薛建軍 張凌云 譚 萍

甘肅省中醫(yī)院麻醉科，甘肅 蘭州 730050

心肌缺血/再灌注損傷 (MIR)在體外循環(huán)心臟手術(shù)的復(fù)灌、心跳驟?；颊邚?fù)蘇及心肌梗死患者冠脈溶栓術(shù)等過程中都有發(fā)生可能，這將嚴(yán)重威脅患者的生命安全。因此，如何有效的減輕心肌缺血再灌注損傷是近年來研究熱點。參附注射液由中藥古方“參附湯”研制而成。是紅參、黑附片的提取物，有效成分含人參皂甙、烏頭生物堿類，有益氣補(bǔ)陽的作用。多種實驗證實參附對于心肌缺血再灌注損傷的具有保護(hù)作用，下面就其機(jī)制做一闡述。

1 再灌注損傷與預(yù)適應(yīng)的提出

30多年前，Maroko等［1］發(fā)現(xiàn)缺血后進(jìn)行的再灌注過程中會對心肌細(xì)胞產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷，表現(xiàn)為血壓驟降、再灌注心律失常，心肌組織超微結(jié)構(gòu)改變等現(xiàn)象［2］。1986年Murry等［3］首次提出心肌在經(jīng)受了多次短暫的缺血再灌注后，能在隨后的長時間缺血中減輕心肌損傷，即缺血預(yù)適應(yīng) (ischemic preconditioning，IPC)，這一現(xiàn)象在活體動物和離體細(xì)胞模型上都得到了證實［4－5］。近幾年中“預(yù)適應(yīng)”的含義有了明顯的延伸，除了缺血外，其他物理刺激或某些藥物制劑也能夠引發(fā)預(yù)適應(yīng)，從而增強(qiáng)細(xì)胞抵抗傷害的能力。

2 參附對心肌缺血再灌注損傷保護(hù)作用的可能機(jī)制

2.1 抑制氧自由基產(chǎn)生和細(xì)胞內(nèi)鈣超載

心肌缺血再灌注損傷時，血液由于體外循環(huán)導(dǎo)致機(jī)械性損傷和白細(xì)胞在肺血管聚集以及炎性反應(yīng)的引發(fā)，機(jī)體主要通過黃嘌呤氧化酶途徑可產(chǎn)生大量氧自由基，致膜脂質(zhì)過氧化，使細(xì)胞流動性和通透性增加，完整性喪失。丙二醛 (MDA)是氧自由基致脂質(zhì)過氧化的中間代謝產(chǎn)物，可反映細(xì)胞脂質(zhì)過氧化程度，間接反映細(xì)胞受氧自由基攻擊的嚴(yán)重程度，超氧化物歧化酶 (SOD)可清除機(jī)體內(nèi)超氧自由基，保護(hù)細(xì)胞，因而SOD高低可間接反映機(jī)體清除氧自由基的能力。周濤等［6］通過對60例全麻低溫下行心內(nèi)直視手術(shù)患者的研究發(fā)現(xiàn)體外循環(huán)可引起血漿MDA水平明顯上升而SOD明顯下降，但以對照組變化為甚，說明參附注射液使氧自由基產(chǎn)生減少，對心肌保護(hù)有一定的積極作用。近年來研究表明自由基主要由缺血再灌注的心肌線粒體產(chǎn)生，引起脂質(zhì)過氧化進(jìn)而損害機(jī)體細(xì)胞，而人參皂甙可直接抑制黃嘌呤氧化酶，抗氧自由基，抑制心肌缺血再灌注時的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)［7］。還有人指出參附抗氧自由基及抗脂質(zhì)過氧化反應(yīng)作用與促進(jìn)HSP70的表達(dá)［8］。萬彩虹等［9］將參附注射液作為心肌保護(hù)劑，觀察其對心內(nèi)直視手術(shù)心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用，通過透射電鏡結(jié)果及心肌細(xì)胞線粒體體視學(xué)分析都顯示，參附組心肌損傷程度較對照組明顯改善，線粒體破壞較小，說明參附注射液能夠明顯減輕缺血/再灌注所造成的心肌細(xì)胞線粒體的損傷。

