防治再灌注损伤（共11篇）
防治再灌注损伤 篇1
心肌缺血再灌注损伤 (MIRI) 日益成为人们关注的热点问题。如何将损伤程度降到最低已成为当前心血管疾病领域的一个重要课题。近年来, 国内外在心肌损伤治疗方面进行了大量的研究, 并取得了一定的进展, 现将中西医药防治心肌缺血再灌注损伤的研究概况综述如下。
1 中西医在心肌缺血-再灌注损伤的机制研究
中医病机可归纳为气虚血瘀、气滞血瘀、热毒积聚、寒凝经脉、痰瘀互结、气血亏虚、阴阳虚损, 其治疗应以益气活血、行气化痰为其根本大法, 同时适当辅以补益之法[1]。
关于再灌注损伤的发生机制, 有研究表明[2,3,4], 氧自由基、钙超载、心肌纤维能量代谢障碍、血管内皮细胞、一氧化氮、中性粒细胞和细胞凋亡等因素均可能参与MIRI的发病过程, 对此的防治主要有缺血预适应、抗氧化治疗、钙离子拮抗剂、β-受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂 (ACEI) 及血管紧张素受体拮抗剂、一氧化氮。炎症反应在MIRI中起着重要的作用[5]。
2 中医防治心肌缺血-再灌注损伤的研究
2.1 中药汤剂
2.1.1 炙甘草汤
炙甘草汤又名复脉汤, 有益气养血、滋阴振阳复脉的作用。炙甘草汤加减能治疗脉结、代、促与既结又代等多种脉象。袁杰[2]通过大鼠实验研究发现, 炙甘草汤能明显提高缺血-再灌注损伤后的左心功能, 可提高血中超氧化物歧化酶 (SOD) 活性, 降低丙二醛 (MDA) 和活性氧 (ROS) 的含量。
2.1.2 瓜蒌薤白半夏汤
瓜蒌薤白半夏汤具有通阳散结, 祛痰宽胸的作用, 主治胸痹胸中满痛彻背, 背痛彻胸, 不能安卧者。瓜蒌薤白半夏汤可显著改善再灌注心肌的血流动力学指标、减少心肌酶漏出、抑制脂质过氧化物的产生[3]。
2.1.3 血府逐瘀汤
血府逐瘀汤具有活血祛瘀, 行气止痛的功效, 主治胸中血瘀证。缺血再灌注可诱导心肌细胞凋亡, 血府逐瘀汤可抑制缺血再灌注诱导的心肌细胞凋亡发生[4]。侯泽等[5]应用培养的乳鼠心肌细胞造成缺血再灌注损伤的动物模型, 结果发现血府逐瘀汤可显著升高缺血再灌注时SOD的水平, 显著降低乳酸脱氢酶 (LDH) 的水平, 保护缺血再灌注时心肌细胞免于死亡之功效。
2.1.4 益心汤
益心汤具有益气温阳、活血化瘀之功效, 临床用于气虚血瘀的胸痹心痛。不同浓度益心汤对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用, 发现益心汤可明显改善心肌缺血再灌注后的心肌力学 (dp/dtmax) 和血流动力学 (LVSP) 指标, 并可降低心肌组织中MDA的含量, 抑制SOD活性的减低, 使氧自由基的产生减少, 减轻心肌缺血再灌注的损伤, 保护作用随药物浓度的增加而增强[6]。
2.1.5 小陷胸汤
小陷胸汤具有清热解毒, 活血祛痰通络之效, 临床用于热毒蕴结, 损伤心络的胸痹心痛。小陷胸汤加味能够减轻兔心肌缺血再灌注损伤, 其机制可能与减少心肌细胞释放C反应蛋白 (CRP) 及升高一氧化氮 (NO) 有关[7]。
2.2 中成药注射液
2.2.1 生脉注射液
生脉注射液由红参、五味子、麦冬组成, 其有效成分有人参皂甙、麦冬皂甙、麦冬黄酮、五味子素等, 具有益气养阴、复脉固脱作用。生脉注射液治疗AMI能明显降低再灌注损伤所致的心律失常、心力衰竭以及梗死后心绞痛的发生率, 从而降低病死率。苗玉梅等[8]将126例急性心肌梗死进行尿激酶溶栓患者分为两组进行对比研究, 结果发现生脉注射液通过清除、减少心肌耗氧量, 加速损伤心肌细胞DNA复制和蛋白质的合成, 从而防治急性心肌梗死溶栓后再灌注性损伤。
2.2.2 丹参注射液
丹参注射液能够提高SOD活性, 降低缺血再灌注产生的脂质过氧化物含量, 减轻钙超载保护细胞膜, 对心肌缺血再灌注损伤具有保护作用。袁振飞等[9]将60例二尖瓣置换患者分为两组进行对比研究, 结果发现丹参注射液组患者术后心肌磷酸激酶 (CK) 、心肌磷酸激酶同工酶 (CK-MB) 、LDH、心肌肌钙蛋白I (CTnI) 、MDA水平心脏复灌后明显低于对照组, SOD水平要高于对照组。丹参注射液可以减轻心肌缺血-再灌注损伤, 表现为冠脉流出液中LDH漏出减少;组织匀浆中SOD的活性升高、MDA的含量降低;Bcl-2表达增加;Bax和caspase-3表达均减少;细胞凋亡减轻;心肌超微结构损伤减轻[10]。
2.2.3 参附注射液
参附注射液预处理可通过提高心肌组织中能磷酸化合物的含量, 降低MDA含量和保护SOD活性, 对心肌缺血再灌注损伤产生保护作用[11]。进一步观察对大鼠心肌缺血再灌注损伤时ST段和心律失常的影响, 发现参附注射液组ST段变化均低于再灌注组各时间对应值, 室速及心颤的发生率也明显低于再灌注组, 且这种作用可能与阻滞Ca2+通道、稳定细胞内Ca2+、纠正细胞的电生理紊乱等有关[12]。
2.2.4 葛根素注射液
葛根素注射液的主要成分是黄酮类化合物, 具有活血化瘀, 扩张外周血管和冠状动脉作用。葛根素注射液预处理的大鼠心肌发生缺血再灌注损伤时, 心肌梗死面积明显缩小, 心肌酶学水平浓度明显降低, 血浆和心肌组织AngⅡ含量显著降低及核转录因子 (NF-κB) p65的蛋白活性明显受抑[13]。葛根素在大鼠心肌发生缺血再灌注损伤时, SOD活力显著升高, MDA、LDH和CK含量显著降低, 心肌损伤的形态改变显著减轻, 其机制可能与增加SOD活性、稳定生物膜有关[14]。葛根素对心肌缺血再灌注损伤的保护作用可能与磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B (PI3K/Akt) 信号通路的活化有关[15]。
2.2.5 川芎嗪注射液
川芎嗪注射液主要成分为甲基吡嗪盐酸盐, 具有抗血小板聚集, 扩张小动脉, 改善微循环活血化瘀作用, 并对已聚集的血小板有解聚作用。结扎大鼠左冠状动脉前降支制备心肌缺血再灌注损伤模型, 与再灌注损伤组相比, 川芎嗪注射液组川芎嗪后处理能降低心律失常发生、减少坏死面积[16]。川芎嗪可降低p38MAPK的活性, 抑制炎症反应从而发挥心肌保护作用[17]。
3 展 望
目前中医药对MIRI的研究进展很快, 在西医作用机制方面的实验研究已较成熟, 这些基础研究为临床选药提供了客观依据。但是, 中医药在MIRI研究方面也存在一些问题:①中药作用机制的研究与中医理论相脱节;②缺乏与有效西药的疗效对比研究;③多数研究结论是由动物模型实验研究基础上得出, 而直接对人类MIRI的保护临床研究较少。总之, MIRI的机制研究已取得了很大的进展, 随着分子生物学、药学等相关学科实验技术的发展, 必将令中医药在人类MIRI的保护作用中显示出美好的前景。
防治再灌注损伤 篇2
1996年korsmeyer研究组首先克隆出Bid蛋白[1],Bid蛋白是Bcl-2家族中BH3亚家族成员之一,结构中只有一个BH3区域,具有促进细胞凋亡发生作用[2].目前尚无文献报道白介素-11预处理后Bid与大鼠肠道细胞凋亡的关系.本实验旨在通过模拟肠道缺血再灌注损伤,探讨Bid在肠粘膜细胞凋亡中的作用及其可能的.机制.
