孫玉福，閆駿

日本Kimura 研究小組自上世紀(jì)90 年代末對(duì)于氣體分子硫化氫（H2S）的研究開辟了H2S 介導(dǎo)生物信號(hào)傳遞的新紀(jì)元［1］。H2S可調(diào)節(jié)包括神經(jīng)系統(tǒng)、消化、心血管系統(tǒng)和肌肉骨骼肌系統(tǒng)的多種生物過程和多種信號(hào)通路的傳導(dǎo)，亦被稱為和NO、CO相提并論的第三大氣體信使分子。骨骼肌缺血再灌注損傷是臨床上常見的急重癥和創(chuàng)傷后并發(fā)癥，是指機(jī)體骨骼肌在多種原因，如嚴(yán)重?cái)D壓致廣泛骨骼與軟組織損傷、大血管或微血管損傷、斷離肢體重植、出血后綁縛止血帶時(shí)間過久、骨折后并發(fā)骨筋膜室綜合征、大出血致失血性休克后一定時(shí)間，予以缺血組織供血復(fù)氧，組織損傷不減輕反而加重的現(xiàn)象［4］。在臨床上缺血再灌注損傷可加重血管損傷、骨筋膜室綜合征和擠壓綜合征，甚至導(dǎo)致多器官功能衰竭或死亡［5-6］。目前H2S減輕骨骼肌缺血再灌注損傷的研究有較多報(bào)道，常常成為該氣體信使分子研究領(lǐng)域的爭(zhēng)論焦點(diǎn)。查閱文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)詳盡闡述機(jī)制的綜述較少，本文就其機(jī)制相關(guān)進(jìn)展作一綜述。

1 骨骼肌缺血再灌注損傷的產(chǎn)生機(jī)制及H2S對(duì)骨骼肌損傷的影響

1.1 骨骼肌缺血再灌注損傷的氧自由基、細(xì)胞凋亡學(xué)說 骨骼肌缺血再灌注損傷可以激活機(jī)體內(nèi)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氧自由基，氧自由基可通過細(xì)胞氧化應(yīng)激，線粒體功能障礙、啟動(dòng)細(xì)胞死亡等途徑介導(dǎo)骨骼肌缺血再灌注損傷［7］。而H2S 正是通過影響氧自由基的產(chǎn)生來保護(hù)骨骼肌缺血再灌注損傷，現(xiàn)已知曉骨骼肌中含有H2S 生成和釋放的酶與肝臟、腎臟等含有的酶相類似［8］，發(fā)生缺血再灌注損傷時(shí)，骨骼肌中H2O2及超氧陰離子等自由基大量產(chǎn)生，H2S 含量與產(chǎn)量減少，此時(shí)予以外源性H2S 可減輕缺血再灌注損傷，其中機(jī)制為降低H2O2與超氧陰離子水平、減少丙二醛（MDA）含量、降低超氧化物歧化酶（SOD）活性與蛋白表達(dá)水平［9］。細(xì)胞凋亡是細(xì)胞的一種受基因調(diào)控的自主死亡方式［10］，骨骼肌發(fā)生缺血再灌注，骨骼肌細(xì)胞凋亡，且凋亡參與介導(dǎo)骨骼肌損傷的發(fā)生，其中機(jī)制為抗凋亡基因bcl-2表達(dá)減少［11］。缺血前予以合適濃度的H2S可減輕缺血再灌注所致的肌小管及骨骼肌損傷，其機(jī)制正是減少細(xì)胞凋亡，且值得強(qiáng)調(diào)的是，應(yīng)在缺血后再灌注之前較早期予以H2S，此時(shí)減輕細(xì)胞凋亡的效果最好。事實(shí)上，在骨骼肌缺血再灌注損傷過程中，除了細(xì)胞凋亡還發(fā)生細(xì)胞壞死和細(xì)胞自噬等多種細(xì)胞死亡形式［12-13］。研究表明在缺血期細(xì)胞自噬加重，而再灌注期細(xì)胞自噬減輕，以雷帕霉素誘導(dǎo)細(xì)胞自噬的發(fā)生可減輕缺血再灌注損傷［14］。