缺血組織恢復(fù)血供后Na+/Ca2+交換異常，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量顯著增高并引起細(xì)胞損傷的現(xiàn)象稱為鈣超載。參附可以阻斷細(xì)胞膜鈣離子通道，降低心肌鈣負(fù)荷，減輕心肌損傷，促進(jìn)細(xì)胞恢復(fù)。人參皂甙除提供能量基質(zhì)，增加底物水平磷酸化，促進(jìn)三磷酸腺苷磷酸肌酸合成外，還可通過Ca+拮抗劑樣作用使缺血心肌細(xì)胞Ca+內(nèi)流減少 ，保護(hù)線粒體膜的完整性，阻止受損細(xì)胞進(jìn)一步惡化。人參皂甙可阻止細(xì)胞鈣通道，防止鈣超載;改善血液流變性，保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)內(nèi)皮釋放NO，擴(kuò)張血管，增加血流，改善微循環(huán)［10］。顧云等［11］利用基因芯片技術(shù)，探討了參附注射液對大鼠心肌缺血/再灌注損傷期間基因表達(dá)變化的影響，對其可能的分子機(jī)制進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示參附注射液對心肌起到保護(hù)作用的分子機(jī)制主要是通過調(diào)節(jié)抗氧自由基損傷相關(guān)基因、炎癥相關(guān)基因及鈣轉(zhuǎn)運(yùn)酶等相關(guān)基因，進(jìn)而參與調(diào)控心肌缺血/再灌注損傷過程中細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。通過抗過氧化脂質(zhì)損傷作用，減輕缺血時被激活的白細(xì)胞聚集等炎癥反應(yīng)，抑制缺血/再灌注期間鈣超載所致的細(xì)胞凋亡發(fā)生，從而提高心肌細(xì)胞的防御能力，起到保護(hù)心肌的作用。

2.2 調(diào)控核轉(zhuǎn)錄因子κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

2.2.1 參附對核轉(zhuǎn)錄因子κB及下游因子的調(diào)控作用

張本靜等［7］研究參附對大鼠MIR，采用免疫印記法測心肌NF－κB活性發(fā)現(xiàn)，參附注射液通過抑制缺血心肌中NF—κB的活性，降低促炎因子水平，對心肌起保護(hù)作用。劉新等［12］探討參附注射液對大鼠缺血再灌注心肌組織內(nèi)NF－κB活性、細(xì)胞間粘附分子－1(ICAM－1)和白細(xì)胞介素6(IL－6)水平的影響，證實了參附注射液對NF－κB、ICAM－1和IL－6有明顯的抑制作用，減輕缺血再灌注心肌組織損傷。這可能與其抑制NF－κB表達(dá)，從而調(diào)節(jié)ICAM－1和IL－6的轉(zhuǎn)錄、合成和較低IL－6的基因表達(dá)間接誘導(dǎo)CAM－1的合成減少等因素有關(guān)。田守元等［13］研究探討參附注射液預(yù)先給藥對大鼠心肌缺血再灌注損傷時炎性反應(yīng)的影響，結(jié)果示參附注射液預(yù)先給藥可通過下調(diào)促炎反應(yīng)、上調(diào)抗炎反應(yīng)對心肌組織發(fā)揮保護(hù)作用。王海燕等［14］通過觀察參附預(yù)處理對犬急性I－R心肌組織NF－κB和HSP70的表達(dá)、血清cTnT含量的影響，結(jié)果參附可通過降低血清中的cTnT含量、增強(qiáng)心肌HSP70的表達(dá)和降低NF－κB的活性，對犬心肌缺血再灌注損傷起到保護(hù)作用。