作 者：关洪亮 崔佑刚 赵广龙 作者单位：关洪亮,崔佑刚(佳木斯大学2006级研究生,黑龙江,佳木斯,154003)
赵广龙(佳木斯大学2007级研究生,黑龙江,佳木斯,154003)
防治再灌注损伤 篇3
【关键词】 视网膜；再灌注损伤；基因，WTp53；基因，bax；基因，bcl-2；大鼠，Wistar
【中图分类号】R774.1 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2015）03-0248-02
视网膜缺血再灌注损伤是眼科常见的病理过程，严重影响病人视功能。其发生机制十分复杂，已成为近年眼科的研究热点之一。目前研究发现，视网膜缺血再灌注损伤中存在着神经细胞凋亡现象，且凋亡是视网膜神经细胞丢失的重要因素之一[1]。本實验通过建立大鼠视网膜缺血再灌注损伤模型，研究凋亡相关基因野生型p53（WTp53）、bax和bcl-2的表达变化，探讨视网膜缺血再灌注损伤的发生机制。现将结果报告如下。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1动物及分组 健康无眼疾的Wistar大鼠（青岛市实验动物与动物实验中心提供）28只，体质量250～300 g，雌雄不拘，室温环境饲养。随机分为两组：正常组（4只）、缺血再灌注组（24只），其中缺 血再灌注组又分为再灌注后1、6、12、24、48和72 h等6个组，每组4只大鼠。
1.1.2主要试剂 兔抗大鼠WTp53、bax、bcl-2多抗（美国Santa Cruz生物技术公司生产），链霉亲和素-生物素-过氧化物酶复合物（SABC）免疫组化试剂盒（武汉Boster生物工程公司）。
1.2 实验方法
1.2.1动物模型的建立 采用前房穿刺加压法建立大鼠缺血再灌注损伤模型，方法见文献[2]。
1.2.2标本的取材、固定与切片 分别于再灌注后1、6、12、24、48、72 h处死动物，摘除眼球，制作石蜡切片，方法见文献[2]。
1.2.3免疫组织化学染色 将标本的石蜡切片脱蜡至水，用蒸馏水新鲜配制体积分数0.03过氧化氢室温放置10 min，以灭活内源性过氧化氢酶，复合消化液室温浸浴10 min修复抗原，正常山羊血清室温 10 min封 闭非特异性抗原，加一抗（兔抗大鼠WTp53、bax、bcl-2多抗） 37 ℃孵育2 h， 加二抗（生物素化山羊抗兔IgG）37 ℃水浴20 min，SABC法染色，DAB显色，苏木精轻度复染，脱水、透明、封片。
1.2.4结果观察及数据处理 每只眼球取两张切片进行分析，应用双目光学显微镜（400倍）分别观察WTp53、Bax、Bcl-2蛋白表达（阳性染色呈棕黄色）。应用图像分析系统对免疫组化切片进行图像分析（每张切片取4个视野，以视神经为基准分别向两侧各取2个视野），对视网膜组织中WTp53和Bax蛋白表达进行相对定量。
2 结果
2.1WTp53蛋白的表达变化 正常大鼠视网膜中几乎无WTp53蛋白表达。WTp53蛋白于再灌注6 h开始在视网膜神经节细胞层少量表达，位于细胞核内，以后表达量逐渐增加，24 h达到高峰，此时除在神经节细胞层有强表达外，内核层也有散在的表达；48 h仍持续强表达； 72 h明 显下降，但仍较正常组为高。再灌注6、12、24、48、72 h的WTp53蛋白阳性表达结果与正常组比较，差异有显著性。见表1。
2.2 Bax蛋白的表达变化 正常大鼠视网膜中几乎无Bax蛋白表达。Bax蛋白于再灌注6 h开始在视网膜神经节细胞层有表达，位于细胞浆中，以后表达量逐渐增加，24 h达到高峰，此时除在神经节细胞层有强表达外，内核层也有散在表达；48 h已有所下降，但仍表达较强；72 h明显下降。再灌注6、12、24、48、72 h的Bax蛋白阳性表达结果与正常组比较，差异有显著性。见表1。
2.3Bcl-2蛋白的表达变化 正常组视网膜Bcl-2蛋白低表达于神经节细胞层、神经纤维层及内核层。缺血再灌注后各时间段表达差异无显著性。再灌注6、12、24、48、78 h的Bcl-2蛋白阳性表达结果与正常组比较，差异无显著性（ P gt；0.05）。见表1。
表1 视网膜缺血再灌注后不同时段WTp53、Bax、Bcl-2蛋白的表达变化（略）
防治再灌注损伤 篇4
1 钙超载机制
1.1 细胞膜损伤
缺血可破坏肌膜结构, 再灌注时生成的大量氧自由基引发肌膜脂质过氧化反应进一步加重膜结构损伤。使其对Ca2+通透性增加, 细胞外Ca2+呈浓度梯度进入细胞引起或促进心肌钙超载[1]。钙超载又激活细胞内磷脂酶引起细胞膜磷脂被水解破坏膜完整性, 加重内流最终导致胞膜破裂[2]。
1.2 L-钙通道开放
研究提示L型电压依赖性钙通道异常导致的外钙内流有可能参与其中[3]。此通道由受体介导使Ca2+内流, 磷酸化和去磷酸化的抑制可增强此通道的电压依赖性, 使它更易对电压变化作出反应, 引起胞内钙增高。另外, 急性I/R时, AT1受体激活, Ca2+通过L型钙通道内流增加;同时引起胞内Ca2+释放, 导致胞内Ca2+超载[4]。
1.3 钠钙交换体开放
Na+-Ca2+交换蛋白 (NCX) 是一种非ATP依赖的双向转运蛋白, 以3个Na+交换1个Ca2+的方式进行, 具有双向性[5]。心肌I/R期, 细胞内三磷酸腺苷 (ATP) 产生减少, 继发的酸中毒激活Na-H交换体 (NHE) 导致胞内Na+增加, Na+超载激活了反转型NCX, 产生Ca2+超载[6]。尽管NCX对钙离子的亲和力低, 但转运速率高, 因此它在胞质钙离子浓度高时将其移出胞膜。
1.4 钙依赖ATP酶抑制
钙泵是一种ATP酶 (Ca-ATPase, SERCA2) , 对钙离子的亲和力高, 即使钙离子浓度很低, 也能将其排出胞外。它是重要的促进胞质Ca2+进入内质网间隙的系统。心肌细胞收缩时依靠增加肌浆网钙含量, SERCA2增加了钙瞬变高峰。缺血再灌注时, 内皮素-1 (ET-1) 产生增多, 而其通过ETA受体和PKC途径抑制SERCA2基因表达[7], 从而造成细胞内钙超载。
1.5 兰尼碱受体激活
兰尼碱受体是心肌细胞内的钙释放通道, 当胞浆内钙离子浓度升高时, 肌浆网兰尼碱受体钙释放通道被激活, 钙离子便从肌浆网进入胞浆, 造成钙超载[8]。
1.6 Na-H交换增强, Na泵活性降低
心肌缺血过程中, 糖酵解作用增强引起细胞内酸中毒, 再灌注时, 细胞外pH值趋于正常, 与胞内形成pH跨膜梯度, 导致氢钠交换作用增强, 细胞内Na+水平升高;同时因再灌注早期心肌细胞能量代谢仍未完全恢复, ATP的生成不足, 钠泵的活性仍受抑制, 使心肌细胞排除细胞内过多Na+的能力降低, 最终引起细胞内Na+水平升高, 使Na+-Ca2+交换增加, Ca2+大量内流, 胞内Ca2+超载[9]。
1.7 Na-K泵活性降低
研究表明, Na+-K+泵活力至少要保持在正常值的60%以上才能维持离子跨膜正常运转, 由于Na+-K+泵承担着大部分K+内流与Na+外流功能, 当缺血再灌注时, 能量代谢障碍、无氧酵解增加引起的代谢性酸中毒、自由基的大量产生等导致Na+-K+泵活力降低, 细胞内Na+积聚和K+丢失, 最终导致钙离子增加[10]。
1.8 CaMKⅡ钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ激活
研究表明, CaMKⅡ通过细胞膜及肌浆网上钙离子通道调节胞内钙的转运, 影响细胞内钙的水平。通过CaMKⅡ抑制剂KN93干预后, 观察到肌浆网Ca2+释放减少[11], 在一定程度上抑制心房肌细胞钙超载[12]。说明CaMKⅡ激活导致了钙超载。
2 中医药防治
2.1 益母草
益母草对兔缺血再灌注损伤有明显治疗作用。研究显示, 益母草组再灌注心肌中的Ca2+-ATP酶和Na+-K+-ATP酶的活性均显著高于对照组, Ca2+含量则明显低于对照组。提示益母草能减轻再灌注损伤心肌细胞的钙超载[13]。
2.2 玉郎伞
玉郎平可使心肌细胞Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶升高, 抑制细胞Ca2+浓度的升高, 减轻由于钙超载引起的各种细胞损伤。提高Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase活性[14]。
2.3 氧化苦参碱
氧化苦参碱可减轻自由基造成的膜脂质过氧化损害, 使心肌细胞膜的通透性降低, 进入细胞内的Ca2+减少, 阻止了因胞浆内Ca2+浓度升高而引起的线粒体摄钙系统的激活, 减少线粒体内Ca2+内流。使过氧化物歧化酶 (SOD) 活性升高, 有效改善能量代谢障碍, 增强与钙转运有关的离子泵功能, 使进入线粒体过多的Ca2+及时转出, 减轻了钙超载所致的线粒体损伤[15]。
2.4 黄芪
黄芪多糖能降低心肌细胞的含钙量, 抑制钙超载[16]。王伟等[17]研究显示, 黄芪预处理组可以明显提高心肌组织中Na+-K+-ATPase和Ca2+-ATPase活性, 并通过Ca2+拮抗剂样作用阻止Ca2+内流, 增加肌浆网钙外摄取, 减少胞浆Ca2+浓度, 阻断Ca2+超载, 保护心肌细胞。
2.5 甘草汤
甘草汤可降低L型低钙通道活性, 提高心肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性, 减轻细胞内Ca2+超载, 从而发挥抗MIRI作用。这可能与直接或间接地阻断钙通道, 减少细胞内钙超载有关[18]。
2.6 丹参
高浓度丹参素对L型钙通道电流具有明显的阻断作用, 而丹酚酸B可以防止缺血再灌注过程中的钙离子超载, 发挥心肌保护作用。丹参的脂溶性成分丹参酮Ⅱa具有钙离子阻滞剂作用[19], 心肌细胞经丹参酮Ⅱa处理后, 心肌细胞内钙离子浓度显著降低[20], 从而减轻钙超载。
2.7 川芎
小剂量川芎嗪能提高线粒体膜上Ca2+依赖的ATP酶活性, 减轻心肌钙超载[21]。川芎嗪也是钙离子拮抗剂, 能抑制钙通道及细胞内钙释放, 显著降低胞内游离钙水平, 抑制细胞内钙超载[22]。
2.8 茶黄素
研究证明茶黄素可抑制电压门控性钙通道的外钙内流和减少肌浆网的内钙释放, 从而减少大鼠心室肌细胞Ca2+浓度, 对心室肌细胞产生保护作用[23]。
2.9 银杏叶提取物
EGB761能提高SERCA2a 活性, 增强心肌细胞肌浆网钙摄取功能, 减轻细胞内钙超载, 改善细胞内钙稳态失衡[24]。
2.10 牛磺酸
牛磺酸本身并不与Ca2+直接发生反应, 但它作用于膜的磷脂双分子层, 通过调节膜与Ca2+的结合控制细胞内Ca2+含量。刺激细胞膜上钙激活的ATP酶转运效率, 间接提高细胞膜对钙的摄取, 显著抑制心肌细胞内钙离子浓度, 增加ATP含量, 拮抗钙超载[25]。
2.11 人参
最近研究表明, 人参能保护处于缺血状态下的缺血再灌注损伤。目前人参保护缺血再灌注心肌两种重要的发现, 一种是人参可以抑制心肌细胞内钙离子的内流, 阻碍钙离子在细胞内积聚。进而证明人参对缺血心肌保护是通过抑制细胞内钙超载实现的。一种是人参介导的细胞外钙离子流的降低是通过在心脏发现的NMDA受体实现的[26]。
2.12 益气温阳方
由黄芪、半夏、当归、川芎、远志、附子等十四味中药组成。实验结果发现, 中药治疗组、心律平对照组Ca2+-ATPase活性显著高于模型组 (P<0.01) 。因而证明益气温阳中药复方能够防治Ca2+-ATPase活性下降[27]。
3 小 结
防治再灌注损伤 篇5
[关键词] 心肌缺血再灌注损伤；信号通路；靶点；抑制剂
[中图分类号] R285 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2012）01-30-04
Progress in molecular mechanisms to repair myocardial ischemia-reperfusion injury and its inhibitor
OUYANG Yue1 ZHANG Jinghong1,2
1.Institute of Molecular Medicine,Huaqiao University,Quanzhou 362021,China;2.Molecular Medicine Engineering Research Center of Ministry of Education,Huaqiao University, Quanzhou 362021,China
[Abstract] At the present time,the incidence of ischemic heart disease has took the premier place of Primary heart disease.Among the rest,myocardial ischemia-reperfusion injury which accounts for about over 50%.for this reason, The development of the multi-target drugs to repair myocardial ischemia-reperfusion injury is of great value and significance on prevention and treatment of heart disease.Investigate the molecular mechanism of MIRI and develop inhibitors which against various targets involve with MIRI to regulate multiple signaling pathways,It provides a new idea for further elucidate the molecular mechanism of MIRI and develop related drugs.
