異丙酚對心肌缺血/再灌注損傷的保護作用及機制研究進展

韓榮輝 綜述 夏正遠 審校

廣東醫(yī)科大學附屬醫(yī)院麻醉科，廣東 湛江 524000

隨著人口老齡化和生活方式的改變，缺血性心臟病的發(fā)病率和死亡率呈逐年上升趨勢，而且今后10年的患病人數將快速增長，尤其是農村居民的死亡大幅增加，給家庭和社會帶來了巨大的精神壓力和沉重的經濟負擔[1]。臨床上，常用溶栓治療、急診經皮冠狀動脈介入治療(PCI)以及冠狀動脈搭橋術(CABG)等再灌注療法挽救瀕死的心肌。雖然再灌注意味著心肌缺血的終止，并且對于細胞存活和恢復正常功能至關重要，但實際上再灌注反而會對細胞造成進一步損傷，這種損傷稱為心肌缺血/再灌注損傷(MIRI)[2]。

缺血/再灌注往往進一步加重患者的心肌損傷，甚至導致再灌注性心律失常、心肌頓抑等并發(fā)癥，并且顯著增加患者圍術期的死亡率。因此，如何有效減輕MIRI 是圍術期心肌保護的重要環(huán)節(jié)。越來越多的證據表明，吸入和靜脈麻醉藥均可產生一定的心血管保護作用，從而減少圍手術期中MIRI 的發(fā)生[3-4]。異丙酚(2,6-二異丙基苯酚)是一種脂溶性麻醉藥，其化學結構類似于酚類自由基清除劑如維生素E[4]。異丙酚最早于1977年被發(fā)現具有麻醉活性，其應用在心臟手術中已有近三十年的歷史[5]。異丙酚已被證明可以減少心肌梗死面積和組織學變性，并改善缺血后心肌功能。此外，異丙酚還被證明可以改善糖尿病性MIRI，且其與氣體麻醉藥如異氟醚或七氟醚聯合使用時可加強心肌保護效應。本文就近些年來關于異丙酚對MIRI的保護作用及其機制作一綜述，以期為臨床應用提供依據和參考。

1 異丙酚在心肌細胞缺氧/復氧模型中的實驗研究

眾所周知，活性氧(ROS)通過氧化含有磷脂和蛋白質的細胞成分對細胞造成損傷。缺血/再灌注可誘導心肌細胞發(fā)生不可逆的氧化應激損傷。研究表明，異丙酚在體外和體內均可以清除氧自由基，從而改善心肌細胞氧化損傷。最新的兩項研究發(fā)現，在體外模擬MIRI 的心肌細胞缺氧/復氧模型中，異丙酚主要通過抑制ROS生成減輕過度氧化應激導致的系列損傷，其中包括DNA損傷和線粒體分裂，從而達到逆轉心肌細胞凋亡的效果[6]。而異丙酚抗氧化應激的機制則在于兩個方面：(1)通過其自身的酚羥基清除多余的ROS；(2)通過負調控蛋白激酶B(Akt)和腺苷5'-單磷酸激活蛋白激酶(AMPK)抑制重要的抗氧化途徑—叉頭盒蛋白O 1(FoxO1)磷酸化并增加其核轉位實現[7]。

高糖環(huán)境會增強心肌細胞對缺血/再灌注損傷的敏感性，是誘導心肌細胞發(fā)生過度氧化應激的另一個重要因素。FAN 等[8]研究發(fā)現，體外高糖與缺氧/復氧誘導的心肌細胞氧化應激增強、線粒體功能障礙及凋亡均與小窩蛋白-3(Cav-3)的蛋白表達水平降低有關，12.5～50 μmol/L濃度的異丙酚通過在高糖處理期間上調Cav-3 表達減弱線粒體損傷和改善線粒體生物發(fā)生，從而抵消心肌細胞缺氧/復氧損傷，而用化學方法破壞Cav-3則可以消除異丙酚的保護作用。

2 異丙酚在MIRI動物模型中的實驗研究

異丙酚是一種作用迅速、半衰期短的靜脈麻醉誘導劑，常用于麻醉的誘導與維持，其給藥方式一般分為預處理和后處理，兩者均可有效保護心肌抵抗缺血/再灌注損傷，并且具有長時間效應。SHIN等[9]觀察了大鼠MIRI模型再灌注48 h后異丙酚是否仍對局部心肌提供保護作用，結果發(fā)現異丙酚具有延遲作用，說明異丙酚可以在較長的時間內保護心?。欢覠o論預處理或是后處理，異丙酚都可以顯著縮小缺血/再灌注后的心肌梗死面積，主要歸因于其可以抑制心肌細胞凋亡。

