依布硒啉對心血管線粒體保護(hù)研究進(jìn)展

李 磊 向常清

三峽大學(xué)附屬第二人民醫(yī)院 宜昌市第二人民醫(yī)院，湖北宜昌 443000

△三峽大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2021級內(nèi)科學(xué)專業(yè)在讀碩士研究生

心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）是中國人群病死和過早死亡的主要原因之一，其病死人數(shù)占全國人口死亡例數(shù)的40%[1]。為了制訂及時而有效的策略來應(yīng)對心血管疾病帶來的挑戰(zhàn)，需了解心血管疾病發(fā)病機(jī)制。近年來，越來越多的實(shí)驗(yàn)表明，CVD患病機(jī)制與線粒體形態(tài)改變及功能障礙密切相關(guān)。如在衰老大鼠心肌中觀察到線粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜被嚴(yán)重破壞[2]，主動脈縮窄小鼠模型中檢測到損害心臟線粒體功能，會加劇心臟病理重塑和功能障礙[3]，而內(nèi)皮功能障礙、高血壓的發(fā)展及心臟肥大則與線粒體動力學(xué)和活性氧（reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)生改變有關(guān)[4]，動脈粥樣硬化與線粒體脫氧核糖核酸損傷及其功能障礙相關(guān)[5]，心力衰竭發(fā)生時呈現(xiàn)明顯的線粒體功能障礙[6]。提示線粒體的功能與結(jié)構(gòu)完整性對心血管系統(tǒng)健康至關(guān)重要，因此尋找合適的作用于線粒體上的藥物意義重大。本文針對靶向作用于線粒體上的有機(jī)硒化合物依布硒啉（ebselen，EbSe）展開綜述，著重介紹EbSe對心血管系統(tǒng)線粒體保護(hù)作用的研究進(jìn)展。

1 EbSe對線粒體的作用機(jī)制

線粒體是細(xì)胞的主要能量中樞，參與蛋白質(zhì)三羧酸循環(huán)、鈣離子（calcium ion，Ca2+）儲存、三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）生成、脂質(zhì)代謝等生理過程，同時是細(xì)胞凋亡的調(diào)控中心。一旦線粒體受損，機(jī)體重要生理過程將會失調(diào)。因此靶向作用于線粒體，促進(jìn)其結(jié)構(gòu)及功能恢復(fù)，對疾病治療具有重要意義。目前常見線粒體靶向藥物包括多柔比星、丁苯酞、環(huán)孢霉素A等，但其中多數(shù)藥物未能通過臨床試驗(yàn)或心臟毒性較大。近年來研究發(fā)現(xiàn)EbSe具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等藥理活性，其作用部位主要位于線粒體上，且毒性小。該藥在日本已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)。

1.1 EbSe修飾線粒體結(jié)構(gòu)

Stefanello等[7]證實(shí)EbSe與線粒體呼吸復(fù)合物相互作用時，尤其是與硫醇基團(tuán)相互作用，結(jié)合官能團(tuán)（鄰甲氧基、對甲基）促進(jìn)線粒體參數(shù)改變并修飾其結(jié)構(gòu)，提高抗菌作用。Wu等[8]研究發(fā)現(xiàn)在3-三醇誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中，具有谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性的EbSe抑制3-三醇誘導(dǎo)的線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器中ROS水平的增強(qiáng)，減少細(xì)胞器結(jié)構(gòu)受損。這一研究為在臨床或非臨床情況下EbSe作為一種有前景的抗動脈粥樣硬化藥物提供新依據(jù)。Santofimia-Casta?o等[9]認(rèn)為EbSe誘導(dǎo)線粒體Ca2+的短暫增加，導(dǎo)致AR42J腫瘤細(xì)胞的線粒體結(jié)構(gòu)受損，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的死亡。