[Key words] Myocardial ischemia-reperfusion injury;Signal passage;Target spot;Inhibitor
1960年，Jennings等[1]首次提出了心肌缺血再灌注损伤（myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI）的概念，并把这种在心肌缺血基础上恢复血流后组织损伤加重、甚至发生不可逆损伤的现象称为心肌缺血再灌注损伤。如何减轻MIRI已成为防治缺血性心脏病和临床心脏病介入性治疗的一个重要课题。其发病机制可能与氧自由基、钙超载、炎症反应、细胞凋亡、蛋白激酶途径等有关[2-3]，一些关键的调控分子包括细胞间粘附分子（intercellular adhesion molecule，ICAM）、一氧化氮合酶（NOS）、线粒体ATP敏感性钾通道（mitochondrial KATP channel，mitoKATP）和线粒体通透性转换孔（mitochondrial permeability transition pore，mPTP）等与其分子机制密切相关，目前研究的重点是通过激活再灌注损伤挽救激酶（reperfusion injury salvage kinase，RISK）途径、促进mitoKATP通道开放、抑制mPTP开放，从而减轻MIRI。近年来，新靶点层出不穷，围绕着这些新的靶点，新的药物抑制剂、小分子靶点抑制剂、中药单体抑制剂和中药复方抑制剂等也取得了长足的进展，并在实验动物模型上取得了一定的效果，现报道如下。
1 心肌缺血再灌注损伤的分子修复机制
1.1 抑制线粒体通透性转换孔的开放[4]
mPTP是位于线粒体内的一种非特异性通道，正常状态下和心肌缺血时，mPTP呈关闭状态并阻止小分子物质和水跨膜移动，在应激情况下其开放可导致水和溶质非选择性地进入线粒体内膜，使线粒体膜电位失衡，氧化磷酸化解偶联，导致ATP缺乏，线粒体肿胀和细胞死亡。许多研究证实在MIRI中，钙超载、氧化应激及各种信号级联通路最终都导致mPTP开放，使线粒体内膜间隙中的细胞色素C和凋亡诱导因子及释放到胞质中，从而启动细胞凋亡通路，导致心肌细胞凋亡。
1.2 激活线粒体ATP敏感性钾通道
心肌细胞中存在两种KATP通道，一种是位于线粒体上的线粒体KATP通道，另一种是位于心肌细胞表面的肌膜KATP通道。线粒体KATP通道开放剂能模拟缺血预处理所引起的心脏保护作用[5]。mitoKATP的开放一方面使线粒体膜去极化，降低线粒体外Ca2+内流的驱动力，减少Ca2+超载所引起的损伤，从而达到保护心肌缺血再灌注损伤的作用。另一方面mitoKATP的开放释放活性氧簇（ROS），增加NO释放量并激发链式激酶反应，使mitoKATP长时间保持开放状态，达到抑制MIRI的作用[6]。
1.3 激活RISK信号通路
如图1所示：Hausenloy等[7]首次将磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-OH linase，PI3K）和细胞外信号调节蛋白激酶（extra-cellular signal-regulated protein kinase，ERK）两个信号通路合称为再灌注损伤挽救激酶信号通路，即RISK信号通路。该通路的调控包括以下两个方面：（1）PI3K-Akt信号通路。当上游信号刺激细胞膜表面时，PI3K将胞外信号传递给下游的靶蛋白Akt，并激活Akt使其从胞膜释放进入细胞质，活化的Akt主要通过促进糖原合成激酶-3β（GSK-3β）磷酸化使其失活，磷酸化eNOS促进内源性NO生成并激活雷帕霉素（mTOR）及其下游的p70S6K，最终作用于线粒体和钾离子通道，减少mPTP开放和增加钾离子通道开放进而发挥保护MIRI的作用[8]。（2）ERK主要由Ras/Raf/MEK/ERK等构成，药物与细胞膜上的受体酪氨酸激酶结合后，将信号传递给Ras，Ras发生膜转位并激活Raf，活化的Raf通过磷酸化激活ERK。ERK通过激活mitoKATP促使线粒体ATP敏感性钾通道开放并增加活性氧ROS生成，ROS可激活线粒体ERK和PKC同工酶PKCε。同时ROS还可激活线粒体ERK，进一步激活核糖体蛋白S6激酶（p70S6K）从而发挥保护MIRI的作用。见图1。
图1 药物通过RISK信号通路修复心肌缺血再灌注损伤的途径
2 心肌缺血再灌注损伤抑制剂的研究进展
目前，针对MIRI相关信号通路的靶点药物如表1所示。主要包括中药单体、中药复方、小分子抑制剂。其中小分子抑制剂的作用最为显著，但其缺点是作用靶点单一，且价格昂贵。而中药制剂可以通过调控GSK-3β、mTOR、PKC、mitoKATP、和mPTP等多靶点的调控作用修复MIRI。因此，从中药抑制剂中筛选MIRI信号通路相关的多靶点药物来修复MIRI将具有重要意义。下面对近年来发现的一些作用于MIRI相关靶点的抑制剂作一总结。
2.1 小分子靶点抑制剂
2.1.1 ATP敏感性钾通道开放剂和抑制剂 （1）线粒体ATP敏感性钾通道开放剂：尼克地尔（nicorandil，Nic）是目前唯一临床使用的有硝酸酯样作用的钾通道开放剂，一方面Nic通过激活线粒体KATP通道使线粒体内部去极化，降低线粒体的钙超载；另一方面激活KATP可抑制消耗细胞内ATP，减少释放乳酸脱氢酶并保存细胞内ATP，保护MIRI[20]。大量研究表明在心肌缺血初期，若给予激发线粒体ATP敏感性钾通道开放的药物（如吡那地尔、克罗卡林、二氮嗪），可减少梗死范围[21]。二氮嗪（diazoxide）是线粒体KATP通道特异性开放剂，mitoKATP通道开放伴随活性氧ROS生成的增加，可激活PKC，减少细胞凋亡，发挥保护MIRI的作用[22]。见图2。（2）心肌细胞膜ATP敏感性钾通道抑制剂：Vajda等[23]报道，与对照组相比，静脉注射选择性KATP抑制剂HMR1883的MIRI大鼠存活率显著提高。上述研究结果显示HMR1883（图2）对MIRI有一定抑制作用，但具体机制仍有待深入探讨。
2.1.2 mPTP抑制剂 Zhao等[24]发现环孢素A（cyclosporin A，CsA；图2）可阻止心肌缺血再灌注期间mPTP的开放。Xie等[25]将大鼠分为2组进行在体缺血再灌注，分别静脉注射给予CsA或空白溶剂，结果显示，相比于溶剂对照组，CsA组大鼠心肌梗死面积显著减少，提示CsA可能通过抑制mPTP的开放来保护MIRI，且证明mPTP在MIRI中起着至关重要的作用。
2.2 中药单体抑制剂
Yi等[26]证明人参总皂苷（TGS）在Langendorff离体大鼠心
肌缺血再灌注损伤模型中，能通过激活PI3K/Akt-eNOS信号通路调控PI3K、p-Akt、和p-eNOS等靶蛋白的活性，增加大鼠心脏冠脉流量，从而修复MIRI。Wang等[27]也发现人参皂苷Rb1单体在大鼠心肌缺血再灌注损伤模型中可通过激活PI3K-Akt信号转导通路调控p-Akt的表达，改善大鼠心肌缺血再灌注损伤。人参皂苷Re为人参三醇类皂苷，最近的研究表明其能通过下调ICAM-1的表达改善大鼠MIRI[28]。见图2。
2.3 中药复方抑制剂
关凤英等[12]的研究证实黄芪注射液能够改善心肌细胞再灌注损伤的细胞结构变化，减轻细胞损伤程度，对MIRI有一定的抑制作用，且线粒体ATP敏感钾通道抑制剂5-HD可减轻其对心肌损伤的保护作用，说明线粒体ATP敏感钾通道的激活可能是黄芪注射液修复MIRI的机制之一。
3 展望
综上所述，目前已对MIRI的分子机制进行了广泛研究，以其相关信号通路中的蛋白作为治疗靶点筛选各种抑制剂已成为新药研发的热点，也为MIRI的治疗提供了新思路。尽管已发现了一些针对MIRI相关靶点的抑制剂，并在MIRI的研究中取得了一定的进展，然而其作用靶点单一，且目前对其疗效、制剂、免疫抑制等方面仍存在许多问题，临床用药受到限制。因此，筛选多靶点、免疫抑制作用小的修复MIRI的药物成为迫切需要。而传统的天然药物抑制剂（中药单体和中药复方抑制剂）不仅对MIRI有很好的抑制作用，还兼有抗病毒，调节免疫和增强心功能等多方面的作用，同时具有副作用小、来源广泛、多靶点协同作用等优势。但目前已知的对MIRI具有良好药效的中药单体及中药复方尚少，因此仍需对MIRI的分子机制进行更深入、更广泛、更细致的研究，根据其相关作用靶点和作用途径开发有效的中药单体或中药复方制剂，为临床用药提供理论依据。
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防治再灌注损伤 篇6
樟柳碱、山莨菪碱、东莨菪碱、阿托品等都是从茄科植物中提取分离制得的莨菪烷类生物碱[3], 这些药物在医疗上的应用十分广泛。早在1981年就有报道:莨菪烷类药物可促进大脑神经功能的恢复[4]。近年来的文献资料对莨菪烷类生物碱抗脑缺血再灌注的研究报道较多, 本文拟对这几种主要药用莨菪烷类生物碱抗脑缺血再灌注的机制及其相关临床应用进行综述, 旨在为该类药物的后期研究提供思路。
1 作用机制研究
缺血性脑卒中涉及的发病机制多而复杂[5], 几种主要药用莨菪烷类生物碱对抗脑缺血再灌注损伤的机制主要包括以下几方面。
1.1 抗氧化损伤及对抗钙超载
脑组织再灌注期间脑损伤的加重是由于氧自由基生成的增加, 继而引起膜脂质过氧化, 脂质过氧化产物使膜的通透性和流动性发生变化, 离子通道因膜成分的变化而受到影响, 使得Ca2+大量内流, 加重钙超载。
