陈慧颖 张世忠
多胺是广泛存在于原核和真核细胞中的一类碱性低分子化合物。哺乳动物体内主要多胺物质组成是腐胺(putrescine，PUT)，精胺(spermine，SP)，精脒(spermidine，SPD)。多胺在生理pH值下呈高密度阳性电荷，可以与带大量负电荷的DNA，RNA和蛋白质等生物高分子结合并对它们进行调节。多胺具有多种生物学功能，对线粒体膜的稳定、核酸、蛋白质的合成、细胞周期调节以及对细胞凋亡的调控作用等［1］。
1678年，多胺由Anonie van Leeuwenhoek在人体精液中首次发现［2］。近年来的研究发现，多胺不仅在肿瘤发生发展和脑缺血损伤中具有重要作用，而且在心肌缺血再灌注损伤方面也取得了一定的研究成果［3，4］。本文就多胺参与心肌代谢和多胺与心肌缺血再灌注损伤的研究进展进行综述。
一、心肌多胺代谢
在心肌细胞内存在一整套多胺生成与代谢的酶系统，其中多胺合成代谢的主要限速酶鸟氨酸脱羧酶(ornithine decarboxylase，ODC)催化鸟氨酸生成腐胺，再由精脒合成酶和精胺合成酶分别生产精脒和精胺，精脒/精胺乙酰转移酶(spermidine/spermine N1－acetyltransferase，SSAT)为多胺分解代谢的限速酶，SSAT催化精胺逆转化为精脒及精脒逆转化为腐胺，而腐胺由氧化酶生成氨基丁酸，最后生成胺离子和二氧化碳排出体外(urdiales，medina，and sanchezjimenez)［5］。研究发现，心肌多胺代谢紊乱与心肌肥大、心肌重构有密切关系，有研究发现心肌肥大的过程中多胺含量迅速增加［6］。
二、多胺与心脏离子通道
多胺带有正电荷，可通过与细胞膜受体或者通道上带负电荷的基团结合发挥生物学效应。近年多胺与离子通道的研究主要集中在神经以及心肌细胞。对心肌离子通道主要起作用的是精胺和精脒，对腐胺的研究未见详细报道。对心肌细胞离子通道影响的主要有钾离子通道，如钙离子激活的钾通道、钙离子通道以及钙敏感受体(calcium－sensing receptors，CaSR)等。
1.钾离子通道:对心肌细胞来说，钾离子通道是很重要但又比较复杂的一类离子通道，而线粒体上的钾离子通道中主要有药理学活性的有ATP敏感性钾通道(mitoKATP)，大电导钙激活的钾通(mitoBKCa)，电压依赖性钾通道(mitoKv1.3)［7］。其中参与心肌细胞缺血再灌注的有线粒体ATP敏感钾通道和钙激活钾通道［8］，选择性应用线粒体K+通道开放剂，可以明显改善心肌缺血再灌注条件下线粒体功能的紊乱［9］。内源性多胺物质作为钾离子门控通道调控的重要物质之一可对细胞内多种钾离子通道如钙离子激活钾通道和线粒体ATP敏感性钾通道等。
2.钙离子激活钾通道:研究［10］发现，细胞内Mg2+和多胺(主要为SP)可阻断钙离子激活钾(mito-BKCa)通道，其阻断作用亦表现为电压依赖性及浓度依赖性。(1)线粒体ATP敏感性钾通道(mitoKATP):研究表明，K－ATP由内向整流钾通道(inwardlyrectifying potassium channel，Kir)和 ATP结合蛋白(ATP－binding cassette protein，ABP)两部分组成，前者形成离子通道，后者决定着K－ATP的功能。KATP通道有多胺结合位点，对其具有门控作用。但是多胺对其调控作用与三磷酸腺苷(ATP)是否存在以及ATP与通道本身的作用状态直接相关［11］。
2.钙离子通道:(1)钙离子释放通道(RSR):RSR是一个被Ca2+激活的电导通道，可被心肌内ATP、Mg2+、咖啡因、兰铌碱等调控。它的强电导性与其可以在短时间内调节钙离子大量流动的生理功能是相符合的［12］。经研究发现内源性的多胺可以阻断钙离子释放通道［13］。另外在血管细胞中还发现内源性的多胺可以影响肌质网状钙离子的释放过程。(2)线粒体钙单向转运体(mitochondrial calcium uniporter，MCU):MCU位于线粒体内膜，在生理情况下能将胞质钙转运至线粒体基质，在细胞内Ca2+信号转导中有着重要的作用［14］。研究表明精胺和精脒通过使其与较低活性部位结合，从而增加心肌细胞线粒体基质内钙离子聚集［15］。
三、钙敏感受体
