第三节 心血管药理学研究进展
一、细胞凋亡的药理学研究
细胞凋亡过程可以大致分为三个阶段：起始期、执行期及死亡期。在起始期细胞通过受体等途径接受内外环境发出的凋亡信号，通过转导通路将凋亡信号传至执行者如caspase引起细胞进入凋亡执行期。此阶段继续发展，细胞进入不可逆转的死亡期。目前认为在细胞凋亡前两个阶段，尤其是起始期，如果能够阻断凋亡信号的转导，防止或减弱caspase的激活，可以达到阻止细胞凋亡的发生。因此采用药理手段预防或减轻心血管细胞的凋亡，主要着眼于起始期和执行期。
目前已有的抑制ERK通路的化合物为PD98059及U0126。两者具有相同的作用机制，即抑制MEK通路而防止了ERK的激活。虽然两者的作用机制相同，但U0126比PD98059作用更强，且具有较好的水溶性。在体外培养的新生大鼠心肌细胞，离体灌流心脏及体内实验，缺血再灌注均可引起ERK激活，给以PD98059或U0126可以使心肌细胞凋亡明显增加，提示ERK具有防止心肌细胞死亡的功能。ERK通路抑制剂在其他细胞如神经细胞上引起凋亡的现象也得到了证实。另外，在离体培养的新生鼠心肌细胞上，内皮素或肾上腺素能α受体激动剂引起的心肌细胞肥大可以被U0126阻止，证实了ERK通路在心肌肥大过程中的作用。目前对此类药物的体内作用研究较少，可能与在体内活性短暂有关。
目前最常用的p38MAPK通路抑制剂均为吡啶咪唑的衍生物。体外实验证明，此类化合物可以抑制内毒素引起的人单核细胞产生TNFα及白介素-1β；在体实验研究表明此类抑制剂可以阻断注射内毒素引起的TNFα的增高，也可以抑制因注射佐剂引起的大鼠关节肿胀。这类化合物还能抑制其他多个炎症介质如白介素-6、白介素-8等，因此这类化合物又被称为细胞因子抑制性抗炎药物（cytokine suppressive antiinflammatory drug，CSAID），其作用原理是与p38结合而阻止p38的催化活性。
在离体心肌细胞培养上，p38抑制剂可以显著减轻缺氧复氧环境下心肌细胞凋亡。在离体灌流的心脏上给予p38抑制剂不仅降低心肌及血管内皮细胞凋亡，同时也改善因缺氧损伤的心肌功能。在自发性高血压大鼠给予高脂/高盐引起的多脏器（包括心脏）衰竭模型上，p38抑制剂SB239063可以防止动物死亡，其机制除保护心脏外，也可能保护了其他重要器官。SB203580是p38抑制剂中的第一代，其作用的选择性相对较低，在较高浓度下，对JNK等也有一定程度的抑制。而第二代如SB239063及第三代如SB242235等p38抑制剂的选择性相对提高，且口服有效，其效用已在大鼠关节炎模型及缺血性卒中模型上得到证实。
自从发现caspase是细胞凋亡的主要执行者后，人们期待caspase抑制剂可能会成为防治许多与细胞凋亡密切相关的疾病的有效手段。目前至少已在五种重要脏器（心、肝、脑、肾及肠）的缺血/再灌注损伤模型上证实其保护作用。这类抑制剂可以降低凋亡细胞数目，缩小坏死区域，并且改善器官功能。除此之外，这类抑制剂在创伤性脑损伤、帕金森氏病以及某些感染性疾病的动物模型上也有保护作用。在离体灌流的大鼠心脏上，非选择性抑制剂（Z-VAD.fmk）及相对选择抑制caspase-3、caspase-8或caspase-9的抑制剂，在缺血期后给予，仍能显著减少因缺血及再灌注引起的坏死。在家兔冠脉结扎/再灌注模型上，缺血及再灌注均引起caspase-2、caspase-3及caspase-7的活性增高。给予非选择性caspase抑制剂，心肌缺血区的凋亡细胞数目下降，坏死区显著缩小。在大鼠冠脉结扎/再灌注模型上，caspase抑制剂（Z-VAD）不仅降低凋亡细胞数目，缩小心肌坏死区，并改善心肌收缩功能。
