七氟烷預(yù)處理對肺缺血再灌注損傷的保護(hù)機(jī)制

王 丹，田國剛

（海南省海口市人民醫(yī)院中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬?？卺t(yī)院麻醉科，海南 海口 570208）

七氟烷預(yù)處理對肺缺血再灌注損傷的保護(hù)機(jī)制

王 丹，田國剛

（海南省海口市人民醫(yī)院中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬?？卺t(yī)院麻醉科，海南 ?？?570208）

臨床上肺葉切除、肺移植、心肺轉(zhuǎn)流術(shù)、肺梗死、失血性休克等均涉及肺缺血再灌注損傷（LIRI）這一復(fù)雜的病理生理過程。七氟烷預(yù)處理通過炎癥反應(yīng)、Ca2+超載、氧化應(yīng)激、肺表面活性物質(zhì)、血紅素氧合酶HO-1、核因子NF-κB和MAPK通路等機(jī)制發(fā)揮肺缺血再灌注損傷的保護(hù)作用。本文就近年來有關(guān)七氟烷預(yù)處理對LIRI的保護(hù)作用做一綜述。

七氟烷預(yù)處理；缺血再灌注損傷；肺保護(hù)

1978年Modry首先報(bào)道了肺缺血再灌注損傷(Lung ischemia-reperfusion injury，LIRI)，于同年七氟烷開始適用于臨床麻醉，人們越來越關(guān)注肺缺血再灌注損傷及其保護(hù)措施。

1 炎癥反應(yīng)

多種炎癥細(xì)胞和炎癥介質(zhì)參與了肺缺血再灌注損傷的過程。肺組織中性粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等激活后釋放一系列炎性因子TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等，形成復(fù)雜的細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)，造成失控性“瀑布樣”炎癥反應(yīng)。肺I/R灌注期間，肺濕干重比值增加，毛細(xì)血管濾過系數(shù)增高，肺組織病理損傷加重，肺組織中性粒細(xì)胞聚集增多，支氣管肺泡灌洗液(BALF)中的漏出蛋白濃度和炎癥因子增多[1]。

有研究者采取改良的Eppinger方法建立大鼠肺缺血再灌注損傷模型，將45只Wistar大鼠隨機(jī)分為三組，分別是對照組、缺血再灌注組、七氟烷預(yù)處理組，結(jié)果表明再灌注時(shí)缺血再灌注組和七氟烷預(yù)處理組的肺通透指數(shù)(Lung permeability index，LPI)較對照組明顯升高；再灌注120 min后七氟烷預(yù)處理組LPI變化和肺組織病理學(xué)損傷明顯低于缺血再灌注組(P＜0.05)；且七氟烷預(yù)處理組肺間質(zhì)和肺泡滲出較缺血再灌注組明顯減少[2]。

Song等[3]通過氣道內(nèi)滴注脂多糖(LPS)建立大鼠ALI模型，對照組給予生理鹽水(1 ml/kg)，LPS組給予LPS(5 ml/kg)，七氟烷組在滴注LPS后吸入2.4%七氟烷1 h，6 h后處死大鼠抽血檢測炎癥指標(biāo)，取肺組織行HE染色顯微鏡下觀察病理學(xué)改變；LPS組肺組織結(jié)構(gòu)明顯破壞，肺泡壁毛細(xì)血管擴(kuò)張，間質(zhì)充血水腫，炎癥細(xì)胞浸潤明顯，七氟烷組肺組織損傷明顯減輕；與LPS組比較，七氟烷組和對照組TNF-α、ICAM-1mRNA表達(dá)降低(P＜0.05)，血漿TNF-α、ICAM-1濃度減少(P＜0.05)。