报道显示[6]:腹腔注射山莨菪碱6.67 mg/kg、东莨菪碱0.67 mg/kg、阿托品0.67 mg/kg, 对急性前脑缺血再灌注大鼠表现出降低异常增高的脑钙离子含量, 减轻缺血性损伤的病理改变。徐伟[7]采用电灼闭塞锥动脉并夹闭/打开颈动脉法建立大鼠急性脑缺血再灌注损伤模型, 分别于颈动脉夹闭前、缺血后和再灌注后30 min给予大鼠腹腔注射樟柳碱0.5 mg/kg或东莨菪碱0.05 mg/kg, 结果药物可使异常升高的前脑钙含量和伊文思蓝含量明显降低, 减少脑组织水肿。周代星[8]等研究显示再灌注前股静脉注射山莨菪碱10 mg/kg, 并继续以5 mg/h维持2 h可明显降低急性全脑缺血再灌注家兔脑组织Ca2+、MDA含量, 提高脑组织SOD活性。
吕爱刚[9]等研究显示静脉注射阿托品 (1~2 mg/kg) , 可使大鼠急性缺血再灌注损伤脑组织LPO含量减少, SOD活力增加。陈群等[10]研究显示腹腔注射山莨菪碱20 mg/kg, 可抑制沙土鼠全脑缺血再灌注后海马OH·的产生而减少海马锥体细胞延迟性坏死。
1.2 对Na+-K+-AT酶活性及能量代谢的影响
Na+-K+-AT酶活性改变可导致脑细胞内Na+增多和胞外K+增多, 细胞内Na+增多是再灌注早期脑水肿形成的原因之一, 细胞外K+增多则可使细胞膜持续去极化而影响兴奋传导、递质释放等, 并且与缺血期间所发生的细胞自杀现象相关, 影响脑功能恢复的质量。张丽娅[11]等研究显示再灌注前静脉注射东莨菪碱0.2 mg/kg对兔脑缺血再灌注脑组织Na+-K+-AT酶活性有保护作用。
而脑缺血后能量代谢的恢复是其他功能恢复的前提, 张艳荣等[12]研究显示缺血后腹腔注射山莨菪碱20 mg/kg可显著减少缺血再灌注沙土鼠海马ATP耗竭, 亦可促进Na+-K+-ATP酶活性的恢复。
1.3 调节神经递质
大鼠前脑缺血再灌注损伤时大脑皮质内单胺类神经递质含量减少, 脑电严重受抑, 而脑组织损伤后, 单胺递质释放增加又会引起血管收缩和血小板聚集, 加重缺血损伤, 刺激组织代谢, 加速组织脂质过氧化, 进而使线粒体氧化磷酸化分离, 最后产生脑水肿, 如此形成恶性循环。吕爱刚等[13]研究显示静脉注射阿托品2 mg/kg可明显阻止大鼠脑缺血再灌注损伤时大脑皮质去甲肾上腺素 (NA) 和5-羟吲哚乙酸 (5-HIAA) 含量减少。
1.4 抑制兴奋性氨基酸释放
兴奋性氨基酸的过度释放激活相应受体而产生的细胞毒性在脑缺血再灌注损伤中起着极为重要的作用, 很大程度上影响脑损伤的预后。占成业等[14]研究显示缺血再灌注前静脉注射山莨菪碱5 mg/kg后, 以5 mg/h维持2 h对家兔急性全脑缺血再灌注模型可以抑制兴奋性氨基酸的释放, 改善缺血再灌注脑损伤动物的生存状况。
1.5 保护线粒体
线粒体功能变化是反映细胞损伤最敏感的指标之一, 全脑缺血再灌注后脑细胞线粒体呼吸功能、呼吸链中NADH氧化酶、琥珀酸氧化酶和细胞色素C氧化酶活性均明显降低, 表明脑线粒体功能在缺血再灌注期间受到明显损害。周代星等[15]研究表明:缺血再灌注前1 min由股静脉给予山莨菪碱, 剂量为10 mg/kg, 继以5 mg/h维持2 h可通过减轻急性全脑缺血再灌注模型家兔线粒体内Ca2+超载、抑制线粒体膜脂质过氧化、保护呼吸链酶的活性、维持线粒体功能, 从而在线粒体水平上来发挥脑保护作用。
1.6 抑制神经细胞凋亡
热休克蛋白70 (HSP70) 可抑制核转录因子kappa B (NF-κB) 活化, 抑制诱导一氧化氮合酶 (i NOS) 转录生成而减轻肿瘤坏死因子α (TNF-α) 所致内皮细胞凋亡。蒋崇慧等[16]研究表明缺血再灌注前后腹腔注射山莨菪碱10 mg/kg, 可增加大鼠脑缺血再灌注后HSP70的表达, 减少神经元凋亡的发生, 提高神经元的存活数目。
1.7 调节血管与血流
由于再灌注期间脑组织产生大量的氧自由基, 损伤血管内皮细胞, 抑制前列环素I2 (PGI2) 合成酶, 使得PGI2减少而血栓素A2 (TXA2) 合成相对过度激活, 导致TXA2/PGI2比例失调, 脑组织微循环障碍, 出现继发性缺血、缺氧, 加重脑继发性损害。周代星等[17]研究结果显示再灌注前1 min由股静脉给予山莨菪碱10mg/kg可明显降低急性全脑缺血再灌注家兔脑组织TXB2含量及TXB2/6-keto-PGF1α比值。也有报道显示, 山莨菪碱可能通过抑制TXA2合成酶或环氧化酶减少TXA2的合成, 并抑制血小板、粒细胞聚集[18]。
研究资料表明:NO在缺血再灌注中起着双重作用, 一方面可以维持脑血流量, 防治血小板及白细胞的聚集和黏附, 对脑缺血起保护作用。另一方面过量被超氧化产生亚硝酸盐时, 可破坏线粒体, 产生细胞毒作用。而内皮素1 (ET-1) 是迄今为止发现的作用最强的缩血管物质, 汤彦等[19]研究结果显示于再灌注前5 min腹腔注射山莨菪碱20 mg/kg, 可以抑制急性全脑缺血前脑再灌注模型大鼠早期 (1 h组) NO、ET-1及乳酸的过量产生, 提高脑组织ATP含量。
张英鸽等[20,21]采用双侧颈总动脉结扎致大鼠不完全脑缺血模型证明:静脉注射山莨菪碱可增加脑组织血流量, 调节缺血区内血流分布及再灌注量, 10 mg/kg可明显增加缺血最严重的大脑中部血流, 20 mg/kg可明显增加整个大脑半球血流, 40 mg/kg则作用减弱。
2 临床应用研究
几种主要的莨菪烷类生物碱在脑血管疾病方面的应用主要体现在以下几方面。
2.1 脑卒中
赵晓洁等[22]采用山莨菪碱配合维C静脉注射治疗缺血性脑卒中80例 (脑供血不全40例, 脑血管痉挛5例, 脑梗死15例, 腔隙性脑梗死20例) , 结果治愈75例, 好转5例, 总有效率100%, 治愈率93.76%, 好转率6.25%, 疗程3 d~45 d。
2.2 脑卒中后呃逆
田锦芳[23]等在基础治疗 (尼莫地平、维生素E、脑复康) 等的基础上, 双侧足三里穴位注射阿托品治疗脑卒中后呃逆, 结果痊愈38例, 显效4例, 有效1例, 效差或无效6例, 总有效率87.76%。
黄宝荣等[24]用东莨菪碱肌内注射治疗急性脑卒中频繁性呃逆30例, 结果显效29例、有效1例, 总有效率100%。
2.3 肺性脑病
罗贤志等[25]在抗感染、改善通气、低流量吸氧、强心利尿、纠正酸碱平衡失调与水电解质紊乱等综合治疗基础上, 用东莨菪碱及脑活素静脉注射治疗慢性肺性脑病史的患者20例, 结果显效8例, 有效10例, 无效2例, 总有效率90%。
2.4 新生儿缺率缺血性脑病
张玮等[26]采用东莨菪碱干预治疗新生儿缺氧缺血性脑病 (HIE) 114例, 与对照组相比的结果表明, 东莨菪碱干预疗法可使HIE患儿脑组织及脑功能在前6个月得到充分改善, 减少了HIE后遗症。
2.5 脑血管痉挛
朱炜炜[27]以山莨菪碱静脉注射治疗用甘露醇、激素常规治疗无效的脑血管痉挛患者24例, 结果全部痊愈出院。
3 问题与展望
3.1 各药之间的共性与个性缺乏梳理及进一步的探索
目前大部分研究认为, 莨菪烷类药物作为M受体阻断剂, 改善微循环是其防治缺血性脑卒中的基础[28]。但郑健等研究表明, 阿托品 (25 mg/kg, 腹腔注射) 可明显减轻大鼠前脑缺血后再灌流所致海马CA1区神经元迟发性损害, 减小大鼠大脑中动脉阻塞后再灌流损害范围, 但对局部皮质血流变化无影响, 表明阿托品对缺血脑组织的保护作用不是由于改善了局部脑血流, 提示Ach参与了神经元缺血性损害, 与M受体介导的信号传递有关[29]。
张英鸽等[22]在研究过程中也提出疑问, 山莨菪碱为何在剂量为10 mg/kg时只增加缺血区的血流量?认为扩张血管作用解释不通, 因为缺血较严重区域血管扩张程度必然较高, 因而受药物作用进一步扩张的能力较小, 这些有争议性的问题值得进一步探究。
同时, 莨菪烷类药物的化学结构与对抗脑缺血再灌注之间的机制之间的关联性 (药物的构效关系) 值得总结梳理, 以为后期后期药物研究与开发提供参考。
3.2 作用机制的研究不够系统深入、部分药物的研究较少
目前, 脑卒中的研究已经深入到分子水平, 信号通路研究与靶向治疗都是当今研究的热点, 故而深入研究药物作用机制, 明确药物治疗靶点显得尤为必要。同时查阅文献资料发现在同类药物中, 山莨菪碱的研究报道较多, 而根据化学结构推测, 山莨菪碱是同类化合物中最难透过血脑屏障的, 相比之下血脑屏障通透性较高的阿托品与樟柳碱的报道较少, 而且研究资料陈旧, 故而应加快上述药物在防治缺血再灌注方面的研究与开发。
3.3 临床研究资料缺乏
心肌缺血再灌注损伤机制探讨 篇7
心肌缺血再灌注损伤,概念于1960年由Jennings提出,是指在由心肌缺血发生再灌注后的一段时间内,心肌细胞受到2次损伤造成的一种病变,其过程可由多种触发物、媒介物效应器参与的复杂生物反应过程,涉及多种复杂细胞信号转导机制,并在诸多环节和多层次存在交互作用[2],对于影响急性心血管事件预后,其是主要因素之一。这种缺血再重新恢复血供后会造成心肌超微结构、功能、代谢及电生理方面的进一步损害,积极救治可延缓本病进程,但抢救不及时可导致患者发生不可逆的损伤,更为严重者可发生心功能不全、严重心律失常、甚至死亡。因此,现阶段关于本病的研究,特别是采取哪种措施来防止再灌注产生或如何来减轻损伤程度已经成为一个热点话题。目前报道的研究中认为本病发生与发展与氧化应激、心肌钙超载、心肌细胞凋亡、能量发生代谢障碍和细胞炎性因子等方面有着密切的关系。
增多的氧自由基
