中醫(yī)藥對(duì)缺血再灌注線粒體損傷的保護(hù)作用

陳瑞娟 審校 芮慶林

南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院（江蘇南京210029）

機(jī)體組織器官正常代謝、功能的維持，有賴于良好的血液循環(huán)。各種原因造成的局部組織器官的缺血，常常使組織細(xì)胞發(fā)生缺血性損傷。但在動(dòng)物試驗(yàn)和臨床觀察中也發(fā)現(xiàn)，在一定條件下恢復(fù)血液再灌注后，部分動(dòng)物或患者細(xì)胞功能代謝障礙及結(jié)構(gòu)破壞不但未減輕反而加重，因而將這種血液再灌注后缺血性損傷進(jìn)一步加重的現(xiàn)象稱(chēng)為缺血再灌注損傷。凡能使組織或器官缺血后血流重新恢復(fù)的因素皆可成為再灌注損傷的原因，常見(jiàn)的有心臟停搏后心肺復(fù)蘇、休克糾正、心腦卒中后血運(yùn)重建和組織器官移植術(shù)后復(fù)流等。

線粒體是存在于大多數(shù)真核生物細(xì)胞中的細(xì)胞器，為細(xì)胞內(nèi)氧化磷酸化和形成ATP的主要場(chǎng)所，有細(xì)胞 “動(dòng)力工廠”之稱(chēng)。作為細(xì)胞內(nèi)主要的能量形成所在，線粒體不論在生理上或病理上都具有十分重要的意義。近年來(lái)，諸多研究顯示線粒體的結(jié)構(gòu)和功能受損是缺血再灌注細(xì)胞損傷的重要機(jī)制，線粒體保護(hù)途徑已成為預(yù)防缺血再灌注損傷新的研究熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)中醫(yī)藥對(duì)缺血再灌注損傷線粒體的保護(hù)作用方面進(jìn)行了大量積極的探索，本文就相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 缺血再灌注線粒體損傷的機(jī)制

1.1 自由基生成增多 自由基是指電子軌道上有不配對(duì)電子的原子、分子或基因，包括氧自由基（OFR）系列［超氧陰離子（O2-）、羥自由基（·OH）、過(guò)羥自由基等］和脂質(zhì)自由基系列（烷自由基、烷基自由基、脂質(zhì)過(guò)氧化物自由基等）。自由基通過(guò)多種機(jī)制參與細(xì)胞損傷過(guò)程，包括（1）引起脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸的過(guò)氧化，使膜結(jié)構(gòu)遭到破壞、蛋白降解、核酸主鏈斷裂；（2）促使花生四烯酸單向轉(zhuǎn)化為血栓烷A2，誘導(dǎo)缺血區(qū)血管痙攣、血管內(nèi)血小板聚集，使梗死范圍擴(kuò)大；（3）損傷內(nèi)皮細(xì)胞，引起組織的微循環(huán)障礙；（4）通過(guò)刺激細(xì)胞因子和黏附分子的表達(dá)，介導(dǎo)炎癥和免疫反應(yīng)，加重組織損傷。缺血缺氧導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)功能受損，氧利用障礙可產(chǎn)生過(guò)量的自由基，造成細(xì)胞損害。受損線粒體同樣難以充分利用再灌注帶來(lái)的氧生產(chǎn)ATP，多余的氧會(huì)被轉(zhuǎn)化成為更多的自由基加重細(xì)胞損害。此外，自由基還會(huì)直接損傷線粒體，包括對(duì)線粒體DNA、呼吸鏈和膜的脂質(zhì)過(guò)氧化。圍繞線粒體途徑的自由基惡性循環(huán)是缺血再灌注損傷的重要原因。

1.2 鈣超載 細(xì)胞內(nèi)鈣作為第2信使、代謝調(diào)節(jié)因子和膜穩(wěn)定劑在細(xì)胞正常機(jī)能活動(dòng)中起重要作用，亦可介導(dǎo)多種病理情況下的細(xì)胞死亡。生理情況下，鈣在細(xì)胞內(nèi)外存在很大的濃度差，這依賴于細(xì)胞膜正常通透性及胞漿鈣離子外排機(jī)制來(lái)維持，后一過(guò)程需消耗能量。缺血缺氧時(shí)主要由于ATP供應(yīng)不足、N-甲基-D-門(mén)冬氨酸（NMDA）受體過(guò)度興奮介導(dǎo)與其偶聯(lián)的鈣通道開(kāi)放、膜通透性增大及封阻機(jī)制障礙而致細(xì)胞外鈣內(nèi)流增加、胞漿鈣外排障礙，造成細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增高。細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載，一方面使血管收縮、加重缺血缺氧；同時(shí)引起細(xì)胞代謝、結(jié)構(gòu)與功能多方面的異常改變，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。線粒體被認(rèn)為是細(xì)胞內(nèi)最大的鈣池之一，可以有效地緩沖細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度變化。缺血再灌注后，細(xì)胞外Ca2+進(jìn)入胞漿，線粒體能從胞漿攝取大量Ca2+使得胞漿鈣超載緩解，但線粒體內(nèi)鈣離子的過(guò)度聚積使膜通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔開(kāi)放，引起線粒體功能障礙和啟動(dòng)細(xì)胞死亡事件相關(guān)蛋白釋放。線粒體受損可導(dǎo)致鈣超載而后者又進(jìn)一步加重線粒體受損，所以保護(hù)線粒體途徑被視為阻斷此不良循環(huán)的關(guān)鍵。

