缺血后处理及药物后处理对再灌注损伤心肌保护研究进展
2023-02-14
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世界中西医结合杂志2008年第3卷第11期 World Journal ofIntegrated Traditional and Western Medicine 2008,Vo1.3,No.11 。677。 ・综述・ 缺血后处理及药物后处理对再灌注损伤 心肌保护研究进展 李爱勇-,尚菊菊2刘红旭 【关键词】缺血后处理;药物后处理;再灌注损伤;心肌保护 【中图分类号】R542 【文献标识码】A 20世纪80年代以来.随着冠状动脉内溶栓、经皮 冠状动脉介入治疗(PCI)等方法的广泛应用,再灌注治 疗成为急性冠脉综合症的重要治疗方法。而随之带来 的再灌注心律失常、心肌舒缩功能障碍、代谢异常及心 肌超微结构的改变,即再灌注损伤现在愈来愈引起心 血管医生的重视。如何防止缺血一再灌注损伤成为现今 研究的重要内容,研究包括缺血性预适应(IPC)、药物 性预适应、中药预适应几个方面。预适应能使急性心肌 梗死(AMI)时心肌对再灌注损伤提高耐受能力、明显减 少梗死面积、降低恶性心律失常发生并能改善心肌的 收缩和代谢功能。IPC具有心肌保护作用,是一种机体 内源性抗再灌注损伤的保护机制,但由于临床工作中 很难预测到急性缺血事件的发生,因此IPC的临床应 用受到一定的限制。 缺J缸后处理(IPO)是指心肌缺血后长时间的再灌 注之前,对心脏进行数次短暂的再灌注/缺血循环(I/R) 的处理方法,以实现心肌保护。Zhao等…于2003年正 式提出了缺血后处理的概念,采用阻断犬冠状动脉左 前降支60 min.恢复灌注3 h的动物模型,在再灌注前 实施对心脏进行3个短周期再灌注,停灌处理.即30 S 再灌/30 S停灌,总时程达3 min的缺血后处理,发现缺 血后处理组和IPC组心肌梗死范围均比对照组约减少 50%,局部炎性反应和氧化反应减弱,内皮细胞功能障 碍减轻。表明缺血后处理具有与IPC相似的心肌保护作 用。由于缺血后处理可在心肌缺血发生后实施.临床可 控性强,因而比IPC具有更直接、广泛的临床应用价值。 1缺血后处理保护心肌的机制 其机制主要是通过诱导触发因子释放.经多条细 胞内信号转导途径的介导,作用于多种效应器,影响中 性粒细胞活化、钙超载、氧自由基产生等I/R损伤的关 键环节而发挥心肌保护作用。 【基金项目]国家自然科学基金资助项目(No.30873246) [作者单位]1.首都医科大学,北京100000;2.首都医科大学附属北 京中医医院.北京100010 【文章编号】1673—6613(2008)11一O677—04 1.1抑制中性粒细胞活化 心肌缺血、缺氧损伤时,会产生大量氧自由基,细 胞膜磷脂降解,产生大量炎性介质,趋化嗜中性粒细胞 进入组织或黏附于血管内皮,嗜中性粒细胞在参与炎 性反应时。其本身又能释放趋化物质。嗜中性粒细胞嵌 顿、堵塞毛细血管,形成无复流现象,从而加重心肌损 伤。中性粒细胞参与炎性反应可增加小血管通透性,导 致心肌水肿;激活的中性粒细胞氧爆发增加,产生大量 的自由基或释放溶酶体酶而损伤组织。中性粒细胞激 活、粘附、聚集、脱颗粒是内皮细胞损伤、心肌缺血再灌 损伤的重要环节之一。近期研究表明,缺血后处理能降 低缺血区心肌过氧化物酶(MPO)活性,抑制中性粒细 胞活化D-2];抑制冠脉内皮细胞表达血小板选择蛋白,减 少中性粒细胞粘附于缺血后内皮及其在缺血区的聚 集,保护血管内皮细胞功能,强化冠脉系统对血管扩张 剂的反应,提高缺血区心外膜下血流,减轻组织水肿[ 。 发挥心肌保护作用。 