ｓｔｒａｕｓｓ　ｓｙｎｄｒｏｍｅ［Ｊ］．Ｃｌｉｎ　Ｅｘｐ　Ｉｍｍｕｎｏｌ，　２００７，１４８（２）：２４１．　［１６］Ｈｕ　Ｘ，Ｊｉａｎｇ　Ｈ，Ｂａｉ　Ｑ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｓｅＦｕ／ｎ　ＨＭＧＢ１　ｉｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｅｖｅｒｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｒｏｎａｒｙ　ａｒｔｅｒｙ　ｓｔｅｎｏｓｉｓ［Ｊ］．Ｃｌｉｎ　Ｃｈｉｍ　Ａｅｔａ，２００９，４０６（１—　２）：１３９．　１１７ｊＧｏｌｄｓｔｅｉｎ　ＲＳ，Ｇａｌｌｏｗｉｔｓｃｈ—Ｐｕｅｒｔａ　Ｍ，Ｙａｎｇ　Ｌ，ｅｔ　ａ１．Ｅｌｅｖａｔｅｄ　ｈｉ　ｇｈ－ｍｏ—　ｂｉｌｉｔｙ　ｇｒｏｕｐ　ｂｏｘ　１　ｌｅｖｅｌｓ　ｉｎ　ｐａｔｉｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｃｅｒｅｂｒａｌ　ａｎｄ　ｍｙｏｃａｒｄｉａｌ　ｉｓｃｈｅｍｉａ　［Ｊ］．Ｓｈｏｃｋ．，２００６，２５（６）：５７１．　１１８ｊ　Ｐｅｈｚ　ＥＤ，Ｍｏｏｒｅ　ＥＥ，Ｅｃｋｅｌｓ　ＰＣ，ｅｔ　ａ１．ＨＭＧＢ１　ｉｓ　ｍａｒｋｅｄｌｙ　ｅｌｅｖａｔｅｄ　ｗｉｔｌ１ｉｎ　６　ｈｏｕｒｓ　ｏｆ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｔｒａｕｍａ　ｉｎ　ｈｕｍａｎｓｌ　Ｊｊ．Ｓｈｏｃｋ．，２００９，３２　（１）：１７．　［１９］陈国千，胡志刚，王春新，等．外科术后患者血清ＨＭＧＢＩ水平的　变化及其意义［Ｊ］．中华Ｉ临床医师杂志（电子版），２００９，３（３）：４７８．　［２０ｊＮａｋａｈａｒａ　Ｔ，Ｔｓｕｒｕｔａ　Ｒ，Ｋａｎｅｋｏ　Ｔ，ｅｔ　ａ１．Ｈｉｇｈ—Ｍｏｂｉｌｉｔｙ　Ｇｒｏｕｐ　Ｂｏｘ　１　Ｐｒｏ—　ｔｅｉｎ　ｉｎ　ＣＳＦ　ｏｆ　Ｐａｔｉｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　Ｓｕｂａｒａｃｈｎｏｉｄ　Ｈｅｍｏｒｒｈａｇｅ　ｌ　Ｊ』．Ｎｅｕｒｏｃｒｉｔ　Ｃａｒｅ，２００９，１１（３）：３６２．　（收稿日期：２０１０—０４—１５）　

线粒体氧化应激与心肌重构研究进展　贾春澍　，范志民　，陈晓亮　，任立群　（１．吉林大学药学院实验药理与毒理学教研室，吉林长春１３００２１；　２．吉林大学白求恩第～医院乳腺外科；３．吉林大学中日联谊医院泌尿外科）　

心力衰竭是工业化国家致死的首要原因　１　。这也是一　个日益严重的公共卫生问题，主要是由于人口老龄化和老人　心力衰竭患病率升高。大量的基础、临床和人口科学研究促　进了心力衰竭的现代治疗，但左心室（１ｅｆｔ　ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ，ＬＶ）衰竭　发生和发展最根本的机制仍未完全阐明。活性氧簇（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｏｘｙｇｅｎ　ｓｐｅｃｉｅｓ，ＲＯＳ）如超氧负离子（・ｏ，一）和羟自由基（一ＯＨ）　可导致膜磷脂、蛋白和ＤＮＡ氧化ｌ２　Ｊ，并与一系列病理状态有　关，如缺血再灌注损伤　ｊ，神经变形性疾病ｌ４　及衰老［引。在　生理状态下，活性氧簇的毒性效应可以被超氧化物歧化酶　（ｓｕｐｅｍｘｉｄｅ　ｄｉｓｍｕｔａｓｅ，ＳＯＤ）、谷胱甘肽过氧化物酶（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ　ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，ＧＳＨＰｘ）、过氧化氢酶及其他非酶抗氧化剂清除。　