CaSR是G蛋白偶联受体C家族成员。钙敏感受体可以引起细胞内钙的聚集和调整细胞活动。研究发现钙敏感受体既在可兴奋的细胞表达也可在非可兴奋细胞表达，包括神经元细胞和平滑肌细胞。经研究发现钙敏感受体能够在心肌细胞上表达，并受到心肌细胞外钙和精胺调控，精胺为钙敏感受体的激动剂。在离体心肌细胞上，发现增加外源性的多胺能够刺激心肌细胞膜上的 CaSR，促使心肌肥大［16］。Zhang等［17］研究发现血管肾上腺素上调钙离子受体表达诱导心肌肥大，同时刺激钙敏感受体活动增加，心肌内钙离子聚集。Zhang［18］在缺血再灌注诱导的大鼠心肌细胞凋亡的实验中证明了钙敏感受体参与了钙离子超载诱导的心肌凋亡。
四、多胺与心肌细胞凋亡
细胞凋亡又称细胞程序性死亡(programmed cell death，PCD)，是一种主动的由基因决定的细胞自我破坏的过程。它可发生于胚胎发育、组织重建、免疫调节及肿瘤退化等各个时期［19］。心肌细胞凋亡能够对一些细胞损伤发生反应和清除一些衰老心肌细胞引起的心脏疾病。近来对于多胺参与了心肌细胞凋亡的研究报道很少。目前的研究中对模拟缺血的大鼠心肌研究发现多胺诱导H9c2细胞凋亡。通过二氟甲基鸟氨酸阻断鸟氨酸脱羧酶减少心肌衍生的H9c2细胞的多胺含量，可保护心肌细胞以对抗缺血诱导的细胞凋亡［16］。也有文献报道，多胺直接诱导心肌线粒体释放细胞色素C，说明持续性的高浓度多胺和心脏肥大等病理性特征参与了细胞凋亡的发生［20］。
五、多胺与心肌缺血再灌注损伤
1.心肌缺血再灌注损伤:1960年，Jennings首先提出心肌缺血再灌注损伤的概念(ischemic reperfusion injury)，即心肌组织缺血一段时间后，当血流重新恢复后心肌损伤反而加重的现象。在心脏手术过程中心肌缺血再灌注损伤成为心脏外科、搭桥手术后心肌损伤的主要因素。目前尽管世界范围对心肌缺血再灌注损伤机制一直在研究，但是详细的机制尚不是很明确。近年普遍研究认为其机制可能与氧自由基和钙超载等有关。正常生理条件下机体能够清除自由基，但是当心肌组织细胞缺血缺氧时，氧自由基清除系统能力降低或丧失，生成系统功能活性增加。组织缺血复灌时，大量氧自由基生成并急剧堆积，对心肌细胞产生急性或慢性损伤，严重时造成死亡。心肌缺血再灌注时，胞质钙显着增高，引起钙超载。另外，缺血再灌注时诱导型一氧化氮合酶表达增加，NO合成增多，与超氧阴离子反应生成过氧亚硝酸盐，也可导致心肌损伤［21］。
2.心肌缺血和复灌前后多胺变化:心肌缺血和缺血复灌导致多胺代谢发生改变，代谢失衡，心肌缺血复灌可能诱导多胺代谢过程产生应激反应，鸟氨酸脱羧酶和精脒/精胺乙酰转移酶活性增加，腐胺生成增多而精胺、精脒减少，总多胺池多胺含量减少［22］。
3.多胺与缺血再灌注损伤的关系:目前关于多胺与心肌缺血再灌注损伤的研究资料呈现两种不同的结果，一种是多胺对心肌细胞有损伤作用。李宏霞等［23］研究发现正常的乳鼠细胞加入外源性精胺(100μmol/L)作用2.5h后可造成培养乳鼠原代心肌细胞损伤，但在加入维拉帕米后，心肌细胞形态结构损伤减轻，且有实验发现［24］，外源性精胺可呈剂量依赖性引起大鼠心肌细胞内钙增加，其研究结果提示精胺作为钙敏感受体激动剂可以引起细胞内钙离子内流，线粒体基质内钙离子浓度增高，10mol/L时发生“钙爆炸”。多胺的损伤作用与加入细胞的多胺浓度有关。其对心肌细胞损伤的机制可能与细胞内钙超载等有关。与上述多胺对心肌损伤报道不同的是有研究发现，腐胺对心肌缺血再灌注损伤具有保护作用，在心脏停博液中加入腐胺10mg/ml可减轻心肌细胞缺血再灌损伤［25］。心肌梗死的大鼠模型中，经高效液相色谱法测定多胺在非梗死区含量减少［26］，Zhao等［27］亦发现缺血再灌可导致心肌内总多胺池减少，NO含量增加，NO含量增加可以清除自由基、减轻钙超载对缺血再灌心肌产生保护作用。并在分离的单个心肌细胞的研究中于细胞缺氧前给予外源性精胺(1mmol/L)拮抗了复氧灌注引起的心肌细胞内钙升高，并对心肌细胞产生了保护作用。多胺对心肌缺血复灌的保护机制可能有:多胺有超氧化物清除作用，能够清除自由基，阻断磷脂酶A和C，能够调控心肌内Ca2+浓度，减轻钙超载。亦有文献报道精胺能抑制线粒体通透性转换孔开放，保护缺血再灌心肌损伤。
