第 28 章：心肌保护（Cardioprotection）

28.1 心肌缺血/再灌注损伤中的细胞死亡形式与心肌细胞损伤（Forms of Cell Death and Myocyte Injury during Ischemia）

心肌缺血/再灌注（I/R）损伤中涉及的细胞死亡形式主要有三种：凋亡（apoptosis）、坏死（necrosis）和自噬（autophagy）。凋亡是程序性细胞死亡，细胞经历一系列精细事件最终死亡并降解其胞内组分，但不会引发炎症反应；自噬同样涉及程序性事件，但通常被认为降解的是细胞内单个组分而非整个细胞；坏死则是以心肌细胞膜不受控裂解、释放炎症分子为特征。本章将主要聚焦于心肌 I/R 中以坏死为主的损伤机制，因为凋亡和自噬已在其他章节中详细论述。

心肌缺血时主要生物学改变发生于冠状动脉急性闭塞之后，造成可逆与不可逆两类心肌细胞损伤。Jennings 与 Reimer 在 1970 至 1980 年代发表的一系列论文系统阐述了这些改变。绝大多数此类研究采用犬冠状动脉闭塞模型：在犬心脏中动脉侧支血流存在明确的心室壁透壁梯度，心内膜下区域血流下降最显著（较对照降低 96–98%），心外膜下区域血流保留最多（较对照降低 30–60%）。对高流量或中等流量缺血区内心肌细胞损伤的认识则相对有限。

严重缺血一旦发生，在 15–30 秒内有氧代谢即终止，无氧糖酵解成为高能磷酸盐的主要来源。乳酸水平上升约四倍，磷酸肌酸的储备被耗尽。乳酸因缺氧而无法被继续代谢，积聚于组织内。无氧糖酵解在最初一分钟内迅速推进，随后大幅减速。缺血 15 分钟时心肌损伤仍属可逆，组织学表现为糖原减少、乳酸增加。缺血 15 分钟时 ATP 降至对照水平的 35%，腺苷一磷酸（AMP）累积并被进一步去磷酸化为腺苷。缺血 40–60 分钟时无氧糖酵解进一步减缓乃至停止，94% 的正常 ATP 已被耗尽。

此时心肌细胞呈现明确的不可逆损伤超微结构特征，包括线粒体内无定形基质致密体、线粒体肿胀、心肌细胞膜缺陷。若此时对缺血区实施再灌注，将继发剧烈肿胀、收缩带形成、心肌钙蓄积与细胞膜进一步破坏。缺血 60 分钟时缺血区约 95% 的心肌细胞已不可逆损伤。若缺血持续 24 小时，特征性的线粒体与肌膜改变进展甚微。Reimer 与同事首先描述了从心内膜下向心外膜下推进的不可逆心肌细胞损伤"波前"现象，发生于缺血 40 分钟至 6 小时之间。

28.2 心肌再灌注损伤的病理生理构成（Pathophysiology of Myocardial Reperfusion Injury）

1980 年代溶栓药物与直接经皮冠状动脉腔内成形术（PTCA）的临床应用开启了急性心肌梗死治疗的"再灌注时代"。再灌注虽然解除了缺血，但同时引发一系列复杂病理现象，显著放大可逆与不可逆两类心肌损伤，包括心脏电生理与收缩性的重要改变，由此造成左心室功能显著损害（即心肌顿抑与永久性损害）。心肌再灌注损伤病理机制涉及以下若干关键环节：活性氧（ROS）、不恰当的免疫反应与炎症、线粒体损伤以及心肌"无复流"。再灌注损伤在人类中是否存在虽有争议，但及时再灌注是治疗心肌缺血最有效手段已无疑问，且"时间就是心肌"——缺血时间越长损伤越重。

Braunwald 与 Kloner 早在 1985 年即提出，再灌注恢复缺血心肌血供的同时，会带来额外的不必要心肌损伤，称之为"再灌注损伤"。

28.3 活性氧（Reactive Oxygen Species）

活性氧（ROS）是外层轨道含未配对电子的高反应性分子，可引发链式反应，对脂质或蛋白质造成不可逆化学改变，并由此造成严重的细胞功能障碍与细胞毒性。正常情况下组织约 5% 的耗氧量转化为 ROS，这些基础产生的 ROS 由超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶等内源性酶性自由基清除剂高效解毒。但在心肌再灌注期，心脏与冠状动脉循环产生的 ROS 流量超过内源性氧化防御机制的解毒能力，无法阻止有害的自由基介导反应。