1.2 骨骼肌缺血再灌注損傷的白細(xì)胞、微循環(huán)無復(fù)流學(xué)說 骨骼肌缺血再灌注損傷發(fā)生時(shí)因有白細(xì)胞激活，所以認(rèn)為這一損傷過程是一種急性的炎癥反應(yīng)表現(xiàn)［15］。早前亦有研究發(fā)現(xiàn)骨骼肌缺血再灌注損傷與白細(xì)胞阻塞微血管再灌注密切相關(guān)［16］。ROS代謝物參與骨骼肌缺血后早期低灌注的發(fā)生，并激活白細(xì)胞產(chǎn)生更多的ROS，參與介導(dǎo)再灌注損傷的發(fā)生過程［17］。維生素E（Vit E）作為一種抗氧化劑，可以阻止中性粒細(xì)胞聚集和內(nèi)流，進(jìn)而減輕骨骼肌缺血再灌注損傷，近期研究亦發(fā)現(xiàn)其還可減輕心肌缺血再灌注損傷［18］。在止血帶致大鼠骨骼肌缺血再灌注損傷模型中，H2S 以依賴于L-選擇素及腫瘤壞死因子α 轉(zhuǎn)化酶（TACE）的方式減少中性粒細(xì)胞聚集進(jìn)入骨骼肌組織中進(jìn)而減輕損傷［19］。研究發(fā)現(xiàn)，微循環(huán)功能障礙時(shí)血管內(nèi)血液濃縮，內(nèi)皮細(xì)胞腫脹及內(nèi)皮素介導(dǎo)的微血管收縮可導(dǎo)致毛細(xì)血管失再灌。此外，缺血再灌注還引起了炎癥反應(yīng)（毛細(xì)血管后微靜脈中的異常反流），進(jìn)而導(dǎo)致白細(xì)胞黏附及血管高通透性，而這一異常反流進(jìn)一步導(dǎo)致了細(xì)胞間質(zhì)發(fā)生水腫［20］。在臨床治療方面，予以等容量血液稀釋與誘導(dǎo)熱休克蛋白（HSP）表達(dá)可減輕毛細(xì)血管的無復(fù)流，同時(shí)阻滯分子黏附，使氧自由基失活，進(jìn)而減輕失血后炎癥反應(yīng)。

1.3 骨骼肌缺血再灌注損傷NO 相關(guān)學(xué)說 早在2002 年中國(guó)南方醫(yī)科大學(xué)即進(jìn)行大鼠骨骼肌缺血再灌注損傷相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)大鼠骨骼肌缺血再灌注損傷時(shí)NO含量減少，而予以L-精氨酸（L-Arginine）則血液中NO 含量上升，骨骼肌缺血再灌注損傷減輕，反之予以左旋硝基精氨酸（L-NNA）則骨骼肌缺血再灌注損傷持續(xù)存在并加重［21］。另有研究發(fā)現(xiàn)骨骼肌缺血再灌注損傷過程中血紅素氧合酶1（HO-1）表達(dá)增高，且高表達(dá)的HO-1與一氧化氮合酶（NOS）發(fā)揮協(xié)同作用，保護(hù)缺血再灌注的骨骼?。?2］。予以嗎多明（NO供體）可減輕骨骼肌缺血再灌注損傷，肌纖維壞死與中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)顯著減少，其機(jī)制為增強(qiáng)SOD、過氧化物酶（POD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性，減少肌纖維壞死與中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)程度［23］。但是，NO在骨骼肌缺血再灌注損傷中表現(xiàn)為“雙向作用”，一方面NO作為一種強(qiáng)自由基，本身可以加重?fù)p傷；另一方面NO通過其對(duì)血管作用減輕心、腦、肺及骨骼肌的缺血再灌注損傷。這樣的兩面性作用與H2S 頗為相似，NO 與H2S 同為氣體信使分子，兩者在氣體信使分子介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)通路交互作用仍是熱點(diǎn)［24-26］。既往研究多涉及心血管、泌尿生殖等系統(tǒng)疾病，其中正性調(diào)節(jié)機(jī)制包括：NO 使得H2S 生成酶——胱硫醚γ 裂解酶（CSE）發(fā)生蛋白質(zhì)亞硝基化修飾，促使CSE活化，反之H2S亦可以通過提高核因子（NF）-κB 活性和iNOS 活性進(jìn)而增加NO生成［27-29］。

1.4 骨骼肌缺血再灌注損傷的其他學(xué)說 目前認(rèn)為，在骨骼肌缺血達(dá)到一定時(shí)間（1～2 h）后再灌注，骨骼肌細(xì)胞內(nèi)的Ca2+增高才顯現(xiàn)出來，而氧自由基亦影響骨骼肌缺血再灌注后Ca2+的異常轉(zhuǎn)運(yùn)。使用聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶（PARP）抑制劑PJ34 可以顯著減輕骨骼肌缺血再灌注損傷，其機(jī)制為減少了骨骼肌細(xì)胞的能耗、降低了炎性標(biāo)志物的表達(dá)和提高骨骼肌細(xì)胞的存活率，可以進(jìn)一步推斷三磷酸腺苷（ATP）高耗、巨噬細(xì)胞炎性蛋白2（MIP-2）、角化細(xì)胞衍生趨化因子（KC）、髓過氧化物酶（MPO）等炎性標(biāo)志物表達(dá)升高參與介導(dǎo)骨骼肌缺血再灌注損傷［30］。但經(jīng)查閱文獻(xiàn)并未發(fā)現(xiàn)明確證據(jù)證實(shí)H2S通過影響這幾種機(jī)制減輕骨骼肌缺血再灌注損傷。

