缺血后適應(yīng)對心肌無復(fù)流炎癥-氧化應(yīng)激機制的影響

李鳳麗(綜述)，董 梅，任法新(審校)

(青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬煙臺毓璜頂醫(yī)院心血管內(nèi)科，山東 煙臺 264000)

經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)是快速恢復(fù)心肌灌注，減少心肌梗死面積，改善臨床預(yù)后的有效方法之一。然而，即使在PCI成功開通心外膜血管的情況下，仍存在心肌灌注不良的現(xiàn)象，即心肌無復(fù)流(myocardiol no-reflow，MNR)現(xiàn)象。研究表明，MNR與PCI術(shù)后惡性心律失常、心力衰竭的發(fā)生密切相關(guān)[1-2]。如何有效地減少MNR現(xiàn)象是臨床心臟病專家迫切需要解決的問題。與缺血預(yù)適應(yīng)作用相似，缺血后適應(yīng)(ischemia postconditioning，IPC)同樣能夠激活機體的內(nèi)源性保護機制，發(fā)揮心臟保護作用。炎癥-氧化應(yīng)激機制在MNR的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用。IPC能否通過抑制炎癥-氧化應(yīng)激反應(yīng)，改善MNR現(xiàn)象，目前尚未見相關(guān)報道。該文主要從炎癥-氧化應(yīng)激機制的角度出發(fā)，探討IPC對MNR現(xiàn)象的影響。

1 MNR現(xiàn)象

1960年Krug等[3]構(gòu)建貓心肌缺血/再灌注模型，應(yīng)用2，3，5-氯化三苯基四氮唑染色的方法評估心肌灌注情況，發(fā)現(xiàn)缺血區(qū)心肌不能得到有效的血液灌注，這可能是最早發(fā)現(xiàn)的MNR現(xiàn)象。1985年Schofer等[4]首次報道了臨床MNR現(xiàn)象。

目前臨床上有多種評估MNR的方法，主要包括冠狀動脈造影、心電圖ST段回落、心肌呈色顯像、心肌聲學(xué)造影、冠狀多普勒導(dǎo)絲血流速度和壓力導(dǎo)絲測定等方法。采用不同的評估方法，測得的MNR發(fā)生率也不盡相同，發(fā)生率為20%～70%[2]。這提示MNR可能是心肌再灌注治療后的一種普遍現(xiàn)象。關(guān)于MNR發(fā)生的機制尚不清楚，目前認為MNR現(xiàn)象是心肌缺血/再灌注損傷微循環(huán)功能障礙的一種表現(xiàn)形式[5]。

大量臨床研究表明，MNR與不良的臨床預(yù)后密切相關(guān)。Ndrepepa等[6]發(fā)現(xiàn),MNR患者5年內(nèi)的病死率顯著高于具有充足血液復(fù)流患者，提示MNR患者臨床預(yù)后較差。MNR也影響左心室的重構(gòu)及擴大。Bolognese等[7]研究表明，MNR患者從術(shù)后第1天起左心室容積不斷擴大，術(shù)后6個月的左心室容積為170 mL，而無MNR患者未出現(xiàn)左心室容積的進行性擴大。Galiuto等[8]研究表明，術(shù)后6個月MNR患者的左心室舒張末期容積增加了20%，提示MNR是左心室容積擴大的重要的預(yù)測因子。因此，積極防治MNR現(xiàn)象從而改善MNR患者的預(yù)后具有重要意義。

2 炎癥-氧化應(yīng)激機制與MNR現(xiàn)象

白細胞的黏附、聚集、釋放反應(yīng)在MNR的發(fā)生中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。再灌注后大量白細胞浸潤到梗死相關(guān)微血管區(qū)域，在選擇素(如P-選擇素、E-選擇素)的作用下，白細胞在血管內(nèi)皮細胞表面滾動，隨后在整合素(CD11/CD18)的作用下與血管內(nèi)皮細胞穩(wěn)定黏附，進而堵塞毛細血管，使冠狀動脈血流量下降，導(dǎo)致MNR現(xiàn)象[9]。白細胞釋放腫瘤壞死因子ɑ、白細胞介素6等炎性因子，通過激活轉(zhuǎn)錄因子(如核因子κB)促進黏附分子表達，從而加重白細胞與內(nèi)皮細胞的黏附，促進MNR發(fā)生[10]。另外，白細胞通過激發(fā)炎性反應(yīng)，破壞微血管的完整性，增加血管通透性，導(dǎo)致心肌組織水腫，形成外源性壓迫，使冠狀動脈血流量進一步減少，促進MNR發(fā)生[11]。微血管損傷后，內(nèi)皮下的膠原纖維暴露，與血小板相互作用，促進血小板活化和血小板血栓的形成，導(dǎo)致心肌微循環(huán)栓塞，活化的血小板釋放5-羥色胺、血栓惡烷A2[12]。5-羥色胺可以有效地刺激血管平滑肌細胞收縮，具有強大的血管收縮作用，血栓惡烷A2也是有效的血管收縮劑，并且可以促進血小板聚集，促使血小板血栓的形成，最終使MNR現(xiàn)象不斷發(fā)展、惡化[13]。白細胞釋放炎性介質(zhì)，與血管內(nèi)皮細胞相互作用使內(nèi)皮細胞活化并釋放血管活性物質(zhì)，引起血管收縮，導(dǎo)致冠狀動脈阻力增加[14-15]。Willerson等[16]證實，冠狀動脈阻力的增加與無復(fù)流區(qū)血流的降低密切相關(guān)，提示冠狀動脈阻力增加可導(dǎo)致MNR現(xiàn)象。動物實驗證實，冠狀動脈梗阻90 min后，應(yīng)用濾除白細胞的灌注液灌注心肌可以降低MNR的發(fā)生，并且干預(yù)中性粒細胞聚集或阻斷其釋放反應(yīng)，可以減少心肌梗死面積[17]。

