趙軼峰 趙自剛 牛春雨

(河北北方學(xué)院微循環(huán)研究所，河北 張家口 075000)

由于失血性休克患者全身有效循環(huán)血量減少，引起微循環(huán)障礙，導(dǎo)致重要生命器官缺血、缺氧。休克早期，在機體有效的代償作用下，心肌一般不易出現(xiàn)缺血、缺氧；隨著休克的進展，由于組織灌注不足，心臟灌流系統(tǒng)出現(xiàn)灌流不足，則會引起出現(xiàn)心肌缺血缺氧、細胞和組織損傷，成為受累器官之一，并出現(xiàn)明顯的收縮功能下降，進而加重其他臟器灌注不足，這也是休克后導(dǎo)致其他器官損傷的重要原因之一。因此，減輕低灌注狀態(tài)下的心肌缺血性損傷對于維護心肌的收縮功能及重癥休克的防治具有重要意義。本文綜述失血性休克后心肌損傷的表現(xiàn)及其發(fā)病機制。

1 心肌損傷的表現(xiàn)

失血性休克后的缺血缺氧會引起心肌細胞超微結(jié)構(gòu)會發(fā)生一定的變化，進而引起不同程度的損傷。冀春萱等〔1〕發(fā)現(xiàn)，失血性休克家兔心肌發(fā)生變性與壞死性改變及心肌的區(qū)帶性病變；大多數(shù)心肌纖維的肌膜結(jié)構(gòu)完整，但心肌纖維內(nèi)肌原纖維數(shù)目減少，間距擴大，各區(qū)帶排列輕度錯亂；肌原纖維及肌微絲溶解消失，個別肌纖維內(nèi)肌原纖維正常結(jié)構(gòu)幾乎喪失殆盡，代之以疏松網(wǎng)狀肌微絲團；線粒體普遍腫脹，嵴分離、斷裂，甚至崩解成膜碎屑，嵴數(shù)目明顯減少。劉曉峰等〔2〕發(fā)現(xiàn)家兔失血后90 min后，心肌組織呈現(xiàn)不同程度的缺氧性損傷：心肌細胞部分區(qū)域肌絲斷裂溶解、肌絲消失、肌小節(jié)縮短、H帶消失；線粒體出現(xiàn)腫大、畸形、嵴排列紊亂、部分嵴模糊不清。休克兔心肌肌絲原明顯收縮、肌漿網(wǎng)擴張、部分肌絲斷裂、溶解、線粒體聚集，間質(zhì)血管腔內(nèi)炎性細胞浸潤等變化〔3〕。此外，還可見心肌細胞輕度萎縮的現(xiàn)象。

2 心肌損傷的發(fā)病機制

失血性休克心肌細胞組織損傷的機制與缺血、缺氧引起的能量代謝障礙、細胞因子介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)、鈣超載引起的細胞凋亡、自由基介導(dǎo)的膜損傷及內(nèi)毒素直接或間接的損傷作用等多種因素及其之間的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)有關(guān)。

2.1缺血、缺氧引起的心肌細胞能量代謝障礙 組織灌注不足，引起心肌缺血缺氧，缺氧發(fā)生機制主要與缺血有關(guān)，血流減少，使組織氧分壓降低，耗氧量減少，氧化代謝受到抑制，從而使細胞內(nèi)能量儲備減少；由于心臟需氧量大、耗能多，一旦發(fā)生缺血缺氧，心肌細胞很快從有氧代謝轉(zhuǎn)為無氧糖酵解，產(chǎn)生ATP的能力極為低下(有氧代謝的1/18)，故缺氧可迅速引起心肌細胞能量代謝障礙。其后果一方面會導(dǎo)致心肌細胞功能障礙，引發(fā)一系列代謝紊亂，同時還可增加細胞對繼發(fā)性損傷的敏感性，使細胞在缺血后再灌注容易發(fā)生損傷；另一方面，無氧糖酵解導(dǎo)致的細胞內(nèi)酸中毒又可直接損害心肌細胞的超微結(jié)構(gòu)，能量代謝障礙還可造成心肌細胞某些基因、蛋白表達異常，同時缺氧也可使細胞內(nèi)鈣水平增加，Ca2+可激活磷脂酶，使游離脂肪從細胞和亞細胞器膜釋放增多，進而激活花生四烯酸連鎖反應(yīng)，直接損傷細胞，也可通過產(chǎn)生大量自由基損傷細胞，最終引起細胞腫脹、壞死、凋亡等一系列細胞死亡過程〔4〕。

