參附對心肌缺血再灌注損傷保護作用的研究進展

薛建軍 張凌云 譚 萍

甘肅省中醫(yī)院麻醉科，甘肅 蘭州 730050

心肌缺血/再灌注損傷 (MIR)在體外循環(huán)心臟手術的復灌、心跳驟?；颊邚吞K及心肌梗死患者冠脈溶栓術等過程中都有發(fā)生可能，這將嚴重威脅患者的生命安全。因此，如何有效的減輕心肌缺血再灌注損傷是近年來研究熱點。參附注射液由中藥古方“參附湯”研制而成。是紅參、黑附片的提取物，有效成分含人參皂甙、烏頭生物堿類，有益氣補陽的作用。多種實驗證實參附對于心肌缺血再灌注損傷的具有保護作用，下面就其機制做一闡述。

1 再灌注損傷與預適應的提出

30多年前，Maroko等［1］發(fā)現(xiàn)缺血后進行的再灌注過程中會對心肌細胞產生嚴重的損傷，表現(xiàn)為血壓驟降、再灌注心律失常，心肌組織超微結構改變等現(xiàn)象［2］。1986年Murry等［3］首次提出心肌在經受了多次短暫的缺血再灌注后，能在隨后的長時間缺血中減輕心肌損傷，即缺血預適應 (ischemic preconditioning，IPC)，這一現(xiàn)象在活體動物和離體細胞模型上都得到了證實［4－5］。近幾年中“預適應”的含義有了明顯的延伸，除了缺血外，其他物理刺激或某些藥物制劑也能夠引發(fā)預適應，從而增強細胞抵抗傷害的能力。

2 參附對心肌缺血再灌注損傷保護作用的可能機制

2.1 抑制氧自由基產生和細胞內鈣超載

心肌缺血再灌注損傷時，血液由于體外循環(huán)導致機械性損傷和白細胞在肺血管聚集以及炎性反應的引發(fā)，機體主要通過黃嘌呤氧化酶途徑可產生大量氧自由基，致膜脂質過氧化，使細胞流動性和通透性增加，完整性喪失。丙二醛 (MDA)是氧自由基致脂質過氧化的中間代謝產物，可反映細胞脂質過氧化程度，間接反映細胞受氧自由基攻擊的嚴重程度，超氧化物歧化酶 (SOD)可清除機體內超氧自由基，保護細胞，因而SOD高低可間接反映機體清除氧自由基的能力。周濤等［6］通過對60例全麻低溫下行心內直視手術患者的研究發(fā)現(xiàn)體外循環(huán)可引起血漿MDA水平明顯上升而SOD明顯下降，但以對照組變化為甚，說明參附注射液使氧自由基產生減少，對心肌保護有一定的積極作用。近年來研究表明自由基主要由缺血再灌注的心肌線粒體產生，引起脂質過氧化進而損害機體細胞，而人參皂甙可直接抑制黃嘌呤氧化酶，抗氧自由基，抑制心肌缺血再灌注時的脂質過氧化反應［7］。還有人指出參附抗氧自由基及抗脂質過氧化反應作用與促進HSP70的表達［8］。萬彩虹等［9］將參附注射液作為心肌保護劑，觀察其對心內直視手術心肌缺血再灌注損傷的保護作用，通過透射電鏡結果及心肌細胞線粒體體視學分析都顯示，參附組心肌損傷程度較對照組明顯改善，線粒體破壞較小，說明參附注射液能夠明顯減輕缺血/再灌注所造成的心肌細胞線粒體的損傷。

缺血組織恢復血供后Na+/Ca2+交換異常，使細胞內Ca2+含量顯著增高并引起細胞損傷的現(xiàn)象稱為鈣超載。參附可以阻斷細胞膜鈣離子通道，降低心肌鈣負荷，減輕心肌損傷，促進細胞恢復。人參皂甙除提供能量基質，增加底物水平磷酸化，促進三磷酸腺苷磷酸肌酸合成外，還可通過Ca+拮抗劑樣作用使缺血心肌細胞Ca+內流減少 ，保護線粒體膜的完整性，阻止受損細胞進一步惡化。人參皂甙可阻止細胞鈣通道，防止鈣超載;改善血液流變性，保護內皮細胞，促進內皮釋放NO，擴張血管，增加血流，改善微循環(huán)［10］。顧云等［11］利用基因芯片技術，探討了參附注射液對大鼠心肌缺血/再灌注損傷期間基因表達變化的影響，對其可能的分子機制進行了分析，結果顯示參附注射液對心肌起到保護作用的分子機制主要是通過調節(jié)抗氧自由基損傷相關基因、炎癥相關基因及鈣轉運酶等相關基因，進而參與調控心肌缺血/再灌注損傷過程中細胞信號轉導。通過抗過氧化脂質損傷作用，減輕缺血時被激活的白細胞聚集等炎癥反應，抑制缺血/再灌注期間鈣超載所致的細胞凋亡發(fā)生，從而提高心肌細胞的防御能力，起到保護心肌的作用。

