编者按：急性心肌梗死患者接受急诊经皮冠状动脉介入治疗时无复流发生率较高，临床预后不良，目前仍然缺乏理想的预防方法[1]。新近，国家心血管病中心阜外医院颜红兵教授团队的研究显示，冠状动脉无复流的发生与ROS修饰的线粒体分裂增加有关，ROS-JNK-Drp1信号通路可能是无复流发生的分子机制之一[2]。
该研究用小鼠心脏内皮细胞（CECs）进行缺氧/复氧（H/R）损伤，模拟冠状动脉内皮细胞缺血/再灌注损伤，观察H/R过程中线粒体的分裂、线粒体的功能变化和内皮细胞的活性。结果发现：
① 与对照组相比，H/R处理的CECs细胞活性明显降低（图1-A），细胞谷胱甘肽（GSH）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性显著升高，提示H/R损伤后CECs抗氧化能力下降（图1-B-D）。此外，丙二醛（MDA）水平升高，这可能是由于细胞质中ROS生成增加所致（图1-E）。同时， H/R处理的CECs细胞胞浆ROS和线粒体ROS水平显著升高（图1-F，G）。这些结果表明，CECs的氧化应激反应发生在H/R之后。
图1
② 线粒体ROS促进H/R损伤后内皮细胞Drp1磷酸化（p-Drp1）和线粒体分裂。H/R损伤后，线粒体的形态转变为碎片状（图2-A，B）。与对照组相比，H/R损伤的CECs中Drp1、Mff和Fis1的转录水平显著升高（图2-C-E）。 相反，用Mito-Q（一种线粒体特异的抗氧化剂）治疗减少了这些调节因子的增加。
图2
③ 线粒体ROS引起线粒体功能紊乱。H/R处理的CECs细胞中由线粒体产生的ATP减少（图3-A）。用Mito-Q治疗后，ATP的生成恢复到接近正常水平。此外，H/R处理的CECs中线粒体呼吸复合物的活性降低（图3-B-D），经Mito-Q处理后，这种改变得到改善。
图3
④ 抑制线粒体分裂维持了内皮细胞的线粒体功能。线粒体分裂抑制剂Mdivi-1可显著提高H/R处理的CECs中的ATP含量，增强线粒体呼吸复合物的活性（图4），使线粒体相关的生物功能恢复正常。
图4
⑤ ROS通过JNK途径引起Drp1相关的线粒体分裂。CECs的H/R损伤显著激活JNK通路，出现磷酸化JNK（p-JNK），继而引起p-Drp1增加。Mito-Q可抑制p-JNK及p-Drp1（图5-A-C）。提示线粒体ROS可促进CECs中JNK和Drp1磷酸化，Mito-Q治疗可抑制H/R损伤后p-Drp1和p-JNK的增加（图5-D-F）。
图5
既往多项研究证实线粒体分裂可加重心肌细胞再灌注损伤。例如，在再灌注阶段抑制线粒体分裂可改善心功能[3]。 在小鼠心脏缺血/再灌注损伤模型中，抑制线粒体分裂可减轻再灌注介导的能量生成障碍[4]。
在血管功能方面，由于巨噬细胞功能失调，线粒体分裂可促进冠状动脉损伤后血管内膜增厚[5，6]。抑制线粒体分裂或激活线粒体自噬，可以减少冠状动脉内皮细胞的炎症反应和凋亡的发生[7]。 线粒体分裂减少可明显促进冠状动脉内皮细胞生成NO，并随之出现血管扩张[8]。
颜红兵教授团队的研究进一步提示，冠状动脉无复流的发生与过度氧化应激引起的内皮细胞损伤有关。ROS-JNK-Drp1信号通路在心肌缺血/再灌注损伤阶段被激活，导致线粒体分裂，出现线粒体功能异常，内皮细胞活性下降，最终引起无复流的发生。开发线粒体分裂抑制剂可减少心肌缺血/再灌注损伤后的无复流现象，或可成为今后临床治疗无复流的新方向。
▼参考文献
1. Scarpone M， Cenko E， Manfrini O. Coronary No-Reflow Phenomenon in Clinical Practice. Curr Pharm Des. 2018; 24: 2927-33.
2. Yi Chen， Chen Liu， Peng Zhou， Jiannan Li， Xiaoxiao Zhao， Ying Wang， Runzhen Chen， Li Song， Hanjun Zhao， and Hongbing Yan. Coronary endothelium no-reflow injury is associated with ROS-modified mitochondrial fission through the JNK-Drp1 signaling pathway. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. Volume 2021， Article ID 6699516， 11 pages https://doi.org/10.1155/2021/6699516
3. Zhao Y， Guo R， Li L， Li S， Fan G， Zhao X， Wang Y. Tongmai formula improves cardiac function via regulating mitochondrial quality control in the myocardium with ischemia/reperfusion injury. Biomed Pharmacother. 2020; 132: 110897.
4. Chen L， Chen XY， Wang QL， Yang SJ， Zhou H， Ding LS， Qing LS， Luo P. Astragaloside IV Derivative (LS-102) Alleviated Myocardial Ischemia Reperfusion Injury by Inhibiting Drp1(Ser616) Phosphorylation-Mediated Mitochondrial Fission. Front Pharmacol. 2020; 11: 1083.
5. Umezu R， Koga JI， Matoba T， Katsuki S， Wang L， Hasuzawa N， Nomura M， Tsutsui H， Egashira K. Macrophage (Drp1) Dynamin-Related Protein 1 Accelerates Intimal Thickening After Vascular Injury. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2020; 40: e214-e26.
6. Qiao K， Liu Y， Xu Z， Zhang H， Zhang H， Zhang C， Chang Z， Lu X， Li Z， Luo C， Liu Y， Yang C， Sun T. RNA m6A methylation promotes the formation of vasculogenic mimicry in hepatocellular carcinoma via Hippo pathway. Angiogenesis. 2020.
7. Zhou H， Wang J， Zhu P， Zhu H， Toan S， Hu S， Ren J， Chen Y. NR4A1 aggravates the cardiac microvascular ischemia reperfusion injury through suppressing FUNDC1-mediated mitophagy and promoting Mff-required mitochondrial fission by CK2α. Basic Res Cardiol. 2018; 113: 23.
8. Giedt RJ， Yang C， Zweier JL， Matzavinos A， Alevriadou BR. Mitochondrial fission in endothelial cells after simulated ischemia/reperfusion: role of nitric oxide and reactive oxygen species. Free Radic Biol Med. 2012; 52: 348-56.
专家简介
颜红兵，教授，主任医师，博士生导师，主要研究方向包括急性冠状动脉综合征的转化医学与冠心病介入治疗。现任中国医学科学院阜外医院冠心病中心副主任、冠心病三病区主任，中国医学科学院阜外医院深圳医院内科管委会主任。