山莨菪堿對皮瓣缺血再灌注損傷保護(hù)機(jī)制的研究進(jìn)展

臨床上由于創(chuàng)傷、腫瘤、感染等引起的組織缺損常需皮瓣修復(fù)，雖然皮瓣外科技術(shù)過去幾十年中已獲得巨大發(fā)展，但皮瓣手術(shù)仍面臨壞死的風(fēng)險。某些類型皮瓣的部分壞死率或脂肪液化率可達(dá)30%，究其原因，主要由缺血再灌注損傷引起。因此，缺血再灌注損傷對于整個皮瓣的存活起著決定性的作用。大量研究資料表明缺血再灌注損傷是多細(xì)胞參與、多因子介導(dǎo)的一系列復(fù)雜病理生理過程，根據(jù)對已知缺血再灌注損傷機(jī)制的研究結(jié)果，學(xué)者們提出了不同的治療措施，如缺血預(yù)適應(yīng)、再灌注后適應(yīng)、藥物預(yù)適應(yīng)、高壓氧預(yù)適應(yīng)及低濃度氧預(yù)適應(yīng)治療等。本文依據(jù)藥物預(yù)適應(yīng)機(jī)制，就山莨菪堿對缺血再灌注損傷的保護(hù)作用機(jī)制及其在皮瓣中的研究進(jìn)展綜述如下。

1 山莨菪堿的藥理作用

山莨菪堿（anisodamine， Ani）的臨床用途目前十分廣泛，常用于搶救有機(jī)磷中毒、感染中毒性休克、眩暈病及血管疾患等，有調(diào)節(jié)微循環(huán)、擴(kuò)張小血管、緩解平滑肌痙攣及鎮(zhèn)痛等作用，為近年來研究比較活躍的藥物之一。

2 山莨菪堿在缺血再灌注中的作用

2.1 減輕自由基所造成的損傷：1954年，Commner 等最早發(fā)現(xiàn)生物體內(nèi)存在自由基。自由基是機(jī)體的正常代謝產(chǎn)物，體內(nèi)存在自由基產(chǎn)生和清除兩個系統(tǒng)，共同維護(hù)機(jī)體氧化-抗氧化平衡，但當(dāng)機(jī)體某一器官或組織發(fā)生缺血再灌注損傷時，體內(nèi)可產(chǎn)生大量氧自由基，這些自由基若不能被及時清除，即與各種細(xì)胞成分發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙和結(jié)構(gòu)破壞。王曉剛、Morris等[1-2]通過實(shí)驗(yàn)研究表明，在骨骼肌缺血再灌注損傷時氧自由基可引起微血管和肌細(xì)胞的損害。董滿庫等[3]研究發(fā)現(xiàn)，山莨菪堿能降低缺血再灌注中肝臟Kupffer細(xì)胞的激活，減少其產(chǎn)生具有廣泛生物活性的細(xì)胞因子，從而抑制中性粒細(xì)胞的釋放和粘附，減少氧自由基生成，降低肝細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜脂質(zhì)過氧化損傷。Poupko 等[4]證實(shí)山莨菪堿具有抗氧化性，能夠通過減少缺血再灌注組織中氧自由基的產(chǎn)生，并抑制對核轉(zhuǎn)錄因子的刺激，減弱致炎介質(zhì)和炎癥細(xì)胞的產(chǎn)生與釋放，以降低對組織功能和結(jié)構(gòu)的破壞。

2.2 減輕細(xì)胞內(nèi)鈣超載：缺血再灌注損傷時Na+-Ca2+交換異常、細(xì)胞膜通透性增高、線粒體功能障礙及兒茶酚胺增多均可引起細(xì)胞內(nèi)鈣超載。細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加，可干擾線粒體的氧化磷酸化，使ATP生成減少，同時激活多種鈣依賴性降解酶，導(dǎo)致生物膜受損；鈣超負(fù)荷還可以使花生四烯酸生成增加，產(chǎn)生大量的H2O2和OH-；并促使黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)變成黃嘌呤氧化酶，使自由基生成增加。周代星等[5]研究了山莨菪堿對急性完全性腦缺血及再灌注后腦組織游離Ca2+及超微結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果顯示缺血組及缺血再灌注組Ca2+濃度明顯高于假手術(shù)組，且隨著Ca2+濃度增加，腦組織超微結(jié)構(gòu)損傷明顯加重；山莨菪堿治療組Ca2+濃度較缺血組及再灌流組明顯降低，同時腦組織超微結(jié)構(gòu)損傷明顯減輕，證明了山莨菪堿在全腦缺血中的鈣阻斷作用。鈣離子拮抗劑可以抑制鈣離子內(nèi)流，減輕鈣超載，減輕脂質(zhì)過氧化后對組織細(xì)胞的損傷程度，從而減輕皮瓣缺血再灌注損傷，提高皮瓣成活率[6]。