除了上述炎性反應(yīng)外，活性氧類(reactive oxygen species，ROS)也在MNR發(fā)生、發(fā)展中扮演著關(guān)鍵角色。心肌缺血時，氧自由基清除系統(tǒng)功能減弱甚至喪失，再灌注后，ROS通過多種途徑爆發(fā)式產(chǎn)生，超過了抗氧化防御系統(tǒng)的清除能力，導(dǎo)致ROS大量堆積[18]。ROS可導(dǎo)致內(nèi)皮細胞生物膜脂質(zhì)過氧化，降低膜的流動性，增加內(nèi)皮細胞膜的通透性，引起內(nèi)皮細胞腫脹，從而導(dǎo)致冠狀動脈血流量下降和MNR現(xiàn)象。ROS破壞內(nèi)皮細胞源性一氧化氮合酶和四氫葉酸(一氧化氮合酶的重要輔因子)的生物活性，導(dǎo)致一氧化氮合成減少[14]。一氧化氮不但可以使血管舒張，還可以阻止血小板聚集，抑制黏附分子(CD11/CD18)表達[19-20]。因此，一氧化氮合成減少可引起冠狀動脈血管收縮，血小板黏附、聚集形成微血栓，白細胞對內(nèi)皮細胞的損傷增強，加重MNR現(xiàn)象。Hasan等[21]研究表明，MNR患者肱動脈血液中非對稱二甲基精氨酸水平顯著升高，二甲基精氨酸可抑制一氧化氮的合成，表明一氧化氮合成減少與MNR的發(fā)生相關(guān)。ROS還可以激活轉(zhuǎn)錄因子(核因子κB、Ap-1)，促進黏附分子的表達，促進白細胞與內(nèi)皮細胞的黏附作用，進而加重白細胞聚集，微血管阻塞，導(dǎo)致MNR。ROS抑制細胞Na+，K+-ATP酶和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+-ATP酶的活性，從而導(dǎo)致細胞內(nèi)鈣超載。細胞內(nèi)過量的鈣離子可以引起心肌纖維長時間收縮(攣縮)，提示ROS可通過增強心肌纖維的持續(xù)性收縮，使心肌纖維間的毛細血管受到長時間壓迫，進而導(dǎo)致冠狀動脈血流量減少，MNR的發(fā)生[14]。

3 IPC與心肌I/R損傷

3.1IPC的背景 1986年Murry等[22]提出了缺血預(yù)適應(yīng)的概念，即在心肌長時間缺血之前，進行多次重復(fù)的非致命性短暫閉塞-開通操作，可以激活機體內(nèi)源性保護機制，增強心肌對缺血的耐受性，具有強大的心臟保護作用。在實際臨床中，心臟缺血事件是不可預(yù)測的，因此缺血預(yù)適應(yīng)的臨床應(yīng)用受到很大限制。1996年，Na等[23]首次提出了IPC的概念，即在心臟缺血事件發(fā)生后，完全恢復(fù)血液再灌注前，對梗死相關(guān)動脈實施數(shù)次短暫重復(fù)的閉塞-開通操作，可以取得與缺血預(yù)適應(yīng)類似的心臟保護作用。2003年，Zhao等[24]應(yīng)用犬心肌梗死模型，進行3次循環(huán)的閉塞-開通各30 s的操作，發(fā)現(xiàn)心肌梗死面積減少了44%，由此正式提出了IPC的概念。2005年，Staat等[25]對30例心肌梗死患者隨機分為PCI組和PCI+IPC組，結(jié)果表明，與IPC組相比，PCI+IPC組術(shù)后72 h的血清肌酸激酶顯著下降，心肌梗死面積減少36%，該研究首次將IPC應(yīng)用于臨床，具有里程碑意義。