有三条主要证据链指向 ROS 参与心肌再灌注损伤发病机制：在缺血后心肌中检测到 ROS；外源性 ROS 暴露心肌可造成与 I/R 损伤相当的心肌细胞与组织功能障碍；预先给予动物超氧化物歧化酶等抗氧化酶或在这些动物中转基因过表达抗氧化酶，可对再灌注损伤起到保护作用。电子顺磁共振（EPR）光谱是监测心脏 ROS 生成最广泛使用的方法之一。Zweier 及其同事最早在离体缓冲液灌流的兔心脏上直接测量氧自由基生成，发现在缺血与再灌注后超氧阴离子是再灌注后产生的主要 ROS，内皮细胞是其重要来源。EPR 光谱也用于在心肌顿抑实验模型中证明 ROS 生成的增强。在 I/R 后静脉血中检测到的 EPR 信号提示二次脂质自由基（如烷基与烷氧基自由基）可在再灌注后持续生成长达 3 小时，再灌注后 2–4 分钟达到峰值。1990 年代 Bolli 团队的研究明确证明 ROS 在心肌顿抑发病机制中的作用。在冠状动脉旁路移植术（CABG）患者中，维生素 E 血清水平被耗竭，而血清共轭二烯与硫代巴比妥酸反应物（TBARS）升高，也间接支持人类心肌 I/R 后 ROS 生成增强。

28.4 炎症反应（Inflammatory Response）

心肌梗死发病过程中剧烈炎症反应的存在最早由 Mallory 及其同事在 1939 年关于人心的开创性研究中描述。病理学家在梗死后不同时间（数小时至数日）取得的尸检标本中观察到显著的中性粒细胞与白细胞浸润的炎症病灶。这一发现提示心肌炎症可能参与急性心肌梗死的发病机制，或参与梗死后心肌愈合。显然，这一炎症反应对促进梗死后心肌愈合是必需的，因为早期试图以大剂量皮质类固醇完全消除免疫反应在 1976 年获得了灾难性的临床结果（尽管临床前数据曾颇有希望）。关于中性粒细胞与炎症反应在心肌 I/R 损伤发展中作用的争论持续多年。开发新型靶向抗中性粒细胞与抗炎药物以治疗心肌再灌注损伤的研究在 1980 与 1990 年代进行了十余年。

在溶栓治疗与 PTCA 启动缺血心肌再灌注之后，大量研究聚焦于浸润的白细胞与中性粒细胞的物理去除或药理学抑制。所采用的方法包括白细胞特异性滤器、针对内皮细胞与白细胞黏附糖蛋白的单克隆抗体，以及多种抗白细胞与抗炎药物。研究也涵盖了补体级联反应各组分的靶向干预。总体而言，这些研究的结果喜忧参半：部分研究显示心肌梗死面积缩小、左心室功能改善，另一些研究未能证明显著的心肌保护作用。

尽管实验结果不一，关于炎症与中性粒细胞在心肌再灌注损伤中作用的争论仍在持续，2001 至 2002 年间仍进行了数项临床试验，在接受溶栓或 PTCA 的急性心肌梗死患者中测试抗白细胞单克隆抗体的潜在疗效，包括 FESTIVAL 研究、HALT-MI 研究与 LIMIT AMI 研究。FESTIVAL 研究（60 例）主要考察 CD-18 单克隆抗体 Hu23FG（LeukArrest）在 PTCA 患者中的安全性，SPECT 影像未显示梗死面积有显著差异。HALT-MI 研究在 420 例 PTCA 前 ST 段抬高患者中比较 Hu23F2G 与安慰剂，未证明 Hu23F2G 能改善梗死面积。重组人 CD18 单克隆抗体（rhuMAb CD18）在接受溶栓治疗的急性心梗患者中测试，虽然安全性良好，但未能改善冠脉血流、梗死面积或心电图 ST 段抬高速度。这些临床试验尽管仅测试了单一抗中性粒细胞制剂（抗 CD18 抗体），其阴性结果显著降低了学界进一步在急性心梗患者中开展高度特异抗中性粒细胞制剂临床研究的热情。

28.5 无复流现象（No-Reflow Phenomenon）

"无复流"现象指尽管心外膜冠状动脉通畅，组织灌注仍不能完全恢复或灌注进行性下降。Kloner 与同事在 1974 年于犬缺血心脏中最早描述了这一重要现象：犬在经历 40 或 90 分钟冠状动脉缺血后，40 分钟组在解除闭塞后缺血区血流恢复，而 90 分钟组血流仅部分恢复。心肌灌注缺损（以硫黄素 S 与炭黑测量）在心内膜下最显著。电子显微镜研究揭示毛细血管显著损伤，表现为内皮细胞肿胀、管腔内内皮突起、血小板栓子与纤维蛋白血栓。间质与心肌细胞水肿被认为通过压迫毛细血管网进一步加剧无复流。缺血持续越久，无复流越易发生。