2.3 減輕白細(xì)胞聚集對組織的損傷作用：中心粒細(xì)胞是再灌注損傷的主要效應(yīng)器細(xì)胞，研究發(fā)現(xiàn)[7]：①中心粒細(xì)胞出現(xiàn)并積聚在缺血再灌注組織，時間經(jīng)過與誘導(dǎo)損傷一致；②在再灌注組織中可檢測出中心粒細(xì)胞所釋放的全部毒性物質(zhì)；③用除去白細(xì)胞的血液再灌注，可防止水腫產(chǎn)生和減輕再灌注損傷；用補(bǔ)體抑制劑可減少白細(xì)胞浸潤和組織損傷。中心粒細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧可刺激再灌注組織中NF-κB和致炎因子的釋放，后者又可刺激中心粒細(xì)胞產(chǎn)生活性氧、蛋白酶、各種細(xì)胞因子和脂質(zhì)炎癥介質(zhì)，造成微血管通透性增加，水腫、血栓形成和實(shí)質(zhì)細(xì)胞死亡。大量臨床研究表明，在缺血再灌注損傷的各種組織器官中均有白細(xì)胞聚集，如肝臟[8]、心肌[9]、小腸[10]、肺[11]、腎[12]等缺血再灌注時。Zhang等 [13]證實(shí)山莨菪堿具有抑制嗜中心粒細(xì)胞聚集的作用。吳昊等[14]發(fā)現(xiàn)，山莨菪堿可阻斷中性粒細(xì)胞的激活和在再灌注組織中聚集。因此，山莨菪堿可通過減少中心粒細(xì)胞的釋放間接地減少活性氧和脂質(zhì)炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，降低實(shí)質(zhì)細(xì)胞的死亡率，減輕皮瓣水腫和壞死，提高皮瓣的成活率。

2.4 減輕無復(fù)流現(xiàn)象：無復(fù)流現(xiàn)象是缺血的延續(xù)和疊加，產(chǎn)生原因主要為：①當(dāng)某一器官或組織缺血再灌注后，由于組織細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞的腫脹可壓迫微血管，使其管腔狹窄，血流受阻；②微血管通透性增高、痙攣以及栓塞，加重了組織缺血。資料表明，山莨菪堿可明顯減輕無復(fù)流現(xiàn)象，具體機(jī)制如下：①調(diào)整內(nèi)皮素（ET）和一氧化氮（NO）的比例。湯彥等[15]動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺血組及再灌注組組織中ET-1含量明顯高于假手術(shù)組，而再灌注lh治療組ET-1含量顯著低于再灌注lh對照組，表明Ani可以抑制ET-l產(chǎn)生；NO作為最強(qiáng)的血管擴(kuò)張因子，在正常組織中與縮血管因子ET處于一種平衡狀態(tài)，Ani即通過增加缺血再灌注組織中NO含量，減少ET-l產(chǎn)生，提高NO/ET比值，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張血管，減輕無復(fù)流現(xiàn)象的功效；②降低血栓素和前列環(huán)素的比值。前列環(huán)素（PGI2）和血栓素 A2（TXA2）是花生四烯酸（AA）代謝過程中的產(chǎn)物，有研究證實(shí)山莨菪堿可以通過抑制培養(yǎng)家兔肺內(nèi)小動脈平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生血栓素A2（TxA2）而降低TxA2/PGI2比值[16]，提示山莨菪堿可能通過促進(jìn)擴(kuò)血管類前列環(huán)素釋放或減少縮血管類血栓素的釋放而擴(kuò)張微血管；③山莨菪堿可解除微血管痙攣，抑制血小板聚集和微血栓的形成，促進(jìn)微動脈和小靜脈的自律運(yùn)動，從而有利于微循環(huán)的暢通；④減少補(bǔ)體的激活，其機(jī)制有待進(jìn)一步證明。胡森等[17]的研究同樣表明腸內(nèi)給予山莨菪堿能增加腸粘膜的血流量，減輕腸粘膜酸中毒，為缺血再灌注的腸道提供保護(hù)作用。

