尼可地尔通过Mt2介导的线粒体稳态保护心脏缺血再灌注损伤

《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Nicorandil protects against cardiac I/R injury via Mt2-mediated mitochondrial homeostasis

本研究针对心肌缺血再灌注(I/R)损伤缺乏有效治疗策略的临床难题，探讨了尼可地尔(NIC)的心脏保护机制。研究人员通过动物模型发现，NIC通过上调金属硫蛋白2(Mt2)表达，激活LKB1-AMPK信号轴，改善线粒体动力学和能量代谢，从而减轻心肌细胞凋亡、炎症反应和纤维化。该研究揭示了Mt2作为NIC心脏保护作用的关键靶点，为缺血性心肌病的治疗提供了新思路。

　　

当心脏的血液供应突然中断后又恢复，这种被称为"缺血再灌注损伤"的现象反而会引发更严重的心肌损伤。就像久旱逢甘霖的土地可能发生水土流失一样，心肌在重新获得血液供应时会产生大量氧自由基，引发炎症风暴，导致心肌细胞大量死亡和心脏功能受损。目前，临床上缺乏有效防治这一损伤的理想药物，这成为心血管疾病治疗领域的重大挑战。

尼可地尔(Nicorandil, NIC)作为一种独特的双功能药物，既能释放一氧化氮扩张冠脉，又能开放钾离子通道，已被证实具有心脏保护作用。然而，其确切的作用机制尚未完全阐明，特别是它如何调控细胞内的精细分子网络来对抗缺血再灌注损伤，仍是科学家们探索的重点。

在这项发表于《Biomedicine》的研究中，研究人员通过系统的实验设计，揭示了尼可地尔通过一个新颖的分子机制——金属硫蛋白2(Metallothionein 2, Mt2)介导的线粒体保护途径，来对抗心脏缺血再灌注损伤。

关键技术方法概述

研究团队使用C57BL/6J小鼠建立心肌缺血再灌注模型，通过尾静脉注射携带心肌特异性启动子的腺相关病毒(AAV9)实现Mt2基因的心肌特异性敲低。主要技术手段包括：超声心动图评估心功能、TTC-Evans blue染色测定梗死面积、透射电镜观察线粒体超微结构、蛋白质印迹和qPCR分析分子表达、以及组织病理学染色评估炎症和纤维化程度。

3.1. NIC改善I/R诱导的心功能不全和心肌梗死

研究人员发现，尼可地尔预处理能剂量依赖性地改善心脏收缩功能，减少心肌梗死面积，并显著降低心肌细胞凋亡。蛋白质印迹分析显示，尼可地尔下调促凋亡蛋白Bax的表达，降低Bax/Bcl-2比值，证实了其抗凋亡作用。

3.2. NIC减轻I/R介导的心肌炎症和氧化应激

通过H&E染色和免疫荧光检测，研究发现尼可地尔能显著减少巨噬细胞浸润和活性氧(ROS)产生。分子水平上，尼可地尔抑制了促炎细胞因子(IL-1β、IL-6)和NADPH氧化酶(NOX2、NOX4)的表达，并降低了NF-κB信号通路关键蛋白p65的磷酸化水平。

3.3. NIC抑制I/R介导的心肌纤维化

Masson染色和免疫组化结果显示，尼可地尔治疗能显著减少胶原沉积和肌成纤维细胞活化标志物(α-SMA、FAP)的表达。同时，尼可地尔下调了转化生长因子-β(TGF-β)和纤维化相关基因(COL1A1、COL3A1、CCN2)的表达水平。

3.4. NIC改善I/R诱导的心脏线粒体融合-分裂失衡

透射电镜观察发现，尼可地尔能恢复I/R引起的线粒体形态异常，增加线粒体直径和大线粒体比例。在分子机制上，尼可地尔逆转了I/R诱导的线粒体动力学蛋白表达异常，包括降低Drp1及其磷酸化形式(p-Drp1 Ser616)，同时上调线粒体融合蛋白Mfn1和Mfn2。

3.5. NIC减轻I/R诱导的线粒体生物能量学和ATP产生损伤

尼可地尔治疗提高了葡萄糖转运蛋白GLUT4的表达，恢复了糖酵解关键酶HK2和线粒体丙酮酸转运体MPC II的mRNA水平，从而增加心肌ATP含量。重要的是，尼可地尔激活了能量代谢关键通路LKB1-AMPK信号轴。

3.6. NIC增强I/R损伤后Mt2的表达

通过转录组分析和实验验证，研究发现I/R损伤能诱导Mt2表达上调，而尼可地尔治疗能进一步剂量依赖性地增强Mt2在转录和翻译水平的表达。

3.7-3.10. 心肌特异性Mt2敲低逆转NIC的心脏保护作用

通过基因敲低实验，研究证实Mt2是尼可地尔发挥心脏保护作用的关键介质。Mt2敲低完全取消了尼可地尔对心功能、梗死面积、细胞凋亡、炎症反应、氧化应激、纤维化以及线粒体功能的保护作用，并阻断了尼可地尔对LKB1-AMPK信号通路的激活。

研究结论与意义

该研究首次揭示了尼可地尔通过上调Mt2表达，激活LKB1-AMPK信号轴，从而维持线粒体稳态和能量代谢的心脏保护机制。这一发现不仅阐明了尼可地尔的作用机理，更重要的是确立了Mt2作为治疗缺血再灌注损伤的新靶点。研究为开发针对NI C-Mt2-线粒体轴的新型治疗策略提供了理论依据，对改善心肌梗死患者的临床预后具有重要转化价值。

值得注意的是，该研究采用了严谨的实验设计，通过剂量效应研究和基因敲低验证，充分证明了Mt2在尼可地尔心脏保护中的核心地位。同时，研究从整体心脏功能到分子机制的多层次分析，为理解药物作用提供了全面视角。这些发现为心血管疾病的精准治疗开辟了新途径，特别是针对那些现有治疗效果不佳的心肌缺血患者，可能带来新的治疗希望。