PTCA 治疗急性心肌梗死的应用使无复流现象受到关注，因为该技术带来完全冠状动脉通畅的同时，仍存在持续的心肌灌注缺损。无复流在 PTCA 患者中高度可变，但可突然且剧烈发生：造影剂停滞于冠状动脉内、患者胸痛、血流动力学不稳定。溶栓治疗后亦观察到类似现象，表现为再灌注胸痛、ST 段抬高与血流动力学恶化。无复流也可演变为持续的心肌灌注逐步下降。一项针对溶栓或 PTCA 治疗后急性心肌梗死患者的微血管阻塞临床研究表明，微血管阻塞预示更频繁的心血管并发症，并提供强有力的证据表明微血管状态是事件存活率的强预后标志物，即便在校正梗死面积后亦如此。

28.6 预处理诱导的心肌保护（Preconditioning）

心肌保护可通过生理性或药理学干预在缺血事件发生前（预处理）或再灌注之后（后处理）实现。

缺血预处理（IPC）由 Murry 等人发现：在长时间缺血事件前施加短暂缺血（4 个循环的 5 分钟非致死性冠状动脉闭塞与 5 分钟再灌注交替），可显著减轻心肌细胞死亡。此后 IPC 在所有研究的动物种属中均显示心肌保护作用，目前被认为是抗心肌 I/R 损伤最有效的干预手段。IPC 的关键信号介质包括磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）、Akt、一氧化氮（NO）、蛋白激酶 G（PKG）、线粒体 ATP 敏感性钾通道（KATP）、腺苷、氧源性自由基与线粒体通透性转换孔（MPTP）。药理学预处理与 IPC 类似但不诱导缺血，而是用药物模拟 IPC 的信号传导。腺苷、缓激肽、一氧化氮与阿片类药物在缺血事件前给予均能保护心肌。

预处理具有两个保护时相：早期（预处理开始后 1–3 小时内）与晚期（预处理开始后 18–24 小时，可持续至 72 小时）。早期源于已存在蛋白的修饰，晚期源于新细胞保护蛋白的诱导。早期相保护对抗心肌梗死但不能减轻心肌收缩功能障碍（顿抑）；晚期相则同时保护抗梗死并保留左心室功能。尽管预处理是最强且最具重复性的心肌保护干预，其临床转化尚未成功，主要原因在于必须事先知道心肌缺血的发生时间。然而在已知缺血事件的择期手术（如择期 PTCA、冠状动脉旁路手术或心脏移植）中，预处理可有效应用。Yellon 等人率先在心脏外科手术中实现了人类心脏的有效 IPC。远端缺血预处理（RIP）是 IPC 的替代形式：在一处血管床施加短暂缺血以预处理另一血管床。Przyklenk 等证明对侧冠状动脉床预处理能在犬模型中同侧预处理同等程度地减少心肌梗死面积；Birnbaum 等在兔模型中证明短暂肢体缺血可作为心脏的 RIP；后续人体研究显示 RIP 通过短暂肢体缺血可在冠状动脉旁路手术和儿童心脏手术中减轻心肌 I/R 损伤。

28.7 后处理诱导的心肌保护（Postconditioning）

后处理指通过在再灌注后施加生理性或药理学干预保护心肌免受 I/R 损伤。1992 年 Zhao 等在 Vinten-Johansen 实验室对麻醉兔以再灌注起始时 5 分钟灌注/缺血交替进行后处理研究，但当时缺乏疗效，与同时期预处理治疗结果相似。1996 年 Na 等在麻醉猫中证明再灌注起始时的短暂缺血可减少再灌注诱发室颤发生率。2001 年 Vinten-Johansen 实验室以 30 秒循环恢复后处理研究，2003 年 Zhao 等报告后处理在犬模型中显著减少梗死面积。

缺血后处理最初通过顺序释放与重新结扎冠状动脉周围的缝线实施机械血流操控，后续研究改用透视引导的血管成形术球囊导管在闭胸模型中实施。细胞培养模型也通过加入缺氧或酸性培养基再恢复为正常培养基的循环模拟 I/R。后处理通过减少心肌细胞凋亡与坏死、降低缺血区超氧生成、诱导抗氧化剂、抑制中性粒细胞黏附与累积而减小梗死面积。缺氧后处理还可减少细胞内与线粒体内钙积累，可能减少 MPTP 开放。