超氧物歧化酶(SOD)是重要的抗氧化酶在生物体内,广泛分布于如动物、植物、微生物等各种生物体内。它是生物体内清除自由基的首要物质,具有特殊的生理活性,可对因氧自由基对细胞造成的损害进行对抗与阻断,并使受损细胞得到及时修复,使因自由基造成的对细胞伤害得到复原,被视为生命科技中最具神奇魔力的酶、人体内的垃圾清道夫。SOD是机体内氧自由基的头号杀手,是氧自由基的自然天敌,其水平高低在体内的直接关系到机体的正常机能。
生物体内,自由基作用于脂质发生过氧化反应,氧化终产物为会引起蛋白质、核酸等生命大分子的交联聚合的丙二醛,且具有细胞毒性,脂质氧化终产物丙二醛在体外影响线粒体呼吸链复合物及线粒体内关键酶活性。
当心肌细胞发生缺血时,氧气和ATP不能供应心肌足够的能量,此时就会导致心肌清除自由基的能力下降,这种过程是迅速的,当心肌细胞恢复灌注时,心肌中积累的氧自由基不能及时排除,就会攻击心肌细胞,最终造成心肌的损伤[3]。因此有文献报道,如果可以有效地清除再灌注前心脏中过量的氧自由基、提高氧自由基清除酶的活性、同时增强心肌的抗氧化能力,抑制心肌产生脂质过氧化物,就可以很好地减轻细胞膜损伤,最终达到抑制心肌缺血再灌注损伤的作用。国内学者经大鼠实验已经证实姜黄素可以明显减少心肌缺血再灌注大鼠血浆中丙二醛(MDA)、乳酸脱氢酶(LDH)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)和乳酸脱氢酶同工酶(LDH1)的含量[4],同时提高血清中的SOD活性,最终达到了减少心肌梗死面积的作用。
能量代谢障碍
缺氧是重要的病理过程,在机体缺氧时线粒体的能量生成减少,可供利用的ATP不足,此时为维持能量的供需平衡,机体启动一些自身固有的节能机制,积极地下调机体代谢活动的能量消耗。同时为保证重要生命活动的能量需求,机体能量利用发生重分配。
心肌缺血时,细胞氧化代谢减弱,糖酵解增加,能量代谢障碍,线粒体损伤,缺血再灌注后氧自由基生成、钙超载、微血管内皮细胞损伤和炎性反应等诸因素攻击心肌细胞,加重细胞代谢紊乱,造成不可逆转的损伤。此外短时的能量代谢障碍可导致心肌细胞基因表达异常,造成一些病理介质的释放,所以目前多数学者均认为心肌细胞内ATP水平的不足是导致心肌细胞发生凋亡甚至坏死的直接因素之一。
钙离子超负荷
细胞内钙超载是再灌注心肌损伤的重要机制之一。Na+-K+-ATP酶是真核生物细胞膜上的多功能蛋白多聚体,是维持细胞正常生理功能所必需的。它通过水解1个ATP,能转运3个Na+出细胞和2个K+进入细胞,所引起的电化学梯度是维持细胞静息电位和肌肉与神经组织的兴奋性所必需的,而且一些细胞膜转运功能和营养素的摄取等也是以这种离子梯度的存在为前提的。细胞内钙稳态主要是靠细胞膜Ca2+泵、Na+-Ca2+交换、肌浆网Ca2+摄取与释放以及线粒体能量依赖的Ca2+转运机制来维持的。
Ca2+超负荷的发生既是心肌受损的结果又是进一步损害的原因[5],细胞内钙超载是再灌注心肌损伤的重要机制之一。首先缺血再灌注期间氧自由基大量释放,细胞膜受损,细胞外钙大量涌入细胞内,能量代谢障碍致Ca2+外流减少,同时对细胞内钙水平调节能力减弱,细胞内发生明显的钙超载。其次线粒体、肌浆网受损,主动转运功能降低,细胞内过量的Ca2+无法转运贮存。再者,钙超负荷可使线粒体磷脂降解,细胞色素氧化酶系统失调,加重线粒体功能障碍,形成恶性循环。
细胞凋亡
缺血再灌注损伤与细胞凋亡也有着密切关系。细胞凋亡是生理性或某些因素诱发的程序化细胞死亡,是细胞在缺血再灌注损伤过程中的重要死亡形式。已有研究证实心肌细胞的凋亡是心肌缺血再灌注损伤的核心因素[6]。这个过程与可能由于其可以间接产生氧自由基,造成心肌发生氧化应激反应,从而导致心肌细胞膜上的脂质过氧化,促发了心肌细胞中病理介质信号传导系统激活[7],最终诱发心肌病理反应;其次还有研究显示,再灌注损伤也可以直接诱发心肌细胞DNA变异,诱发其凋亡[8],此外其他可能与攻击心肌细胞胞内蛋白,使具有抗氧化、抗炎症的酶活性蛋白质失活有关[9]。细胞凋亡的多少决定着缺血再灌注损伤的轻重,抑制心肌细胞凋亡,可以减轻心肌缺血再灌注损伤程度。
炎性因子
炎性反应也是心肌缺血再灌注损伤中重要的一环。有文献报道:当心肌发生缺血再灌注损伤时[10],可以导致心肌组织表面的内皮结构受损,而内皮结构的受损则容易促使中性粒细胞黏附于心肌血管内皮,中性粒细胞是体内重要的炎症促发因子,其在血管内皮黏附后可以诱发白介素1(IL-1)、肿瘤坏死因子(TNF-α)以及白介素6(IL-6)等释放,这些炎性细胞因子可反作用于心肌细胞,使得白细胞黏附、聚集于心肌表面,同时阻塞心肌毛细血管,产生血管活性物质,引起微循环障碍,活性氧类增加,释放细胞毒性物质,从而导致组织急性损伤[11]。
综上所述,心肌缺血再灌注损伤的主要机制已逐步明确,但其是一个错综复杂,涉及基因、分子、细胞、组织等多层面、多因素的科学问题,有待我们进一步研究探讨,这对改善心肌缺血再灌注损伤的预后及降低心血管疾病的死亡率有着重要的现实意义。
摘要：心血管疾病严重威胁着人类的健康。心肌缺血再灌注损伤可造成心肌超微结构、功能、代谢及电生理方面等一系列不可逆性损害,进而导致患者并发严重的心功能不全或心律失常,甚至可导致患者死亡。因此,有必要采取相应措施来防止再灌注损伤的产生,探讨其损伤机制有着重要的现实意义。
心肌缺血/再灌注损伤中的自噬 篇8
早在上世纪50年代, 自噬体 (autophagosome) 结构已被科学家Christiande Duve通过电镜观察到, 并首次提出了“自噬”的概念, 本意为自体吞噬 (self-eating) , 简称为自噬, 同时被称为Ⅱ型程序性细胞死亡。它是真核生物体内普遍存在的一种利用溶酶体清除受损、变性或衰老的长寿命蛋白和细胞器的现象[1]。
根据待降解物被运送到溶酶体的途径不同, 可将自噬分为:巨自噬 (macroautophagy) 、微自噬 (microautophagy) 、 (3) 分子伴侣介导的自噬 (chaperonemediated autophagy, CMA) 需要指出的是CMA的底物是可溶性蛋白质分子, 具有选择性, 而巨自噬和微自噬则不具有明显选择性。然而巨自噬是真核细胞内降解物质的主要方式之一, 其除了降解长寿命蛋白外, 也是唯一可以降解完整细胞器 (如线粒体) 的方式。如无特殊说明, 以下所述自噬均指巨自噬。自噬过程通常分为四步: (1) 分隔膜的形成; (2) 自噬体的形成; (3) 自噬溶酶体的形成; (4) 内容物的降解。
2 自噬体形成的分子机制
自噬过程包含一系列复杂步骤, 它的激活起始于自噬体的形成。该过程由一系列进化保守的蛋白 (Atg proteins) 调控。如今已知诱导自噬发生的通路有多种, 但多数仍不甚清楚, 下面以一种研究较为明确的通路为例说明自噬体形成的分子机制 (如图1) 。
Beclin-1 (ATG6) 是P13K复合体的一部分, 在自噬体形成的初期调控其他Atg蛋白在分隔膜定位。此外, Atg5-Atgl2和微管相关蛋白1轻链3 (microtubule associated protein 1 light chain 3, LC3) -磷脂酰乙醇胺 (phosphatidy lethanolamine, PE) 两个耦联系统在自噬体形成过程中也至关重要。Atgl2首先被Atg7激活 (类似E1酶) ;然后被转移至Atgl0 (类似E2酶) 。而Atgl2以赖氨酸残基与Atg5共价结合后, Atgl0则被释放。最后, Atg12-Atg5复合体以非共价结合方式再与Atg16作用, 进而通过募集LC3-PE来启动分隔膜的扩展延伸。另外, LC3前体合成后, 被半胱氨酸蛋白酶Atg4分裂成LC3-I。LC3-I再被Atg7活化后传递给E2酶样蛋白Atg3, 它可以促进LC3-I与PE共价结合形成LC3-PE复合体 (LC3-Ⅱ) 。Atg5-Atg12-Atg16复合体从成熟自噬体分离, 同时LC3-PE定位于自噬体内外膜上[2], 使之成为自噬体的标志分子, 而LC3-PE/LC3-I的比值增加, 也能表示自噬体产生。
3 心肌缺血/再灌注 (MI/R) 过程中的自噬
3.1 MI/R过程中可能的自噬诱导因素
3.1.1 饥饿状态
已有研究表明, m TOR (mammalian target of rapamycin) 是细胞内营养和能量水平的感受器, 对细胞的生长和功能表达具有重要的调控作用, 是自噬的负性调控分子, 可以抑制自噬的发生。而细胞的饥饿状态可以抑制m TOR[3], 从而诱发自噬。Hardie等[4]在实验中发现, 细胞在饥饿状态下增加了ATP的消耗而其生成减少, 使细胞内AMP/ATP的比值增加。此变化可诱导AMP激活的蛋白激酶 (AMP-activated protein kinase, AMPK) 活化[5]。AMPK可通过磷酸化TSC-2增强TSC-1/TSC-2复合体对m TOR的抑制作用, 最终产生自噬。
3.1.2 Bnip3的产生
在缺血环境下, Bnip3被诱导, 它是促细胞凋亡Bcl-2家族BH3-only亚家族成员之一, 与Bcl-2和Bcl-XL竞争结合Beclin-1, 并激活Beclin-1, 使其附着于游离膜上, 进而募集Atg12-Atg5-Atg16复合物和LC3, 最终可诱导自噬的发生。
3.1.3 钙离子浓度升高
众所周知, 缺血可以引起细胞膜钠钙交换通道开放, 导致细胞内钙离子浓度升高, 而有研究报道[6], 钙离子浓度增加可以诱导细胞产生自噬。
3.1.4 氧化应激