2.2細胞因子介導(dǎo)的心肌細胞炎癥反應(yīng) 研究表明，心臟也是一個生成炎性介質(zhì)的潛在場所，炎癥細胞釋放的各種細胞因子通過不同的致炎途徑參與心力衰竭的發(fā)病過程〔5〕。研究顯示，在眾多炎性細胞因子中，腫瘤壞死因子(TNF)-α可能起核心作用〔6〕，它不僅介導(dǎo)內(nèi)毒素的多種生物學(xué)作用，而且通過誘生其他介質(zhì)協(xié)同作用，擴大其生物學(xué)效應(yīng)，從不同環(huán)節(jié)參與體內(nèi)炎癥反應(yīng)和組織損傷。也有研究顯示，在機體大量釋放的炎癥介質(zhì)中，TNF-α和白介素細胞(IL)-6是引起多種促炎細胞因子和炎癥介質(zhì)失控性釋放的關(guān)鍵因素〔7〕。云偉等〔8〕研究發(fā)現(xiàn)炎癥前細胞因子會促進中性粒細胞在心肌內(nèi)的黏附、聚集并釋放可溶性介質(zhì)，導(dǎo)致心肌微血管的阻塞和心肌損傷加重；有研究提示持續(xù)高濃度的TNF-α可改變肌膜蛋白，破壞心肌細胞，損壞心肌，促進和維持大量單核巨噬細胞、自然殺傷細胞和殺傷性T淋巴細胞等向心肌浸潤，導(dǎo)致心肌灶性壞死和纖維化〔9〕。IL-6通過一系列反應(yīng)也能促進中性粒細胞釋放超氧陰離子、穿孔素及抑制內(nèi)皮細胞合成釋放一氧化氮(NO)等細胞毒物引起或加重心肌損傷〔10〕。心肌梗死發(fā)生后TNF-α釋放增加，而TNF-α又促進IL-6的釋放，兩者協(xié)同促進炎癥反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展，從而導(dǎo)致心肌損害。

2.3自由基介導(dǎo)的心肌細胞膜損傷 生理狀態(tài)下，氧自由基(OFR)在機體代謝過程中不斷產(chǎn)生，參與機體防御作用及某些生物活性物質(zhì)的合成；另一方面機體又不斷清除體內(nèi)過多的自由基，免于其對組織細胞的損害；OFR產(chǎn)生與消除處于動態(tài)平衡狀態(tài)。但當(dāng)組織細胞缺血、缺氧時，對OFR的清除功能降低或喪失，而OFR生成增多，一旦組織恢復(fù)血供和氧供則使OFR大量產(chǎn)生和堆積，以多種方式造成細胞急、慢性損傷。可見，OFR的損傷作用是OFR產(chǎn)生和滅活失衡的結(jié)果〔11〕。研究表明〔12〕，OFR參與了細胞凋亡的發(fā)生，抗氧化劑可阻斷細胞凋亡，自由基可通過多種途徑引起細胞凋亡：激活p53基因，引起DNA損傷→活化多聚ADP核酸合成酶，引起煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)快速耗竭，ATP大量消耗；攻擊細胞膜上的不飽和脂肪酸→脂質(zhì)過氧化作用→細胞膜結(jié)構(gòu)破壞→增加細胞膜的通透性使Ca2+內(nèi)流增加→鈣超載；直接損害線粒體膜→通透性和膜電位改變；氧化應(yīng)激→活化轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB、活化蛋白(AP)-1或其他酶→細胞凋亡相關(guān)基因表達增高〔13〕；同時，攻擊細胞膜上不飽和脂肪酸的氧化產(chǎn)物(過氧羥基24碳四烯酸)→細胞凋亡；OFR引起心肌細胞炎癥反應(yīng)的級聯(lián)效應(yīng)也是導(dǎo)致凋亡的重要因素〔14〕。此外，“氧化應(yīng)激→激活Ca2+/Mg2+依賴的核酸內(nèi)切酶→產(chǎn)生細胞膜發(fā)泡現(xiàn)象”、“心肌細胞溶酶體破壞釋放的大量的消化酶”等多種因素，均可導(dǎo)致心肌細胞壞死，成為心肌損傷的重要因素。

2.4鈣超載引起的心肌細胞凋亡 Ca2+是體內(nèi)重要的第二信使，參與心肌細胞的興奮-收縮耦聯(lián)，心肌細胞膜內(nèi)外Ca2+濃度的穩(wěn)定是維持心肌細胞結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)。Shen等〔15〕發(fā)現(xiàn)犬心臟冠狀動脈短暫閉塞后復(fù)灌后可加速細胞內(nèi)Ca2+的積聚，并首次提出鈣超載學(xué)說；研究〔16〕發(fā)現(xiàn)Ca2+通道阻滯劑可降低心臟缺血再灌注損傷，證明了鈣超載在缺血再灌注損傷中的作用?，F(xiàn)已證實，休克晚期細胞內(nèi)鈣超載是細胞損傷不可逆發(fā)展的共同通路。鈣超載是導(dǎo)致心肌細胞凋亡的重要因素〔17〕，主要發(fā)生機制包括：激活鈣依賴性核酸內(nèi)切酶→降解DNA；Ca2+在ATP的配合下使DNA鏈舒展→暴露核小體之間的連接區(qū)內(nèi)的酶切位點→DNA核酸內(nèi)切酶切割DNA；激活谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶→催化細胞內(nèi)肽鏈間的?；D(zhuǎn)移，在肽鍵間形成共價鍵，使細胞骨架蛋白分子間發(fā)生廣泛交聯(lián)→形成凋亡小體；激活NF-κB→加速細胞凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄與表達增加〔18〕；激活誘導(dǎo)型NO合酶(iNOS)→合成NO增多→DNA中嘌呤和嘧啶脫氨基→DNA突變和DNA鏈斷裂；此外，過高的NO可降低胞質(zhì)的pH，并抑制蛋白質(zhì)和核酸合成，增加p53表達及減少細胞ATP合成，NO的這些細胞毒性可導(dǎo)致細胞凋亡。