由于现有的肽类caspase抑制剂存在选择性不高、不能口服等缺点，目前的研究着重于开发选择性高、作用强的非肽类小分子caspase抑制剂，如最近报道的非肽类caspase-3及caspase-7的抑制剂，isatin类。但这类抑制剂体内稳定性差，仅适于体外实验用。目前对于不同caspase在不同疾病中的作用了解甚少，现有的动物实验资料，主要来源于急性治疗，对于慢性治疗的效果及不良反应仍不清楚，随着高选择性caspase抑制剂的出现，将会有助于这些问题的解决。
二、心血管药理基因组学
ACEI的研制成功是近代心血管药物发展的里程碑之一，现已广泛用于高血压、心力衰竭、冠心病等疾病的治疗。目前越来越多的研究证据表明，心血管疾病与I/D基因型之间存在很强的相关性，ACE抑制剂对心血管病的效应可能与基因的多态性有关。
流行病学资料表明，高血压是脑卒中和冠心病发病的独立危险因素。临床实践表明使用单一ACE抑制剂类药物降压，大约只对60%～70%的患者有效，其疗效差异与ACE基因型多态性的关系报道多有矛盾。用ACE抑制剂Imidapril的研究并未发现降压效果与患者的ACE基因I/D多态性有显著性差别。
持续性干咳是ACE抑制剂类药物特征性的副作用，发生率为5%～20%，目前研究认为主要与体内的缓激肽蓄积后刺激气管有关。Šljivic J等以吸入辣椒辣素检测咳嗽的阈值设计随机、双盲、对照、交叉试验对10个II基因型和10个DD基因型的健康志愿者进行研究。应用西拉普利治疗4周后，ACE II基因型患者咳嗽阈值下降比DD基因型更显著，II基因型的患者容易出现咳嗽。
长期高血压会导致心脏、血管等靶器官的形态改变以适应或代偿病理变化造成的功能异常，近年心血管的重构现象日益受到重视。AngII具有生长因子的作用，可通过与ATRI结合，调节肽类生长因子，诱导C-myc、C-fos等原癌基因表达，激活酪氨酸蛋白激酶通路等途径刺激心肌蛋白合成，最终导致心肌肥厚和血管壁增厚。目前对ACE抑制剂类药物对靶器官的保护作用与基因多态性的研究较少。
β1肾上腺素受体是调节交感神经系统递质儿茶酚胺活性的膜表面靶受体，主要分布于心脏，少量分布于血管与中枢神经系统。大量临床资料表明不同个体、不同种族对β1肾上腺素受体阻断药的反应性差异很大。东方人通常只需要小于白种人的剂量就可以达到同样的治疗效果，同时也可以避免产生心率明显减慢、心衰加重、诱发哮喘等严重的副作用。研究显示T188等位基因与中国人高血浆美托洛尔浓度和低尿α-羟化美托洛尔排泄有关，故T188突变患者需要低剂量。中国人的T188等位基因的频率（50.7%）比白人高（1%～7%），是其β受体阻滞剂用量明显低于白人的分子遗传学的基础之一。
硝苯地平是选择性作用于L型钙通道的二氢吡啶类钙通道阻滞剂，具有明显的肝脏首过效应，墨西哥和日本人的血浆峰浓度和AUC面积明显高于欧洲及北美洲人。有研究显示，接受硝苯地平治疗的患者肝脏CYP3A4依赖的脱氢作用产生的脱氢硝苯地平和硝苯地平的药代动力学特征在CYP3A4基因5’启动区A-292G多态性的AA基因型，GG基因型间无显著性差异。
血脂代谢紊乱是加速动脉粥样硬化的重要危险因素。动脉粥样硬化是心脑血管疾病的主要病理基础。临床研究已证实他汀类降脂药物3-羟-3甲戊二酰辅酶A还原酶抑制剂可降低心脏病事件的发生率，可促进粥样斑块的消退，是目前广泛应用的降脂药物之一。