当再灌注后, 损伤线粒体可产生大量的活性氧自由基, 在氧化应激的状态下, 这些活性氧自由基可以造成由Bnip3调节的线粒体通透性转运通道 (mitochondrial permeability transition pore, m PTP) 开放并加重线粒体损伤, 同时损伤线粒体释放细胞色素C等促凋亡信号, 进而诱导自噬发生, 且Bnip3、m PTP开放和损伤线粒体均能独立诱导细胞自噬。
3.1.5 内质网应激 (ER stress)
MI/R过程中所致的细胞内各种应激状态可以导致错误折叠蛋白聚集于内质网内, 称为内质网应激。当细胞启动内质网应激时, 细胞将同时启动未折叠蛋白反应 (unfold protein response, UPR) 来代偿。当错误折叠的蛋白聚集于内质网时, 可以活化真核起始因子2a (e IF2a) , 从而激活细胞产生自噬[7]。并且有研究者用衣霉素造成干酵母内质网应激成功诱导自噬[8]。
3.1.6 Beclin-1的调节:
在再灌注过程中, Beclin-1表达明显上调[9]。而如上文所述, Beclin-1可以结合到游离膜上, 募集Atg5-Atg12-Atg16复合物和LC3到分隔膜, 从而诱导自噬发生。
3.2 自噬在MI/R中的双重作用
然而对于自噬在MI/R中的作用是保护性的还是损伤性的目前仍无统一观点。比如, 在猪的慢性缺血性实验中, 自噬作用的增强伴随细胞凋亡的下降, 而在发生凋亡的细胞中发现自噬被抑制;Araki等还发现雷帕霉素、他汀类药物等能够有力的诱导自噬, 对抗MI/R损伤, 减小心肌梗死范围, 从而发挥保护作用;Hamacher-Brady等也在体外研究证实, 自噬在MI/R中可以清除Bnip3 (一种引起细胞凋亡的蛋白) 导致的功能不全的线粒体;而且经过短暂的轻度缺血预处理 (ischemic preconditioning, IPC) 能够减轻随后严重的缺血/再灌注损伤, 而且发现IPC诱发了细胞的自噬, 如果抑制自噬, 则IPC的保护作用就会消除[10]。
以上实验都说明了自噬在MI/R中起到了保护的作用。但与之相反的是一些研究也证实自噬在MI/R中可以促进细胞死亡[11]。如以3-MA或敲除Beclin-1来抑制自噬可减少I/R中心肌细胞的死亡。并且把自噬水平降低的Beclin-1+/-杂交小鼠 (一种自噬能力降低的小鼠) 与野生型小鼠比较, 再灌注阶段细胞凋亡率下降, 心肌梗死范围缩小[12]。为何自噬会在不同的实验中表现出如此相反的结果呢?又或者说, 何时表现出保护作用, 何时表现出损伤作用呢?Matsui等[13]曾总结出:在缺血阶段自噬起保护作用, 而在再灌注阶段自噬却是有害的。然而自噬对细胞作用究竟是保护还是损伤, 目前众学者并无统一结论。除Matsui等的推测外还存在以下几种假设。
一方面, 从细胞水平讲, 自噬的作用性质很可能与其诱发因素有关[14]。既然自噬是细胞在缺血缺氧等营养缺乏的因素下被诱导, 是机体自我调节而产生的一种效应, 那自噬发生的作用就是为了缓解营养危机, 从而保护细胞。但在非营养缺乏状态下自噬被异常激活, 那么就很有可能产生损害作用。比如在再灌注阶段营养危机解除, 自噬显然是通过其他因素激活的, 这就很有可能造成细胞损伤。
另一方面, 从分子角度讲, Bcl-2 (一种抗凋亡蛋白) 和Beclin-1的相互作用来影响自噬的作用性质[20]。由于Bcl-2本身是一种抗凋亡蛋白, 而Bcl-2可负性调节Beclin-1诱导的自噬。所以自噬的作用是损伤还是保护则取决于两者之间的平衡。理论上也就是说, Bcl-2的下调既能诱导凋亡同时还可以激活Beclin-1诱导的自噬。这或许可以解释Matsui在研究中的发现:再灌注过程中Beclin-1表达明显增多, Bcl-2和Beclin-1失衡, Bcl-2相对减少致使抗凋亡作用减弱, 而对细胞整体来说, 凋亡作用大于自噬的保护作用 (假设自噬起保护作用) 。此时总的表现是促进了细胞凋亡, 而自噬仅仅是伴随着细胞凋亡。
4 结语
总结目前的研究成果, 得到的结论是:急性或慢性心肌缺血中自噬均被诱导, 并且再灌注阶段自噬得到进一步加强;对于一定程度的缺血, 自噬可能主要起保护作用, 而当进入再灌注阶段, 由于自噬的过渡激活则可能起损伤作用, 并且可能会加速细胞死亡, 称为“自噬性死亡”或“Ⅱ型程序性死亡”。然而目前对触发自噬的各种因素及其机制并未完全了解, 参与调控自噬的通路也不甚清晰。虽然自噬在缺血/再灌注过程中的具体作用研究者更倾向于Matsui等提出的结论, 但仍有许多问题需要回答。如今自噬已成为治疗心脏缺血性疾病的新一潜在靶点, 且为预防缺血/再灌注损伤提供了新的治疗策略。相信在不远的将来, 自噬的研究成果将会真正造福人类健康。
摘要：自噬是真核生物体内普遍存在的一种利用溶酶体清除受损、变性或衰老的长寿命蛋白和细胞器的现象。根据细胞内物质运送到溶酶体的途径不同, 可将自噬分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。自噬可以通过多种途径被激活, 但其具体机制仍不十分清楚。在心肌缺血/再灌注过程中, 自噬被明显激活, 而其起到的作用究竟是保护性的还是损伤性的目前并无统一结论。但可以肯定的是急性和慢性心肌缺血均可诱导自噬, 并且再灌注阶段自噬得到进一步加强。如今自噬已成为治疗心脏缺血性疾病的新一潜在靶点, 且为预防缺血/再灌注损伤提供了新的治疗策略。
心肌缺血再灌注损伤的研究进展 篇9
1 心肌缺血再灌注损伤的病理生理机制
冠状动脉闭塞15~20s后,发生无氧糖酵解,并成为新的高能量磷酸盐的唯一重要来源。这些足以满足心肌细胞最基本的能量需求,但60~90min的缺血,心脏被影响的区域发生梗死[4]。心肌严重缺血时,无氧糖酵解在提供ATP中起了关键的作用,这一点在抑制无氧糖酵解的实验中得到了充分的证实。如果没有糖酵解的ATP形成,不到5min,贮存的能量磷酸盐就会全部耗尽,心肌将发生梗死[4]。
再灌注时,线粒体在数秒钟内氧化磷酸化恢复到缺血前的水平,但是,心脏收缩力只能逐渐恢复,这种现象定义为心肌顿抑(Myocardial stunning)[5,6]。顿抑的心肌在收缩时需要消耗更多的氧,同时机械效率降低。再灌注时期,迅速恢复细胞内的pH值:在缺血时期,无氧糖酵解产生的H+堆积在细胞内;再灌注时,H+与Na+交换,转移至细胞外,恢复细胞内的pH值。细胞内增多的Na+会激活细胞膜的2Na+/Ca2+交换体,导致细胞内的Na+与细胞外的Ca2+交换。高比率的2Na+/Ca2+交换体最终会导致细胞内钙超载和细胞死亡。
在动物实验中已证实在心肌再灌注时,脂肪酸氧化的比率相当高,破坏丙酮酸氧化,加速无氧糖酵解。高比率的脂肪酸β氧化显著的抑制葡萄糖氧化,导致了糖酵解与糖氧化之间的不平衡。急性心肌梗死后,血浆中会出现高浓度游离脂肪酸抑制丙酮酸氧化。如果糖酵解与葡萄糖氧化偶联,由糖酵解产生的H+为0。但是,如果糖酵解与葡萄糖氧化不偶联,来自糖酵解产生的丙酮酸转换成乳酸,一分子葡萄糖酵解产生2个H+。
基于新陈代谢的研究,线粒体渗透性转换孔(Permeability transition pore,PTP)为线粒体内膜非选择性通道,在致死性再灌注损伤中起了重要作用。在再灌注时期,细胞的命运由线粒体通透性的程度决定,若程度轻,心肌细胞会恢复正常;若程度中等,心肌细胞会发生程序性死亡;若程度重,细胞也许会因为能量不足而坏死。开放通道后线粒体膜电位崩解,氧化磷酸化分离,导致ATP耗尽和细胞死亡。在心肌缺血时期,线粒体PTP依旧关闭,只有在心肌再灌注几分钟内钙超载、氧化应激、生理pH值的恢复和ATP耗尽诱导线粒体PTP开放。因此,线粒体PTP成为了一个重要的治疗缺血再灌注损伤的新靶点。
缺血再灌注改变了细胞内环境,比如H+和Ca+的堆积和线粒体膜电位的崩解,导致了自由基(Free radical)或活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的形成。ROS堆积并激活促炎症途径在缺血再灌注损伤中起了重要的作用。因此,缺血再灌注损伤的重要调节者为氧衍生的自由基,引起不同类型的氧结构。活性氧中间体(Reactive oxygen intermediates)直接导致细胞DNA、蛋白质和脂质的破坏,另外激活了压力反应通路。这种非特定的损伤启动了细胞因子介导级联,导致肿瘤坏死因子α(Tumor necrosis factor alpha,TNF-α)。过度的TNF-α表达,随后心肌细胞TNF受体Ⅰ型激活,导致心肌收缩功能失调、细胞肥大、纤维化和细胞死亡。磷酸钙复合物和尿酸属于同一类所谓的危险信号,能与细胞内的蛋白复合物结合被称为炎症小体(Inflammasomes)。这些炎症小体包括不同的接头分子,它们能增加白细胞介素-1(Interleukin-1,IL-1)β的生成和分泌。危险信号激活Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs),最终通过激活核因子-κB(Nuclear factor-kappaB,NF-κB)刺激分泌更多的促炎因子和趋化因子。
最后,在心肌再灌注前6h内,趋化物的释放使嗜中性粒细胞进入梗死区域,在接下来的24h,它们迁移至心肌组织,细胞黏附分子推动着这个过程。这些嗜中性粒细胞导致血管堵塞,酶释放减少和更多的ROS。