后处理已在 PCI 临床试验中获得概念验证：七项前瞻性随机试验共纳入 353 例患者，每个循环 30–90 秒，采用 2 至 4 个循环的不同方案。所有研究均提示保护作用：梗死面积减小、射血分数改善、肌酸激酶与肌钙蛋白-I 等心肌损伤血清标志物下降。Staat 等的近期研究证明人心脏可被后处理，显示接受心肌后处理的患者循环肌酸激酶（CK）水平下降，ST 段抬高更快恢复。

28.8 腺苷（Adenosine）

腺苷是一种广泛分布于体内的嘌呤核苷。基础状态下细胞外浓度介于 30 至 300 nM，但在缺氧与缺血期可升至 10 μM。在基础与危重状态下，腺苷在心血管系统中起重要作用，被认为参与心肌与骨骼肌的反应性充血。腺苷抑制心房自律性与传导，已用于治疗室上性心律失常。

腺苷通过四个受体亚型（A1、A2A、A2B、A3）发挥生理功能。心肌细胞至少表达三个亚型（A1、A2B、A3），冠状动脉血管以 A2A 受体为主。A2A 受体是冠状动脉强效扩张剂，心房 A1 受体通过与 KATP 通道耦合减慢结性组织的频率与传导。心肌各腺苷受体的确切作用尚不完全清楚，但已有多个亚型被证明参与 IPC 与后处理。心肌细胞在 IPC 期间释放的腺苷被认为通过结合并刺激 A1 与 A3 受体，进而激活蛋白激酶 C（PKC），PKC 在再灌注早期与 A2B 相互作用而提高 A2B 对腺苷的敏感性，使已存在的腺苷得以激活心脏保护信号。

腺苷作为心肌保护分子在体内应用存在限制：半衰期短，且达到保护状态所需浓度已先造成低血压。然而 A2B 受体激动剂因这些受体不在大多数组织表达而不引发低血压，已成功使用。AMISTAD I 与 II 等以腺苷辅助再灌注治疗的临床试验结果至多只是模棱两可，但小规模临床研究中大剂量腺苷显示改善临床结局。

28.9 气体信号分子（Gasotransmitters：NO、CO、H2S）

一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）与硫化氢（H2S）共同构成内源性气体信号分子家族，由心肌与血管壁中的酶以纳摩尔浓度产生，半衰期极短，通过二级信使信号通路发挥作用。NO 与 H2S 已知能通过化学反应修饰多种蛋白残基（如亚硝基化与硫氢化反应）调节细胞信号传导。生理浓度（nM–μM）下这些分子具有心肌保护作用，但超药理浓度则均为致命毒素。

硫化氢（H2S）：H2S 主要由两种 PLP（吡哆醛-5'-磷酸）依赖性酶——胱硫醚 γ-裂解酶（CSE）与胱硫醚 β-合成酶（CBS）——以及胱氨酸氨基转移酶（CAT）与 3-巯基丙酮酸硫转移酶（3-MST）的联合作用，由 L-半胱氨酸产生。这些酶均存在于心脏与心血管系统中，其功能失调最可能参与心血管疾病的发生与进展。外源性 H2S 治疗可显著减小小鼠与大鼠 I/R 损伤模型中的梗死面积：Elrod 等在再灌注时给予小鼠 50 μg/kg Na2S 单次静脉注射实现 72% 梗死面积减小；Calvert 等在缺血事件前 24 小时给予小鼠 100 μg/kg Na2S 单次静脉注射实现 46% 梗死面积减小。H2S 的心肌保护作用源于其对多种细胞保护信号级联的激活，其中最常报告的机制为 ATP 敏感性钾通道（KATP）激活：平滑肌细胞中 KATP 激活导致超极化与舒张；心脏中 KATP 激活导致心肌保护。H2S 还可激活 ERK 1/2、PI3K/Akt、PKC 与 Nrf-2 促进细胞保护；调节白细胞黏附与白细胞介导的炎症；降低 NF-κB、IL-6、IL-8 与 TNF-α 等促炎细胞因子；清除过氧化氢、增加细胞内还原型谷胱甘肽（GSH）水平。大型动物模型中也已证明 H2S 的心肌保护作用：Sodha 等在 Yorkshire 猪中经历 60 分钟左前降支冠状动脉闭塞后 2 小时再灌注期间给予 Na2S（100 μg/kg 初始推注 + 1 mg/kg/h 输注），梗死面积显著缩小、左室缩短分数改善、微血管反应性改善、IL-6、IL-8、TNF-α 与髓过氧化物酶活性降低。Osipov 等在 Yorkshire 猪左前降支 1 小时闭塞后 2 小时再灌注模型中比较推注与输注策略，发现输注显著更有效，但两种策略均增强心肌抗凋亡信号机制；后续在 1 小时心肌停搏/心肺转流模型中研究亦显示 H2S 增强血红素加氧酶-1、磷酸化热休克蛋白 27、磷酸化 ERK 1/2 等促细胞存活信号，降低 AIF 与 Bcl-2/腺病毒 E1B 19 kDa 相互作用蛋白 3（Bnip-3）等促凋亡信号。

