体外循环期间的缓激肽受体拮抗作用 (BRAC)

体外循环的发病率。 全世界每年有超过 100 万患者接受心脏手术。 几乎所有的心脏手术都是在 CPB 支持的不跳动心脏上进行的。 尽管非体外循环冠状动脉旁路手术的使用越来越多，但对血运重建不完全和静脉移植物通畅性降低的担忧限制了这种技术对特定患者的使用。 CPB 激活各种体液级联反应，包括凝血级联反应、KKS、纤维蛋白溶解级联反应，并引起全身炎症反应综合征。 这些系统的激活可导致低血压、发热、弥散性血管内凝血、弥漫性组织水肿，或者在极端情况下导致多器官衰竭。 KKS 的激活有助于在接受 CPB 的患者中观察到的血液动力学扰动、纤维蛋白溶解和炎症反应。 抑肽酶是一种非特异性丝氨酸蛋白酶抑制剂，其部分作用是通过减少缓激肽的产生、减少纤维蛋白溶解、低血压和与 CPB 相关的全身炎症反应。 抑肽酶可减少失血和输血需求，但由于成本原因，其用途主要限于再次心脏手术。 其他可能限制抑肽酶广泛使用的因素包括肾功能不全的风险增加、过敏反应和药物的非特异性。 缓激肽调节 KKS 的大部分作用。 因此，缓激肽受体拮抗作用有可能调节 CPB 期间 KKS 激活的作用。 该提案的目的是检验内源性缓激肽有助于 CPB 的血液动力学、纤维蛋白溶解和炎症反应以及缓激肽受体拮抗作用将减少低血压、炎症和输血需求的假设。 拟议的研究有望产生新的疗法，以降低与 CPB 相关的发病率。

体外循环激活激肽释放酶-激肽系统 (KKS)。 包括我们在内的几个小组报告说，体外循环期间缓激肽浓度会增加。 例如，Campbell 等人证明，缓激肽水平在 CPB 的前 10 分钟内增加 10 至 20 倍，在 CPB 后 70 分钟恢复到基础水平，并在 CPB 后保持 1.7 至 5.2 倍的升高。 在 CPB 的第一分钟，血浆和组织激肽释放酶分别减少了 80% 和 60%。 同样，我们已经证明缓激肽在 CPB 期间显着增加，并且 ACE 抑制和吸烟增强了 CPB 期间的激肽反应。

对体外循环的纤维蛋白溶解反应。 CPB 以时间依赖的方式增加 t-PA 抗原和活性。 CPB 期间的纤维蛋白溶解反应是异质的，t-PA 水平变化高达 250 倍。 CPB 期间 t-PA 释放的机制可能是多因素的。 如上所述，我们和其他人已经证明 CPB 会增加缓激肽，这是一种有效刺激 t-PA 释放的物质。 此外，CPB 过程中产生的凝血酶或补体可能会刺激内皮细胞释放 t-PA。 除了 CPB 期间 t-PA 浓度的变化外，由于血液稀释和消耗活性 PAI-1 的 t-PA 释放增加，PAI-1 活性也会下降。 在 CPB 启动后 5 分钟内，纤溶酶的生成增加了 100 倍以上，而 D-二聚体的生成增加了 200 倍。 对于 CPB 的其余部分，平均纤溶酶和 D-二聚体水平仍比基线水平高 20 至 30 倍。 术后期的标志是全身炎症反应，由 CPB 和手术的组合引起，产生急性期反应，导致 PAI-1 产生增加。 PAI-1 水平在手术后约 2 小时开始上升。 一旦 CPB 结束，PAI-1 水平在术后最初 12-36 小时内继续上升并达到峰值，并在术后第二天恢复正常。 因此，对 CPB 的纤溶反应的特征是初始纤溶亢进期，开始时 t-PA、纤溶酶和 D-二聚体浓度迅速升高，随后是与 PAI-1 分泌增加和下降相关的术后纤溶低下期在 t-PA 浓度。