但是，当ＲＯＳ的产生超过抗氧化剂的防御能力时，氧化应激　即对生物组织产生功能和结构上的破坏效应。ＲＯＳ随即导　致心肌收缩力下降及结构损伤。氧化应激在心肌衰竭发展　过程中的ＩＪＶ重构的病理生理机制中所起的作用日益受到重　视。现有的证据表明，ＲＯＳ的突出作用是作为一个信号分子　对激素、生长和凝血因子、细胞因子和氧分压改变的作用做　＊通讯作者　出反应　。在低氧状态下，高水平的线粒体ＲＯＳ能够诱导低　氧诱导因子（ｈｙｐｏｘｉａｉｎｄｕｃｉｂｌｅ　ｆａｃｔｏｒ，ＨＩＦ－ｌ　ｃｔ）的激活。｝ＩＩＦｓ是　细胞对低氧适应性反应的主要因子。线粒体ＲＯＳ与低氧状　态下Ｈ１Ｆ—ｌａ的表达密切相关，多种蛋白激酶参与ＲＯＳ与　ＨＩＦ－１　表达之间的信号转导Ｉ７　Ｊ，其具体机制仍待阐明。另　外，也有研究认为抗氧化剂加重心力衰竭ｌ８　Ｊ。　１心力衰竭过程中的线粒体氧化应激　目前的实验及临床证明ＲＯＳ的产生促进心力衰　竭＿９Ｉ１　。脂质过氧化物水平和８一ｉｓｏ－前列腺素Ｆ２　（８一ｉｓｏ－　ｐｍｓｔ列ａｎｄｉｎ　Ｆ２ａ，８－ｉｓｏ－ＰＧＦ２ａ）是ＲＯＳ产生的主要生物学标志　物。心力衰竭患者的血清和心包液中这两项指标明显升高　并与其严重程度相关ｌ９，　。Ｂｅｌｃｈ等ｌ９　Ｊ报道丙二醛水平与ＩＪＶ　射血分数呈现明显负相关（ｒ＝一０．３５）。Ｍａｌｌａｔ等　１２］应用　ＮＹＨＡ分类和超声心动图评价心肌衰竭的严重度，证明其与　心包液中８一ｉｓｏ—ＰＧＦ２ａ含量相关：有症状的心力衰竭患者（ＮＹ　ＨＡ　ＩＩ和ＩＩＩ）心包液中８一ｉｓｏ—ＰＧＦ２ａ含量明显高于无症状（ＮＹ—　ＨＡ　Ｉ）心力衰竭患者，并与病情严重程度相关（尸＝０．０００　３）。　另外，心包液中８－ｉｓｏ－ＰＧＦ２ａ与Ｌｖ舒张末期及收缩末期直径　呈正相关（Ｐ：０．００８，Ｐ＝０．０２６，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）【１２）。心脏中ＲＯＳ　中国实验诊断学２０１１年１月第１５卷第１期　的细胞来源包括心肌细胞，上皮细胞和中性粒细胞。心肌细　胞ＲＯＳ产生的亚细胞定位包括线粒体电子传递，ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ　氧化酶，和黄嘌呤脱氢酶／黄嘌呤氧化酶。心脏是摄氧率最　高的器官，基础代谢状态下每分钟每克体重消耗约０．１　ｍｌ　０）＿１３．。为满足氧化代谢Ａ即合成的需要，整个机体中心肌　细胞具最高的线粒体体积密度。线粒体通过单电子经呼吸　链传递至氧分子产生ＲＯＳ。在生理状态下，线粒体呼吸链传　递过程产生微量ＲＯＳ，肌细胞的内源性清除机制随即发挥清　除作用。　应用电子自旋共振（ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｓｐｉｎ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ，ＥＳＲ）光谱学，　５，５’二甲基一１．吡咯啉　氧化物（Ｄ　０）作为捕捉物，在正常　的亚线粒体结构抑制电子传递链的复合体Ｉ和复合体山导　致大量・０，一的产生＿】　。在ＮＡＤＨ作用下，衰竭心脏的线粒　体较正常心脏产生更多的・０）一，说明线粒体电子传递链是・　０）一的主要来源。进一步来说，线粒体功能衰竭伴随着复合　酶活力的降低。因此，线粒体是衰竭心脏ＲＯＳ的主要来源，　同时也证明线粒体衰竭和氧化应激＿１　Ｊ的病理生理关联。　２线粒体ＤＮＡ损伤，功能衰竭和氧化应激　线粒体具其单独的基因组，即ｍｔＤＮＡ，一个闭合环状双　链ＤＮＡ分子，约１６．５　ＫＢ。ｍｔＩ）ＮＡ有两个启动子，轻链（ＬＳＰ）　和重链启动子（ＨＳＰ）。