丙泊酚在缺血/再灌注損傷中的保護(hù)機(jī)制

李 喆(綜述)，覃 曉(審校)

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝膽血管外科，南寧530021)

缺血/再灌注損傷(ischemia reperfusion injury，IRI)這一概念是Mccord［1］于1985年首次提出的，之后眾多學(xué)者陸續(xù)證實(shí)在多種組織、器官中存在IRI。有許多證據(jù)表明，僅僅缺血還不足以導(dǎo)致組織損傷，而是在缺血一段時(shí)間后又突然恢復(fù)供血(即再灌注)時(shí)才出現(xiàn)損傷。在創(chuàng)傷性休克、外科手術(shù)、器官移植、燒傷、凍傷和血栓等血液循環(huán)障礙時(shí)都會(huì)出現(xiàn)IRI。丙泊酚作為一種新型的非巴比妥類靜脈麻醉藥已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床麻醉，近年來眾多實(shí)驗(yàn)研究表明，丙泊酚具有清除氧自由基、抑制中性粒細(xì)胞(polymorphonuclear neutrophils，PMN)趨化、拮抗鈣超載、抗細(xì)胞凋亡等特性，從而對(duì)缺血/再灌注引起的組織器官損傷有一定的保護(hù)作用?，F(xiàn)就其作用機(jī)制方面的研究予以綜述。

1 丙泊酚的藥理學(xué)

丙泊酚又名異丙酚，化學(xué)名為2，6-異丙基苯酚，是一種速效、短效靜脈麻醉藥。由于具有起效快、蘇醒恢復(fù)迅速、持續(xù)輸注后無蓄積等優(yōu)點(diǎn)，迅速成為誘導(dǎo)、維持麻醉的首選藥，廣泛地用于臨床各科手術(shù)麻醉和各種躁動(dòng)的鎮(zhèn)靜治療［2］。丙泊酚化學(xué)結(jié)構(gòu)為2，6-二異丙基苯酚，與內(nèi)源性抗氧化劑維生素E和已知的抗氧化劑丁化羥基甲苯在化學(xué)結(jié)構(gòu)上十分相似，它們的苯環(huán)上均有一個(gè)羥基的酚結(jié)構(gòu)，丙泊酚的抗氧化作用的特性也正是基于這種特殊的酚羥基結(jié)構(gòu)［3］。同時(shí)丙泊酚具有很強(qiáng)的親脂性，進(jìn)入體內(nèi)后能從血液迅速分布到血管及脂肪水平較高的組織，更容易積聚在細(xì)胞的脂質(zhì)雙層膜上，進(jìn)一步提高細(xì)胞的抗氧化能力［4］。丙泊酚的中央循環(huán)系統(tǒng)消除速率常數(shù)為(0.1190 ± 0.0351)min，比其他轉(zhuǎn)運(yùn)速率常數(shù)大，這說明丙泊酚在體內(nèi)的代謝與排泄很快［5］。因此可用于IRI的防治及保護(hù)，有著并發(fā)癥少、安全性高的優(yōu)點(diǎn)［6］。

2 丙泊酚在IRI中的作用機(jī)制

2.1 丙泊酚的抗氧化特性

2.1.1 清除氧自由基 研究表明［7］，氧自由基的大量產(chǎn)生是IRI發(fā)病的重要環(huán)節(jié)，可引起脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸的過氧化反應(yīng)，使膜結(jié)構(gòu)遭到破壞、蛋白質(zhì)降解、核酸鏈斷裂、細(xì)胞崩解、線粒體變性，從而導(dǎo)致細(xì)胞的不可逆性改變，最終死亡。其中氧自由基引發(fā)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，是引起IRI的主要機(jī)制之一［8］。

丙泊酚因其特異的化學(xué)結(jié)構(gòu)，不僅能直接與自由基反應(yīng)生成2，6-異丙基苯氧基團(tuán)使自由基滅活，還能抑制自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。Murphy等［3］認(rèn)為丙泊酚主要干擾了脂質(zhì)過氧化的奪氫過程，形成的酚基進(jìn)一步與脂質(zhì)過氧化反應(yīng)形成一個(gè)更穩(wěn)定的無活性產(chǎn)物，中斷了脂質(zhì)過氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。丙二醛是脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的代謝產(chǎn)物，它可以反映氧化應(yīng)激反應(yīng)中脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的強(qiáng)度和氧自由基的量，同時(shí)也可以反映氧化損傷的程度。缺血/再灌注過程中，大量氧自由基攻擊蛋白質(zhì)、核酸和生物膜上的不飽和脂肪酸，引發(fā)脂質(zhì)過氧化作用，使得產(chǎn)物丙二醛水平不斷升高。賈東林等［9］在大鼠腦皮質(zhì)線粒體自由基損傷模型中發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)過氧化反應(yīng)可降低線粒體膜流動(dòng)性、增加線粒體腫脹和丙二醛水平，而預(yù)先給予丙泊酚30 mol/L體外溫育則可減輕上述損傷并使丙二醛水平下降。