华法林是临床常用的抗凝血药，主要通过肝脏的CYP2C9代谢失活。有研究显示此酶的基因多态性影响华法林的体内代谢。携带CYP2C9*2等位基因或CYP2C9*3等位基因的患者因其代谢力较弱只需要较小的剂量就可以达到与携带CYP2C9*1等位基因的患者同等的抗凝效果。
近年研究发现GNB3基因的C825T多态性影响高血压病人的钠氢交换和使用利尿剂的疗效。临床观察服用氢氯噻嗪4周，TT纯合子病人的降压效果高于CC型纯合子病人，杂合子CT的降压效果居中。在阐明影响抗高血压药物疗效的基因多态性的前提下可以根据基因型因人选药，进而根据疾病的基因多态性特点设计研制新药，提高药物的疗效，减少与基因有关的药物毒副作用，将是未来药物研制的可能的方向之一。
三、生物信息学、新兴生物技术与心血管药理基因组学
生物信息学根据生物学原则，有效地结合生物信息资源和计算机科学组建合理的数据库，并分析以期得到新规律。生物信息学在“后基因组”时代（post-genome era）将发挥日益重要的作用。在生物信息学研究中，生物信息资源服务系统通常基于UNIX等平台，以容纳快速增长的数据库容量和进行高速度的自动化效据分析和数据库检索。此外，extensible markup language（XML）语言也逐渐成为生物学数据交换的统一模式。生物信息软件主要包括基因预测程序、DNA（或蛋白质）序列对齐程序DNA（或蛋白质）motif搜索程序、RNA（或蛋白质）二级结构预测程序等。
蛋白组学（proteomics）主要研究蛋白质结构与功能的关系，包括蛋白质之间、蛋白质与其他生物分子间的互相作用和调节以及蛋白质功能的修饰等。蛋白质功能与疾病直接相关，有生理学与病理学重要的意义。现在使用计算机软件分析由双相凝胶电泳（2D-PAGE）和质谱技术得到的蛋白质数据来研究基因组中蛋白质的表达，研究整个蛋白组的表达、生理性变化、健康及疾病状况之间的分子机制，并为发现新药提供线索。
结构基因组学的目的是阐明所有蛋白质的三维结构。预测未知结构的蛋白质三维结构可基于其与已知的蛋白质的结构进行推测。目前，与传统的X射线衍射晶体图谱互补的一项新兴技术为核磁共振谱（nuclear magnetic resonance，NMR）可以通过对蛋白质每个氨基酸残基上各个质子的共振峰的识别以及对蛋白质的二级结构的预测来了解蛋白质三级结构的空间构象。NMR的优点是能在溶液中对生物大分子进行直接测定。结构基因组学将为研究心血管药物及其疗效有关的基因SNP的功能提供新的线索。
心血管药理基因组学的研究目的是在找出心血管病的致病基因的基础上，根据基因组的变异，阐明基因组的多态性对心血管病与心血管药作用的影响，促进对心血管药理学机制的深入了解与心血管新药的研制。随着对基因及其所表达的蛋白质的研究的逐步深入，基因的调控区、蛋白质的功能区、细胞膜受体与配体结合的位点等都成为潜在的药物作用的靶点。在掌握这些靶点的空间三维结构之后，可以运用结构化学和有机化学的知识通过计算机设计预选出先导化合物，并根据先导化合物设计新药。在心血管药理功能基因组学中，以体外表达和转基因或基因敲除动物为研究对象，通过功能基因组学分析探究诱发心血管疾病的靶向基因，对临床开发有针对性的心血管疾病药物意义重大。可望研制出药效最好、副作用最小，对患者特异性最强的药物，实现因人给药的个体化治疗方案。并可建立个人的药物敏感谱和疾病基因谱。这无疑是新世纪心血管药理学发展的大方向之一，也是心血管药理学研究的长期任务。