2.5 減輕能量代謝障礙：再灌注損傷時，線粒體出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致ATP合成的前身物質(zhì)丟失，合成ATP減少。再灌注時細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)功能變化，大量Ca2+進(jìn)入細(xì)胞而致細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載，Ca2+超載激活膜磷脂酶A2，促進(jìn)膜磷脂分解細(xì)胞質(zhì)膜，分解過程中產(chǎn)生溶血磷脂，進(jìn)入線粒體，抑制ATP合成，而Ca2+又激活A(yù)TP酶，促進(jìn)ATP分解，故能量迅速減少。缺血再灌注組織或器官的細(xì)胞因能量代謝障礙進(jìn)入不可逆的死亡過程。湯彥等[15]動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺血組組織中ATP含量顯著低于假手術(shù)組，乳酸含量則顯著高于假手術(shù)組。提示在缺血再灌注組織中細(xì)胞氧化磷酸化產(chǎn)能途徑減少，ATP合成量減少、分解加快，細(xì)胞能量代謝障礙。陳群等[18]研究證實(shí)Ani可直接改善缺血再灌注損傷腦組織的ATP含量，提高Na+-K+-ATP酶活性。因此Ani減輕能量代謝障礙的機(jī)理可能為擴(kuò)張微血管，改善微循環(huán)，增加組織供血、供氧；減少細(xì)胞內(nèi)游離鈣，減少對線粒體破壞，增強(qiáng)線粒體內(nèi)氧化磷酸化，從而增加了ATP合成。

2.6 對轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）的影響：核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）是近年來發(fā)現(xiàn)的一種重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，正常情況下細(xì)胞內(nèi)的 NF-κB 與抑制蛋白（IκB）結(jié)合，穩(wěn)定地存在于細(xì)胞漿中。當(dāng)組織發(fā)生缺血再灌注損傷時，隨著大量氧自由基、前炎癥因子等的流入，便會通過一系列途徑激活NF-κB，激活的NF-κB可進(jìn)一步上調(diào)各種炎性介質(zhì)（IL-6、IL-8、TNF-α、ICAM-1 等）的轉(zhuǎn)錄，使這些介質(zhì)mRNA水平明顯增高，蛋白表達(dá)量明顯增高，在這些介質(zhì)的協(xié)同作用下，中性粒細(xì)胞經(jīng)趨化、粘附、滲出血管壁在病灶區(qū)聚集而活化，并經(jīng)呼吸爆發(fā)產(chǎn)生自由基，釋放脂類介質(zhì)（白三烯、PAF）及其他各種細(xì)胞因子（如TNF-a、IL-l、IL-8、IL-6等），從而導(dǎo)致缺血再灌注損傷。山莨菪堿可抑制缺血再灌注時NF-κB的激活與表達(dá)，其機(jī)制可能是：①通過干擾細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，抑制1κB的磷酸化，阻斷或延遲1κB降解，從而抑制NF-κB的活化[19] ；②山莨菪堿通過抑制蛋白激酶C的活性來減少NF-κB產(chǎn)生；③氧自由基可使1κB減少，核內(nèi)NF-κB活性增強(qiáng)[20]，山莨菪堿可通過減少氧自由基的產(chǎn)生而抑制NF-κB的活化。由上可以看出，山莨菪堿可通過抑制NF-κB產(chǎn)生和活化，來減輕組織的缺血再灌注損傷。

3 小結(jié)和展望

近年來對山莨菪堿在防治心、肝、腦、腎、肺、腸道等器官缺血再灌注損傷的作用進(jìn)行了廣泛深入的研究，結(jié)果表明山莨菪堿可通過多種途徑減輕缺血再灌注損傷，效果確切可靠，并已成為治療缺血再灌注損傷的一線藥物。基于山莨菪堿在治療缺血再灌注損傷時有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，我們將其應(yīng)用于防治皮瓣移植術(shù)后的缺血再灌注損傷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它可以改善皮瓣術(shù)后血運(yùn)，減輕皮瓣術(shù)后水腫，增強(qiáng)皮瓣抗感染能力，從而有效預(yù)防皮瓣壞死，提高皮瓣移植成活率。目前，有關(guān)山莨菪堿在防治皮瓣缺血再灌注損傷的臨床研究尚不多見，因而其確切的作用機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究和探討。

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[收稿日期]2012-03-12 [修回日期]2012-05-07

編輯/李陽利