2.2.2 參附對核轉(zhuǎn)錄因子κB轉(zhuǎn)導(dǎo)凋亡相關(guān)基因調(diào)控作用

近年來國內(nèi)外研究證實在心肌缺血再灌注可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡，調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡的基因有有兩類:一類為起誘導(dǎo)作用的基因，如P53基因、AP0－1/Fas抗原、cfos及c－jun等;另一類則為起抑制作用的基因，如Bcl－2及相關(guān)基因 Bcl－xL、Bax、Bad、mcl－1等。劉正湘等［15］研究MIR可使心肌細(xì)胞凋亡數(shù)顯著增加，人參治療可明顯地抑制MIR時所誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生，提示人參具有抑制心肌細(xì)胞凋亡的作用，其機(jī)制可能是通過抑制NF－κB活化，增強(qiáng)Bcl－2基因表達(dá)有關(guān)。陳玉培等［16］觀察大鼠急性缺血再灌注損傷與凋亡相關(guān)基因Bcl－2、c－fos和Bax蛋白表達(dá)的關(guān)系及參附的影響，結(jié)果示參附可以促進(jìn)Bcl－2蛋白表達(dá)上調(diào)和Bax與c－fos蛋白表達(dá)下調(diào)，增加Bcl－2/Bax值，減輕心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡，從而減輕MIR，這可能是參附對MIR保護(hù)效應(yīng)的分子機(jī)制。

2.3 調(diào)控再灌注損傷補(bǔ)救酶 (RISK)途徑

正常細(xì)胞內(nèi)存在一些激酶信號系統(tǒng)，當(dāng)細(xì)胞發(fā)生缺血再灌注時，這些激酶被激活而抑制細(xì)胞的凋亡，稱為再灌注損傷補(bǔ)救酶 (the reperfusion injury salvage kinase，RISK)，包括激活的磷酸肌醇－3激酶－蛋白激酶B/絲氨酸－蘇氨酸激酶 (PI3K－PKB/Akt)途徑和細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶 (ERK)途徑。張力蛋白酶基因 (PTEN)是唯一兼有蛋白酯酶和磷酸酶活性的基因;磷脂酰肌醇－3激酶 (PI3K)是肌醇與磷酸肌醇的重要激酶。PTEN和P13K分別是磷脂酰肌醇－3激酶/蛋白質(zhì)絲氨酸蘇氨酸激酶 (P13K/Akt)信號通路的抑制因子和激活因子。激活P13K/Akt信號通路可抑制凋亡，調(diào)節(jié)糖原合成和葡萄糖轉(zhuǎn)換，從而增加糖原攝取，保護(hù)缺血再灌注心肌。夏中元等［17］研究了參附注射液(SFI)對糖尿病大鼠心肌缺血再灌注時第lO染色體同源丟失性磷酸酶、張力蛋白酶基因 (PTEN)和磷脂酰肌醇－3激酶 (P13K)表達(dá)的影響，證實參附減輕糖尿病大鼠心肌缺血再灌注損傷的機(jī)制與下調(diào)心肌組織PTEN表達(dá)，上調(diào)P13K表達(dá)，從而激活P13K/Akt信號通路有關(guān)。

2.4 參附與線粒體有關(guān)的機(jī)制

線粒體是真核細(xì)胞內(nèi)一種重要的細(xì)胞器，是細(xì)胞能量代謝的重要場所。線粒體參與細(xì)胞的壞死及凋亡過程，決定細(xì)胞的死亡方式，是I/R損傷中各種可能保護(hù)途徑的共同通路。