肾素-血管紧张素系统 (RAS)、KKS 和纤维蛋白溶解系统之间的相互作用。 有证据表明纤维蛋白溶解平衡受 RAS 和 KKS 调节。 ACE 在战略上准备通过促进缓激肽的分解和 Ang I 向 Ang II 的转化来控制纤维蛋白溶解平衡。 Ang II 引起 PAI-1 的释放，从而抑制纤维蛋白溶解。 缓激肽通过其 B2 受体刺激 t-PA 释放。 ACE 抑制降低 PAI-1 抗原水平并通过内源性缓激肽增加内皮 t-PA 释放。 此外，ACE 抑制增强了外源性缓激肽介导的血管舒张和 t-PA 释放。 缓激肽诱导的血管舒张增强、t-PA 增加和 PAI-1 减少在缺血性心脏病患者中被描述为 ACE 抑制可能有助于与慢性 ACE 抑制剂治疗相关的抗缺血作用的主要机制。 我们已经证明，接受需要 CPB 的冠状动脉旁路移植术 (CABG) 的住院患者，ACE 抑制不仅通过降低 PAI-1 抗原和增加 t-PA 活性来增加纤维蛋白溶解活性，而且还增强了激肽反应。 围手术期 PAI-1 浓度升高与急性静脉移植物血栓形成有关。 因此，ACE 抑制剂通过减弱 CABG 后的 PAI-1 反应来影响 Ang II 的生成，从而有可能降低急性移植物血栓形成的风险。 与 ACE 抑制对 PAI-1 的有益作用相反，CPB 期间激肽反应的增强可能具有不利影响，包括增加纤维蛋白溶解以及随之而来的出血和低血压。 血管紧张素 II 1 型 (AT1) 受体拮抗剂对 CPB 纤溶反应的影响尚不清楚。 在一些而非其他研究中，患有原发性高血压的住院患者 AT1 受体拮抗剂会降低 PAI-1 抗原。 在特定目标 1 中，我们将检验血管紧张素转换酶抑制剂和 AT1 受体拮抗剂以不同方式调节对 CPB 的纤维蛋白溶解和炎症反应的假设。

缓激肽受体拮抗作用可降低对 CPB 的低血压反应。 低全身血管阻力 (SVR) 通常发生在 CPB 期间和之后早期。 它通常是短暂的并且易于治疗。 有时，患者的 SVR 会出现更严重和持续的下降，称为术后血管扩张性休克。 血管扩张性休克的危险因素包括术前使用 ACE 抑制剂、低左心室射血分数和心力衰竭综合征。 在 CPB 期间经常需要治疗以维持足够的灌注压，并在准备好将患者与分流术分开时建立令人满意的血流动力学。 这通常需要通过施用去甲肾上腺素或去氧肾上腺素等药物来抵消血管扩张介质的作用。 虽然这些药物通常有效且安全，但它们会以损害内脏和肾脏循环的方式重新分配血流。 几种介质被认为是造成术后休克的原因，包括缓激肽。 例如，缓激肽浓度与 CPB 期间的平均动脉压呈负相关，表明缓激肽是降低 SVR 的重要介质。 我们和其他人已经表明，缓激肽通过其 B2 受体诱导血管舒张。 相反，B1 受体刺激不会引起血管舒张。 如初步研究所述，我们已经证明内源性缓激肽有助于 CPB 后与鱼精蛋白相关的低血压，并且在鱼精蛋白之前给予缓激肽受体拮抗剂可减弱这种低血压反应。 在特定目标 2 中，我们将检验缓激肽受体拮抗作用调节 CPB 期间观察到的血流动力学变化的假设。

缓激肽受体拮抗作用可以减少纤溶亢进和 CPB 相关失血。 在 CPB 期间抑制纤溶亢进可减少失血和血液制品需求。 另一方面，在 CPB 后调节低纤溶期有可能减少血栓并发症。 我们和其他人已经表明，缓激肽通过不依赖于 NO 合酶和环氧合酶的途径刺激人前臂脉管系统和冠状循环中的 t-PA 释放。 与血管舒张一样，缓激肽刺激的 t-PA 释放是通过 B2 受体介导的。 几个小组报告说，体外循环期间缓激肽浓度会增加。 我们证明了 CPB 期间缓激肽和 t-PA 浓度之间的直接相关性，表明缓激肽在 CPB 期间在激活纤溶反应中起着重要作用。 正如初步研究中概述的那样，我们已经表明，在 CPB 之前给予 HOE 140（一种 B2 受体拮抗剂）会减弱 D-二聚体的增加，类似于ε-氨基己酸。 因此，B2 受体拮抗作用有可能减少 CPB 期间缓激肽介导的纤维蛋白溶解。 在特定目标 2 中，我们将检验缓激肽受体拮抗作用调节 CPB 期间观察到的纤维蛋白溶解反应的假设。