氧化應激與炎癥反應互為因果并相互促進，炎癥反應是MIRI 發(fā)生和發(fā)展的重要病理機制之一，心肌缺血及再灌注誘發(fā)的炎癥反應及炎癥介質均可加重MIRI。動物實驗研究提示，異丙酚保護心肌細胞的分子機制主要與其調節(jié)氧化應激和炎癥反應有關。異丙酚在體內可以調節(jié)與葡萄糖氧化或糖代謝相關酶類如葡萄糖氧化酶(GOX)、糖原合成酶激酶-3 β(GSK-3β)的活性，從而抑制氧化應激[10-12]。核因子kappaB (NF-κB)激活可促進多種炎癥因子的轉錄，ZHAO 等[13]發(fā)現異丙酚可抑制NF-κB 激活，下調半胱氨酸蛋白酶-3 (caspase-3)的表達，從而抑制MIRI過程中心肌細胞的凋亡，這可能是其心肌保護作用的分子機制之一。心臟肥大細胞的激活也參與MIRI 的過程，加重心肌梗死的發(fā)生。YU等[14]報道，心肌缺血/再灌注后炎癥細胞因子(TNF-α和IL-6)、乳酸脫氫酶(LDH)、肌酸激酶-MB (CK-MB)和心肌肌鈣蛋白I(cTnI)的表達明顯增加，此外，梗死區(qū)的肥大細胞脫顆粒增加，同時類胰蛋白酶升高；C48/80 對肥大細胞的脫顆粒作用進一步加重了心肌缺血/再灌注損傷，而異丙酚預處理可減輕C48/80介導的損傷加重；這些發(fā)現說明異丙酚保護心肌的部分原因是抑制了心臟肥大細胞的激活。高遷移率族蛋白B1 (HMGB1)是一種重要的炎癥介質，被釋放到胞外可啟動并維持炎癥反應，加劇炎癥惡化[15]。LI 等[16]用異丙酚在再灌注前預處理大鼠，發(fā)現異丙酚通過上調的miR-451 靶向HMGB 1減輕缺血/再灌注誘導心肌細胞凋亡，并減小梗死面積；該研究發(fā)現首次證明了異丙酚介導的對MIRI 的心臟保護作用依賴于miR-451/HMGB1，為異丙酚預防麻醉時缺血/再灌注損傷提供了新的靶點。今后的研究尚需要進一步探索異丙酚如何調節(jié)氧化應激與炎癥反應之間的交互作用，及其關鍵靶點在MIRI中的作用機制。

另有研究證實，異丙酚還可通過調節(jié)自噬和一氧化氮合酶(NOS)活性保護遭受缺血/再灌注損傷的心肌。NOH等[17]在大鼠MIRI模型中研究了異丙酚對自噬性細胞死亡的影響，結果顯示，異丙酚通過抑制缺血/再灌注誘導的唯BH3 域自噬蛋白(Beclin1)表達和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)磷酸化減輕心肌細胞的自噬性死亡。SUN 等[18]用大鼠心臟通過Langendorff灌流裝置模擬缺血/再灌注，結果發(fā)現異丙酚預處理對缺血/再灌注后心臟功能和冠脈血流均有顯著改善，而且還明顯提高一氧化氮(NO)的含量和NOS的活性，提示異丙酚不僅保護心肌還對血管功能具有調控作用。

此外，異丙酚對糖尿病合并MIRI 也有改善功能，其作用機制與上述機制類似，主要通過抗炎、增加NO含量及減內皮素-1(ET-1)抑制高血糖條件下缺血/再灌注誘導的心肌細胞凋亡[19-20]。

3 異丙酚對抗MIRI的臨床研究

異丙酚對抗MIRI 的臨床研究主要聚焦于主動脈或冠狀動脈旁路移植手術，然而，不同的再灌注手術方式、缺血預處理方式，以及異丙酚的使用劑量、給藥方法和處理時機可能會帶來不同結局。

研究表明，與標準心臟停搏液相比，補充與人體臨床環(huán)境相關濃度的異丙酚可以改善血液動力學功能，減少氧化應激與再灌注損傷。PLUMMER 等[21]評估了異丙酚心臟停搏液(ProMPT)對接受非緊急孤立冠狀動脈旁路移植術或主動脈瓣置換術以及心肺轉流術患者的心臟保護作用，結果顯示，補充ProMPT 3個月后心肌鈣蛋白T(cTnT)釋放平均降低了15%，但是異丙酚可能導致患者術后腎功能較差，有延長重癥監(jiān)護的趨勢。

患有糖尿病或術前低心室射血分數的高齡患者發(fā)生MIRI 的風險升高。ANSLEY 等[22]進行了一項2期隨機對照試驗，確定采用常溫體外循環(huán)和血液停搏液時異丙酚是否對2型糖尿病患者提供圍手術期心肌保護，結果發(fā)現異丙酚增加心肌中的B淋巴細胞瘤-2(Bcl-2)蛋白表達，降低冠狀竇cTnI閾值預測的心肌梗死發(fā)生率，并減少心力衰竭事件，說明異丙酚在常溫心肺流轉術和血液停搏條件下對2型糖尿病患者可能是一種先發(fā)心臟保護劑。