3.2IPC抑制炎癥-氧化應(yīng)激反應(yīng)的機制 心肌缺血時，缺血心肌細胞合成并釋放腺苷，與細胞表面受體(A1、A2等)結(jié)合，發(fā)揮心臟保護作用[26]。除了具有血管舒張作用從而增加微循環(huán)血流量外，腺苷還能抑制白細胞黏附和遷移，抗血小板聚集，抑制ROS產(chǎn)生。另外，研究表明，腺苷可以減少缺血/再灌注模型鼠T細胞活化及其下游的炎性反應(yīng)的發(fā)生[27]。因此，腺苷具有減輕炎性反應(yīng)的作用。IPC通過間斷血液供應(yīng)而延緩腺苷的清除，從而減輕炎性反應(yīng)對心肌微循環(huán)的損傷。

IPC可以減少黏附分子(如P選擇素)的表達，抑制白細胞與內(nèi)皮細胞的黏附[28]。Zhao等[24]研究證實了IPC處理后中性粒細胞與冠狀血管內(nèi)皮細胞的黏附現(xiàn)象顯著地降低，缺血心肌過氧化物酶的活性降低，中性粒細胞的活化受到抑制。IPC通過反復(fù)間斷阻斷血流，使ROS的底物供應(yīng)減少，減少突然復(fù)氧導(dǎo)致的ROS的爆發(fā)產(chǎn)生，同時也使ROS清除酶不被快速稀釋，抑制ROS的大量堆積，減輕其對內(nèi)皮細胞的氧化損傷。Kin等[29]對在體鼠心臟缺血模型進行IPC操作，發(fā)現(xiàn)再灌注早期ROS的產(chǎn)生減少。Zhao等[24]研究表明，IPC能減少缺血區(qū)心肌丙二醛水平及二氫乙叮熒光染色(丙二醛和二氫乙叮與心肌氧化損傷密切相關(guān))，提示IPC能減少ROS的產(chǎn)生，從而減少ROS對細胞膜脂質(zhì)的過氧化損傷。Sun等[30]對離體幼鼠心肌細胞進行缺氧3 h、復(fù)氧3 h處理后也發(fā)現(xiàn)ROS產(chǎn)生減少。

IPC抑制炎癥-氧化應(yīng)激損傷的機制可能與以下信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)。①再灌注損傷補救激酶途徑(reperfution injury salvage kinase，RISK)：RISK包括磷脂酰肌醇3-激酶-Akt(phosphatidylinositol-3-OH kinase-Akt，PI3K-Akt)和絲裂原活化蛋白/細胞外調(diào)控激酶(mitogen-activated protein/extracellular regulation kinase，MEK1/2-ERK1/2)[31]。IPC可以通過細胞表面G蛋白偶聯(lián)受體激活PI3K-Akt信號通路，使內(nèi)皮細胞源性一氧化氮合酶活化并合成一氧化氮，從而改善心肌微循環(huán)，抑制血小板血栓的形成和白細胞參與的炎性反應(yīng)[32]。ERK1/2是絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)家族中的一員，MAPK屬于酪氨酸激酶系列，是體內(nèi)重要的第二信使，可將細胞外信號傳遞到細胞內(nèi)，從而促進超氧化物歧化酶、抗氧化因子的快速表達，進而減輕ROS介導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷。②p38 MAPK與c-Jun氨基端激酶MAPK：p38和c-Jun氨基端激酶是應(yīng)激反應(yīng)蛋白，可以被炎性介質(zhì)活化，從而介導(dǎo)細胞內(nèi)炎癥信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。IPC抑制p38和c-Jun氨基端激酶的活性，從而減輕氧化劑、炎性反應(yīng)對血管內(nèi)皮細胞的損傷[33]。

4 小 結(jié)

MNR是多因素共同參與的復(fù)雜的病理過程，具體發(fā)生機制目前尚不清楚。研究證實內(nèi)皮細胞功能損失、中性粒細胞浸潤、縮血管活性因子釋放、氧化應(yīng)激損傷、鈣超載等機制可導(dǎo)致心肌微循環(huán)功能障礙，促進MNR的發(fā)生，其中炎癥-氧化應(yīng)激反應(yīng)在MNR的發(fā)生中具有重要作用。大量研究表明，IPC通過激活RISK和p38 MAPK與c-Jun氨基端激酶MAPK等多種途徑抑制炎性反應(yīng)、減輕氧化應(yīng)激損傷、促進一氧化氮產(chǎn)生，從而抑制炎癥-氧化應(yīng)激反應(yīng)，減少MNR，改善心肌組織微循環(huán)灌注，最終發(fā)揮心臟保護作用。由此可見，IPC可有效地減少MNR的發(fā)生，為今后臨床防治MNR提供了新思路，具有十分廣闊的臨床應(yīng)用前景。

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