如上所述，缺血時(shí)線粒體氧化磷酸化不能有效進(jìn)行，ATP生成減少而水解增多，細(xì)胞由于能量不足發(fā)生功能障礙，隨著缺血時(shí)間延長(zhǎng)，線粒體功能和結(jié)構(gòu)受損，ATP耗竭細(xì)胞功能進(jìn)一步損害。再灌注時(shí)線粒體產(chǎn)生大量自由基，同時(shí)線粒體鈣轉(zhuǎn)運(yùn)紊亂，發(fā)生永久性通透性改變，胞漿鈣急劇升高，在 Bcl-2家族、半胱天冬酶、細(xì)胞色素C等凋亡相關(guān)因子的作用下，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡發(fā)生。線粒體受損致ATP生成障礙是缺血再灌注損傷始動(dòng)和加重的核心環(huán)節(jié)，故尋找線粒體保護(hù)藥物對(duì)于缺血再灌注損傷的早期干預(yù)保護(hù)意義重大。

2 中醫(yī)藥在缺血再灌注線粒體損傷中的保護(hù)作用

2.1 單味中藥提取物 （1）川芎嗪。川芎嗪可保護(hù)缺血再灌注后線粒體功能，機(jī)制包括提高大鼠腦缺血再灌注損傷時(shí)腦組織線粒體膜脂流動(dòng)性，可顯著提高腦缺血再灌注大鼠腦組織線粒體膜脂質(zhì)堆積密度；減少心肌細(xì)胞ATP的分解及增加ATP的生成而延緩ATP的衰竭，加強(qiáng)心肌細(xì)胞能量的儲(chǔ)備以及恢復(fù)線粒體的呼吸功能，部分減輕缺血再灌注時(shí)的線粒體損害；減少自由基生成和鈣超載的程度［1-2］。（2）黃芪。研究表明黃芪預(yù)處理組、超氧化物歧化酶（SOD）活性明顯高于心肌缺血再灌注組，而Ca2+濃度、丙二醛（MDA）含量則低于心肌缺血再灌注組，黃芪預(yù)處理組同心肌缺血再灌注組和線粒體ATP敏感性鉀通道特異性阻滯劑5-羥葵酸加黃芪預(yù)處理組相比較，線粒體超微結(jié)構(gòu)損傷明顯減輕，提示黃芪可降低線粒體氧自由基水平、減輕線粒體鈣超載，從而改善缺血再灌注心肌的線粒體結(jié)構(gòu)及功能，發(fā)揮心肌保護(hù)作用，且其很可能通過(guò)線粒體ATP敏感性鉀通道發(fā)揮作用［3］。（3）葛根素。葛根素可使腦缺血再灌注后大鼠腦線粒體內(nèi)游離 Ca2+、MDA 含量明顯下降，SOD、Na+/K+-ATP 酶、Ca2+-ATP 酶活性明顯升高，證明其可抑制線粒體氧自由基的產(chǎn)生，并且增強(qiáng)對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化物的清除，恢復(fù)ATPase活性，對(duì)腦缺血再灌注線粒體損傷有保護(hù)作用［4］。此外，葛根素預(yù)處理可明顯減輕大鼠心肌缺血再灌注 損傷，其心肌保護(hù)效應(yīng)可能部分通過(guò)開(kāi)放線粒體ATP 敏感性鉀通道（mito K-ATP ）的途徑產(chǎn)生［5］。 （4）三七總皂苷。研究顯示三七總皂苷在大鼠肝臟缺血再灌注早期主要通過(guò)直接清除自由基及提高線粒體SOD活力而減輕和預(yù)防大鼠IR肝細(xì)胞線粒體的損傷［6］。三七總皂苷能抑制腦缺血再灌注引起的海馬區(qū)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，抑制線粒體跨膜電位下降，保護(hù)海馬區(qū)細(xì)胞線粒體功能，這可能是其抗腦缺血再灌注損傷作用機(jī)制之一［7］。在腎缺血再灌注損傷中，三七總皂苷能直接清除自由基，提高琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶活性，升高血清降鈣素基因相關(guān)肽水平，降低鈣超載，從而減輕線粒體損傷，緩解缺血再灌注損傷［8］。（5）銀杏葉提取物。形態(tài)學(xué)觀察顯示銀杏葉提取物可減輕缺血再灌注小鼠海馬神經(jīng)元的損傷，這可能與其抑制谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性抗氧化的作用和升高線粒體膜蛋白結(jié)合Ca2+減輕細(xì)胞內(nèi)鈣超載有關(guān)［9］。銀杏內(nèi)酯能夠改善大鼠缺血再灌注引起的腦功能和組織損傷，但此作用可被預(yù)先給予的線粒體mito K－ATP阻滯劑5－羥基癸酸減弱，銀杏內(nèi)酯抗腦缺血再灌注損傷作用與mito K－ATP開(kāi)放有關(guān)［10］。（6）蒼術(shù)。研究顯示關(guān)蒼術(shù)乙酸乙酯提取物通過(guò)增加心肌組織中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）酶的活力，降低Mit-Ca2+的含量，增加心肌細(xì)胞膜Na+-K+-ATP酶、Mg2+-ATP酶的活力，來(lái)發(fā)揮對(duì)大鼠心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用［11］。（7）水芹。水芹為傘形科植物，全草性味甘辛，涼，功能清熱利水。在心肌缺血再灌注時(shí)，水芹提取物能夠增加心肌組織GSH-Px活力；降低心肌線粒體Ca2+的含量；增加心肌細(xì)胞膜Na+-K+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活力，考慮保護(hù)心肌缺血再灌注損傷心肌的主要機(jī)制之一［12］。

