心脏毒性生物标记物的研究进展综述(2)

　　3.1 脂肪酸类物质

　　脂肪酸是所有细胞膜的重要成分，包括内皮细胞和心肌细胞[24].脂肪酸及其结合物主要涉及饱和脂肪酸的氧化和不饱和脂肪酸的过氧化等代谢通路。脂肪酸的β氧化作为心肌细胞线粒体功能的重要途径，与心脏的糖代谢紧紧关联，从而与心肌细胞的凋亡密切相关。

　　不饱和脂肪酸的过氧化反应异常可能引起心肌线粒体过度氧化损伤，从而引起心脏毒性。同时，脂肪酸代谢的异常可以引起饱和脂肪酸水平的上升[25].花生四烯酸在血清中的升高会加重对心肌的脂毒性[26].目前，在采用 ISO 及附子诱导的大鼠心脏毒性模型中，基于UPLC-Q-TOF/MS 的检测手段，包括硬脂酸、5-十三碳烯酸、花生四烯酸、十二碳五烯酸、亚油酸、二十二碳六烯酸、棕榈酸、十八碳烯酸等生物标记物被筛选获得[25,27-31].

　　3.2 磷脂类

　　磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰乙醇胺（PE）、溶血磷脂酰乙醇胺（LPE）、磷脂酰胆碱（PC）和溶血磷脂酰胆碱（LPC）等，作为内源性磷脂在生物体代谢过程中起到至关重要的作用。目前的研究中，PS、LC、LPC、PE 以及 LPE 类物质在心脏毒性进程中出现了显着性变化[25,28-30,32,33].这类物质主要涉及磷脂代谢和鞘脂类代谢等代谢途径。磷脂代谢的紊乱与心肌组织的生理病理变化息息相关[25,34].在心肌受损过程中，溶血卵磷脂的减少和脂肪酸的各种转变可能是由于膜磷脂的破裂[29].磷脂降解加速导致的ISO 处理的大鼠心肌损伤先前已有报道[35].这些改变可归因于磷脂酶A2的激活，其介导特定的脂肪酸从溶血卵磷脂释放[35].因此可以推测，如蛋白激酶 C（PKC）途径的活化等的若干生物因素会增强磷脂酶A2 的活性，使溶血卵磷脂的产生减少[32,37].一些研究已经表明，在心脏的磷脂酶A2 对含有磷脂的花生四烯酸是有选择性的[38,39].

　　在任何情况下，脂肪酸以及溶血卵磷脂降解的各种紊乱都表示基层脂质紊乱的存在，并且其与心脏毒性的形成相关。此外，LPL-R 作为G 蛋白偶联受体中的一部分，当LPC 类物质发生改变之后，将对其信使作用产生影响，将进一步导致细胞代谢的紊乱[40].

　　3.3 氨基酸及其衍生物

　　氨基酸及其衍生物作为生物体生命运动中最重要的基本物质之一，参与各种能量与物质代谢。在目前的研究中，基于代谢组学检测技术，在药源性动物心脏毒性模型中发现氨基酸及其衍生物出现了显着性的变化。这些氨基酸代谢异常情况可能都与在心肌受损过程中能量代谢异常密切相关。支链氨基酸在心肌缺血时是心脏的一个重要的替代性能量底物[41].此外，由于脂肪酸的 β 氧化和柠檬酸循环的抑制而造成的三磷酸腺苷（ATP）产生的减少将导致心肌利用支链氨基酸作为能量补偿。其他 α-氨基酸代谢，包括苏氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸和谷氨酰胺在心脏毒性组中含量也有变化，α-氨基酸是重要的能量代谢的前体，并可以转化为一些生物分子，如丙酮酸、2-酮戊二酸及富马酸盐，进入柠檬酸循环[27,28,30-33,42].另外有一种可能的猜测是，毒性药物造成的氧化应激导致氨基酸代谢重塑，以满足心肌的能量需求[43].

　　3.4 类固醇类和激素类衍生物

　　类固醇类物质以及激素类物质是体内基础代谢调节的重要物质。在目前心脏毒性的研究中，胆固醇、胆酸、甘氨胆酸均作为心脏毒性生物标记物[27-28,42].胆汁酸可使心肌细胞内钙超载，引起心肌细胞的负性变时性效应，也可影响心肌细胞的动作电位时程，从而导致心律失常的发生。此外还发现心肌细胞上具有毒蕈碱受体及胆汁酸转运体，且已有研究证实胆汁酸可通过M2型毒蕈碱受体抑制心肌细胞的收缩[44].有研究表明甘氨胆酸作为胆汁酸的一种，在心肌细胞中加入甘氨胆酸后，心肌细胞收缩率明显升高[42].此外，作为类固醇代谢中间产物，甘氨胆酸还可能通过心肌细胞过氧化脂质化以及心内膜内皮细胞受损而影响心脏正常的生理功能[45-46].

　　3.5 其他小分子代谢物

　　在目前心脏毒性研究过程中，诸如糖代谢过程中的物质（α-酮戊二酸、苹果酸、葡萄糖、果糖和琥珀酸）、鞘脂类物质（鞘氨醇、二氢鞘氨醇和植物鞘氨醇）、有机酸类（枸橼酸、泛酸、牛磺酸）以及肉碱类（L-氯化棕榈酰肉碱、L-乙酰肉碱、异丁酰基左旋肉碱）等物质均作为心脏毒性生物标记物通过代谢组学的分析筛选获得[25,27-28,30-33].这些物质可能在细胞生长、分化[25,28]以及能量代谢[27,47]等方面影响心脏正常的生理功能。

　　4 结语

　　药物进入机体到毒性暴露存在一定的时间，如何运用现有的技术更早地发现药物毒性是早期预测的意义所在。与传统的检测指标相比，基于系统生物学的组学技术获得的生物标记物，在特异性和灵敏度等方面均更具优势。诸如 cTnt 等蛋白类的检测指标已经在临床的心脏毒性的诊断和预测方面有了较好的应用。随着组学技术的不断更新，越来越多的生物标记物将会被发现，并进一步为药物毒性的诊断和预测提供帮助。

　　与此同时，有关代谢组学对心脏毒性评价方法的研究也取得了一定的进步。目前，已经研究出一套心脏毒性早期预测生物标记物筛选、验证及优化的系统评价方法[48].该方法通过结合支持向量机的应用，为心脏毒性的早期预测评价提供了更加灵敏可靠的方法。这种检测速度快、特异性好、准确率高且创伤小的方式在药物安全性评价中更加具有应用前景。相信在不久的将来，这种检测方法也将结合计算机技术得到更好的推广应用。

　　在不久的将来，研究着可以结合对前人工作的整理概括，综合运用系统生物中的组学技术，充分发挥基因组、转录组、蛋白质组以及代谢组学技术的优势，结合网络药理学的研究思路对心脏毒性的机制做出全面的分析考察。通过对心脏毒性发生过程中的机体的系统的评价研究，为心脏毒性的预防、监测、评价以及后续用药安全提供更为全面的依据以及更加合理的解决方案。

　　参考文献
　　
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