一氧化氮（NO）：NO 由三种一氧化氮合酶（NOS）亚型产生：神经元型 NOS（nNOS 或 NOS I）、诱导型 NOS（iNOS 或 NOS II）与内皮型 NOS（eNOS 或 NOS III）。eNOS 与 nNOS 为组成型表达，iNOS 为诱导型。组成型 NOS 可通过不同 Ser 或 Thr 残基的磷酸化及 Ca2+-钙调蛋白结合变化被激活或抑制。关于 NO 心肌保护性质多年来存在争论，但现有证据强烈支持 NO 在体内生理浓度下对心肌 I/R 损伤具有显著保护作用。NO 的心肌保护作用包括拮抗 β-肾上腺素能刺激、抑制 L 型钙通道钙内流、激活肌膜与线粒体 KATP 通道、抗氧化、抗炎、激活环氧合酶-2 与细胞保护性前列腺素生成、抑制促凋亡蛋白与 MPTP 开放。NO 还能以高亲和力结合细胞色素 c 氧化酶的氧结合中心并与该位点的氧结合竞争，并可抑制复合物 I 与 Fe-S 中心（亲和力较低），这些抑制作用可在缺血期氧有限时限制线粒体呼吸，避免再灌注电子传递恢复时活性氧突然产生。基因改造小鼠研究证明内皮细胞来源的内源性 eNOS-NO 在心肌 I/R 损伤中具有强保护作用：eNOS 缺陷小鼠梗死面积大于野生型对照；两系内皮细胞过表达 eNOS 的小鼠梗死面积小于野生型对照。心肌中过表达内源性 iNOS 也具有强保护作用：Li 等在鼠心过表达人 iNOS 后 I/R 损伤下显示深度保护；iNOS 转基因小鼠在 30 分钟冠状动脉闭塞与 24 小时再灌注后梗死面积较对照低。NO 密切参与 IPC：内源性 NO 在 IPC 早期相并非必需，但外源性 NO 可诱导类似早期 IPC 的保护；NO 在 IPC 晚期相涉及诱导预处理表型；触发期 eNOS 来源 NO 引发的信号级联导致 iNOS 激活，iNOS 进而介导保护。eNOS 的早期激活与 iNOS 的晚期激活均是晚期相保护所必需。后处理也依赖于 NO 发挥保护表型：后处理导致 PI3K、Akt 与 eNOS 激活；PI3K 抑制或 L-NAME 阻断 NOS 可逆转后处理保护作用。亚硝酸盐是 NO 的氧化产物，曾被认为在心血管系统中无生物活性，但现已明确亚硝酸盐可在酸性、缺血或缺氧组织中通过非酶歧化或经黄嘌呤氧化酶与脱氧血红蛋白、肌红蛋白等亚硝酸盐还原酶还原为 NO。心肌 I/R 损伤期间给予亚硝酸盐可产生显著心肌保护作用。Calvert 等近期研究显示运动的心肌保护作用可能源于运动期间 eNOS 激活增加及所产生 NO 由亚硝酸盐储存。

一氧化碳（CO）：CO 由血红素加氧酶（HO）分解血红素产生，反应同时释放铁、CO 与胆绿素（后者被胆绿素还原酶进一步转化为胆红素）。HO 有两种亚型：HO-1 与 HO-2，前者诱导型表达、后者组成型表达。CO/HO-1 对正常体内平衡至关重要。CO 在心肌 I/R 损伤中通过多种机制发挥保护作用：与 NO 和 H2S 类似，CO 可通过结合细胞色素 c 氧化酶抑制线粒体呼吸从而减轻活性氧生成。在大鼠 I/R 模型中，预先暴露 CO 可显著减小梗死面积，CO 处理的心脏 TNF-α 降低，p38 MAPK、Akt、eNOS 与 cGMP 被激活。在猪心肺转流手术模型中，CO 治疗改善心肌能量学、促进复灌后恢复、防止水肿形成并减少凋亡。水溶性 CO 释放分子 CORM-3 在离体大鼠心脏 I/R 模型中可减小梗死面积并增强离体大鼠心肌细胞对缺氧-复氧损伤的耐受性；在小鼠活体 I/R 模型中亦显著减小梗死面积；并可诱导晚期预处理表型，使梗死减小效应持续至给药后 72 小时。心脏移植实验模型中 CO 也显示细胞保护作用：CO 减轻小鼠-大鼠心脏移植的 I/R 损伤与排斥反应；供体吸入 CO 与移植物保存于 CO 饱和溶液中均通过抗凋亡机制保护抗 I/R 损伤；移植后受体吸入低剂量 CO 通过下调促炎分子有效减轻心脏同种异体移植排斥反应；在小鼠同种异体移植排斥模型中 CORM-3 显著延长移植心脏存活。

