張麗峰 呂艷霞

異丙酚對(duì)缺血-再灌注損傷細(xì)胞凋亡的影響

張麗峰 呂艷霞

異丙酚;再灌注損傷;細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡(apoptosis)即程序性細(xì)胞死亡，由Kerr等［1］1972年首次提出，是指細(xì)胞在一定生理或病理?xiàng)l件下，遵循自身程序自己結(jié)束其生命的主動(dòng)死亡方式。細(xì)胞凋亡在維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡、機(jī)體防御，以及缺血-再灌注損傷的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。異丙酚是一種新型靜脈麻醉藥物，除具有麻醉鎮(zhèn)靜作用外，尚有較強(qiáng)的抗氧化能力和抑制細(xì)胞凋亡作用，可減輕心、腦、肺、肝等的缺血-再灌注損傷。本文就異丙酚對(duì)缺血-再灌注損傷細(xì)胞凋亡影響的研究進(jìn)展做一綜述。

1 缺血-再灌注損傷細(xì)胞凋亡發(fā)生機(jī)制

缺血-再灌注損傷是一種常見(jiàn)的臨床病理生理過(guò)程，如器官移植、斷肢再植、心肌梗死以及失血性休克搶救成功后，但其發(fā)生的確切機(jī)制目前尚不明確。近期研究發(fā)現(xiàn)，在心、腦等器官缺血-再灌注損傷中均有細(xì)胞凋亡［2，3］，細(xì)胞凋亡可能在缺血-再灌注損傷的病理過(guò)程中起重要作用［4］。

1.1 氧自由基(oxygen free radical，OFR) 缺血-再灌注時(shí)黃嘌呤氧化酶生成增多、補(bǔ)體活化、核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)激活和兒茶酚胺類物質(zhì)自動(dòng)氧化等可誘導(dǎo)產(chǎn)生大量OFR，OFR可:(1)產(chǎn)生脂質(zhì)過(guò)氧化作用于細(xì)胞質(zhì)膜，引起膜結(jié)構(gòu)、離子傳遞和酶活性的改變，激活促凋亡基因，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［5］;(2)引起線粒體結(jié)構(gòu)和功能受損，使其膜電位下降、呼吸鏈解耦聯(lián)、促進(jìn)細(xì)胞色素C和其他促凋亡因子釋放，而細(xì)胞色素C、凋亡蛋白活化因子(Apaf-1)和caspase-9形成復(fù)合物，激活caspase-3，啟動(dòng)內(nèi)在的細(xì)胞凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)［6］;(3)攻擊具有酶活性的蛋白質(zhì)，使其功能喪失，而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡;(4)直接損傷DNA，造成染色體畸變，核酸堿基改變和DNA斷裂，致細(xì)胞凋亡;(5)影響核基因轉(zhuǎn)錄，改變細(xì)胞表型特征，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［5］。

1.2 鈣超載 缺血-再灌注細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生過(guò)量OFR可直接損傷細(xì)胞膜，致膜通透性增加，鈣離子內(nèi)流，發(fā)生細(xì)胞內(nèi)鈣超載引發(fā)細(xì)胞凋亡，其機(jī)制可能為:超載的鈣可(1)激活鈣離子依賴性蛋白酶，后者可催化黃嘌呤脫氫酶(XDH)轉(zhuǎn)化為黃嘌呤氧化酶(XOD)，而XOD在有氧條件下促進(jìn)次黃嘌呤分解為尿酸的同時(shí)產(chǎn)生大量OFR，進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞凋亡;(2)使線粒體選擇性通透能力喪失，出現(xiàn)線粒體通透性轉(zhuǎn)錄而引起細(xì)胞凋亡;(3)直接激活鈣離子依賴性核酸內(nèi)切酶，使雙鏈DNA在核小體Linker部位裂解，形成DNA分塊而引發(fā)凋亡;(4)激活蛋白激酶C(PKC)，令其轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜，使G-蛋白磷酸化，胞內(nèi)cAMP增加，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡;另外PKC激活尚可引起原癌基因c-myc、cfos、c-jun的表達(dá)而引發(fā)細(xì)胞凋亡;(5)激活谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶，催化細(xì)胞內(nèi)肽鏈間的?；D(zhuǎn)移，在肽鏈間形成共價(jià)鍵，使細(xì)胞骨架蛋白分子間發(fā)生廣泛交聯(lián)，利于凋亡小體形成;(6)激活核轉(zhuǎn)錄因子，加速細(xì)胞凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。