线粒体功能受ｍｔＤＮＡ的调控，同时　ｍｔＤＮＡ转录和／或复制因子也对其产生影响ｌ】　。这就提出　了ｍｔＤＮＡ损伤和线粒体基因转录或复制的异常与心力衰竭　相关的可能。实际上，很多证据表明心力衰竭与ｍｔＤＮＡ在质　和量上的缺陷相关【”一２０１。线粒体功能和ｍｔＤＮＡ拷贝数的下　降在心肌缺血后心力衰竭的发展中发挥着重要作用ｌ１７，２１　Ｊ。　ＲＯＳ能够在其形成或靠近形成部位损伤线粒体大分子。　因此，除了产生ＲＯＳ，线粒体本身也能被ＲＯＳ损伤，ｍｔＤＮＡ是　主要的靶点。原因如下，首先，线粒体基因组无组蛋白参与　组装，即缺少了对抗ＲＯＳ损伤的一道屏障。第二，ｍｔＤＮＡ的　ＤＮＡ修复能力有限。第三，线粒体内形成大量的・　一，并且　不能通过线粒体膜，因此，ＲＯＳ损伤大部分局限在线粒体内。　实际上，ｍｔＤＮＡ聚集了大量ＤＮＡ氧化产物　，８一羟基，明显高于　核ＤＮＡ【　。与核编码基因不同，线粒体编码基因表达调控　主要依赖于ｍｔＤＮＡ的拷贝数　Ｊ。因此，线粒体损伤主要表　现在ｍｔＤＮＡ的损伤，即线粒体ＲＮＡ（ｍｔＲＮＡ）转录子，蛋白合　成和线粒体功能的下降Ｅ２４，２５　Ｊ。衰竭心脏中线粒体结构损伤　和功能衰竭与ＲＯＳ升高水平有关，主要表现为线粒体脂质过　氧化物水平升高，ｍｔＤＮＡ拷贝数下降，ｍｔＲＮＡ转录子数目下　降，及低复合酶活力导致的氧化能力下降Ｉ２１　Ｊ。更重要的是，　衰竭心脏的Ｉ，Ⅲ，和Ⅳ复合酶活力下降，而单纯由核ＤＮＡ编码　的复合酶Ⅱ和柠檬酸合成酶活力无下降表现。慢性的ＲＯＳ产　生增高与线粒体损伤和功能衰竭有关，即形成线粒体功能下　降的恶性循环，大量的ＲＯＳ产生引起细胞损伤。ｍｔＤＮＡ损伤　通过上述机制参与心肌重构和心力衰竭的发生和发展。　３线粒体氧化应激在心肌重构中的作用　氧化应激对心肌细胞结构和功能有直接的作用，能够直　接激活心肌重构和心力衰竭的信号分子。ＲＯＳ导致心肌细　一１８３一　胞的表型变化，即离体的心肌细胞肥大和凋亡　Ｊ。　ＲＯＳ另一个作用靶点是金属基质蛋白酶（ｍａｔｒｉｘ　ｍｅｔａｌｌｏ．　ｐｒｏｔｅｉｎａｓｅｓ，ＭＭＰｓ）。ＭＭＰｓ在正常组织重构中发挥重要的作　用，如细胞迁移，侵袭，增殖和凋亡。并参与多种发育过程，　如血管分枝形态建成，血管发生，创伤愈合及细胞外基质降　解。ＭＭＰｓ表达于大量细胞和组织中并广泛的降解细胞外基　质蛋白［２７　３。ＲＯＳ有激活心肌成纤维细胞ＭＭＰ的作用［２ｓ　Ｊ。　衰竭心肌细胞ＭＭＰ活力增高￣２６，２９］。ＭＭＰ抑制剂具有限制　心肌缺血大鼠模型早期Ｌｖ扩张的作用　Ｊ。心肌缺血模型　中，ＭＭＰ一２基因敲除明显抑制了早期心脏破裂和ＬＶ衰竭的　发展，生存率明显提高［３１　Ｊ。由于ＲＯＳ能激活ＭＭＰＥ　，随即　提出了ＲＯＳ的过多产生过度激活ＭＭＰｓ导致ＬＶ重构的学　说。持续的ＭＭＰ激活可能通过提供一个异常的细胞外环境　影响心肌的结构特点。・ＯＨ清除剂二甲叉三脲能够抑制心　肌重构和心力衰竭相关的ＭＭＰ－２激活＿３引。这些证据均表明　心肌缺血后的过度氧化应激是心肌ＭＭＰ激活的刺激物，并　在心力衰竭发展过程中发挥重要作用。　４氧化应激与骨骼肌功能失调的作用　运动能力受限是心衰患者的主要症状［３４Ｊ，而不依赖于　心力衰竭程度［３５　Ｊ。心衰患者运动能力受限与过度的氧化应　激有关　ｊ。心肌缺血导致的心肌衰竭大鼠骨骼肌ＲＯＳ含量　明显升高，主要是线粒体产生的・０２　。　。目前，Ｋｉｎｕｇａｗａ　等ｌ３　］阐述了・０２一与运动能力受限的关系，・０２一含量升高运　动能力下降，同时与全身氧耗升高有关。解偶联蛋白（Ｕｎｃｏｕ—　ｐｌｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ，ｕｃＰｓ）是线粒体内膜质子运载体，能够降低质子　线粒体内膜电化学梯度。电化学梯度的降低导致ＡＴＰ生物　合成的降低。衰竭心肌线粒体表达ＵＣＰｓ明显上调［３９　Ｊ。另