2.1.2 提高抗氧化酶活性 超氧化物歧化酶是內(nèi)源性氧自由基清除劑，它通過清除負(fù)氧離子、氫氧離子保持體內(nèi)氧化和抗氧化之間的平衡來防止體內(nèi)組織和細(xì)胞受到損傷。王迪芬等［10］研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚可明顯增強(qiáng)超氧化物歧化酶和內(nèi)源性谷胱甘肽過氧化物酶的活性，有效阻斷脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的終末產(chǎn)物丙二醛的聚集。此外，丙泊酚抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)這一特性一直在IRI的保護(hù)機(jī)制研究中處于主導(dǎo)地位。但一項(xiàng)最新研究表明［11］，在丙泊酚的抗氧化特性中，提高抗氧化酶活性比抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)更有效，更具研究意義。

2.2 丙泊酚對(duì)缺血/再灌注炎性反應(yīng)的調(diào)節(jié)功能

2.2.1 丙泊酚對(duì)炎性因子的作用 缺血/再灌注能夠引起核因子 κB(nuclear factor κB，NF-κB)的活化，并促進(jìn)NF-κB從細(xì)胞質(zhì)移位于細(xì)胞核內(nèi)，使NF-κB的表達(dá)量顯著增加［12］。NF-κB的激活可增強(qiáng)腫瘤壞死因子 α、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)1、IL-6、細(xì)胞間黏附分子1等基因轉(zhuǎn)錄［13］，使其水平升高，這些炎性因子的級(jí)聯(lián)反應(yīng)是造成IRI時(shí)炎性反應(yīng)的主要機(jī)制之一。

丙泊酚在缺血/再灌注過程中能夠減低致炎性細(xì)胞因子水平而對(duì)組織器官起到保護(hù)作用［14］。Chen等［15］認(rèn)為這一作用機(jī)制是由于丙泊酚能夠降低NF-κB的活性，從轉(zhuǎn)錄水平抑制各炎性因子的表達(dá)，減少IRI中的炎性級(jí)聯(lián)反應(yīng)，降低組織器官的炎性損害。Takaono等［16］通過研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚能抑制單核細(xì)胞脂多糖介導(dǎo)的IL-6、IL-10的表達(dá)，也可輕微增加IL-4的釋放、提高IL-10和IL-1受體拮抗物等抗炎性細(xì)胞因子的水平，促進(jìn)抗炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生［17］。此外，丙泊酚通過清除氧自由基而抑制丙二醛的形成，有效減少了致炎因子的合成和釋放。

2.2.2 丙泊酚對(duì)PMN的影響 組織器官發(fā)生缺血/再灌注時(shí)，循環(huán)中的PMN經(jīng)活化后脫顆粒作用能釋放多種蛋白酶使細(xì)胞外基質(zhì)水解，從而造成組織損傷。PMN“呼吸爆發(fā)”作用產(chǎn)生大量氧自由基可引起細(xì)胞脂質(zhì)過氧化反應(yīng)［7］。此外，再灌注血液中PMN特異性黏附于血管內(nèi)皮細(xì)胞，造成毛細(xì)血管的機(jī)械阻塞，進(jìn)一步加重微循環(huán)障礙。

丙泊酚可通過下調(diào)PMN表面的N-甲?；?蛋氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸受體作用，從而抑制其介導(dǎo)的趨化、吞噬等反應(yīng)。N-甲?；?蛋氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸受體可與G蛋白相聯(lián)，激活蛋白激酶C等，使胞內(nèi)Ca2+濃度升高，而胞質(zhì) Ca2+濃度增加與PMN黏附作用等直接相關(guān)。丙泊酚通過對(duì)N-甲酰基-蛋氨酸-亮氨酸苯丙氨酸受體的調(diào)節(jié)遏制了胞內(nèi)Ca2+濃度升高，降低了PMN的黏附作用。此外，PMN的還原輔酶Ⅱ中所有成分在被激活后聚于胞質(zhì)，形成功能性酶復(fù)合體產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。丙泊酚的大豆油溶劑——長鏈三酰甘油可能利用其脂溶特性直接與膜煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸結(jié)合，使胞膜僵化，延遲煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸氧化酶復(fù)合物形成，從而抑制 PMN黏附、吞噬作用和呼吸爆發(fā)［18］。

2.3 丙泊酚減輕細(xì)胞內(nèi)鈣超載 缺血/再灌注初期即產(chǎn)生大量氧自由基，使Ca2+通透性增加，大量流入胞內(nèi)引起鈣超載，Ca2+濃度的升高又激活磷脂酶再生成自由基，加重再灌注組織器官的損傷，形成惡性循環(huán)。Zhou等［19］研究表明，丙泊酚可在一定程度上增加L型電壓依賴性鈣通道的電流失活率，從而減少鈣內(nèi)流。丙泊酚還可通過抑制磷脂酶C的活性減少三磷酸肌醇的合成，降低了細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存鈣的釋放量，減輕細(xì)胞內(nèi)鈣超載［20］。