1.3 線粒體 線粒體在缺血-再灌注損傷引發(fā)細(xì)胞凋亡過(guò)程中起重要作用。缺血-再灌注不僅使線粒體膜通透性增強(qiáng)，而且尚破壞內(nèi)膜各復(fù)合物電子傳遞作用，使大量小分子物質(zhì)進(jìn)入內(nèi)膜，引起線粒體基質(zhì)腫脹，從而影響呼吸鏈功能，使氧化磷酸化中斷，三磷酸腺苷(ATP)合成減少，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［7］。

1.4 一氧化氮(NO) 目前NO在缺血-再灌注損傷中的作用尚有爭(zhēng)議，其對(duì)細(xì)胞凋亡的作用也具有兩面性。持續(xù)長(zhǎng)久的NO產(chǎn)生可通過(guò)活化caspase蛋白酶家族，引起細(xì)胞色素C釋放入胞漿、P53表達(dá)上調(diào)、JNK/SAPK活化和凋亡相關(guān)蛋白(如bcl-2)表達(dá)改變，從而充當(dāng)促凋亡的調(diào)控劑。然而，生理水平或更低水平的NO可拮抗某些誘導(dǎo)凋亡因素的作用而抑制細(xì)胞凋亡，其機(jī)制主要是NO上調(diào)熱休克蛋白(HSP)和bcl-2等抗凋亡基因蛋白的表達(dá)、抑制促凋亡蛋白caspase的作用［8］。

1.5 細(xì)胞因子 缺血-再灌注過(guò)程可產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子，如TNF-α、NF-κB等對(duì)細(xì)胞凋亡也有一定的影響。TNF-α屬于腫瘤壞死因子家族，正常情況下體內(nèi)產(chǎn)生少量TNF-α有助于機(jī)體清除有害物質(zhì)和癌變細(xì)胞，但將TNF-α直接注射到活體肝臟內(nèi)，有凋亡典型的DNA梯帶出現(xiàn)，提示TNF-α可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，其機(jī)制可能是TNF-α與細(xì)胞表面?zhèn)鬟f死亡信號(hào)的受體TNFR結(jié)合后，通過(guò)蛋白酶途徑激活I(lǐng)CE-ced-3家族蛋白酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)而引起細(xì)胞凋亡，同時(shí)TNF-α所致的OFR、細(xì)胞因子的釋放，也可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。NF-κB是Rel蛋白家族成員，其與細(xì)胞凋亡的關(guān)系尚未明確，缺血-再灌注期間它可被細(xì)胞因子如TNF-α、IL-1β、IL-17 激活，通過(guò)抑制 caspase-8 而抗細(xì)胞凋亡［9］，也可抑制TNF-α介導(dǎo)的凋亡。但Brambilla等［10］報(bào)道，抑制脊髓神經(jīng)元NF-κB表達(dá)可減少神經(jīng)元凋亡。

2 異丙酚對(duì)缺血-再灌注損傷細(xì)胞凋亡的影響

2.1 異丙酚抑制缺血-再灌注損傷細(xì)胞凋亡 異丙酚不僅可抑制缺血-再灌注后大鼠海馬區(qū)CA1錐體細(xì)胞和脊髓神經(jīng)元的凋亡，減輕遲發(fā)性神經(jīng)元死亡［11，12］，而且能通過(guò)抑制線粒體通選轉(zhuǎn)運(yùn)孔的開放減輕心肌缺血-再灌注損傷和細(xì)胞凋亡［13］，并且在維持心肌收縮力的基礎(chǔ)上能明顯降低多巴胺導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡［2］。林群等［14］通過(guò)建立大鼠肝臟缺血-再灌注損傷模型，發(fā)現(xiàn)異丙酚可明顯減少再灌注后肝竇內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。因此，異丙酚可抑制缺血-再灌注心、腦、肝、脊髓等器官的細(xì)胞凋亡。

