2020 年 2 月 22 日,我國首部針對于新冠病毒心肌損傷的權(quán)威專家共識《新型冠狀病毒感染相關(guān)心肌損傷的臨床管理專家建議》在《中國循環(huán)雜志》發(fā)布,其中針對改善心肌能量代謝中的治療中推薦使用磷酸肌酸鈉 1 g/次,1~2 次/d,在 30~45 分鐘內(nèi)靜脈滴注。
外源性磷酸肌酸(Creatine phosphate,以下簡稱 CP)具有復(fù)雜的作用機制。在上述「專家建議」中提到,應(yīng)用磷酸肌酸可能的作用機制包括:為心肌細(xì)胞供能,提高心肌收縮力,穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),以及減少細(xì)胞過氧化損傷。
可見,從專家組的角度,不僅把磷酸肌酸當(dāng)做一種供能物質(zhì),同時也注重其心肌細(xì)胞保護(hù)作用。那么,從作用機制上,磷酸肌酸是如何既「供能」,又「護(hù)心」的?
為心肌細(xì)胞供能
在能量不足相關(guān)的病理狀態(tài)(例如,缺血、缺氧或中毒性心肌?。┫?,CP 為最先消耗的分子 [1-6]。在上述情況下細(xì)胞內(nèi) CP 含量迅速減低甚至耗竭,提示胞外給予 CP 可部分補償能量不足 [7]。
此外,不同的研究 [8-10] 表明,在應(yīng)激狀態(tài)下,心肌細(xì)胞會吸收外源性 CP,以增加其能量利用率。使用碳和磷標(biāo)記的 CP 進(jìn)行的體外(兔心臟切片)和體內(nèi)(兔)放射性色譜研究均表明,細(xì)胞內(nèi)存在標(biāo)記的 CP,且具有與給予的 CP 完全相同的比值(32P: 14C),這表明 CP 滲入細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)擴散。
而且,研究還證實應(yīng)激狀態(tài)(如缺氧)可能改變(增加)CP 的細(xì)胞滲透及后續(xù)亞細(xì)胞分布。
CP 能夠直接穿過細(xì)胞膜到達(dá)細(xì)胞質(zhì),在細(xì)胞質(zhì)向 ADP 直接提供高能磷酸鍵,從而生成 ATP。而其他多種能量代謝類藥物,如曲美他嗪、左卡尼汀、輔酶 Q10 等都要先經(jīng)過線粒體膜,在線粒體內(nèi)經(jīng)過三羧酸循環(huán),才增加 ATP 的生成。因此從藥理機制上比較,磷酸肌酸對心肌細(xì)胞的供能更加直接、迅速。
保護(hù)心肌細(xì)胞膜
在應(yīng)激狀態(tài)下,細(xì)胞能量減少導(dǎo)致維持細(xì)胞活性(如膜泵)所需的細(xì)胞燃料可利用率減少。
用于維持正常的細(xì)胞膜主動轉(zhuǎn)運功能的能量不足導(dǎo)致 Ca2+ 離子在胞漿中積聚,繼而激活膜磷脂酶,尤其是磷脂酶 A2。該酶可破壞膜磷脂結(jié)構(gòu),導(dǎo)致溶血磷酸甘油酯(LPG)形成并隨后積聚,主要為溶血卵磷脂(LPC)和溶血磷脂膽胺(LPE)。LPG 為毒性產(chǎn)物,可致缺血心肌發(fā)生電生理紊亂。
研究證實,10 mM 濃度的外源性 CP 在體外和體內(nèi)均可抑制缺血心肌中的 LPC 和 LPE 水平升高 [11-14]。
實際上,外源性 CP 通過抑制磷脂酶使肌膜保持完整,該作用可穩(wěn)定缺血心肌細(xì)胞的電生理學(xué)狀態(tài)。
此外,CP 還通過與膜磷脂的直接相互作用保護(hù)膜結(jié)構(gòu),穩(wěn)定肌膜。在上述電相互作用中,CP 的行為類似于兩性離子 [11],即具有雙極性的離子,可與相反電荷相互作用。
位于肌膜兩側(cè)的荷電磷脂 [15] 與內(nèi)源性和外源性 CP 的相反電荷相互作用,以維持肌膜穩(wěn)定性。因此,在應(yīng)激狀態(tài)細(xì)胞內(nèi) CP 的迅速消耗可能在肌膜不穩(wěn)定中起重要作用,不穿透細(xì)胞膜給予的外源性 CP 可穩(wěn)定其與膜外表面的結(jié)合。
CP 的這一膜穩(wěn)定作用也是其能保護(hù)心臟免受缺血性損傷以外的其他幾種類型損害如氧化應(yīng)激的基礎(chǔ)。
減少細(xì)胞過氧化損傷
在缺血后再灌注期間,對心臟產(chǎn)生的另一種損傷是因形成活性氧自由基而導(dǎo)致的氧化損害 [16]。
氧自由基(超氧陰離子和羥基)被認(rèn)為是心肌損害的主要原因,尤其是在缺血和再灌注期間。實際上,由于氧自由基的最外層軌道上含有奇數(shù)個電子,故能夠捕獲膜磷脂的電子,從而擾亂正常的細(xì)胞結(jié)構(gòu)(即所謂的脂質(zhì)過氧化)。
為評價外源性 CP 保護(hù)細(xì)胞膜免受氧化損害的作用,在存在 CP 情況下評價脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)的生成量。研究比較了 CP 對 MDA 生成的作用與存在 H2O2 和 Fe2+ 時遞增濃度肌酸+無機磷酸鹽的作用。
研究表明即使存在低濃度的 CP(2 mM),MDA 生成量也顯著降低??傮w保護(hù)作用中超過 77% 與完整的 CP 結(jié)構(gòu)相關(guān),其他物質(zhì)的表現(xiàn)完全不同 [17]。
此外,Konorev 及其同事 [18] 進(jìn)行的實驗闡明了 CP 抗氧化作用的可能機制。CP 可能不會引起過氧化氫降解或激活抗氧化酶。CP 作用于脂雙層并以更有序的方式排列膜磷脂,其可能提高肌膜對氧化應(yīng)激和缺血損害的抵抗性。
總結(jié)
目前對于新冠肺炎相關(guān)心臟損傷的機制仍然不清楚,但可以確定的是新冠肺炎患者存在一定比例的心肌損傷。心肌損傷的同時常伴有心肌細(xì)胞膜損傷,過氧化損傷可在很多疾病尤其是缺血再灌注過程中產(chǎn)生。由各種因素(如休克、炎癥風(fēng)暴等)導(dǎo)致心肌細(xì)胞微循環(huán)缺血缺氧時,快速、直接、有效地給心肌細(xì)胞補充能量及保護(hù)至關(guān)重要。相信在本次疫情期間,磷酸肌酸將在為心肌損傷患者保駕護(hù)航的過程中發(fā)揮越來越重要的作用。
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