如上所诉,组织缺氧会发展为代谢性酸中毒。这些代谢的改变直接影响着组织炎症,组织的完整性,甚至细胞的生存。因此曲美他嗪能通过抑制线粒体酶,将脂肪酸代谢转变成葡萄糖代谢,减轻缺血再灌注损伤和组织炎症并不奇怪。曲美他嗪能选择性地抑制参与β氧化最终的酶——长链3-酮酰辅酶A-硫解酶(Long-chain 3-ketoacy-CoA thiolase)。事实上,心衰的随机对照试验的Meta分析显示曲美他嗪对全死因、心血管事件和住院治疗各组均有显著的保护作用。
另一方面,抗炎症药物是否在心肌缺血再灌注损伤中对心脏的代谢起到了有益的作用。实际上,已有研究报道IL-6能通过抑制腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activeated protein kinase,AMPK)阻止心肌细胞葡萄糖代谢。在缺血再灌注中,AMPK激活和葡萄糖代谢为心脏提供了重要的能量来源,因此,抗炎合剂潜在的影响了心脏的新陈代谢。需要未来的临床研究更全面的解释在心肌缺血再灌注损伤中炎症和新陈代谢的关系。
2 缺血预处理
内科医生在治疗急性冠脉综合征(Acute coronary syndrome)(包括严重的不稳定心绞痛和急性心肌梗死)时,偶然发现了“心脏Warm-up现象”。其被解释为患者在经历长时间的心肌缺血之前,有过至少1次的不严重的心绞痛。1986年,Murry[2]等人首次用实验证实了这个现象,在冠状动脉完全闭塞之前予心脏多次短暂的缺血,能明显减少心肌梗死的面积,这种方式被定义为缺血预处理。首次表明了心肌梗死面积可以被限制的可能性。
虽然直接的缺血预处理能减少再灌注损伤,但是主要的缺点是对靶器官的直接压力和大血管结构的机械性创伤,这点限制了在临床上的运用。远程预处理(Remote ischemic preconditioning,RIPC)是新的方法,一个组织或器官的缺血预处理要么通过释放生物信号在循环中,要么通过激活神经信号通路来提高远隔器官对后续缺血的耐受力。1993年,Mc Clanahan首次证实了RIPC在心肌中的作用。他发现肾脏缺血后再灌注将减少心肌缺血梗死的面积。在动物模型中,主要是肢体、肠、肠系膜的缺血再灌注减少心肌缺血梗死面积。在人体实验中,骨骼的预处理被运用到心肌的保护中,归功于内皮保护功能。现在有许多关于RIPC的临床研究不断进行着,虽然最基本的机制和通路尚未清楚,但是经典的预处理有希望在临床中得到运用。NO,一种由eNOS催化血管内皮细胞不断产生的可溶性气体,调节着基底血管和内皮功能,通过缺氧性肺血管收缩维持血氧饱和度。许多研究已经涉及到内源性NO,或它在缺血再灌注中的临床应用。NO和NO受体能减轻心肌缺血再灌注损伤,减少梗死面积和改善内皮功能。
3 缺血后处理
尽管经典的缺血预处理在临床中得到运用,如心脏外科手术,但是对急性心肌梗死的病人并不可行,因为当患者在医院接受治疗的时候冠状动脉已经闭塞。Zhao等首次描述了被称为“缺血后处理”的现象。缺血预处理是在长时间冠脉闭塞之前予重复的短暂的缺血再灌注处理,缺血后处理是在长时间冠脉闭塞后予重复多次短暂的血流灌注/阻断。与缺血预处理不同,缺血后处理的临床试验可以直接应用到临床医疗中,特别是在经皮冠状动脉成形术(Percutaneous transluminal coronary angioplasty,PTCA)中的应用。既然这样,在PTCA术中反复扩张、收缩球囊模拟动物缺血后处理的模型。数个临床研究证实在患者急性心肌梗死后通过冠脉成形术予缺血后处理对心脏具有保护作用。如果这个效果能实现,那么这个好处将十分大(梗死的面积将减少35%)。如今,越来越难以证实新疗法的额外好处超过当前的治疗,因为,相对而言是梗死面积小和死亡率的ST段提高的急性心肌梗死的患者入选到试验中。但是,现在需要心脏和远程缺血后处理的多中心临床试验的统计学数据有力的证实缺血后处理能减少临床终点事件的发生。
4 炎症
心肌缺血再灌注导致炎症反应造成了梗死周围能生存的组织的损伤,可能由于加速了细胞凋亡。心肌缺血引起的急性和慢性免疫应答对心脏造成了严重的损害。最初,炎症反应的研究集中在效应器如白细胞。但是,越来越多的证据指出许多内源性配体(Endogenous ligands)充当了“危险信号”,被称为与损伤相关的分子模式(Danger-associated molecular patterns,DAMPs)。许多白细胞上的TLRs和实质细胞原本是抵制入侵微生物的第一道防线,如今在心肌缺血再灌注损伤、心力衰竭等非感染性心血管疾病中起了重要的作用。从治疗的角度出发,DAMPs将会成为引人注意的靶点。
TLRS牵涉到心肌缺血再灌注损伤,那么给予大鼠TLR4阻滞剂Eritoran治疗能对抗损伤过程。其保护机制可能为减轻了炎症反应,如降低髓过氧化物酶活性。心肌在缺血再灌注损伤中释放的热休克蛋白70通过TLR-4信号在缺血后炎症反应中起了重要作用。TLR-2在心肌缺血再灌注损伤中同样起了重要的作用,可能与其对白细胞活性的调节有关,从而调节冠状动脉的内皮功能。
一个多中心双盲的安慰剂对照的随机临床试验证实,CD11/CD18白细胞整合素受体的抗体不能减少接受直接血管成形术患者的心肌梗死面积。但是,不同的研究证实“腺苷”对炎症介导的缺血再灌注损伤起到了保护作用。腺苷的保护作用机制包括直接作用于器官实质细胞,扩张冠状动脉和白细胞介导的炎症反应。细胞外的腺苷通过4个腺苷受体(Adenosine receptors,ARs;A1,A2a,A2b,A3)起到保护作用。在不同的情况下,所有的ARs都与心肌组织的保护有关。特别是A2受体与缺血预处理和缺血后处理均有关系。虽然在著名的AMISTAD-Ⅱ试验中,口服腺苷治疗没能减少所有组的死亡率,但是对减少梗死面积的作用是显著的。未来的研究应在再灌注时期运用更加特效的腺苷激动剂才能全面阐明腺苷在缺血再灌注损伤中的保护作用。
5 代谢
心脏的脂肪酸和葡萄糖代谢,特别是脂肪酸β氧化和葡萄糖氧化是心肌能量供应的主要来源。心肌缺血再灌注后脂肪酸和葡萄糖氧化会产生复杂的改变并对心肌功能和机构起着负面影响。药理学通过增加葡萄糖氧化取代脂肪酸氧化来改变脂肪酸β氧化和葡萄糖氧化之间的平衡,提高在再灌注时ATP的合成和水解的效能。这样的能源物质代谢的转化在心肌缺血再灌注中对心肌具有保护作用。
限速酶调节线粒体脂肪酸摄入,肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ(Carnitine palmitoyltransferaseⅠ,CPTⅠ)能抑制心肌脂肪酸β氧化。乙莫克舍是CPTⅠ的不可逆抑制剂,已证实在大鼠心肌完全缺血的情况下能增加心功能并增加葡萄糖氧化。
曲美他嗪是部分脂肪酸β氧化的抑制剂,能竞争抑制长链3-酮酰辅酶A-硫解酶,同样能提高葡萄糖氧化。临床试验已证实曲美他嗪的抗缺血作用。用曲美他嗪治疗心绞痛的患者被证实了能延长ST段压低1mm时间。
雷诺嗪,另一种部分脂肪酸β氧化的抑制剂,能增加葡萄糖氧化。在美国,雷诺嗪已经证实可以用于慢性稳定性心绞痛患者的治疗。单用雷诺嗪可提高运动能力和延长ST段压低1mm时间,减少心绞痛发作次数。
葡萄糖-胰岛素-氯化钾(Glucose-insulin-potassium,GIK)治疗能增加葡萄糖的浓度,同时能降低循环中游离脂肪酸的聚集。转向葡萄糖的利用能减少心肌梗死面积,提高缺血后心功能。GIK研究已证实了能降低死亡率,虽然这种好处仅限于没有心衰的患者。更近的荷兰的GIK研究表明在GIK组可能有更高的死亡率。
直接增加心肌葡萄糖氧化意味着能提高心功能。二氯乙酸通过抑制PDK的活性刺激线粒体PDH的合成。二氯乙酸通过增加糖酵解和葡萄糖氧化的偶联发挥心脏保护的作用。一个小型的临床研究,将二氯乙酸静脉注射到冠心病患者,在不改变心率、左室舒张末压(Left ventricular end diastolic pressure)或者心肌氧耗的情况下提高了左室每搏输出量(Stroke volume)。
其他以代谢为靶点的研究集中在不同的心外刺激,如负荷工作和循环中的营养素(如脂肪酸),影响心脏的代谢和收缩功能,并且显示出明显的昼夜规律。几乎所有的生物的生物规律都与太阳的白天/黑夜或光明/黑暗的循环有关。这种规律影响着人类的许多生理功能早已得到公认。视交叉上方的下丘脑交叉上核(Suprachiasmatic nucleus)控制着人的生物钟。交叉上核对外部信号(如:周围的光)进行处理后将信息传入大脑,大脑调节着各种循环功能,包括体温,睡眠觉醒周期,激素的分泌(如:皮质醇、褪黑素、甲状腺素和抗利尿激素)。在遗传背景的试验中已明确Clock基因的突变影响着代谢。破坏另一个生物调节蛋白Bmal1,同样被证实造成破坏胰岛素反应和减少糖异生的代谢异常。
因此周围的光等体外的信号是昼夜节律的重要调节器,如果将患者暴露在可调节的日光中会改变代谢。在临床试验中,利用日光维持生理的昼夜规律的方法改善患者心肌缺血再灌注后的代谢。实际上,最近一项研究发现利用红光可加速缺血后心肌收缩功能的恢复和减少心肌缺血后大量的脂质过氧化的分子产物。未来的研究应明确昼夜节律对心脏的保护作用,或许能发现新的、作用大的、简单适用的能阻止或改善围手术期的心肌缺血再灌注损伤或急性心肌梗死所致的后果的治疗方式。
6 结束语
虽然将基础研究的成果运用到临床治疗中的结果让人失望,许多在基础研究中突出的成果如缺血预处理、缺血后处理或远程预处理的临床运用价值不高。但是基于对缺血再灌注中炎症或代谢新的理解,研发新的靶向药物如TLRs或心脏代谢为临床试验提供了有希望执行的方法。