28.10 抗氧化剂（Antioxidants）

将 ROS 参与心肌 I/R 损伤发病机制的多数证据基于研究自由基清除剂改变损伤反应能力的实验，其中超氧化物歧化酶（SOD）与过氧化氢酶最受关注。Jolly 等首次评估抗氧化酶治疗在心肌再灌注损伤中的作用，证明 SOD 与过氧化氢酶联用可在 90 分钟冠状动脉缺血与 24 小时再灌注的犬模型中显著缩小梗死面积。此后多家实验室的大量研究也证明 SOD 与/或过氧化氢酶在心肌 I/R 损伤实验模型中的有益效果。但 SOD 治疗失败或仅显示早期保护效应随再灌注时间延长而消失的报告数量几乎与之相当，结果的巨大差异被认为与所测酶剂量或实验条件有关。SOD 与/或过氧化氢酶在后缺血心肌中的可变结果已导致对抗氧化酶在人类急性心肌梗死中治疗潜力的相当质疑。低分子量 SOD 模拟物在动物 I/R 模型中也得到阳性结果，但这些制剂究竟只是延迟还是真正预防心肌坏死仍不清楚。

另一种评估 ROS 在心肌 I/R 损伤中作用的实验策略是检测抗氧化酶基因删除或过表达的突变小鼠的损伤反应。多种 SOD 亚型过表达转基因小鼠、过表达或缺失过氧化氢酶/谷胱甘肽过氧化物酶的小鼠模型研究一致支持 ROS 在心肌 I/R 中的作用：内皮细胞超氧化物歧化酶（EC-SOD）转基因小鼠离体灌流心脏心肌收缩力保留；线粒体锰超氧化物歧化酶（MnSOD）过表达小鼠对心肌 I/R 也受保护；谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPx）过表达小鼠对心肌 I/R 损伤具有抗性，GSHPx 敲除小鼠则较野生型更易感。重组人超氧化物歧化酶（h-SOD）在急性心肌梗死患者的两项临床试验（溶栓与冠状动脉血管成形术）中测试。在 34 例接受溶栓治疗的急性前壁心梗先导试验中，h-SOD 随机分配于再灌注前给予；3–4 周后监测心律失常与左室功能，未显示左室局部射血分数显著改善。后续多中心、随机、安慰剂对照临床试验测试氧化剂介导的心肌再灌注损伤是否可被气囊血管成形术前 h-SOD 治疗所减轻；6 天与 10 天后以配对对比心室造影与配对放射性核素心室造影分析左室功能，h-SOD 与安慰剂组再灌注后均显示左室功能显著改善，治疗并未提供额外保护。因此有限的临床试验结果不支持将抗氧化酶用于心肌梗死患者的治疗。

28.11 线粒体在心肌细胞存活中的核心作用（Central Role of Mitochondria in Myocardial Cell Survival）

迄今为止已有三条主要"挽救通路"通过作用于线粒体靶点调节细胞存活：再灌注损伤挽救激酶（RISK）通路、蛋白激酶 C（PKC）通路与 Janus 激酶（JAK）/信号转导与转录激活因子（STAT）通路。这些通路在信号组分上有所重叠，但在激活或终末靶点以及在缺血预处理与后处理中的作用彼此不同。

RISK 通路是指一组在再灌注前或再灌注时激活可提供强心肌保护作用的存活激酶，许多组分也参与 IPC 与后处理。RISK 通路包括 PI3K、Akt、H11k、Erk 1/2、eNOS、PKC、PKG、p70s6K 与 GSK-3β。除 IPC 与后处理外，RISK 通路可通过激活 G 蛋白偶联受体（GPCR）或生长因子受体（GFR）的多种制剂激活，包括生长因子（TGF-β1、IGF-1、FGF-2）、阿片类、腺苷、细胞因子、胰岛素、缓激肽、促肾上腺皮质激素-1、心房利钠肽（ANP）、二甲双胍、异氟烷、血管紧张素 II 等。RISK 通路的激活须于再灌注前或再灌注时进行以获得心肌保护益处，因为 RISK 通路的许多下游效应子抑制 MPTP 开放。MPTP 在再灌注最初数分钟内因 ROS 内流与线粒体钙升高而开放，造成线粒体膜电位（ΔΨm）去极化、线粒体功能快速损害与肿胀，最终导致细胞死亡。MPTP 形成的主要组分是亲环素 D（CypD）；电压依赖性阴离子通道（VDAC）与腺嘌呤核苷酸转位酶（ANT）虽可参与 MPTP 形成但并非必需。再灌注最初数分钟后药理学抑制 MPTP 开放即无效，证明存在这一早期"窗口"。但再灌注前使用 CypD 直接抑制剂环孢素 A 已在 ST 段抬高心肌梗死（STEMI）患者中获得成功结果。

