右美托咪定對(duì)重要器官保護(hù)作用研究進(jìn)展

魏碧玉，李凌海，劉 偉

圍術(shù)期保證器官灌注、維持組織氧供需平衡、減輕重要器官缺血缺氧性損傷是加速康復(fù)的重要環(huán)節(jié)，加強(qiáng)術(shù)中氧供需平衡監(jiān)測，預(yù)防性使用器官保護(hù)藥物可顯著降低術(shù)后心、腎、肺、腦等重要器官損傷的發(fā)生率，改善患者預(yù)后[1]。右美托咪定具有一定劑量范圍內(nèi)“清醒鎮(zhèn)靜”、不增加阿片類藥物的呼吸抑制、抑制交感、穩(wěn)定循環(huán)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在圍術(shù)期廣泛應(yīng)用。還具有抗心律失常，降低腎、肺損傷的發(fā)生率，預(yù)防術(shù)后認(rèn)知功能障礙的作用[2]，但其作用機(jī)制尚未明了，現(xiàn)將近幾年國內(nèi)外右美托咪定對(duì)心、腎、肺、腦保護(hù)作用及機(jī)制綜述如下。

1 右美托咪定的心肌保護(hù)作用

1.1 右美托咪定可抗氧化應(yīng)激和抗炎 缺血/再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury，IRI)是指缺血缺氧導(dǎo)致細(xì)胞能量耗竭產(chǎn)生活性氧，再灌注后引發(fā)細(xì)胞凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)造成器官衰竭，常見于器官移植、皮瓣移植、燒傷、感染性休克、止血帶反應(yīng)及體外循環(huán)下心臟直視手術(shù)[2]。研究表明，組織缺血時(shí)超氧陰離子、羥自由基、過氧化氫大量活性氧生成損傷膜磷脂，使染色體斷裂、蛋白質(zhì)功能喪失，造成組織損傷[3]；膜泵失靈鈣超載激活磷脂酶，溶解細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜破壞細(xì)胞骨架；細(xì)胞膜降解釋放趨化因子，白細(xì)胞聚集釋放大量炎癥介質(zhì)造成血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹阻塞微循環(huán)障礙，加重組織缺血[4]。氧化應(yīng)激和炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)是IRI中的重要環(huán)節(jié)，活性氧、Ca2+及炎癥趨化因子激活Toll樣受體4(toll-like receptor 4，TLR4)，下游的核蛋白轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor-κB，NF-κB)被活化后進(jìn)入細(xì)胞核與腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素6(interleukin 6，IL-6)等基因的啟動(dòng)子結(jié)合不斷放大的炎癥反應(yīng)引發(fā)大量活性氧、Ca2+及炎癥因子積累最終造成器官衰竭[5]。

右美托咪定抗炎途徑多種多樣，研究表明[6]，右美托咪定預(yù)處理組的缺血/再灌注大鼠心肌梗死面積減少、乳酸脫氫酶活性受到抑制，TNF-α、TNF-β、IL-6水平降低以及TLR4/NF-κB表達(dá)下降，右美托咪定預(yù)處理加TLR4基因敲除組大鼠缺血/再灌注后不再發(fā)生細(xì)胞損傷，右美托咪定加TLR4過表達(dá)組大鼠中未觀察到右美托咪定對(duì)IRI心肌的保護(hù)作用，說明右美托咪定通過抑制TLR4/NF-κB通路對(duì)IRI心肌發(fā)揮抗炎作用。但是右美托咪定的作用靶點(diǎn)是什么，靶向TLR4抑制劑是否能為缺血/再灌注治療提供一個(gè)新方向有待進(jìn)一步研究。

在脂多糖誘導(dǎo)的膿毒癥心肌病小鼠中，右美托咪定可通過α7煙堿型膽堿受體發(fā)揮抗炎作用[7]。在肺癌根治術(shù)單肺通氣患者中，右美托咪定可通過促進(jìn)自噬作用抗炎[8]。但是在糖尿病大鼠中，以1 μg/kg/h的速度連續(xù)泵注右美托咪定4周后，大鼠自噬相關(guān)蛋白及磷酸化蛋白激酶降低，心室舒張末期壓力增加、心室收縮性增加，說明右美托咪定通過抗自噬作用抗炎[8]。右美托咪定在糖尿病大鼠心肌中對(duì)自噬作用的影響是否與右美托咪定劑量有關(guān)，仍需進(jìn)一步證實(shí)。