目前仅限于精胺给予正常生长的心肌细胞的研究，发现外源性的精胺对心肌细胞有损伤，损伤机制可能是精胺引起钙超载。详细的机制尚不清楚。但多胺对心肌缺血复灌心肌细胞有损伤的研究尚未见报道。多胺对缺血再灌损伤保护的研究也只是对腐胺和精胺的研究，国内外尚未见对精脒的研究报道。另外不同的实验小组对多胺与缺血再灌损伤的保护作用的研究方法也不同。加入的外源性精胺浓度不同，所得到实验结果也不同。可以肯定的是多胺与心肌缺血再灌心肌细胞的损伤或者保护作用与给予的多胺浓度有关。适当给予外源性多胺可以增加心肌细胞内多胺池，使其在正常细胞水平下发挥心肌保护作用。多胺对心肌缺血再灌保护可能机制之一是多胺对钙离子内流的调控作用，减轻了钙超载。这与精胺引起钙超载造成细胞损伤是矛盾的，详细原因待于更进一步的研究。以后的研究中外源性多胺物质浓度的具体量化，腐胺、精胺、精脒3种物质统一研究的道路可能为研究的新方向。
六、前景及展望
总之，至今为止，关于多胺与心肌缺血再灌注损伤的研究虽有很多，但在心肌缺血复灌损伤中是保护作用还是损伤作用由于目前有限的研究资料尚不能确定。但是可以肯定的是多胺物质是心肌细胞正常生存不可缺少的，多胺对钙离子运输的调节作用是与心肌缺血再灌损伤分不开的。因此，研究多胺在心肌缺血再灌注损伤中的作用及其机制为临床上寻求治疗心肌缺血损伤的有效途径无疑具有重要的意义。
1 王易.多胺代谢与白血病关系的研究［J］.国外医学儿科学分册，1992，1(4):197－200
2 刘晶华，王岩，刘俊亭.多胺合成和代谢中抗癌药作用新靶点的研究进展［J］.中南药学，2005，3(2):113－115
3 王纪防，苏瑞斌，李锦.多胺与肿瘤发生发展及其在临床上的应用［J］.国外医学·药学分册，2004，31(5):263－267
4 赵涌琪.多胺与脑缺血性脑血管病研究进展［J］.重庆医学，2009，38(2):213－216
5 Urdiales JL，Medina MA，Sanchez JF.Polyamine metabolism revisited［J］.Eur J Gastroenterol Hepatol，2001，13(9):1015 －1019
6 Adam S，Jolanta S，Marta G，et al.Mitochondrial potassium channels:from pharmacology to function［J］.Biochimica et Biophysica Acta，2006，1757(5 ～6):715 －720
7 Flamigni F，Rossoni C，Stefanelli C，et al.Polyamine metabolism and function in the heart［J］.Mol Cell Cardiol，1986，49(18):3 －11
8 Siemen D，Loupatatzis C，Borecky J，et al.Ca2+－activated K+channel of the BK－type in the inner mitochondrial membrane of a human glioma cell line［J］.Biochem Biophys Res Commun，1999，257(2):549－554
9 Xu W，Liu Y，Wang S，et al.Cytoprotective role of Ca2+activated K+channels in the cardiac inner mitochondrial membrane［J］.Science，2002，298(5595):1029－1033
10 Zhang YX，Niu XW，Tinatin I，et al.Ring of negative charge in BK channels facilitates block by intracellular Mg2+and polyamines through electrostatics［J］.J Gen Physiol，2006，128:185 －202
11 Holmuhamedov EL，Wang L，Terzic A.ATP－sensitive K+channel openers prevent Ca2+overload in rat cardiac mitochondria［J］.Physiol，1999，519(2):347 －360
12 Patricio Velez，Sandor Gyorke，et al.Adaptation of single cardiac ryanodine receptor channels［J］.Biophysical，1997，72:691－697
