硝酸酯类药物耐药的研究进展

硝酸酯类药物耐药的研究进展 北京大学人民医院 孙宁玲 摘要: 硝酸酯类药物在临床上广泛用于冠心病和充血性心力衰竭的治疗;但硝酸酯耐药的出现,使其临床应用受到一定限制。目前有关硝酸酯耐药的机制、预防等方面的研究已取得了一定的进展,本文对此进行综述。 硝酸酯是治疗心血管疾病的历史悠久、疗效确切一类药物,临床应用已有100余年历史。该类药物在近20年发展迅速,具有不同的种类、给药途径及制剂,主要包括硝酸甘油(nitrotiglycerin, NTG) 、二硝基山梨醇酯( ISDN)和5单硝酸异山梨酯(5 - ISMN)。硝酸酯在体内经生物转化,释放一氧化氮(NO)或S - 亚硝酸硫醇,激活鸟苷酸环化酶( sGC)生成cGMP,使血管平滑肌细胞(VSMC)胞浆内Ca2+减少,扩张动、静脉,改善心肌的供血、供氧及降低心肌负荷和耗氧量,临床上广泛地应用于冠心病和充血性心力衰竭(CHF)的治疗。但是,硝酸酯耐药( nitrate tolerance)的出现,使其临床价值受到一定限制。 早在1898年, Laws即提出了硝酸酯耐药的概念。现代观点认为,连续使用硝酸酯类药物48,72h后,其抗心肌缺血及扩血管效应降低或消失的现象即是硝酸酯耐药,包括假性及真性耐药。假性耐药指因血管外因素所致的耐药,发生在硝酸酯治疗早期(24,48 h)。真性耐药指血管自身因素所致的耐药,经1个短的停药期(24h)后,耐药迅速消失。硝酸酯耐药也具有交叉耐药和特异耐药的特点。交叉耐药:指不同制剂或给药途径之间发生的耐药。特异耐药:是指同一个体不同血管床的耐药性不同,以及不同系统器官的耐药时程不同。 1 硝酸酯的耐药机制 近几年有关硝酸酯耐药的研究取得了较大的进展;但迄今尚无一种学说能够完整解释硝酸酯耐药的机制。 1. 1 传统学说 1.1.1 巯基耗竭 早在1970年研究发现,将离体血管条长期接触NTG后,血管中巯基的含量明显下降。结合其他研究结果,提示NTG耐药时,体内尤其是VSMC中的巯基被耗竭。 1.1.2 NTG生物转化受抑制或鸟苷酸环化酶脱敏 长时间暴露于硝酸酯,可能通过sGC活性降低、磷酸二酯酶 (PDE) 活性增加、或cGMP 依赖的蛋白激酶( cGK) 活性降低,减弱了NO的生物利用度和有效性。高血压治疗中硝酸酯耐药的出现,是由于sGC活性的降低。Kim D等研究提示,耐药血管中增加的PDE,可降低cGMP水平, Ca2 +/钙调蛋白刺激PDE的作用可能是NO / cGMP介导血管舒张作用的脱敏及Ca2 +介导血管收缩作用的超敏化。Macpherson JD等的研究进一步显示, PDE5 的抑制能够选择性地逆转静脉循环中的硝酸酯耐药。同时发现, NO 释放增加或外源性NO供体均能降低cGK的达和活性,而这可能是血管对硝酸酯交叉耐受的主要机制。另外,有学者在大鼠和人血管环中, 加入极高浓度的NTG后,出现sGC脱敏及cGMP生成减少;但这与其他基础研究结果不完全一致。临床中,硝酸酯耐药也与血小板cGMP生成减少相平行,提示硝酸酯耐药可能与sGC脱敏相关。 1.1.3 血管对缩血管活性物质敏感性增高 NTG耐药兔的离体主动脉环对交感神经递质及5 - HT、血管紧张素II(Ang II) 、苯肾上腺素、KCL、PKC激动剂的敏感性均增强,稳定型心绞痛患者用NTG连续输注3天后,前臂阻力血管对Ang?、麻黄素的缩血管反应增强。血管对缩血管活性物质的敏感性增强,可削弱NTG 的扩张血管作用,并通过处于激活状态的蛋白激酶C ( PKC)实现。 1.1.4 神经内分泌系统激活 持续应用NTG时,由于压力反射的作用激活神经内分泌系统,血浆肾素活性( PRA)升高,儿茶酚胺、精氨酸血管加压素(AVP)和Ang?的释放增多,削弱了NTG的扩血管作用,可能参与NTG耐药的产生。临床研究已发现,健康者、心绞痛及心衰病人连续滴注NTG 24,48 h后,肾素-血管紧张素- 醛固酮系统(RAS)被激活,儿茶酚胺分泌增加;但是,稳定型心绞痛患者连续用NTG 24 h以及CHF患者中持续静滴NTG 48 h,冠状动脉及桡动脉仍处于扩张状态。