1.2 右美托咪定可抑制細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡的3種途徑分別是線粒體途徑、死亡受體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑[9]。研究表明[10]，右美托咪定可干預(yù)線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡途徑，減少H2O2誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞死亡。當(dāng)組織缺血線粒體受損時(shí)，線粒體中細(xì)胞色素C(cytochrome C，Cyt-C)釋放激活線粒體凋亡途徑，右美托咪定通過抑制線粒體生物發(fā)生和線粒體呼吸復(fù)合體[11]，調(diào)節(jié)線粒體膜電位，降低活性氧和乳酸脫氫酶水平，抑制B細(xì)胞淋巴瘤蛋白(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)家族中的促凋亡蛋白(bcl-2-associated X protein，Bax)而抑制線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。此外，組織缺血缺氧細(xì)胞內(nèi)鈣超載引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡途徑[11]，右美托咪定通過抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡途徑下游的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶12活性和葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78表達(dá)水平進(jìn)而抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導(dǎo)的氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡。Ca2+在激活線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中發(fā)揮了主要作用，細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的調(diào)節(jié)主要依靠鈣調(diào)蛋白，右美托咪定是否可以調(diào)節(jié)鈣調(diào)蛋白的活性并未被指出，這一點(diǎn)可以為右美托咪定抗心律失常的機(jī)制提供新思路。

1.3 右美托咪定可抗心律失常 心肌缺血時(shí)K+和Ca2+失衡，異位起搏點(diǎn)和折返通路形成，嚴(yán)重?cái)_亂心臟電活動(dòng)，為心肌IRI后室速與室顫的發(fā)生奠定基礎(chǔ)，右美托咪定對(duì)先天性心臟病術(shù)中及術(shù)后反復(fù)發(fā)生的快速性室性心律失常的預(yù)防和治療有確切作用[12]。心臟是一個(gè)縫隙連接蛋白(connexin43，Cx43)廣泛分布的“功能合胞體”[13]，興奮傳到心房和心室，通過心肌細(xì)胞間的Cx43傳遍整個(gè)心房和心室，引起心房、心室收縮。右美托咪定可通過抑制Cx43的減少和排列紊亂而抑制心肌細(xì)胞間失偶聯(lián)，從而發(fā)揮抗心律失常的作用。右美托咪定預(yù)處理的缺血/再灌注大鼠心律失常比例降低且心律失?；謴?fù)時(shí)間縮短，免疫組化染色右美托咪定組心肌細(xì)胞Cx43分布均勻，數(shù)量多，結(jié)構(gòu)完整。而且L型鈣通道和鈉鈣交換體在心臟電活動(dòng)中發(fā)揮重要作用[14]，右美托咪定可通過下調(diào)L型鈣通道和鈉鈣交換體的表達(dá)減弱鈣離子進(jìn)入心肌細(xì)胞從而抗心律失常。

2 右美托咪定的腎保護(hù)作用

2.1 右美托咪定可抗氧化應(yīng)激和抗炎 腎臟血流豐富，側(cè)枝循環(huán)少，需氧量高，腎功能儲(chǔ)備少，所以手術(shù)失血、麻醉抑制、高血壓和糖尿病均可使腎臟成為缺血/再灌注易受累的器官。研究表明，右美托咪定通過激活磷脂酰肌醇3/蛋白激酶B/絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶(phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin,PI3K/AKT/mTOR)信號(hào)通路上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子表達(dá)和調(diào)節(jié)泛素連接酶磷酸化而減少缺氧誘導(dǎo)因子降解對(duì)H2O2誘導(dǎo)的人腎小管上皮細(xì)胞發(fā)揮保護(hù)作用[15]。右美托咪定預(yù)處理毒性鏈脲霉素糖尿病大鼠可降低炎癥小體NLRP3(NACHT、LRR and PYD domains-containing protein 3)，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1、IL-1β、AKT、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)水平，但是在缺血/再灌注后給予右美托咪定降低炎癥小體NLRP3的效果差，機(jī)制可能是右美托咪定通過抑制P38絲裂原活化蛋白激酶和硫氧還原蛋白的表達(dá)減輕毒性鏈脲霉素糖尿病大鼠缺血/再灌注導(dǎo)致的急性腎損傷[16]。此外，右美托咪定能抑制腎素-血管緊張素系統(tǒng)，增加腎血流，顯著降低大鼠右腎切除術(shù)手術(shù)開始、缺血后15 min、再灌注后15 min、手術(shù)后6 h血漿中性粒細(xì)胞凝膠蛋白酶載脂蛋白[17],在腎缺血早期發(fā)揮保護(hù)作用，減少腎缺血急性腎小管壞死的發(fā)生率。