1.2钙超载和氧自由基 研究显示自由基和钙超载是引起缺血再灌注损伤 的主要因素[3],在心肌缺血数分钟, t5肌内的钙含量已 开始升高,再灌注开始几分钟内,大量钙进人心肌细 胞.并持续较长时间,而钙的流出相对只有短暂的增 加,表明钙超载主要发生在再灌注期。心肌细胞内钙超 载可引起线粒体通透性转换孑L(mPTP)开放『4_,许多大 分子非选择性地由胞浆向线粒体扩散,导致线粒体电 位破坏和功能障碍,使能量代谢发生障碍,引起心肌细 胞死亡[s];并可促进黄嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤氧化 酶,使自由基产生增加,加重心肌损害;同时引起肌原 纤维挛缩、断裂、生物膜机械性损伤、细胞骨架破坏等, 最终导致心肌细胞损伤、坏死、凋亡[6]。sato等[,]报道再 灌注开始1 min即有大量氧类物质的爆发产生.在4~5 min达到高峰,氧自由基和超氧化负离子及其引起的脂 质过氧化反应,是再灌注损伤发生的主要因素。Bal— akjrev等[s]发现缺血后处理组血丙二醛浓度和心肌危险 区双血外啉酯染色较对照组明显下降,证实缺血后处 .678・ 世界中西医结合杂志2008年第3卷第l1期 World Journal of Integrated Traditional_attd Western Medicine 2008,Vol-3,No.11 理通过减少活性氧类物质的产生,抑制脂质过氧化反 应,减轻中性粒细胞聚集,抑制危险区炎症反应,减少 梗死面积,改善血管内皮功能,而发挥心肌保护作用。 Kin等[2]对大鼠在体研究中,也观察到缺血后处理的上 述效应 单亮等[9]在体内兔心肌缺血再灌注研究发现缺 血后处理组中超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)升 高,表明缺血后处理的部分机制可能是通过减少自由 基损伤实现的。但目前关于缺血后处理抑制自由基和 钙超载的途径.以及两者是同时存在还是一种发病机 制导致另一发病机制的发生,以及参与的氧自由基种 类及功能等尚待进一步明确。 1.3 ATP敏感性钾通道(KATP) 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,而另一种是位于心肌细胞 表面的肌膜KATP通道 线粒体KATP的开放,引起 的内流.使线粒体膜发生了去极化,降低了线粒体外 Ca2+内流的驱动力,从而减少了Ca2+超载所引起的损 伤。肌膜KATP开放,可以缩短动作电位的时间,也减少 了Ca2+内流。研究发现|1。],缺血后处理与KATP活化机 制存在密切相关性。 1.4再灌注损伤补救激酶(RISK) 通路PI3 K2Akt通路和细胞外信号调节激酶 (ERK)通路的激活共同组成了RISK通路,目前对缺血 后处理的研究已逐渐集中于其涉及的RISK通路。 Yang等[m]指出.ERK抑制剂能阻断缺血后处理的心肌 保护作用,而此抑制剂对单纯的I/R组和IPC组并无影 响,因而证明,ERK通路参与了缺m后处理过程。Tsang 等…]在大鼠离体灌注心脏模型中给予缺血后处理,发 现蛋白激酶、内皮型一氧化氮合酶(eNOS)和p7086激 酶(p70S6K)的表达较对照组明显增强,而在再灌注初 期注射PI3K抑制剂可以消除缺血后处理的心肌保护 作用。因此,PI3 K2Akt及其下游靶点eNOs和p70S6K 的激活可能也是缺血后处理发挥其心肌保护作用的机 制之一。目前对于其后的下游靶分子尚有待识别。最近 有学者指出,缺血后处理一方面激活了RISK通路,另一 方面又能抑制p38和JNK等有害的信号转导通路l12]。 