遠程缺血預處理(RIPC)可保護心肌免受缺血/再灌注損傷[23-25]，但在異丙酚麻醉期間RIPC卻不能保護心臟。因此，KOTTENBERG 等[26]在一項前瞻性研究中，分析了患有3 支血管病變排除糖尿病的冠狀動脈疾病患者，在異丙酚麻醉期間有或沒有接受RIPC 時的一組心臟保護蛋白的磷酸化水平。該研究也證實，異丙酚麻醉期間RIPC 不能減輕MIRI，雖然再灌注后幾種蛋白激酶的磷酸化水平較基線值有所增加，但信號轉導和轉錄激活因子5 (STAT5)的磷酸化沒有發(fā)生顯著變化，而且在有或沒有接受RIPC 的組間以上指標無顯著差異，說明異丙酚可能與STAT5上游的心臟保護信號相互作用。

4 異丙酚與其他藥物聯合應用改善MIRI的研究

在心臟手術中使用靜脈麻醉藥還是吸入麻醉藥一直以來是研究的熱點問題。目前關于防治MIRI的研究中，異丙酚常與氣體麻醉藥如七氟醚或異氟醚等聯合應用，此外，也有文獻報道異丙酚聯合抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸(NAC)或曲美他嗪(TMZ)改善心肌損傷。

異丙酚和異氟醚聯合應用在MIRI 或心肺流轉術動物模型中，雖然可以產生良好的心血管保護效應，但TAO 等[27]的研究證實二者聯用并不產生額外的心臟保護作用。ASGERI 等[28]發(fā)現，異丙酚的作用是全局性的，參與了心肌非缺血區(qū)的代償性高收縮狀態(tài)，而異氟醚保護缺血區(qū)的心肌功能；若從存活率方面比較，異丙酚對心肌缺血恢復的貢獻較異氟醚小。在臨床研究中，給藥和處理方式可能對異丙酚和異氟醚干預MIRI 的效果產生影響。KOTTENBERG 等[29]使用異氟醚麻醉時RIPC 使cTnI 的ROC 曲線下面積減少，cTnI峰值及術后連續(xù)cTnI較異氟醚單獨使用時減少；相反，異丙酚麻醉期間RIPC 不產生心臟保護作用。HUANG等[30]研究發(fā)現異氟醚預處理和異丙酚麻醉方案可以協同減輕行CABG患者的心肌損傷，主要表現為降低血漿cTnI、CK-MB 和心臟型脂肪酸結合蛋白(fFABP)，并促進術后心肌功能恢復。

七氟醚也屬于氣體麻醉藥，具有較小的血氣分配系數，較異氟醚排泄快[31]。LIU 等[32]在大鼠MIRI 模型中證實，異丙酚和七氟醚聯合治療可以通過降低絲裂原激活蛋白激酶激酶3 (MAP2K3)水平和上調Bcl-2/Bax途徑減少細胞凋亡來保護心肌細胞免受損傷。然而，該研究并未比較聯合用藥與單一用藥的差異。此外，SIRVINSKAS等[33]發(fā)現，麻醉期間應用七氟醚和異丙酚處理在心臟停搏前和再灌注后的線粒體常規(guī)和狀態(tài)3呼吸率無顯著性差異，另外在機械通氣時間、血流動力學參數、ICU住院時間等方面也無顯著差異；雖然七氟醚對術后的臨床參數具有與異丙酚相似的影響，但七氟醚處理后的細胞色素C 較異丙酚顯著降低。這些研究發(fā)現提示，異丙酚與七氟醚聯合應用于MIRI可能產生協同效應。

N-乙酰半胱氨酸(NAC)是一種含巰基的抗氧化劑，OKSUZ等[34]在一項研究中觀察并比較了異丙酚聯合NAC 與氯胺酮對心臟的保護作用，發(fā)現NAC 與異丙酚合用對MIRI 的減輕作用優(yōu)于氯胺酮(在有或無NAC 的情況下)，表現為丙二醛水平明顯降低而過氧化氫酶水平升高，提示異丙酚可能協同增強NAC的抗氧化作用。TMZ是一種部分脂質氧化抑制劑，通過選擇性抑制脂質氧化的關鍵酶，及增加葡萄糖氧化，對缺血性損傷具有保護效果[35]。YAO 等[36]通過Langendorff 灌注模型首次證實，異丙酚和TMZ 的聯合應用可以獲得更好的心臟保護效果，歸因于TMZ可以恢復低糖條件下異丙酚對心臟保護的敏感性。

5 展望

細胞實驗和動物實驗研究表明，異丙酚預處理和后處理均可有效保護心臟和血管對抗MIRI，其作用機制主要為抗氧化、抗炎、抗凋亡和保護線粒體功能等。然而異丙酚應用于臨床時，往往不能達到滿意的心臟保護效果。由于MIRI的實驗動物模型只涉及左冠狀動脈結扎后再開放，而臨床上患者的缺血性心臟病往往由冠狀動脈病變發(fā)展而來，而且再灌注治療的方式也有所不同，因此患者發(fā)生MIRI 的病理生理學機制更為復雜。此外，單一用藥和給藥處理方式也影響異丙酚對MIRI 的療效?；谝陨细鞣N原因，導致基礎研究和臨床研究存在著明顯差異與分歧。因此，今后的研究應多關注異丙酚在不同的再灌注治療手術中對MIRI 的作用，以及給藥的處理方式和時機對其療效的影響，此外，也需進一步探究異丙酚與其他心臟保護藥物聯合應用的作用機制。