1.2 EbSe保護(hù)線粒體功能

氧化反應(yīng)主要由內(nèi)源性抗氧化劑產(chǎn)生不足或ROS的過度生成所導(dǎo)致。ROS的存在可能會對多種生物分子造成嚴(yán)重的氧化損傷，其中線粒體尤其容易受到影響，這些損傷導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)、脫氧核糖核酸和蛋白質(zhì)的降解，從而引發(fā)癌癥、神經(jīng)退行性疾病以及CVD等多種疾病[10]。谷胱甘肽（glutathione，GSH）含有一種活性巰基，是主要的自由基清除劑之一。研究證實(shí)EbSe具有活性巰基，有效抑制GSH-Px的活性，清除自由基，并能抵抗ROS引起的氧化應(yīng)激[11]。近年來Jia等[12]研究發(fā)現(xiàn)EbSe增加急性脊髓損傷后GSH的含量以及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和過氧化氫酶的活性，從而改善線粒體功能。在探討EbSe與線粒體的相互作用中，研究表明存在于線粒體中的大部分EbSe通過可逆的硒硫鍵與蛋白質(zhì)硫醇結(jié)合，降解磷脂氫過氧化物，防止脂質(zhì)過氧化并保護(hù)線粒體免受氧化損傷[13]。研究表明[14]，低濃度EbSe改善阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）小鼠N2a-SW細(xì)胞和組織中的線粒體能量代謝、生物發(fā)生以及融合/裂變平衡，恢復(fù)受損的線粒體形態(tài)和功能。過量的鐵在心臟積累導(dǎo)致鐵過載心肌病（iron overload cardiomyopathy，IOC），人類多能干細(xì)胞衍生的心肌細(xì)胞模擬早期IOC，抗氧化劑EbSe減少線粒體功能受損和防止鐵過載表型[15]。最近的研究表明[16]，EbSe與二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）/ATP載體緊密結(jié)合，抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeability transition pore，MPTP）的異常開放，進(jìn)而減輕線粒體功能障礙。以上研究結(jié)果表明，EbSe明顯修飾線粒體形態(tài)并防治其功能障礙。

2 EbSe對CVD的作用

EbSe自問世以來，因其強(qiáng)大的抗氧化作用，被廣泛應(yīng)用于疾病治療的相關(guān)基礎(chǔ)研究中。現(xiàn)研究主要專注于EbSe對感染性疾病、缺血再灌注（ischemiareperfusion，I/R）、AD等疾病，證實(shí)EbSe具有強(qiáng)大的抗炎、抗腦卒中、神經(jīng)保護(hù)等作用。但EbSe對CVD的保護(hù)作用不容小覷。

2.1 EbSe與缺血性心臟病

在心肌梗死和I/R損傷期間，冠狀動脈的暫時性或永久性閉塞可導(dǎo)致多種后果，包括氧和營養(yǎng)供應(yīng)不足、線粒體Ca2+超載、代謝異常、MPTP開放。上述情況進(jìn)一步導(dǎo)致線粒體功能障礙和ROS增加，最終導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡和心肌損傷。大多數(shù)心肌損傷是不可逆的，很難完全或部分恢復(fù)。1994年Hoshida等[17]率先發(fā)現(xiàn)EbSe能降低犬I/R模型心臟損傷。此后研究人員陸續(xù)發(fā)現(xiàn)EbSe可減少I/R家兔熱休克蛋白72表達(dá)及維持心肌GSH水平[18]，為新生兒期豬提供更好的心肌保護(hù)[19]，明顯減輕I/R大鼠誘導(dǎo)的組織損傷和炎癥[20]，減少I/R大鼠誘導(dǎo)的心肌梗死面積及防止I/R誘導(dǎo)的左室射血分?jǐn)?shù)下降[21]。

2.2 EbSe與心肌病

心肌病是一種嚴(yán)重的心臟病，其主要表現(xiàn)為心臟的結(jié)構(gòu)和功能障礙。Davis等[22]研究發(fā)現(xiàn)多日口服EbSe可降低慢性鐵過載小鼠模型中心臟組織中細(xì)胞毒性醛和鐵濃度，補(bǔ)充小鼠GSH-Px活性，分析EbSe可能具有雙重心臟保護(hù)特性，即螯合鐵和清除過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）作用，證明EbSe對治療IOC具有重要意義。近年來Rhee等[15]在人類多能干細(xì)胞衍生的心肌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)EbSe選擇性抑制二價金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1，防止鐵超載，結(jié)果表明EbSe可能是治療繼發(fā)性鐵超載疾病的新型藥物。柔紅霉素是一種蒽環(huán)類抗腫瘤劑，會引起嚴(yán)重的心肌病，導(dǎo)致致命的充血性心力衰竭，其心臟毒性機(jī)制尚未明確。Saad等[23]研究發(fā)現(xiàn)EbSe顯著改善柔紅霉素誘導(dǎo)大鼠的心臟指數(shù)及病理變化。鐘勇等[24]觀察到EbSe可降低糖尿病心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）大鼠的血糖、三酰甘油、膽固醇水平及心肌SOD、GSH-Px活性，表明EbSe提升糖尿病大鼠心肌的抗氧化能力，可有效預(yù)防和治療DCM。

2.3 EbSe與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化是一種由脂質(zhì)引起的大動脈慢性炎癥性疾病。研究發(fā)現(xiàn)EbSe有效補(bǔ)充谷胱甘肽過氧化物酶1（glutathione peroxidase 1，GPx1）的缺失，減少其氧化應(yīng)激，表明EbSe可能是治療動脈粥樣硬化的有效藥物[25]。Tan等[26]研究EbSe對載脂蛋白E（apolipoprotein，ApoE）/GPx1雙基因敲除小鼠的作用，減弱糖尿病基因敲除小鼠主動脈中的斑塊形成和主動脈竇內(nèi)的病變沉積。這項(xiàng)研究證明，使用EbSe增強(qiáng)GSH-Px活性可能是減輕糖尿病所致動脈粥樣硬化的預(yù)防性方案。此外，研究指出EbSe能減少H2O2介導(dǎo)的p38絲裂原活化蛋白激酶介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡而抑制動脈粥樣硬化[27]。