2.2 中藥復(fù)方 （1）補(bǔ)陽(yáng)還五湯。本方出自清代王清任著《醫(yī)林改錯(cuò)》，由黃芪、赤芍、川芎、當(dāng)歸、地龍、桃仁、紅花組成。方中重用黃芪補(bǔ)氣，與活血化瘀藥配伍，功在益氣活血，主治氣虛血瘀之中風(fēng)?，F(xiàn)代研究證實(shí)補(bǔ)陽(yáng)還五湯可使大鼠腦缺血再灌注損傷的線粒體腫脹減輕，梗死面積減少，其作用可能是通過(guò)上調(diào)Bcl-2/Bax比值，抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)變，減少細(xì)胞凋亡實(shí)現(xiàn)的［13］。（2）四逆湯。四逆湯是漢代張仲景在《傷寒雜病論》中所載主治少陰病的經(jīng)典名方，由附子、干姜、甘草組成，具有溫中祛寒、回陽(yáng)救逆之功效。研究顯示四逆湯對(duì)心臟缺血再灌注具有較好的清除脂質(zhì)過(guò)氧化物，增加血循環(huán)中NO水平，全面保護(hù)心臟的作用［14］。進(jìn)一步深入研究表明四逆湯通過(guò)防治線粒體的氧化損傷，保護(hù)線粒體膜穩(wěn)定性，進(jìn)而防治整個(gè)心肌組織發(fā)生氧化損傷，起到保護(hù)心肌的作用，其機(jī)制為增強(qiáng)線粒體SODmRNA的表達(dá)［15］。（3）益心康膠囊。由丹參、川芎、黃芪等組成的益心康膠囊預(yù)先灌注給藥可明顯減輕心肌脂質(zhì)過(guò)氧化程度，抑制磷脂酶A2活性，抑制線粒體磷脂降解和游離脂肪酸生成，改善線粒體膜脂流動(dòng)性。對(duì)呼吸功能及Ca2+-ATP酶活性也具有明顯的保護(hù)作用［16］。研究還發(fā)現(xiàn)，益心康含藥血清對(duì)氧應(yīng)激致大鼠心肌線粒體呼吸鏈酶損傷及心肌線粒體H+－ATP酶活性損傷也有保護(hù)作用［17-18］。

2.3 針灸 針刺治療中風(fēng)在我國(guó)已有數(shù)千年的臨床驗(yàn)證，早在《黃帝內(nèi)經(jīng)》中已有記載。由于時(shí)間治療窗的提出，針刺療法已經(jīng)從對(duì)缺血性中風(fēng)后遺癥和恢復(fù)期的治療轉(zhuǎn)到了對(duì)其急性期的治療研究。張莉［19］發(fā)現(xiàn)在腦缺血再灌注時(shí)自由基產(chǎn)生增加，自由基清除系統(tǒng)的功能低下導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化作用增強(qiáng)。自由基可以過(guò)度消耗抗氧化酶谷胱甘肽，并生成大量的脂質(zhì)過(guò)氧化物代謝終產(chǎn)物MDA，介導(dǎo)神經(jīng)元不可逆損傷。在大鼠腦缺血再灌注后的6、24、48、72h不用時(shí)間點(diǎn)內(nèi)，腦組織的 MDA含量明顯增加，24h以后升高明顯；GSH的活性顯著下降，在腦缺血再灌注6h時(shí)最低。針刺有助于降低MDA水平和提高 GSH活性，尤其對(duì)再灌注較長(zhǎng)時(shí)相組作用明顯。針刺可以降低MDA水平和提高GSH活性，因而說(shuō)明抑制自由基生成、整合內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)，促進(jìn)自由基清除、抗脂質(zhì)過(guò)氧化。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文主要概述中醫(yī)藥在缺血再灌注線粒體損傷中的研究現(xiàn)狀，總結(jié)近年來(lái)的研究成果。有鑒于中醫(yī)臨床復(fù)方的用藥特點(diǎn)，今后可加大對(duì)中藥復(fù)方在缺血再灌注損傷保護(hù)方面的研究，以發(fā)揮中藥復(fù)方多途徑、多靶點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)。

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