近來也有研究提出吸入麻醉藥可明顯抑制單肺通氣時(shí)肺部炎癥因子的產(chǎn)生，而對全身性炎癥反應(yīng)無明顯影響，Schilling等[4]將擇期單肺通氣下行胸外科手術(shù)患者63例，隨機(jī)分為丙泊酚組(4 mg·kg-1·h-1)、七氟烷組(吸入1MAC七氟烷)、異氟烷組(吸入1MAC異氟烷)。于開胸前和手術(shù)結(jié)束后30 min兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)測定支氣管肺泡灌洗液(BAL)和血漿TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8的含量；結(jié)果表明術(shù)后三組患者BAL中IL-6、IL-8濃度明顯升高；與七氟烷和異氟烷組比較，丙泊酚組術(shù)后BAL中TNF-α、IL-1β、IL-8濃度升高更顯著；三組患者血漿炎癥介質(zhì)除了IL-6表達(dá)升高外，TNF-α、IL-1β、IL-8無明顯改變。

2 Ca2+超載

缺血時(shí)細(xì)胞內(nèi)高Na2+對Na2+/Ca2+交換蛋白的直接激活和PKC、細(xì)胞內(nèi)高H+對Na2+/Ca2+交換蛋白間接激活共同促進(jìn)Ca2+內(nèi)流。Ca2+與CaM促進(jìn)氧自由基生成，Ca2+超載能破壞線粒體結(jié)構(gòu)和功能，促進(jìn)蛋白分解，造成細(xì)胞DNA損傷；此外，還能激活磷脂酶A2 (PLA2)和蛋白激酶C(PKC)致使花生四烯酸生成造成細(xì)胞毒性作用。

Liu等[5]臨床研究表明七氟烷預(yù)處理通過激活三磷酸腺苷(ATP)敏感性鉀通道(KATP)，減少缺血再灌注損傷的新生兒細(xì)胞內(nèi)和線粒體的鈣超載，起到細(xì)胞保護(hù)的作用．而這種作用可以被mitoKATP阻斷劑5HD消除。Tampo等[6]提出在大鼠I/R模型，吸入麻醉藥預(yù)處理可以加速細(xì)胞膜上L-Ca2+通道激活，減少Ca2+內(nèi)流，減輕Ca2+超載，進(jìn)而減輕Ca2+引起的氧化應(yīng)激損傷，而決定L-Ca2+通道失活的鈣調(diào)蛋白水平不受影響，這種作用可被細(xì)胞外Ba2+溶液消除。

3 氧化應(yīng)激

氧自由基可以直接損傷肺組織細(xì)胞造成肺泡膜的通透性增加，通過NF-κB信號傳導(dǎo)上調(diào)炎癥因子表達(dá)，破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、攻擊細(xì)胞核DNA、使細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化破壞細(xì)胞骨架，此外，氧自由基誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Tian等[7]在兔LIRI模型中發(fā)現(xiàn)血清丙二醛(MDA)、黃嘌呤氧化酶(XO)和肺組織髓過氧化物酶(MPO)濃度升高，而血清超氧化物歧化酶(SOD)水平降低。七氟烷預(yù)處理可減輕氧化應(yīng)激損傷，而這種細(xì)胞保護(hù)作用可被氧自由基的清除劑Trolox消除[8]。血清缺血修飾白蛋白(Ischemia-modified albumin，IMA)作為氧化應(yīng)激的標(biāo)志物，有研究者發(fā)現(xiàn)在單肺通氣的胸科手術(shù)的患者中，七氟烷組術(shù)后6 h IMA明顯低于丙泊酚組[9]。

Casanova等[10]行豬的肺切除加自體肺移植術(shù)，在麻醉誘導(dǎo)后七氟烷預(yù)處理組持續(xù)吸入3%七氟烷至單肺通氣前，對照組靜脈輸注丙泊酚(8～10 mg·kg-1·h-1)，開胸后30 min(T1)、肺切除前(T2)、松開肺動脈即刻(T3)、松開肺動脈后10 min(T4)、松開肺動脈后30 min (T5)共五個(gè)時(shí)間點(diǎn)采集相關(guān)指標(biāo)；與對照組比較，七氟烷預(yù)處理組T5時(shí)肺水腫程度明顯減輕，T3～5時(shí)血漿LPO濃度降低，T4～5時(shí)血漿MDA和MPO濃度降低，T3～5時(shí)血漿NO、eNOS、nNOS濃度升高、iNOS濃度降低。