提示该机制在硝酸酯耐药中的作用有待进一步研究。另外,中枢的交感性激活可能阻断阻力血管对NO供体的血管舒张性反应,与NTG的耐药相关。脑干中NO的合成,对调节交感性输出的延髓区具有慢性抑制作用,这种作用在硝酸酯耐药时消失。SD大鼠中的研究也显示,经皮使用NTG后,下丘脑中NO生成增加,可能促进与硝酸酯耐药相关的中枢交感神经功能。持续硝酸酯治疗期间,中枢神经系统中O2- 和Ang II生成的增加,可能也与其交感反应的增加相关。 1.1.5 血浆容量增加 硝酸酯治疗后,血浆容量增加,与其降低前负荷的作用相抵消而发生耐药。血浆容量增加的可能机制包括: RAS的激活及Ang II的生成增加,介导水潴留和/或体液从血管外转移至血管内,异前列烷的增加具有直接血管收缩和抗尿钠排泄作用,内皮细胞氧化还原的变化,使微血管渗透性异常,心绞痛患者的血浆容量增加可能与类固醇激素缺乏有关。但另有研究证实,利尿剂对硝酸酯耐药无作用,持续应用NTG 48 h,增加的血浆容量已恢复至用药前水平,因此血容量扩张可能只是伴随现象,不一定参与NTG耐药的发生。 1. 2 近年的新学说 1.2.1 超氧阴离子(O2 - )增加 该学说是目前研究的热点,与其他机制密切相关。NADPH 氧化酶和解偶联的内皮一氧化氮合酶(NOS)已被认为是超氧化物的源泉, PKC通过NAD ( P) H氧化酶刺激O2 - 生成,并可能被O2 - 催化激活。硝酸酯激活RAS后,增加的Ang II激活血管内皮及VSMC的NAD ( P) H氧化酶,产生O2 - 后,直接或通过PKC刺激NOS解偶联。动物及人类的研究显示,硝酸酯耐药时,血浆Ang?的浓度已恢复到用药前水平,但血管对Ang?敏感性增高,这可能是O2 - 增多的始动环节。同时,过(氧化)亚硝酸盐(NTG的活性代谢产物)使四氢生物喋呤氧化的过程中通过NOS的作用产生更多的O2-。最近又提出了精氨酸耗竭假说,即NTG使细胞内具有抗氧化作用的L - 精氨酸耗竭,促使NOS的解偶联及O2 - 生成增加。连续硝酸酯治疗期间, O2 - 及过(氧化)亚硝酸盐生成增加,损伤亚铁血红蛋白的活性,抑制NTG生物转化过程中细胞色素P450和NOS的活性,抑制sGC及Ca2 + 、K+离子通道的活性。同时, O2 - 在较高浓度时,迅速与NO及过(氧化)亚硝酸盐反应,降低NTG来源的NO的生物利用度,并直接中和NTG诱导的血管舒张作用。但是,有少者的研究提示,O2 - 可能对硝酸酯耐药性仅有很小作用。在冠脉旁路移植术的病人中发现,短期的O2 - 升高不影响NTG反应性。Hanspal IS等对大鼠胸主动脉研究的结果提示,超氧化物不是产生硝酸酯耐受的主要因素,维生素C的保护性作用也与其抗氧化活性无关。 1.2.2 线粒体乙醛脱氢酶的抑制 这是一个最近确定的新的耐药机制。线粒体醛脱氢酶(ALDH - 2)在线粒体内催化NTG成为1, 2 - 二硝酸甘油(1, 2 - GDN)和亚硝酸盐, ALDH - 2 的抑制,阻断了依赖于cGMP的NTG的血管舒张作用。现已,线粒体是活性氧的另一个来源,持续使用NTG后,线粒体自由基生成的增加,抑制了ALDH - 2,进而阻断NTG的生物转化。该学说与O2 - 增加学说,共同提供了新的NTG耐药和交叉耐药的概念。已有学者提出, NTG耐药可能被看作是一个以线粒体功能障碍为特点的代谢综合症。但是也有部分学者的研究提示,通过ALDH - 2进行的NTG线粒体生 物转化,在整个血管的生物转化中作用较小。 1.2.3 其他 内皮素- 1分泌增加学说,也是较新的学说,该学说认为,硝酸酯耐药时,血浆Ang?水平增高,VSMC分泌内皮素- 1 ( ET - l)增加,增加的O2 - 生成也能促进VSMC表达ET - 1, ET - 1受体也上调。另外,在兔中的研究已证实, ET - 1受体的抑制,降低了O2 - 的生成及NTG 耐药的发生。近期研究发现,基因表达可能在硝酸酯耐药的发生中具有重要作用。NTG处理后,大鼠大动脉中447个基因明显变化;矫正后,仍有290个基因明显不同;并发现,β球蛋白、原弹性蛋白、凝溶胶蛋白、小G蛋白的mRNA水平上调。