右美托咪定可通過抗氧化應(yīng)激、抗炎、抗交感活性和抑制細(xì)胞凋亡等多種途徑發(fā)揮腎臟保護(hù)作用，從減輕缺血/再灌注誘導(dǎo)的急性腎損傷和慢性腎功能衰竭，改善腎小管間質(zhì)纖維化、減少管狀細(xì)胞的衰老和降低衰老相關(guān)標(biāo)志物p53、p21與p16基因表達(dá)等方面[18]具有重大意義。

2.2 右美托咪定可促進(jìn)保護(hù)性蛋白合成 右美托咪定結(jié)合α2b受體刺激腎遠(yuǎn)曲小管細(xì)胞產(chǎn)生三磷酸肌醇活化蛋白激酶C(protein kinase C,PKC),PKC激活細(xì)胞內(nèi)器官保護(hù)的信號(hào)通路，打開肌纖維膜和線粒體上的三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)敏感的K+通道，并通過基因轉(zhuǎn)錄促進(jìn)保護(hù)性細(xì)胞蛋白合成[19]。

3 右美托咪定的肺保護(hù)作用

缺血/再灌注肺損傷常見于肝腎移植手術(shù)，體外循環(huán)心臟直視手術(shù)，體外膜肺氧合。心、肝、腦等缺血再灌注后，釋放大量的炎癥因子可造成肺水腫，通氣血流比值失調(diào)，右美托咪定可能通過抑制TLR4/NF-κB信號(hào)通路降低血漿中炎性介質(zhì)水平，減輕肺水腫，增加肺順應(yīng)性，降低肺損傷評(píng)分[20]。右美托咪定一方面通過抑制高遷移率族蛋白B1介導(dǎo)的TLR4/NF-κB和PI3K/AKT/mTOR途徑，另一方面通過微RNA381靶向減弱脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷[21]，從而減輕內(nèi)毒素脂多糖造成的急性肺損傷。

臨床中大潮氣量高濃度氧不僅不會(huì)提高患者氧合，還會(huì)造成急性肺水腫。右美托咪定通過抑制氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、肺上皮細(xì)胞凋亡和NLRP3炎性體的激活減輕急性肺損傷，所以右美托咪定鎮(zhèn)靜適用于長期使用呼吸機(jī)進(jìn)行氧療的患者[22]。

4 右美托咪定的腦保護(hù)作用

4.1 右美托咪定可抗氧化應(yīng)激和抗炎 小膠質(zhì)細(xì)胞M1表型與炎癥反應(yīng)有關(guān)，M2表型可抗炎，在腦缺氧、外傷時(shí)，神經(jīng)炎癥和小膠質(zhì)細(xì)胞密切相關(guān)。右美托咪定可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化發(fā)揮腦保護(hù)作用，改造M1表型小膠質(zhì)細(xì)胞到M2表型小膠質(zhì)細(xì)胞而發(fā)揮抗炎作用[23]。右美托咪定還可通過抑制細(xì)胞癌基因FOS下游的c-Fos/NLRP3/caspase-1傷害性凋亡通路抑制LPS和ATP誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)[24]。

在新生大鼠腦缺血/再灌注模型中，神經(jīng)保護(hù)作用與抑制腦TLR4/NF-κB和細(xì)胞間粘附分子在腦組織的表達(dá)有關(guān)，進(jìn)而抑制氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)使海馬CA3區(qū)細(xì)胞凋亡減少，TLR4表達(dá)降低[25]。