13 Uehara A，FillM，Vélez P，et al.Rectification of rabbit cardiac ryanodine receptor current by endogenous polyamines［J］.Biophys J，1996，71(2):769－777
14 Gunter TE，Gunter KK.Uptake of calcium by mitochondria transport and possible function［J］.IUBMB Life，2001，52(3－5):197 －204
15 Lenzen S，MünsterW，Rustenbeck I.Dual effect of spermine on mitochondrial Ca2+transport［J］.Biochem J，1992，286(2):597 －602
16 Benedetta T.Involvement of polyamines in apoptosis of cardiac myoblasts in a model of simulate dischemia［J］.Mol Cell Cardiol，2006，40(6):775－782
17 Zhang WH，Fu SB，Lu FH，et al.Involvement of calcium－sensing receptor in ischemia/reperfusion－induced apoptosis in rat cardiomyocytes［J］.Biochem Biophys Res Commun，2006，347(4):872 －881
18 Zhang W，Xu C.Calcium sensing receptor and heart diseases［J］.Pathophysiology，2009，16:317－323
19 Thompson CB.Apoptosis in the pathogenesis and treatment of disease［J］.Science，1995，267:1456 －1462
20 Stefanelli C.Polyamines directly induce release of cytochrome c from heart mitochondria［J］.Biochem J，2000，347(3):875 －880
21 刘胜中.心肌缺血/再灌注损伤机制研究进展［J］.实用医院临床杂志，2007，4(1):88－ 90
22 Han L，Xu C，Guo Y，et al.Polyamine metabolism in rat myocardial ischemia－reperfusion injury［J］.Int J Cardiol，2009，132(1):142－144
23 李宏霞，徐长庆，张红雨，等.外源性精胺致大鼠乳鼠心肌细胞损伤机制的初步探讨［J］.哈尔滨医科大学学报，2006，40(2):85－87
24 徐长庆，王瑞，赵伟民，等.钙敏感受体的研究进展和大鼠心肌细胞钙敏感受体的功能检测［J］.中国病理生理杂志，2002，18(13):1640－1641
25 叶明凡，谢维泉，韩涛，等.腐胺对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用［J］.心血管康复医学杂志，1999，8(4):22－25
26 Shuuichi H，Masayuki N.Decrease in myocardial polyamine concentration in rats with myocardial infarction［J］.Life Sciences，1997，60(19):1643－1650
27 Zhao YJ，Xu CQ，Zhang WH，et al.Role of polyamines in myocardial ischemia/reperfusion injury and their interactions with nitric oxide［J］.Eur J Pharmacol，2007，562(3):236 －246