摘要：心肌缺血再灌注损伤的防治主要有缺血预处理、缺血后处理、抗炎治疗、改善心脏代谢等方面,本文对此作一综述。
关键词：心肌缺血再灌注损伤,心肌梗死,缺血预处理
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防治再灌注损伤 篇10
【摘要】 目的：探讨血清转化生长因子-β1（TGF-β1）在肾缺血再灌注损伤患者中的表达规律及其与肾缺血再灌注损伤防治的关系。方法：收集我院收治的肾缺血再灌注损伤患者45例，招募健康志愿者22例，用双抗体夹心酶联免疫吸附法检测其血清TGF-β1水平，结合患者临床资料进行分析。结果：所有患者肾缺血再灌注时TGF-β1水平明显高于健康人，差异具有统计学意义（P<0.05）。结论：肾缺血再灌注损伤患者血清TGF-β1水平明显升高，与肾功能呈负相关。临床上监测TGF-β1对判断缺血再灌注损伤患者的病情有较大应用价值。
【关键词】 缺血再灌注；血清转化生长因子-β1；表达规律
【中图分类号】 R692.5
【文献标识码】 A【文章编号】1044-5511(2011)09-0075-01
缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury, IRI)是指缺血的器官或组织在重新获得血流灌注或氧供后损伤进一步加重。目前临床上器官移植很难避免这一病理过程。肾脏是发生IRI常见的器官，必须采取有效措施防治肾脏IRI。由于IRI的发生机制目前并不清楚，因此减轻IRI的损伤是国内外医学上急需关注的重点。
转化生长因子-β1（TGF-β1)是一个具有多种生物学功能的细胞因子，对细胞增殖、分化、凋亡等过程具有重要的调控作用[1]。目前，TGF-β1在肾缺血再灌注损伤中的作用受到国内外研究学者的关注。本研究通过监测肾缺血再灌注损伤患者体内血清TGF-β1的表达水平，阐述TGF-β1与肾脏损伤的关系，探讨TGF-β1在肾缺血再灌注损伤防治中的价值。
1 资料与方法
1.1 一般资料
收集我院收治的45例肾缺血再灌注损伤患者为病例组，招募22名健康志愿者为对照粗。两组在性别，年龄，体重等方面无明显差异（P>0.05），具有可比性。
1.2 检测方法
所有患者在缺血时，再灌注1天、再灌注3天、再灌注5天和再灌注7天时采血；健康志愿者仅采集一次血液。采集的血液均为清晨空腹静脉血，采集量2~3ml，促凝管收集。采集血样后立即用离心机分离血清，以3000rpm，离心15分钟，将血清移入另一干燥的试管，置于-30℃冰箱冰冻保存，并于一周内检测。
采用双抗体夹心酶联免疫吸附试验（ELISA）检测，试剂盒为美国LAD公司生产，严格按照试剂说明书操作，所有检测均为同一人进行，尽可能减少误差。
1.3 统计学处理
应用统计学软件进行分析，采用t检验，P<0.05为具有统计学差异。
2 结果
病例组45例患者在再灌注不同时间检测TGF-β1，各时间段TGF-β1均高于健康人，两组间的差异具有统计学意义（P<0.05），见表1。
表1 病例组TGF-β1水平与对照组比较（pg/ml）
3 讨论
近年来，器官移植已被广泛的应用于临床。然而，凡是涉及器官血管吻合必然会引起缺血-再灌注问题[1]。血液再灌注后若机体组织自身不能及时修复，极可能引起器官结构破坏及功能障碍，即缺血-再灌注损伤。目前的医疗水平和技术无法避免缺血再灌注损伤，因此如何减轻损伤程度及研究其发生机制已经成为国内外医学关注的热点。本文对肾缺血再灌注损伤患者血清TGF-β1进行检测，并与健康人进行比较，旨在探讨TGF-β1在肾缺血再灌注损伤防治中的临床价值。
研究结果显示，肾缺血再灌注损伤患者在缺血-再灌注的多个时间点，TGF-β1水平均明显高于健康人血清TGF-β1水平，说明TGF-β1与肾损伤具有一定相关性[2]。肾功能恢复时TGF-β1水平也逐渐恢复正常。由于TGF-β1这种细胞因子具有多种生物学功能，如刺激间充质起源的细胞、促进成骨细胞繁殖、抑制免疫活性细胞、抑制淋巴细胞分化与细胞因子产生等，TGF-β1在缺血-再灌注的研究中也越来越受到关注[3]。TGF-β1水平在一定程度上反映了肾损伤的程度，TGF-β1可能参与了肾损伤和修复过程，因此在防治肾缺血再灌注损伤中具有较高的应用价值。
参考文献
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脑缺血再灌注损伤的几点意见 篇11
1 神经元能量代谢障碍
大脑的血液供给量大, 虽然大脑的重量只有人体的五十分之一, 但是静止状态下, 大脑血流量占了心脏总输出量的五分之一, 而且大脑没有能源的储备, 为大脑提供糖分养料, 必须继续采取正确的方式为大脑维持生理机能。因此, 在人的大脑在非常脆弱的器官循环依赖。直接参与细胞信号转导, 能源, 养分循环, 微循环障碍, 脑缺血再灌注的影响造成代谢紊乱和损害大脑的功能。资料表明阻断沙土鼠的颈总动脉, 并清晰可见软脑膜微血管收缩, 血管周的微渗漏可能成为再灌注并缺血, 可以提高到以前的水平的脑膜。人的大脑缺氧是很脆弱的, 大脑的神经细胞的葡萄糖氧化时间的能源太长, 因此脑缺血可能提供给神经元不可逆的损害。
2 脑细胞死亡
大脑是脑细胞 (神经元) 是一种网络组织, 通过脑细胞之间的信号转导功能。大脑结构的基本结构是简单和明确的。换言之, 是由神经胶质细胞在大脑的神经元和支持神经元的单一的功能。神经胶质细胞包括星形胶质和雪旺氏细胞。星形胶质细胞因其形状与海星类似而得名, 它是脑屏障和血管内皮细胞的重要构成。而许旺氏细胞薄片包裹轴突构成髓鞘。髓鞘导电, 所以它的电缆性能良好, 提高了动作电位的传导速度, 可使脑细胞之间的信息传递处于超导状态。当髓鞘出现故障、损坏, 则记忆、心理活动的思维会大大降低。资料阐述对缺血性脑损伤的研究与脑细胞死亡具有密切的联系, 通过在脑缺血再灌注损伤和坏死的细胞死亡的神经细胞, 尤其是延迟性神经元坏死。脑缺血再灌注损伤后, 大脑缺血, 脑神经元的死亡和灌注时间的相关性。大鼠脑缺血再灌注脑细胞的主要位置死后, 主要分布在缺血区, 在中间的缺血区脑细胞坏死, 随着缺血时间的增加, 在缺血细胞损伤, 坏死也逐渐增加, 在一个动态的细胞损伤演化机制和过程的脑细胞死亡, 过量产生的自由基和钙超载。对脑部缺血再灌注过程中的脑细胞的自由基损伤, 导致自由基的产生量大, 脂质过氧化的作用;中枢系统中含有不饱和脂肪酸, 易产生脂质过氧化, 脂质和蛋白质大分子交联;也可能使基地羟化, 核酸酸和染色体导致的神经元损伤甚至死亡的脑细胞。脑缺血再灌注损伤神经元的自由基可能与以下机制相关:大脑内毛细血管受损, 血液到达不了细胞, 细胞因缺少养分而受损。脑保护屏障遭到破坏。不饱和脂肪酸过度氧化致使细胞膜脂质、磷脂降解残缺。细胞膜通透性加大, 增大了细胞间钠离子、钙离子及较大分子的通过率。由于线粒体损伤扰动能量产生;溶酶体裂放出许多的可溶性酶, 致使神经细胞自己溶解。大量析出激动性氨基酸, 加速脑部神经元的坏死, 阻止干扰型氨基酸的生成, 导致大脑细胞结构的不可逆破坏。
3 线粒体功能障碍
线粒体膜由两层组成, 外膜光滑, 内膜向内折叠, 两层之间空腔, 线粒体是由中心基质。基质包含了所有的酶和三羧酸, 内膜有呼吸链酶和ATP酶。线粒体可以提供细胞生命活动形式, 是主要的氧化磷酸化和ATP制造工厂, 线粒体是以电子转移和磷酸氧化进行, 大脑缺血后, 产生大量大分子自由基和钙离子超载, 致使线粒体造成伤害。线粒体受损导致了呼吸系统呼吸障碍, 从而减少了ATP的合成, 能源供应减少, 脑细胞可能产生DNA障碍。大鼠试验研究表明[2], 脑缺血的早期, 在CA1区内锥体细胞减少, 细胞色素C氧化酶减少, 缺血再灌注时, 线粒体RNA和线粒体DNA氨基酸降低, 将影响到呼吸系统功能。此外, 线粒体磷脂膜分解, 并刺激脑细胞内的氧化反应, 最后促进了线粒体损坏, 甚至消失。总之线粒体功能会大幅度降低, 可能降低细胞代谢, 导致迟发性神经元死亡。
4 多巴胺的毒性
因钙超载引起的各种因素在细胞缺血再灌注后, 可以增加多巴胺的释放。与此同时, 因为能源消耗枯竭, 钠、钾离子活性减少, 细胞内钙离子依赖性钠离子浓度的变化, 未参与多巴胺转运蛋白质, 多巴胺的释放, 导致脑细胞外多巴胺积累。多巴胺和神经损伤, 其代谢产物提高氨基酸的兴奋性导致脑神经元凋亡。
5 讨论
在许多实验中研究脑部缺血再灌注损伤的大鼠, 其动物模型可以复制。大鼠实验模型常用的为:颈动脉缝合引流模型, 四血管阻断模型, 三血管阻断模型 (阻断两侧颈总动脉及基底动脉) , 颈动脉闭塞模型等。这些模式各有其优缺点, 要根据情况来选择。颈动脉引流对于循环, 呼吸系统影响较小, 手术方式是直视下, 可有效控制血流流速。动脉闭塞方法不必要开颅, 手术造成的创伤较小, 损伤的程度也较小, 适合生物的期后生存, 它的缺点是由于移动位置, 动物重量, 病灶深度和尼龙线粗细尺寸等各种因素的影响, 大脑中动脉的病灶部分块的位置, 导致在不同的实验模型的成功率, 脑梗死面积, 蛛网膜下腔大量出血, 动物早期死亡率, 不同种类动物的发病率等都难以确定。四血管阻断模型其优点是病理变化明确, 缺点是手术造成伤害较大。两侧颈总动脉闭塞模型手术方法简单, 但因为有两侧椎动脉进行供血, 使其代偿性增大, 使脑血流量有效性降低, 此方法对脑缺血损伤的试验不能进行。因血压低会导致心脏, 肾脏和全身器官缺血, 这样不利于脑缺血再灌注损伤的试验。
参考文献
[1]陈清棠.临床神经病学[M].1版.北京:科学技术出版社, 2000:178.