2.2 調控核轉錄因子κB信號轉導通路

2.2.1 參附對核轉錄因子κB及下游因子的調控作用

張本靜等［7］研究參附對大鼠MIR，采用免疫印記法測心肌NF－κB活性發(fā)現(xiàn)，參附注射液通過抑制缺血心肌中NF—κB的活性，降低促炎因子水平，對心肌起保護作用。劉新等［12］探討參附注射液對大鼠缺血再灌注心肌組織內NF－κB活性、細胞間粘附分子－1(ICAM－1)和白細胞介素6(IL－6)水平的影響，證實了參附注射液對NF－κB、ICAM－1和IL－6有明顯的抑制作用，減輕缺血再灌注心肌組織損傷。這可能與其抑制NF－κB表達，從而調節(jié)ICAM－1和IL－6的轉錄、合成和較低IL－6的基因表達間接誘導CAM－1的合成減少等因素有關。田守元等［13］研究探討參附注射液預先給藥對大鼠心肌缺血再灌注損傷時炎性反應的影響，結果示參附注射液預先給藥可通過下調促炎反應、上調抗炎反應對心肌組織發(fā)揮保護作用。王海燕等［14］通過觀察參附預處理對犬急性I－R心肌組織NF－κB和HSP70的表達、血清cTnT含量的影響，結果參附可通過降低血清中的cTnT含量、增強心肌HSP70的表達和降低NF－κB的活性，對犬心肌缺血再灌注損傷起到保護作用。

2.2.2 參附對核轉錄因子κB轉導凋亡相關基因調控作用

近年來國內外研究證實在心肌缺血再灌注可誘導心肌細胞發(fā)生凋亡，調控心肌細胞凋亡的基因有有兩類:一類為起誘導作用的基因，如P53基因、AP0－1/Fas抗原、cfos及c－jun等;另一類則為起抑制作用的基因，如Bcl－2及相關基因 Bcl－xL、Bax、Bad、mcl－1等。劉正湘等［15］研究MIR可使心肌細胞凋亡數顯著增加，人參治療可明顯地抑制MIR時所誘導的心肌細胞凋亡的發(fā)生，提示人參具有抑制心肌細胞凋亡的作用，其機制可能是通過抑制NF－κB活化，增強Bcl－2基因表達有關。陳玉培等［16］觀察大鼠急性缺血再灌注損傷與凋亡相關基因Bcl－2、c－fos和Bax蛋白表達的關系及參附的影響，結果示參附可以促進Bcl－2蛋白表達上調和Bax與c－fos蛋白表達下調，增加Bcl－2/Bax值，減輕心肌細胞發(fā)生凋亡，從而減輕MIR，這可能是參附對MIR保護效應的分子機制。

2.3 調控再灌注損傷補救酶 (RISK)途徑

正常細胞內存在一些激酶信號系統(tǒng)，當細胞發(fā)生缺血再灌注時，這些激酶被激活而抑制細胞的凋亡，稱為再灌注損傷補救酶 (the reperfusion injury salvage kinase，RISK)，包括激活的磷酸肌醇－3激酶－蛋白激酶B/絲氨酸－蘇氨酸激酶 (PI3K－PKB/Akt)途徑和細胞外信號調節(jié)激酶 (ERK)途徑。張力蛋白酶基因 (PTEN)是唯一兼有蛋白酯酶和磷酸酶活性的基因;磷脂酰肌醇－3激酶 (PI3K)是肌醇與磷酸肌醇的重要激酶。PTEN和P13K分別是磷脂酰肌醇－3激酶/蛋白質絲氨酸蘇氨酸激酶 (P13K/Akt)信號通路的抑制因子和激活因子。激活P13K/Akt信號通路可抑制凋亡，調節(jié)糖原合成和葡萄糖轉換，從而增加糖原攝取，保護缺血再灌注心肌。夏中元等［17］研究了參附注射液(SFI)對糖尿病大鼠心肌缺血再灌注時第lO染色體同源丟失性磷酸酶、張力蛋白酶基因 (PTEN)和磷脂酰肌醇－3激酶 (P13K)表達的影響，證實參附減輕糖尿病大鼠心肌缺血再灌注損傷的機制與下調心肌組織PTEN表達，上調P13K表達，從而激活P13K/Akt信號通路有關。