1.5腺苷的释放与腺苷受体的激活 腺苷的释放和腺苷受体的激活也参与了缺血后处 理的心肌保护作用。研究表明,缺血后处理能促进内源 性腺苷的释放,使血管内腺苷浓度升高,高浓度的腺苷 再通过激活G蛋白耦联受体或促进一氧化氮的释放, 活化某些信号转导通路,从而触发缺血后处理的心肌 保护作用。腺苷能抑制中性粒细胞的炎症效应.此外还 能抑制活化的血管内皮细胞及心肌细胞产生氧化物和 细胞因子,这正好解释了缺血后处理在不含血细胞的 IR模型中也能发挥心肌保护作用的原因[ 。Kin等[t : 报道,在大鼠冠状动脉IR模型中,于再灌注前5min注 射非选择性腺苷受体阻滞剂(如82SPT),可消除缺血后 处理的心肌保护效应。注射腺苷A:及A,受体抑制剂同 样能阻止缺血后处理的保护作用,而A 受体抑制剂却 无此效应。此项研究说明,腺苷的心肌保护作用与A 、 受体有关。目前,缺血后处理过程中涉及的其他触发 因子尚待研究。 1.6内源性保护蛋白 目前研究表明_15],与内源性心脏保护有关的内源 性保护性蛋白包括热休克蛋白、氧自由基清除酶、金属 硫蛋白等。内源性蛋白质的差异表达或和翻译后修饰 是内源性心脏保护的重要靶点,Liu等_16]发现腺苷预处 理成年兔心肌细胞使肌球蛋白轻链磷酸化,以单磷酸 化形式为主。PKC是内源性心脏保护重要的信号分子, Ping等 ]证实,与PKC心脏保护有关的应激蛋白包括 NOS、环氧化酶、热休克蛋白、醛糖还原酶等。 2药物后处理保护心肌的可能机制 2.1阿片受体阻断剂nor—binaltorphimine(nor—BNI)和 线粒体ATP敏感性钾通道(mitoKATP)阻断剂5一h丫一 droxydecanoate(5一HD) 王钰等_18]研究发现.阿片受体阻断剂nor—BNI和线 粒体ATP敏感性钾通道阻断剂5-HD在离体大鼠心脏 模型和分离心肌细胞模型上均能明显减弱缺血后处理 的作用 同时在心肌细胞模型上,与H/R组相比,k一阿 片受体激动剂U 50488H明显提高心肌细胞存活率,其 作用可被mitoKATP阻断剂5-HD所阻断,提示缺血后 处理具有抗心肌缺血/复灌损伤的作用,这种保护作用 可能与激活k一阿片受体和mitoKATP有关。 2.2格列苯脲和选择性线粒体KATP抑制剂5一羟基 葵酸盐 Yang等 l0]用兔在体心模型研究中,给缺血后处理 组分别加人非选择性KATP抑制剂格列苯脲和选择性 线粒体KATP抑制剂5一羟基葵酸盐.发现均能抵消缺 血后处理的心肌保护作用,证实缺lm后处理与KATP 通道的开放有关,KATP通道的开放可能既是终末效应 机制之一.又是信号传导的成分之一。 2.3缬沙坦(valsartan) 石磊等[19]用兔在体心肌缺血再灌注模型研究缬沙坦 后处理对缺血再灌注心肌的保护作用及机制的研究过程 中,发现后处理组血SOD含量高于其他组(尸锄.01),丙二 醛含量低于其他组(P<O.01),后处理组心肌组织蛋白激 酶B和内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)含量明显高于其他组(P<O.01);其余组 间各项观察指标无显著性差异。提示缬沙坦后处理对 缺血再灌注心肌具有保护作用,其作用可能是通过再 灌注损伤清除激酶信号转导通路来实现的。 2.4三磷酸腺苷(ATP) 世界中西医结合杂志2008年第3卷第1l期 World Journal ofIntegrated Traditional and Westem Medicine 2008,Vo1.3,No.11 ・679。 