2.5內(nèi)毒素直接或間接的損傷作用 失血性休克后出現(xiàn)的腸源性細菌/內(nèi)毒素移位可直接或間接損傷心肌。研究表明〔19〕，膿毒癥患者中有40%～50%合并心功能不全。通過犬離體心臟實驗證實，內(nèi)毒素能使冠脈血流減少，總冠狀血管阻力下降，其機制是由內(nèi)毒素對心肌的直接損傷導(dǎo)致的；內(nèi)源性或外源性細菌產(chǎn)生的大量內(nèi)毒素可直接作用于心肌細胞，引起心肌細胞凋亡，其毒性與內(nèi)毒素劑量呈正比；內(nèi)毒素可損害心肌細胞的線粒體、肌漿網(wǎng)、肌膜等，導(dǎo)致生物膜受損、能量產(chǎn)生與利用障礙〔20〕。這些依據(jù)支持內(nèi)毒素對心肌具有直接的損傷作用。

同時，內(nèi)毒素還可造成心肌細胞內(nèi)鈣調(diào)節(jié)系統(tǒng)紊亂、鈣依賴性蛋白激酶激活，早期使心肌細胞內(nèi)鈣水平上升，增強心肌細胞收縮力；晚期出現(xiàn)的鈣超載引起心肌細胞凋亡，鈣敏感性下降導(dǎo)致心肌收縮減弱；內(nèi)毒素引起心肌細胞黃嘌呤氧化酶、iNOS產(chǎn)生增多，促心肌細胞的OFR生成和NO釋放增多，形成氧化應(yīng)激引起心肌細胞損傷〔21〕；內(nèi)毒素直接引起血管內(nèi)皮損傷，導(dǎo)致心肌微循環(huán)障礙、微血栓形成，使心肌持續(xù)處于低灌注狀態(tài)，氧攝取不足，導(dǎo)致線粒體呼吸功能障礙，當(dāng)持續(xù)缺血時間>5～7 min時，呼吸鏈就會發(fā)生不可逆的改變〔22〕；內(nèi)毒素激活Fas/Apo-1、TNF受體、轉(zhuǎn)化生長因子受體等，均可啟動心肌凋亡信號通路〔23，24〕；而內(nèi)毒素引起心肌細胞炎癥反應(yīng)的級聯(lián)反應(yīng)，也是導(dǎo)致心肌細胞損傷的重要因素。

2.6休克腸淋巴液的毒性作用 近年來，國內(nèi)外學(xué)者開始關(guān)注淋巴系統(tǒng)在重癥休克發(fā)病學(xué)中的作用機制，提出了腸淋巴液是誘導(dǎo)器官損傷及功能障礙的關(guān)鍵因素〔25〕。針對休克腸淋巴液回流在重癥休克心肌損傷中進行了系列研究，發(fā)現(xiàn)阻斷失血-脂多糖(LPS)二次打擊或失血性休克時的腸淋巴液回流，可降低炎癥反應(yīng)、減輕自由基損傷、減少組織細胞凋亡、抑制中性粒細胞扣押及細胞膜泵功能障礙，從而減輕心肌損傷〔14，26，27〕；引流休克腸淋巴液可提高休克大鼠的平均動脈血壓，減輕心肌組織損傷，改善能量代謝與組織細胞膜泵活性〔28〕；將引流的休克腸淋巴液與原代培養(yǎng)的乳鼠心肌細胞共孵育，可損傷心肌細胞并上調(diào)NF-κB活性，啟動炎癥反應(yīng)；其作用機制與休克腸淋巴液中過多的內(nèi)毒素及炎癥因子有關(guān)〔29〕。這些結(jié)果提示，休克腸淋巴液的毒性作用是導(dǎo)致休克后心肌損傷的重要因素，阻斷休克腸淋巴液回流對休克后的心肌損傷具有良好的干預(yù)作用。因此，應(yīng)進一步加強腸淋巴途徑在危重病發(fā)展進程中心肌損傷的研究〔30〕。

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