4.2 右美托咪定可抗凋亡 PI3K/AKT信號(hào)通路在調(diào)控細(xì)胞代謝、生長、凋亡和轉(zhuǎn)錄方面均有重要作用，也是右美托咪定抗凋亡的主要作用靶點(diǎn)[26]。大量研究證明，右美托咪定具有神經(jīng)保護(hù)活性，在缺氧誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性神經(jīng)元模型中，右美托咪定通過抑制還原型輔酶Ⅱ介導(dǎo)的氧化應(yīng)激，抑制細(xì)胞內(nèi)鈣超載，改善線粒體功能降低Cyt-C，從而抑制線粒體Cyt-C誘導(dǎo)蛋白酶凋亡通路[24]。右美托咪定可激動(dòng)α2受體，通過G蛋白偶聯(lián)受體激活ERK1/2和PI3K/AKT信號(hào)通路以及下游的GSK-3β的磷酸化，治療暴露于缺血/再灌注的大鼠,可顯著減輕因小鼠大腦中動(dòng)脈閉塞引起的大腦半球IRI而導(dǎo)致的腦梗死、腦水腫、還能降低海馬CA1區(qū)和皮質(zhì)神經(jīng)元的凋亡，降低神經(jīng)功能損傷評(píng)分[25]。氯胺酮能顯著降低神經(jīng)干細(xì)胞的存活率和增殖，增加細(xì)胞凋亡。右美托咪定預(yù)處理防止氯胺酮誘導(dǎo)的神經(jīng)干細(xì)胞損傷，以劑量依賴性的方式降低其凋亡，提高了小鼠的存活率和增殖能力[24]。

右美托咪定通過促進(jìn)抗凋亡基因Mdm-2(murine double minute 2)和Bcl-2的表達(dá)減小線粒體膜的通透性使Cyt-C、凋亡誘導(dǎo)因子等釋放減少，通過抑制線粒體凋亡途徑激活減少神經(jīng)元凋亡[26]。右美托咪定可通過PERK-CHOP-Caspase-11(RNA-like endoplasmic reticulum kinase-Caspase-11)依賴的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡途徑抑制腦IRI，使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)凋亡通路蛋白表達(dá)減少，細(xì)胞凋亡明顯減少[27]。

4.3 右美托咪定改善術(shù)后認(rèn)知功能 術(shù)后認(rèn)知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction,POCD)發(fā)生在20%～50%的術(shù)后患者中，血管疾病和心力衰竭的老年患者發(fā)病率較高[24]。此外，POCD與許多負(fù)面結(jié)果相關(guān)，如住院時(shí)間延長、住院率增加、患者死亡率增加，不利于患者術(shù)后康復(fù)。右美托咪定通過加強(qiáng)鎮(zhèn)靜減輕焦慮、加強(qiáng)鎮(zhèn)痛、增加舒適感而減弱應(yīng)激反應(yīng)，兒茶酚胺，胰高血糖素和糖皮質(zhì)激素分泌減少，炎癥生物標(biāo)記物IL-1β、TNF-α合成釋放受到抑制，同時(shí)促進(jìn)腦源性生長因子和血管內(nèi)皮生長因子生成，從而阻斷POCD的發(fā)生[28]。有研究表明，在自閉癥大鼠全身麻醉中，右美托咪定顯著優(yōu)于丙泊酚，注射鎮(zhèn)靜劑右美托咪定后，自閉癥大鼠失去反射的時(shí)間少于丙泊酚，麻醉后恢復(fù)反射的時(shí)間長于丙泊酚，且海馬區(qū)γ-氨基丁酸A抑制性受體表達(dá)減少，興奮性受體N-甲基-D-天冬氨酸受體表達(dá)增多[29]。右美托咪定可能用于自閉癥的治療，且作用靶點(diǎn)的研究為自閉癥的治療提供一個(gè)新方向。

5 結(jié)語

近年來，右美托咪定的器官保護(hù)作用及機(jī)制日益明確，圍術(shù)期的使用越來越廣泛，其主要通過減輕圍術(shù)期器官IRI及抑制手術(shù)操作造成的氧化應(yīng)激進(jìn)行器官保護(hù)。右美托咪定作為圍術(shù)期的“萬能藥”，作者期待發(fā)現(xiàn)更新的靶點(diǎn)，更明確的機(jī)制，對(duì)患者的快速康復(fù)及遠(yuǎn)期預(yù)后產(chǎn)生長足效應(yīng)。