2.4 EbSe與心力衰竭

心力衰竭是一種多因素退行性疾病，其特征是充盈左心室和/或排出血液以滿足身體需求的功能受損。它被認(rèn)為是急性和慢性疾病的最終共同途徑，盡管在藥物和非藥物干預(yù)方面取得了一定進(jìn)展，但心力衰竭的治療仍然是重大公共衛(wèi)生問題。最早，Konorev等[28]提出EbSe協(xié)同增強(qiáng)SOD模擬物活性，對抗強(qiáng)效抗腫瘤藥物多柔比星所致的心肌損傷。Taghvaei等[29]提出Sentrin特異性蛋白酶-2（sentrin-specific protease-2，SENP2）是一種導(dǎo)致心臟病變的蛋白，天然化合物甜菜寧相較于EbSe更能與SENP2活性位點(diǎn)構(gòu)成穩(wěn)定的復(fù)合物來靶向治療心力衰竭。

2.5 EbSe與高血壓

研究表明[30]，使用EbSe及維生素E治療一氧化氮缺乏性高血壓大鼠心臟損害時，其中EbSe的效果尤為顯著，比維生素E更突出。一項(xiàng)研究[31]發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因小鼠上，EbSe可靶向清除線粒體H2O2，增加線粒體脫乙酰酶Sirtuin 3（Sirt3）表達(dá)，防止內(nèi)皮功能障礙、血管氧化應(yīng)激和肥大，從而顯著降低血管緊張素Ⅱ和醋酸脫氧皮質(zhì)酸-鹽所致的高血壓。流行病學(xué)研究表明體內(nèi)硒含量低與高血壓風(fēng)險之間存在關(guān)聯(lián)。Lei等[32]研究發(fā)現(xiàn)長期缺硒會導(dǎo)致高血壓，EbSe通過增加GPx1表達(dá)來減少H2O2的產(chǎn)生，促進(jìn)尿鈉排泄，進(jìn)而降低血壓。

2.6 EbSe與其他疾病所致的心血管損害

慢性腎臟病（chronic kidney disease，CKD）患者的谷胱甘肽過氧化物酶3（glutathione peroxidase 3，GPx3）水平不足，Pang等[33]猜想GPx3缺乏可能是ROS的積累和心肌微血管灌注減少而導(dǎo)致CKD并發(fā)CVD的原因。手術(shù)誘發(fā)CKD條件下，GPx3敲除小鼠品系給予EbSe后，小鼠血小板聚集緩解以及左室短軸縮短率明顯改善。結(jié)果表明GPx3缺陷是腎臟疾病誘發(fā)的心臟病發(fā)展的一個重要因素，使用EbSe減少CKD并發(fā)的心血管損傷。吸煙者和慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）患者并發(fā)CVD的風(fēng)險顯著增加。Brassington等[34]研究發(fā)現(xiàn)小鼠暴露于香煙煙霧（cigarette smoke，CS）中導(dǎo)致內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）表達(dá)下降。表達(dá)的下調(diào)和血管氧化應(yīng)激的增加引起胸主動脈內(nèi)皮功能障礙，EbSe通過減少氧化負(fù)荷和保持eNOS表達(dá)，消除暴露于CS的小鼠的主動脈內(nèi)皮功能障礙。EbSe降低CS誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激可能提供了一種治療與吸煙和COPD相關(guān)的危及生命的肺部和心血管疾病的新方法。以上研究結(jié)果表明，EbSe對心血管具有較好的保護(hù)作用。

3 小結(jié)與展望

當(dāng)前研究提示EbSe在線粒體上有多個作用靶點(diǎn)，如模仿GSH-Px、抑制MPTP開放、改善能量代謝等。其具有抑制氧化應(yīng)激、減少細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡等功能。EbSe可顯著保護(hù)心肌線粒體，現(xiàn)有研究表明其主要通過調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激來實(shí)現(xiàn)這一目的。但有關(guān)EbSe能夠抑制鈣超載、減少鐵超載以及阻止膜的異常開啟的研究報道較少。可進(jìn)一步探討EbSe與心血管保護(hù)的關(guān)系是否涉及除抑制ROS之外的其他機(jī)制；EbSe是否可以在心血管線粒體上發(fā)揮多重保護(hù)作用；EbSe是否可防治相關(guān)疾病所致的心血管損傷。以期未來的研究為疾病治療帶來更多的機(jī)會。