2.4 丙泊酚調(diào)節(jié)一氧化氮/血管內(nèi)皮素的平衡 血管內(nèi)皮素1(endothelin 1，ET-1)和一氧化氮(nitric oxide，NO)是血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌的一對(duì)調(diào)節(jié)血管舒縮功能的血管活性物質(zhì)。ET-1可以通過激活磷脂酶C及細(xì)胞膜離子通道而收縮血管，是已發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)烈的血管收縮因子。機(jī)體缺血/再灌注早期ET-1濃度升高，使組織器官血管收縮、血流減少從而引起微循環(huán)障礙，NO為內(nèi)皮依賴的血管舒張因子，可拮抗ET的縮血管作用。因此，NO/ET平衡是微循環(huán)正常功能的前提。NO在缺血/再灌注過程中的作用是雙重的:①NO在缺血/再灌注早期發(fā)揮舒張血管、抑制血小板聚集、抗血栓形成以及抑制血管平滑肌增殖等作用，是重要的保護(hù)因子［21］。②在缺血后期，誘導(dǎo)型一氧化氮合酶可產(chǎn)生大量的NO，過量的NO與超氧自由基結(jié)合后產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用［22］。丙泊酚能拮抗ET1的釋放，可能與抑制磷脂酶C的活性從而降低細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度有關(guān)。丙泊酚對(duì)NO的作用具有雙向性，它既可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞釋放NO，調(diào)節(jié)血漿NO/ET1的比例失衡，保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞及改善微循環(huán)，又能夠通過抑制NF-κB的活性而拮抗炎性因子合成釋放，從而下調(diào)一氧化氮合酶的表達(dá)，減少其生成，對(duì)缺血后期NO造成的細(xì)胞毒性起到一定程度的保護(hù)作用［23］。

2.5 丙泊酚抑制血小板的聚集 血栓素A2由血小板釋放，既是很強(qiáng)的縮血管物質(zhì)，又是促血小板聚集因子。前列環(huán)素由內(nèi)皮細(xì)胞生成，具有很強(qiáng)的擴(kuò)血管作用，不僅能抑制血小板聚集，還能對(duì)抗血栓素A2的縮血管和促血小板聚集作用。當(dāng)缺血低氧時(shí)丙泊酚能清除氧自由基而減輕血管內(nèi)皮的損害，保護(hù)前列環(huán)素的進(jìn)一步生成，抑制血管強(qiáng)烈收縮的同時(shí)拮抗了血栓素A2促血小板聚集作用。丙泊酚也可直接抑制血栓素A2的釋放，從而遏制血管收縮、血栓形成與堵塞，緩解組織缺血和水腫，減輕缺血/再灌注造成的損傷。Fourcade等［24］認(rèn)為丙泊酚抑制血小板聚集這一作用的機(jī)制，與降低細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度無關(guān)，但具體機(jī)制尚未清楚。有研究則提到丙泊酚抑制血栓素的合成可能與其具有乙酰水楊酸相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)［25］。

2.6 丙泊酚的抗凋亡作用 缺血/再灌注發(fā)生時(shí)，由于鈣超載、氧化應(yīng)激以及持續(xù)的低pH值等多種誘因，可使線粒體內(nèi)膜的通透性改變，跨膜電位下降，能量合成顯著降低而發(fā)生細(xì)胞凋亡。caspase-3是促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因，是細(xì)胞凋亡蛋白酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)的必經(jīng)之路，也是凋亡的關(guān)鍵酶和執(zhí)行者，應(yīng)用caspase-3抑制劑可改善IRI，提示抑制caspase酶活性可能是防治缺血、缺氧/再灌注損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［26］。Bcl-2是缺血/再灌注后與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)的調(diào)控基因，具有很強(qiáng)的抗凋亡作用，其表達(dá)與caspase-3的表達(dá)呈反向趨勢變化，可能與caspase-3能酶解一定量的Bcl-2蛋白有關(guān)。丙泊酚能通過抑制caspase-3的活性同時(shí)增加Bcl-2的表達(dá)，從而抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生，防治IRI［27］。丙泊酚發(fā)揮這一作用的機(jī)制可能與拮抗NF-κB活性從而抑制 Fas的表達(dá)、減低氧自由基活性、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及保護(hù)線粒體的功能有關(guān)。

3 結(jié)語

缺血/再灌注所致的組織器官損傷是包含著眾多復(fù)雜生化級(jí)聯(lián)反應(yīng)的病理、生理過程，丙泊酚的抗氧化特性、對(duì)炎性因子的影響、抑制鈣超載及細(xì)胞凋亡等作用能減輕缺血/再灌注對(duì)組織器官的病理、生理反應(yīng)，從而減少組織器官所受損害。但是，對(duì)于丙泊酚這一保護(hù)作用在臨床上能否廣泛地作為治療IRI的常規(guī)用藥，其給藥方法及量效關(guān)系仍是研究的重點(diǎn)，還需更多科學(xué)設(shè)計(jì)及大樣本的臨床研究來論證。

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