Bedirli等[11]通過盲腸結(jié)扎穿孔建立大鼠ALI模型，在穿孔前30 min對照組吸入50%O2，七氟烷組吸入2%七氟烷，異氟烷組吸入1.5%異氟烷；與對照組比較，七氟烷組和異氟烷組肺組織中MDA和MPO活性降低；與異氟烷組比較，七氟烷組在2 h血漿NO濃度降低，在4 h總抗氧化能力(Total antioxidant capacity，TAC)升高，12 h、24 h肺組織MDA和24 h MPO活性降低；說明七氟烷和異氟烷預(yù)處理均能減輕急性肺損傷的氧化應(yīng)激損傷，且七氟烷的保護(hù)作用較異氟烷更明顯。

4 血紅素氧合酶(Heme oxygenase，HO)

血紅素氧合酶又稱熱休克蛋白-32(HSP-32)，屬于熱休克蛋白家庭成員。血紅素氧合酶-1(HO-1)可被多種理化因素刺激誘導(dǎo)表達(dá)，通過抗凋亡、抗炎、抗細(xì)胞增殖等發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用；其作用機(jī)制與HO-1催化血紅素降解產(chǎn)生膽綠素、CO和Fe2+有關(guān)[12]。

胡明品等[13]阻斷左肺門45 min后松開血管夾120 min建立了兔的LIRI模型，觀察到再灌注120 min后與IR組比較，七氟醚預(yù)處理組肺組織濕/干重比(W/D比)、肺泡損傷數(shù)(IRA)均顯著降低(P＜0.01)，肺組織超微結(jié)構(gòu)病理學(xué)損傷減輕；七氟醚預(yù)處理組肺組織HO-1活性(758.67±l11.15)較IR組(489.86±72.18)明顯升高(P＜0.01)，提示七氟烷通過上調(diào)HO-1活性發(fā)揮LIRI的保護(hù)作用。

馮惠民等[14]將健康雄性SD大鼠24只隨機(jī)分對照組、雙肺通氣組、單肺通氣組(右肺單肺通氣1 h)和七氟醚預(yù)處理組(單肺通氣前吸人2.4%七氟醚30 min)，處死大鼠后取肺組織測定濕/干重比(W/D比)和HO-1含量，顯微鏡下觀察病理學(xué)變化；與對照組比較，其余三組肺組織W/D比升高，HO-1表達(dá)上調(diào)(P＜0.05)；與單肺通氣組比較，七氟烷預(yù)處理組肺組織W/D比降低，HO-1表達(dá)上調(diào)(P＜0.05)，病理學(xué)損傷減輕；證實(shí)了七氟烷預(yù)處理增強(qiáng)肺組織HO-1的表達(dá)減輕了單肺通氣所致的肺損傷。

5 核因子NF-κB(Nuclear factor-κB)

多種胞外信號刺激(TNF-α、IL-1、LPS、氧自由基等)促使NF-κB與IκB解離后進(jìn)入細(xì)胞核，并與核內(nèi)編碼促炎因子(IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α)、趨化因子(IL-8、單核細(xì)胞趨化蛋白-1)、粘附分子(ICAM-1、VCAM-1)的目的基因上結(jié)合，促進(jìn)相關(guān)基因的表達(dá)，引起一系列的炎癥反應(yīng)。Watanabe等[15]將人的小氣道上皮細(xì)胞培養(yǎng)基置于低氧(5%CO2/95%N2)環(huán)境24 h，同時(shí)通過七氟烷蒸發(fā)器給予七氟烷(0，1.1%，2.2%)，而后恢復(fù)高氧(5%CO2/95%O2)條件5 h，并給予TNF-α(0 ng/ml、5 ng/ml、10 ng/ml、50 ng/ml)刺激上皮細(xì)胞；研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在缺氧/復(fù)氧的體外模型中，七氟烷抑制了TNF-α誘導(dǎo)小氣道上皮細(xì)胞IL-6、IL-8、MCP-1 mRNA的表達(dá)和IL-6、IL-8的產(chǎn)生，而七氟烷的這種保護(hù)機(jī)制是通過上調(diào)IκB的表達(dá)，阻斷p65 NF-κB移位進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)而抑制下游信號傳導(dǎo)通路中炎癥因子的產(chǎn)生。