2.4.1 參附與KATPC

哺乳動物心肌有兩種KATPC:一種通常所指的是位于細(xì)胞膜上的KATPC(sarcKATPC)，另一種分布在線粒體內(nèi)膜上即mitoKATPC。KATPC主要受胞內(nèi)ATP濃度的調(diào)節(jié)，當(dāng)心肌缺血時，心肌細(xì)胞中的線粒體供氧不足，ATP合成減少而利用并不減少，導(dǎo)致ATP濃度下降，激活細(xì)胞膜上的KATPC，抑制了Ca2+內(nèi)流，達(dá)到保護(hù)心肌的目的。牟崇明等［18］通過研究發(fā)現(xiàn)參附注射液可以減輕大鼠心肌缺血再灌注損傷，試驗結(jié)果提示KATP通道阻滯劑格列苯脲不能取消參附減輕心肌缺血再灌注損傷的作用，表明參附減輕心肌缺血再灌注損傷不是通過KATP通道的激活而起作用的，而可能由于參附改善了缺血心肌的能量代謝，提供能量基質(zhì)，增加底物水平磷酸化，促進(jìn)ATP和磷酸肌酸合成，增加心肌細(xì)胞內(nèi)的ATP含量而未能激活KATP通道。

2.4.2 參附與MPTP

MPTP是線粒體內(nèi)、外膜之間的非特異性孔道，MPTP開放后，膜間隙的細(xì)胞色素C、凋亡誘導(dǎo)因子被釋放入胞漿，激活線粒體凋亡途徑［19－20］。MPTP開放后又可導(dǎo)致線粒體內(nèi)膜兩側(cè)H+濃度梯度消失，從而造成線粒體跨膜電位的耗散，線粒體跨膜電位的耗散是細(xì)胞凋亡級聯(lián)反應(yīng)開始的重要環(huán)節(jié)。田守元等［21］研究證實參附預(yù)先給藥可以減輕心肌缺血再灌注損傷，其機(jī)制可能與參附抑制心肌缺血再灌注誘發(fā)的線粒體通透性轉(zhuǎn)換和減輕線粒體跨膜電位有關(guān);辛毅等［22］研究大鼠心肌細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)、線粒體體視學(xué)分析結(jié)果、凋亡蛋白的表達(dá)證實參附液通過正調(diào)抗凋亡基因Bcl－2的表達(dá)，負(fù)調(diào)促凋亡基因蛋白Bax的表達(dá)，起到穩(wěn)定線粒體膜和調(diào)節(jié)線粒體膜的通透性，抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔MPTP的開放，抑制心肌缺血再灌注過程中所導(dǎo)致的心肌細(xì)胞的凋亡，從而對心肌細(xì)胞發(fā)揮保護(hù)作用。

3 參附與缺血后處理

2003年Zhao等［23］首次提出了缺血后適應(yīng) (ischemic postconditioning，IPost)，他們制作了狗急性心肌缺血的模型，在再灌注開始時對夾閉的冠狀動脈前降支進(jìn)行30S的灌注和30S的再缺血，交替3次后持續(xù)再灌注3 h。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，IPost組的心肌梗死面積減少，心肌細(xì)胞的水腫和凋亡也明顯減少。與IPC組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義，證實了IPost能減少再灌注損傷，保護(hù)強(qiáng)度與缺血預(yù)適應(yīng)相當(dāng)。而且IPost可以在缺血發(fā)生后應(yīng)用，因此具有更好的臨床應(yīng)用前景。目前藥物后處理國內(nèi)外研究多集中在血管活性藥物和麻醉藥物上，參附后處理對于心臟的保護(hù)作用尚未見報道，其作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，MIR的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)存在著廣泛而復(fù)雜的交匯和網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。參附對心肌缺血/再灌注損傷的保護(hù)作用是多因素，多途徑的調(diào)節(jié)過程，主要包括抗氧自由基作用、減輕Ca2+超載作用、抑制中性粒細(xì)胞激活和炎癥介質(zhì)釋放作用、抗凋亡以及通過凋節(jié)與心肌缺血，再灌注損傷相關(guān)的基因表達(dá)，以及調(diào)控線粒體功能來參與調(diào)控心肌缺血/再灌注損傷病理過程中復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。但參附后處理心肌缺血/再灌注損傷分子水平或基因水平的調(diào)控機(jī)制有待于深入研究，為祖國傳統(tǒng)中藥參附注射液的臨床合理應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

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