缓激肽受体拮抗作用可降低对 CPB 的炎症反应。 在 CPB 期间，血液暴露于体外回路的生物不相容表面，以及与该过程相关的组织缺血和再灌注，会诱发几种主要的炎症体液通路的激活。 缓激肽产生许多炎症状态的特征，如局部血压变化、水肿和疼痛，导致血管扩张和微血管通透性增加。 Bradykinin 激活 NF-kB 并通过 B2 受体上调白细胞介素 (IL)-1b 和 TNFa 刺激的 IL-8 产生。 此外，缓激肽刺激多种细胞释放 IL-6。 对激肽的生物学作用，特别是在炎症中的作用的了解不断增加，推动了有效和选择性激肽受体拮抗剂作为潜在治疗剂的发展。 例如，缓激肽拮抗剂 deltibant (CP-0127) 显示革兰氏阴性脓毒症患者的 28 天风险调整生存率有显着改善。 在肠缺血再灌注损伤的动物模型中，B2 受体拮抗作用抑制再灌注诱导的血管通透性增加、中性粒细胞募集和 B1 受体 mRNA 的表达。 B2受体拮抗剂在心肌缺血再灌注损伤中的作用争议较大。 Kumari 等人证明了 HOE 140 在体内缺血再灌注损伤期间的保护作用，而在离体兔心脏研究中，CP-0127 损害了急性冠状动脉缺血的恢复。 这种矛盾的结果可能是由于使用了不同的拮抗剂、物种敏感性差异或不同的实验方案。 B1 受体拮抗剂在炎症中的作用尚不清楚。 与组成型表达的缓激肽 B2 受体相反，缓激肽 B1 受体的表达在炎症损伤或缺血再灌注损伤后上调。 似乎每种激肽受体亚型介导炎症反应的不同方面。 然而，在 CPB 之前给予 B1 受体拮抗剂可能是有害的。 例如，Siebeck 等人证明，B2 受体阻断可降低内毒素诱导的猪死亡率，而额外的 B1 受体阻断似乎会逆转这些有益效果。 总之，B2 受体拮抗作用可能会降低急性炎症反应，而额外的 B1 受体阻断可能是有害的。 这些研究以及抑肽酶通过降低缓激肽浓度发挥其部分有益作用的事实表明，阻断缓激肽 B2 受体的药理学策略在调节 CPB 炎症反应方面可能优于降低缓激肽浓度。

RAS、KKS 和炎症。 RAS 的激活发挥促炎作用。 例如，Ang II 激活转录因子核因子 (NF)-kB，后者反过来调节参与细胞募集和炎性细胞因子级联的基因。 Ang II 诱导炎症性白细胞介素 (IL)-6 的合成和分泌。 如上所述，缓激肽产生炎症状态的许多特征并上调 IL-1b 和 TNFa 刺激的 IL-8 并刺激 IL-6 的释放。 因此，Ang II 和缓激肽都会刺激 IL-6 的释放。 ACE 抑制剂治疗与 IL-6 对 CPB 反应的降低有关。 在一项随机非盲研究中，Trevelyan 及其同事20 证明，在通过 -174 G/C 多态性确定为 IL-6 高生产者的患者中，ACE 抑制使 IL-6 的释放显着降低 51%，而氯沙坦有类似但不太显着的效果。 ACE 抑制剂和血管紧张素受体阻滞剂之间 IL-6 反应的这种变化的潜在机制可能是由于它们对 Ang II 形成和缓激肽降解的不同影响。 此外，缓激肽诱导的 IL-6 蛋白和总 mRNA 的增加受到选择性 B2 受体拮抗剂 HOE-140 的抑制，但不受选择性 B1 受体拮抗剂的抑制。 在特定目标 1 中，我们将检验血管紧张素转换酶抑制剂和血管紧张素 II 型 1 (AT1) 受体拮抗剂以不同方式调节对 CPB 的纤维蛋白溶解和炎症反应的假设。