已有研究显示,大鼠中连续NTG输注48 h后,导致维生素E的缺乏及硝酸酯耐药的发生;而维生素E的缺乏,可能通过耐药心脏中氧化应激的增加。因为P450表达的降低而降低的NTG生物转化、NO / cGMP通路的受损等,可加速硝酸酯耐药的发生。提示维生素E的缺乏可能也是硝酸酯耐药的原因之一。 2 硝酸酯耐药的预防 目前,仅有硝酸酯的间歇给药法,在预防硝酸酯耐药中的作用得到较多的认可。有关其他给药法、制剂或其他药物的抗硝酸酯耐药的作用尚存在不同观点。 2. 1 硝酸酯类药物的合理使用 2.1.1 间歇、偏心和渐增给药 间歇给药法可避免耐药性的发生,每天至少有6,8 h的无或低硝酸酯期。偏心给药法为7: 00、12: 00、17: 00或8: 00、15: 00左右给药。严重不稳定性心绞痛时,为避免深夜或凌晨时发生心绞痛(零点现象) ,用渐增给药法,即1天的几次给药不是同等剂量,而是逐次加量给药。需长期服药时,也从小剂量开始,逐月加量。 2.1.2 使用短效、缓释剂 临时用药,尽可能选用口含片(如NTG) 、喷雾剂(如硝酸异山梨酯) ,因其半衰期极短,血药浓度突然升高,发挥疗效后突然下降,不易产生耐药。 2. 2 联合用药 2.2.1 巯基或NO供体 有研究显示,体内给予巯基供体如N - 乙酰半胱氨酸(NAC) 、蛋氨酸、卡托普利等可逆转NTG耐药;但在其他研究中未发现相同的结果。吗导敏通过代谢直接产生NO,吡多明- 1的衍生物C87 - 3754作为一种新的NO供体,均可能避免耐药的产生。 2.2.2 氧自由基清除剂及抗氧化剂 已有研究证明,维生素C、E、辅酶Q10、丙丁酚等能清除O2 - ,减少NO失活; L - 精氨酸、叶酸及其衍生物均阻止eNOS的解偶联及O2 - 的增加,均可避免硝酸酯耐药。外源蛋氨酸(Met)或诱导内源性Met生成的氯化锌,也能阻止硝酸酯耐药的发生。 2.2.3 血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)及Ang II受体拮抗剂(ARB) 硝酸酯联合其他ACE I,如依那普利、苯那普利等,可抑制AngII和PKC的激活,防止耐药产生。同时,Ang II受体拮抗剂( losartan)可阻止长期接触NTG的血管中O2 - 的增加,并使耐药血管对NTG的舒张反应恢复正常。临床研究也显示, ARB 可减少冠心病患者中硝酸酯耐药的发生。但最新研究结果提示,氯沙坦等并不具有阻止冠心病患者中硝酸酯耐药发生的作用。 2.2.4 肾上腺素能受体阻滞剂 动物研究已显示,α1受体阻滞剂(如哌唑嗪)不减弱正常大鼠中的硝酸酯耐药。在正常兔以及高血压和慢性心衰(CHF)患者中,合用具有肾上腺素能拮抗、抗氧化及清除自由基作用的卡维地洛,以及在动物和CHF患者中,合用具有抗氧化特性的肼苯哒嗪,均可预防硝酸酯耐药 的发生。 2.2.5 他汀类药物 他汀类药物使eNOS上调并通过NAD ( P) H 氧化酶的作用,增加NO的有效性,是O2 -的直接清除剂及氧化酶的抑制剂,在正常胆固醇血症大鼠及长期接受硝酸酯治疗的脂代谢异常合并缺血性心脏病的病人中,他汀药物的治疗均减弱了硝酸酯耐药。 2.2.6 限制水、钠的摄入和利尿剂 已有研究报道,硝酸酯类药物治疗CHF的同时,限制水钠的摄入,可以改善此时神经内分泌系统的变化,增强硝酸酯药物的疗效。部分研究证实,利尿剂能防止硝酸酯类药物治疗CHF时早期耐药的发生。 2.2.7 其他 国内学者研究发现,复方丹参可能通过抗氧化,调节eNOS, ET - l的mRNA表达及保护血管内皮等功能,部分阻止冠心病患者中硝酸酯耐药的发生,且作用优于维生素C。另外,诱导心脏和血管细胞色素P450 增加的药物如褪黑激素、ET受体拮抗剂(Bosentan) 、PKC拮抗剂( tamoxifen)等也可能防止硝酸酯耐药的发生。 综上所述,目前的研究已初步解释了硝酸酯耐药的发生机制,有关硝酸酯耐药的预防及处理方面的研究也取得了一定的进展,但是已有的结果较为局限,尚需进一步研究。