王永彬等[∞]研究三磷酸腺苷(ATP)后处理对兔缺 血再灌注心肌细胞凋亡和核因子一KB(NF—KB)表达的 影响过程中发现ATP后处理组细胞凋亡率明显减低, 心肌梗死面积明显减小,NF—kB表达降低。表明ATP后 处理能减少心肌细胞凋亡,保护心肌细胞,减少再灌注 损伤。 2.5氟伐他汀 戴淑华等[21]在氟伐他汀对心肌缺血再灌注损伤的 防治作用及对心肌ICAM—lmRNA表达的影响的研究 中发现,氟伐他汀组心肌组织ICAM一1 mRNA表达显著 低于对照组。乳酸脱氢酶同工酶(LDH一1)、肌酸激酶 (CK)、肌酸激酶同工酶(CKMB)活性均显著小于对照组 (均为P<O.01),表明氟伐他汀能减小心肌再灌注的损 伤,可能与其能控制炎症反应有关。 2.6尼可地尔 史斌等 在尼可地尔后处理和缺血后处理对大鼠 心肌缺血再灌注损伤的影响的研究中发现,尼可地尔 后处理组和缺血后处理组在碱性磷酸激酶同工酶活性 超氧化歧化酶活性丙二醛含量ATP含量测定中。上述 指标比较无显著性差异。提示尼可地尔能减轻心肌再 灌注损伤,其机制可能与减少氧自由基的生成、增强心 肌抗氧化能力和减少细胞能量消耗有关。 3中药后处理的研究 中药对缺血预适应的心肌保护作用进行了一些临 床与实验研究[ 圳,并且取得了一定的I临床疗效,初步 显示出中医药的优势与特点,有着进一步研究的广阔 前景。本课题组前期的研究显示[ 塌],参元丹具有抗心 肌缺血、内皮保护及调节神经内分泌的作用.并初步显 示出其预适应样作用。但目前文献报道多集中于中药 对缺血再灌注损伤的动物实验,鲜见对缺血后处理的 报道。由于缺血后处理属于一种改良再灌注.但又不同 于逐渐再灌注,它们是否有本质的区别尚需探讨,进一 步的研究还有待于对缺血后处理确切机制的明确。确 立缺血后处理有效的时间窗,以及缺血后处理对心肌 保护的近期远期效果的确认,对临床不能溶栓和进行 心脏介入治疗的患者,如何建立有效的药物后适应等 问题,这将是我们今后工作的重点。 缺血后处理能在心肌缺血后再灌注前施行.可操 作性大,为缺血再灌注心肌保护提供了具有临床实用 价值的技术手段,为今后再灌注时代心血管领域的医 学难题提供了新的治疗思路。如在经皮冠状动脉成形 术时可通过球囊的充气和放气,冠状动脉旁路移植术 中通过阻断和放开桥管的血流来达到缺血后处理的目 的。中医学强调整体观念,中药多具有调整机体阴阳平 衡、保护机体内环境稳定的作用,如果能够研究开发具 有激发机体内源性心肌保护机制、维持机体内环境稳 定状态的药理性预适应中药,并可以通过后处理发挥 作用,将使这种保护作用进一步扩大到溶栓治疗后的 心肌缺血再灌注,从而使PCI、冠状动脉搭桥(CABG)和 急诊溶栓治疗中的缺血再灌注心肌得到保护。同时也 丰富了具有中医特色、适合中国国情的AMI防治措施。 参考文献 [1]Zhao ZQ,Corvera JS,Halkos ME,et a1.Inhibition of myocardila in— jury by ischemic postcon ditioning during reperfusion:comparision with ischemic precond.fj0ning[J].Am J Physiol Heart Circ Physi— ol,2003,285(2):H579-588. 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[2]单家治.提高阴道分娩质量[J_.中华妇产科杂志,1997,32(6): 323-325. 近年来,剖宫产率迅速上升,施行剖宫产者多半是难产, [作者单位]山西省晋中市第一人民医院,山西晋中030600 (收稿13期:2008—08—17)