激活 RISK 通路的临床试验结果显示部分试验可降低心肌 I/R 损伤，日本 J-WIND-ANP 临床试验中超过 600 例急性心梗患者接受 72 小时重组人 ANP 输注显示梗死面积缩小、射血分数增加。急性冠脉综合征患者接受再灌注超过 24 小时后给予大剂量他汀显示临床结局改善，但再灌注时给药是否有额外益处尚不清楚。

PKC 可在缺血预处理期间或被腺苷直接激活：腺苷、阿片类、缓激肽等激活 GPCR 进而激活 PI3K/Akt 引起 eNOS 激活，NO 信号通过可溶性鸟苷酸环化酶导致 PKG 激活，最终 PKC 激活，进而激活由连接蛋白 43（Cx43）调节的线粒体 KATP。腺苷可直接激活 PKC 而绕过 PI3K/Akt、eNOS、sGC、PKG。利钠肽（ANP、BNP）可结合利钠肽受体（NPR）激活颗粒性鸟苷酸环化酶（pGC），进而激活 PKG 然后 PKC。

JAK/STAT 通路参与缺血预处理的早期与晚期相以及缺血后处理：JAK 可由 IL-6 型细胞因子激活的肌膜糖蛋白 130（gp130）受体或 TNFα 受体激活；JAK 激活 STAT，STAT 可转位至细胞核激活基因转录，或转位至线粒体影响线粒体呼吸与肿胀。细胞核内 STAT 可诱导 iNOS、环氧合酶-2（COX-2）、锰超氧化物歧化酶（MnSOD）的转录。

28.12 临床转化与未来方向（Translation to the Clinic and Future Directions）

心肌梗死面积的限制无疑是现代医学中最大的转化失败之一。由 Braunwald 与同事 40 多年前提出的治疗干预可限制心肌梗死面积的概念至今未在患者中实现应用（除早期冠状动脉再灌注的实施外）。过去 40 年里为此投入了数千项研究与数亿美元资金却无成果。尽管有如此非凡的失败记录，研究人员仍在继续努力寻找能限制患者梗死面积的药物/干预。这或许最能证明寻找此类药物/干预的重要性。

向临床转化心肌保护治疗失败的原因是多方面的，已在近期文章中详细讨论。讨论这些原因超出本章范围，但最重要者在于迄今为止开展的绝大多数梗死面积限制实验研究使用了方法学不充分的方法和/或不充分的动物模型。此外，临床试验常常在没有可靠临床前疗效证据的情况下过早和/或不理性启动。这不可避免地产生了阴性结果。如此过早/不理性的临床研究不仅对患者危险，而且可能对心肌保护概念本身有害，因为它们不可避免地导致"对患者没有任何干预有效"的结论。若要取得进展，必须避免这些已被不同临床试验申办方在过去 40 年里反复重复的错误。

但这些令人清醒的考虑不应导致治疗虚无主义。仍有不少有前景的心肌保护干预可能证明对人类有效，前提是经过适当临床前与临床水平测试。部分此类干预列于本章表 28.2。

未来的最紧迫要务是将心肌保护转化到人类。学习过去的错误将是关键。有前景的干预存在，但在用于患者研究之前必须获得可靠的临床前证据。也就是说，这些干预应以人类临床治疗评估中常规使用的相同严谨度来评估——多中心、随机、盲法研究，使用独立核心分析终点，并设独立数据协调中心与生物统计核心。干预的疗效评估也必须在多个物种与多个实验室进行以确保可重复性。可重复性的缺乏在 40 年里一直困扰着心肌保护领域。显而易见，若干预的疗效不能在相对良好控制的临床前模型中从一个实验室重复到另一个，它在多变的临床环境中也不可能重现。

为应对这些问题，美国国立卫生研究院（NIH）近期启动了心肌保护治疗临床前评估联盟（CAESAR，Consortium for PreclinicAl assESsment of CARdioprotective Therapies），旨在以与临床试验相同的严谨度与方法评估心肌保护治疗。CAESAR 的原理、结构、目的与意义已由 Lefer 与 Bolli 描述。CAESAR 是面向任何对心肌保护干预研究感兴趣的研究者的公共资源。