2 H2S對(duì)骨骼肌缺血再灌注所致遠(yuǎn)隔損傷的影響

骨骼肌缺血再灌注所致的損傷主要包括兩個(gè)方面：其一是骨骼肌自身的損傷，主要是缺血局部所致的骨骼肌微循環(huán)和實(shí)質(zhì)細(xì)胞的損傷；其二是局部骨骼肌損傷后所致的遠(yuǎn)隔器官損傷［31］，主要包括肝臟、腎臟、心臟、肺臟以及腦的損傷。

2.1 H2S減輕肝、腎、腦損傷 肝臟作為體內(nèi)最大的實(shí)質(zhì)性器官，具有排毒、解毒的功能，其豐富的血供使得其對(duì)于缺血再灌注損傷極其敏感，骨骼肌缺血再灌注可以造成遠(yuǎn)隔肝臟損傷［32］。外源性吸入H2S減輕骨骼肌缺血再灌注所致的肝損傷的機(jī)制包括降低缺血再灌注后脂質(zhì)過氧化反應(yīng)、抑制炎癥反應(yīng)因子、降低凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)并減少細(xì)胞凋亡［33］。筆者研究發(fā)現(xiàn)大鼠雙下肢擠壓傷后再灌注可致急性肝損傷，外源性H2S可減輕此類肝損傷（研究待發(fā)表）。腎臟是具有排泄毒素、調(diào)節(jié)電解質(zhì)平衡和內(nèi)分泌功能的器官，在機(jī)體發(fā)生應(yīng)激（如骨骼肌缺血再灌注損傷時(shí)）易于受損，嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致腎衰，甚至死亡［34］。外源性H2S 可通過抑制自由基的生成、減少細(xì)胞凋亡、抑制炎癥反應(yīng)及興奮KATP通道來減輕缺血再灌注損傷所致的腎功能損害［35］。骨骼肌缺血再灌注損傷引發(fā)腦損傷機(jī)制可能與血栓生成有關(guān)，在全腦缺血再灌注損傷模型中，腦組織H2S含量明顯減少，而予以較低濃度NaHS（25μmol/kg）有腦保護(hù)作用，反之予以較高濃度NaHS（180μmol/kg）則表現(xiàn)出毒性，加劇損傷［36］。

2.2 H2S 減輕心血管、肺損傷 內(nèi)源性H2S 參與了多種心血管疾病的發(fā)生發(fā)展過程，其中就包括心肌缺血損傷。骨骼肌缺血再灌注損傷發(fā)生后，血漿中H2S含量及心肌中CSE活性降低，予以外源性H2S后CSE活性明顯改善，證實(shí)H2S/CSE體系通過抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及肌質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)來改善骨骼肌缺血再灌注損傷所致的心肌損傷［37］。在骨科臨床工作中，急性肺損傷是機(jī)體尤其是雙下肢嚴(yán)重創(chuàng)傷的常見并發(fā)癥，如雙膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后，骨骼肌缺血再灌注損傷所致的肺水腫極易進(jìn)展為呼吸衰竭，嚴(yán)重者可致死。肺組織中H2S的產(chǎn)生依賴于H2S生成酶CSE，骨骼肌缺血再灌注損傷引發(fā)肺損傷過程中，血漿中H2S 含量降低。研究表明大鼠骨骼肌缺血再灌注后肺組織AQP1、AQP5表達(dá)降低，TLR4-Myd88-NF-κB通路激活，導(dǎo)致肺組織水腫、炎細(xì)胞浸潤(rùn)及免疫炎性損傷，是骨骼肌缺血再灌注及創(chuàng)傷后肺損傷的重要環(huán)節(jié)，以NaHS 的形式予以外源性H2S 可減輕下肢骨骼肌缺血再灌注肺損傷及肺水腫程度，其機(jī)制之一為H2S 調(diào)節(jié) TLR4-Myd88-NF-κB 通路以及 AQP1、AQP5的表達(dá)［38］。

3 結(jié)語

骨骼肌缺血再灌注損傷是骨科常見的創(chuàng)傷并發(fā)癥，該損傷可被氣體信使分子H2S所減輕，探究其發(fā)生機(jī)制，包括清除氧自由基、減輕細(xì)胞死亡等有助于更好地控制此類原發(fā)損傷及其所致的遠(yuǎn)隔器官損傷。近年來，關(guān)于H2S的藥理學(xué)作用及HS-加入到經(jīng)典藥物中合成新藥物的研究越來越多，但目前大多尚處于細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，沒有進(jìn)入臨床實(shí)際應(yīng)用，此外由于H2S 相關(guān)藥物的使用劑量和作用時(shí)間具有種屬差異等問題在國(guó)際上仍存在爭(zhēng)議，還需大量的基礎(chǔ)和臨床研究來證實(shí)。探究H2S減輕骨骼肌缺血再灌注損傷（原發(fā)與遠(yuǎn)隔損傷）的具體機(jī)制有利于臨床更好地發(fā)現(xiàn)和診治骨骼肌缺血再灌注損傷，減輕患者組織器官損害，也為H2S 將來的臨床應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。