2.4 參附與線粒體有關的機制

線粒體是真核細胞內一種重要的細胞器，是細胞能量代謝的重要場所。線粒體參與細胞的壞死及凋亡過程，決定細胞的死亡方式，是I/R損傷中各種可能保護途徑的共同通路。

2.4.1 參附與KATPC

哺乳動物心肌有兩種KATPC:一種通常所指的是位于細胞膜上的KATPC(sarcKATPC)，另一種分布在線粒體內膜上即mitoKATPC。KATPC主要受胞內ATP濃度的調節(jié)，當心肌缺血時，心肌細胞中的線粒體供氧不足，ATP合成減少而利用并不減少，導致ATP濃度下降，激活細胞膜上的KATPC，抑制了Ca2+內流，達到保護心肌的目的。牟崇明等［18］通過研究發(fā)現(xiàn)參附注射液可以減輕大鼠心肌缺血再灌注損傷，試驗結果提示KATP通道阻滯劑格列苯脲不能取消參附減輕心肌缺血再灌注損傷的作用，表明參附減輕心肌缺血再灌注損傷不是通過KATP通道的激活而起作用的，而可能由于參附改善了缺血心肌的能量代謝，提供能量基質，增加底物水平磷酸化，促進ATP和磷酸肌酸合成，增加心肌細胞內的ATP含量而未能激活KATP通道。

2.4.2 參附與MPTP

MPTP是線粒體內、外膜之間的非特異性孔道，MPTP開放后，膜間隙的細胞色素C、凋亡誘導因子被釋放入胞漿，激活線粒體凋亡途徑［19－20］。MPTP開放后又可導致線粒體內膜兩側H+濃度梯度消失，從而造成線粒體跨膜電位的耗散，線粒體跨膜電位的耗散是細胞凋亡級聯(lián)反應開始的重要環(huán)節(jié)。田守元等［21］研究證實參附預先給藥可以減輕心肌缺血再灌注損傷，其機制可能與參附抑制心肌缺血再灌注誘發(fā)的線粒體通透性轉換和減輕線粒體跨膜電位有關;辛毅等［22］研究大鼠心肌細胞的超微結構、線粒體體視學分析結果、凋亡蛋白的表達證實參附液通過正調抗凋亡基因Bcl－2的表達，負調促凋亡基因蛋白Bax的表達，起到穩(wěn)定線粒體膜和調節(jié)線粒體膜的通透性，抑制線粒體通透性轉換孔MPTP的開放，抑制心肌缺血再灌注過程中所導致的心肌細胞的凋亡，從而對心肌細胞發(fā)揮保護作用。

3 參附與缺血后處理

2003年Zhao等［23］首次提出了缺血后適應 (ischemic postconditioning，IPost)，他們制作了狗急性心肌缺血的模型，在再灌注開始時對夾閉的冠狀動脈前降支進行30S的灌注和30S的再缺血，交替3次后持續(xù)再灌注3 h。實驗結果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，IPost組的心肌梗死面積減少，心肌細胞的水腫和凋亡也明顯減少。與IPC組相比差異無統(tǒng)計學意義，證實了IPost能減少再灌注損傷，保護強度與缺血預適應相當。而且IPost可以在缺血發(fā)生后應用，因此具有更好的臨床應用前景。目前藥物后處理國內外研究多集中在血管活性藥物和麻醉藥物上，參附后處理對于心臟的保護作用尚未見報道，其作用機制有待進一步研究。

綜上所述，MIR的發(fā)生、發(fā)展和轉歸中細胞信號轉導系統(tǒng)存在著廣泛而復雜的交匯和網絡調控。參附對心肌缺血/再灌注損傷的保護作用是多因素，多途徑的調節(jié)過程，主要包括抗氧自由基作用、減輕Ca2+超載作用、抑制中性粒細胞激活和炎癥介質釋放作用、抗凋亡以及通過凋節(jié)與心肌缺血，再灌注損傷相關的基因表達，以及調控線粒體功能來參與調控心肌缺血/再灌注損傷病理過程中復雜的信號轉導過程。但參附后處理心肌缺血/再灌注損傷分子水平或基因水平的調控機制有待于深入研究，為祖國傳統(tǒng)中藥參附注射液的臨床合理應用提供理論基礎。

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