2.2 異丙酚抑制缺血-再灌注損傷細(xì)胞凋亡的機(jī)制

2.2.1 直接調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因和蛋白的表達(dá):①上調(diào)Bcl-2的表達(dá):戚思華等［15］將異丙酚直接注射至腦室內(nèi)，使異丙酚不通過(guò)血腦屏障直接到達(dá)缺血-再灌注的海馬組織，結(jié)果異丙酚組海馬CA1區(qū)Bcl-2陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)和Bcl-2 mRNA含量明顯高于缺血-再灌注組，說(shuō)明異丙酚通過(guò)上調(diào)Bcl-2表達(dá)抑制細(xì)胞凋亡。馮春生等［16］于缺血前10 min腹腔注射異丙酚100 mg/kg，可明顯增加大鼠局灶性腦缺血-再灌注后缺血側(cè)大腦皮層 Bcl-2 mRNA的表達(dá)量，從而抑制神經(jīng)組織細(xì)胞凋亡。②下調(diào)Bax的表達(dá):Engelhard等［17］通過(guò)建立鼠大腦缺血-再灌注模型，觀察不同麻醉藥對(duì)凋亡調(diào)控蛋白表達(dá)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)靜脈持續(xù)輸注異丙酚0.8～1.0 mg·kg-1·min-1組促凋亡蛋白Bax的濃度明顯低于缺血-再灌注組，說(shuō)明異丙酚可通過(guò)下調(diào)Bax的表達(dá)來(lái)抑制細(xì)胞凋亡。③抑制caspase蛋白水解酶家族的表達(dá):caspase-3是凋亡途徑下游進(jìn)行底物酶解的關(guān)鍵蛋白酶，是凋亡效應(yīng)分子和執(zhí)行者。在大鼠腸缺血-再灌注模型組中的各時(shí)間點(diǎn)caspase-3的表達(dá)明顯高于對(duì)照組，而應(yīng)用異丙酚后各時(shí)間點(diǎn)caspase-3的表達(dá)明顯低于模型組，且caspase-3陽(yáng)性表達(dá)與凋亡染色結(jié)果一致，提示異丙酚可抑制caspase-3表達(dá)，而抑制腸上皮細(xì)胞凋亡，減輕腸缺血-再灌注損傷［18］。另外，異丙酚可通過(guò)抑制caspase-12介導(dǎo)的caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)，減少缺血/再灌注損傷所致的心肌細(xì)胞凋亡［19］。

2.2.2 通過(guò)其他途徑間接抑制缺血-再灌注導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡:①抗氧化作用:異丙酚不僅通過(guò)抑制線粒體呼吸活動(dòng)、降低細(xì)胞氧代謝率、減輕缺氧時(shí)乳酸堆積、抑制血紅蛋白和肌紅蛋白氧化還原反應(yīng)等途徑而抑制OFR的產(chǎn)生，而且通過(guò)與OFR直接發(fā)生反應(yīng)、生成2，6-二異丙基苯氧基團(tuán)而清除已產(chǎn)生的OFR，并通過(guò)干擾脂質(zhì)過(guò)氧化奪氫過(guò)程而中斷脂質(zhì)過(guò)氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，發(fā)揮其強(qiáng)大的抗氧化作用。異丙酚抑制缺血-再灌注后在體肝肝竇內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的機(jī)制亦正是異丙酚具有較強(qiáng)的抗氧化能力［14］。②調(diào)節(jié)鈣離子平衡:異丙酚可作用于L型鈣通道上的二氫吡啶結(jié)合位點(diǎn)而阻止此通道的Ca2+內(nèi)流;清除OFR，穩(wěn)定細(xì)胞膜和保護(hù)線粒體功能，從而抑制鈣超載;促進(jìn)受體磷酸化，恢復(fù)再灌注細(xì)胞肌漿網(wǎng)鈣泵活性，降低細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度。心肌缺血后應(yīng)用異丙酚能明顯降低由多巴胺導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡，其機(jī)制之一為異丙酚能抑制缺血后鈣超載［2］。③抑制NF-κB的激活:羅風(fēng)芹等［12］研究發(fā)現(xiàn):大鼠脊髓缺血-再灌注后24 h缺血神經(jīng)元NF-κBP65亞單位的表達(dá)和脊髓神經(jīng)元凋亡顯著增加，而給予異丙酚處理后NF-κBP65亞單位的表達(dá)和脊髓神經(jīng)元的凋亡均顯著減少，提示異丙酚可抑制NF-κB的激活而減輕神經(jīng)元凋亡。另外，異丙酚可通過(guò)抑制NF-κB的激活而抑制腦缺血-再灌注后神經(jīng)組織細(xì)胞凋亡［17］。

綜上所述，細(xì)胞凋亡在缺血-再灌注損傷過(guò)程中起重要作用，其發(fā)生機(jī)制是一個(gè)多因素過(guò)程，異丙酚可明顯減輕缺血-再灌注損傷導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡，因此，其勢(shì)必會(huì)為臨床防治缺血-再灌注損傷提供重要參考。

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【文章編號(hào)】 1002-7386(2009)03-0353-02

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050051 石家莊市，河北醫(yī)大第三醫(yī)院麻醉科(張麗峰現(xiàn)工作單位為山東省即黑市人民醫(yī)院麻醉科)

呂艷霞，050051 河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院;E-mail:lyx64@163.com

2009-08-18)