结论：过去的转化失败不应导致研究者放弃努力。我们相信，通过严格的临床前评估，将有可能识别真正有效的治疗/干预，且最有可能在人体中有效。找到一种真正能减少患者梗死面积的治疗/干预将是心血管医学的里程碑式成就，因为它将影响数百万缺血性心脏病患者。如上所述，每年约一百万美国人遭受急性心肌梗死。存活者的预后由心脏所受损害量决定，减小梗死面积将降低心力衰竭患病率与死亡率。对心肌保护措施的探索必须继续。

本章个人批注

本章覆盖了心肌保护这一庞大的转化医学领域，从经典病理生理（缺血波前、再灌注损伤四大机制）到干预策略（预处理/后处理、气体信号分子、抗氧化剂），再到细胞内信号网络（RISK/PKC/JAK-STAT 与线粒体 MPTP），最后以转化困境与 CAESAR 联盟收束，整体行文线索清晰，是教科书综述常见的"病理生理 → 干预 → 机制 → 临床 → 反思"线性叙事。

读完本章我最强烈的感受是"机制丰富，临床失败"的张力。NO、H2S、CO 三大气体信号分子每一项都有漂亮的临床前数据（小鼠、大鼠、猪、犬多种动物，机制涉及 KATP、ERK/Akt、PI3K/Nrf-2、线粒体功能保护），每一项的发现者（Wang 2002 提出 H2S 是第三种气体信号分子）也都获得学术声誉，但到 2011 年为止没有一项能在 III 期临床中减少人类梗死面积。Bolli 本人参与撰写 CAESAR 共识本身就是对这种张力的官方承认：研究界将失败归因于"方法学不充分的动物模型 + 过早启动的临床试验"，并把解决方案设计成"像临床试验一样做临床前"。这种自反性的元设计在生物医学其他领域并不常见。

我对线粒体 MPTP 作为各种保护通路汇聚点的论点印象最深。几乎所有上游信号（Akt、eNOS、PKCε、PKG、GSK-3β、Cx43）最终都通过抑制 MPTP 开放起作用，而 MPTP 仅在再灌注最初数分钟开放，这一时间窗口的刚性使后处理与药物干预必须精确计时。这解释了为什么翻译难——动物实验中可以在再灌注前 5 分钟给药，临床中从心梗发作到 PCI 球囊扩张的时间窗通常长得多。环孢素 A 在 STEMI 患者的小型成功试验（Piot 2008）正是抓住这一时间窗的代表案例。

概念上我对"早期相 vs 晚期相预处理"的区别感兴趣。早期相来自已有蛋白修饰（不需基因表达），所以快但短；晚期相来自新蛋白合成（iNOS、COX-2、MnSOD），所以慢但持续至 72 小时。这意味着晚期相在临床上更有用（保护时间长、可预期），但其本质是基因层面的改变，又涉及外源基因治疗的安全性与靶向问题。这也是为什么 IPC 在择期手术（搭桥、心脏移植）中已被临床应用，而对急性心梗还停留在临床试验。

我对几个细节仍有疑问：(1) 抗 CD18 三项临床试验全部阴性，作者把原因归为"仅测试了一种抗体"，但更深层的原因可能是中性粒细胞在人类再灌注损伤中的因果作用本就比犬模型弱——这是动物模型种属差异的典型例子；(2) 后处理在 PCI 中的七个小型试验全部阳性，与抗中性粒细胞试验的普遍阴性形成鲜明对照，作者似乎没有解释这种不对称性；(3) 气体信号分子部分，CO 在小鼠/大鼠/猪中都有阳性数据，但作者未讨论吸入 CO 在人类中的安全性问题（一氧化碳是众所周知的环境毒素，与 H2S、NO 不同）。

与上下章的衔接（一段话）

本章是第二部分"心肌"由基础生物学转向保护策略的收尾章节，与第 27 章"心肌细胞中的蛋白质质量控制"形成病理生理学与保护干预的对照：PQC 关注细胞内错误折叠蛋白的识别、修复与降解（UPP、伴侣蛋白、自噬），而本章聚焦外部损伤（缺血与再灌注）如何造成细胞死亡、又如何通过外源干预（IPC/后处理、气体信号分子、抗氧化剂）减少这种损失。本章同时为第三部分"平滑肌"过渡：心肌保护中所详述的"时间就是心肌"原则、IPC/后处理概念以及气体信号分子（H2S/NO/CO）将在后续血管平滑肌章节（如动脉高血压、肺循环、勃起功能障碍等）中以相似但语境不同的方式反复出现，构成第二与第三部分共同的核心主题——不同肌型如何在分子层面共享保护机制。