Boost等[16]體外培養(yǎng)單核細(xì)胞系THP-1細(xì)胞，七氟烷組和異氟烷組分別給予1MAC七氟烷和異氟烷預(yù)培養(yǎng)6 h，對照組給予95%O2/5%CO2，接著用TNF-α(0 ng/ml、50 ng/ml、100 ng/ml)刺激THP-1細(xì)胞，18 h后測定細(xì)胞內(nèi)和培養(yǎng)基上層清液中IL-8、IL-8 mRNA、HO-1、HO-1 mRNA的濃度；與對照組比較，七氟烷和異氟烷組IL-8、IL-8 mRNA、HO-1、HO-1 mRNA的表達(dá)均明顯降低；這與吸入麻醉藥上調(diào)IκBα的表達(dá)，抑制IκBα的降解，進(jìn)而抑制p65的活性，阻斷NF-κB的核移位有關(guān)。

活化NF-κB與細(xì)胞凋亡的調(diào)控有關(guān)。Wang等[17]在動物I/R模型中發(fā)現(xiàn)，與對照組比較，七氟烷預(yù)處理組缺血前抗凋亡因子Bcl-2表達(dá)上調(diào)；與I/R組相比，七氟烷預(yù)處理組再灌注后NF-κB表達(dá)明顯降低，進(jìn)而抑制下游炎性因子ICAM-1、TNF-α及凋亡蛋白酶caspase-3的表達(dá)；NF-κB的阻滯劑PTN可消除七氟烷的這種作用，說明了七氟烷預(yù)處理通過抑制NF-κB介導(dǎo)的炎性介質(zhì)和凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)發(fā)揮保護(hù)作用。這與Lu等[18]的研究結(jié)果一致。

6 MAPK通路

絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activatedprotein kinases，MAPKs)介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)炎癥介質(zhì)(如促炎因子、趨化因子、粘附因子)、凋亡、分化等反應(yīng)。p38和JNK是MAPKs家族中重要成員，二者被等激活后引起下游效應(yīng)分子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。Asaduzzaman等[19]通過盲腸結(jié)扎與穿孔建立大鼠ALI模型，實(shí)驗(yàn)組在ALI模型建立之前給予p38MAPK特異性的阻斷劑SB 239063和SKF 86002，與對照組比較，肺組織中白細(xì)胞浸潤和趨化因子產(chǎn)生減少。Zhang等[20]建立了脂多糖誘發(fā)急性肺損傷的大鼠模型，證實(shí)阻斷p38MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活能夠減緩肺組織損傷。

Sun等[21]實(shí)驗(yàn)證明，七氟烷預(yù)處理減輕TNF-α導(dǎo)致的肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的通透性增高，此外七氟烷預(yù)處理抑制了p38 MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活。Wang等[22]證實(shí)了缺血前吸入七氟烷可以抑制p38 MAPK和NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路阻斷了下游的炎癥級聯(lián)反應(yīng)。

7 結(jié) 語

由于缺血再灌注的不可預(yù)知性，大多數(shù)研究是在動物模型上進(jìn)行的，限制了七氟烷在臨床試驗(yàn)的應(yīng)用。七氟烷對LIRI的保護(hù)機(jī)制尚未完全闡明，更深入的研究顯得迫在眉睫，相信隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展，這種保護(hù)機(jī)制將日趨明朗。

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A

1003—6350（2014）14—2114—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.14.0818

2013-11-28)

田國剛。E-mail：dr_tgg@126.com