王凈，胡春蘭，于慧智，李小杉，胡春曉

(1.南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫人民醫(yī)院 麻醉科，江蘇 無錫 214023； 2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫人民醫(yī)院 肺移植中心，江蘇 無錫 214023； 3.南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫人民醫(yī)院 移植麻醉科，江蘇 無錫 214023)

肺移植已成為多種終末期肺病的有效治療方法。肺缺血再灌注損傷(lung ischemia reperfusion injury, LIRI)是在肺移植期間供肺產(chǎn)生缺血損傷后恢復(fù)血液灌注及氧供后使肺組織損傷加重的現(xiàn)象,主要表現(xiàn)為基于肺血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷的通透性肺水腫，如急性呼吸窘迫綜合征[1]。研究表明，在肺移植術(shù)后LIRI導(dǎo)致超過50%的肺移植受者出現(xiàn)原發(fā)性移植物功能障礙(primary graft dysfunction, PGD)，這是導(dǎo)致早期死亡、慢性排斥反應(yīng)和晚期死亡的主要危險因素[2]。LIRI的發(fā)生機(jī)制目前尚不十分清楚，尚未有專門用于缺血再灌注損傷(ischemia reperfusion injury, IRI)的治療藥物，IRI的防治尚處于實(shí)驗(yàn)研究和臨床實(shí)驗(yàn)觀察階段，作者就近年來發(fā)現(xiàn)的在肺移植期間可減輕LIRI的藥物進(jìn)行綜述。

1 LIRI

LIRI是一種發(fā)病率和死亡率較高的急性肺損傷(acute lung injury, ALI)，可能發(fā)生在肺移植、肺栓塞、肺梗死、休克、體外循環(huán)等之后[3]。LIRI的本質(zhì)是缺血期的可逆損傷在恢復(fù)血流后進(jìn)一步加重或轉(zhuǎn)化為不可逆損傷，可造成肺不張、肺水腫或肺細(xì)胞壞死，進(jìn)而引發(fā)呼吸功能障礙，嚴(yán)重影響患者預(yù)后[4]。LIRI的進(jìn)展直接導(dǎo)致進(jìn)行體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation, ECMO)、心肺支持、機(jī)械通氣以及在重癥監(jiān)護(hù)病房(intensive care unit, ICU)治療的時間延長，PGD發(fā)生率增加，這是影響肺移植后短期和長期發(fā)病率和死亡率的主要原因[3]。LIRI發(fā)生的機(jī)制尚未徹底闡明，目前認(rèn)為自由基生成增多、細(xì)胞內(nèi)鈣超載、炎癥反應(yīng)過度激活、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激損傷、自噬和凋亡是IRI的重要發(fā)病機(jī)制[4]。由于LIRI可直接影響肺移植的成功率以及受體術(shù)后存活率，探尋LIRI的防治策略在肺移植手術(shù)中具有重要意義。

2 肺移植期間保護(hù)性藥物

目前肺移植圍手術(shù)期間減輕LIRI的藥物可分為在肺移植術(shù)前和肺移植術(shù)中使用的藥物，肺移植術(shù)前可使用的保護(hù)性藥物包括烏司他丁(ulinastatin, UTI)、伊馬替尼、前列地爾、姜黃素(curcumin, CUR)、腺苷A2B受體拮抗劑和葉酸等，肺移植術(shù)中可使用的保護(hù)性藥物包括七氟烷、丙泊酚、右美托咪定(dexmedetomidine, DEX)、香草乙酮(apocynin, APO)和米力農(nóng)等，以下重點(diǎn)闡述上述藥物對LIRI的保護(hù)作用、機(jī)制及使用途徑。

2.1 肺移植術(shù)前用藥

2.1.1 UTI UTI是一種廣譜蛋白水解酶抑制劑，是一種由143個氨基酸組成的糖蛋白，具有胰蛋白酶的功能[5]。UTI能抑制胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶和彈性蛋白酶等蛋白酶的活性，并且還能穩(wěn)定溶酶體膜，抑制溶酶體酶的釋放[6]。有研究發(fā)現(xiàn)UTI對心、肝、肺等重要器官的IRI有保護(hù)作用[5]。在肺移植中，IRI會使肺微血管中大量中性粒細(xì)胞聚集，同時IRI激活的中性粒細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞會釋放大量細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor alpha, TNF- α)、白細(xì)胞介素- 1β(interleukin- 1β, IL- 1β)和白細(xì)胞介素- 6(interleukin- 6, IL- 6)等，會造成ALI，UTI能劑量依賴性地減弱其中的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激，對IRI產(chǎn)生保護(hù)作用，這種保護(hù)作用可能是通過上調(diào)2型含鋅脂蛋白1和過氧化物酶2的表達(dá)來介導(dǎo)的[6]。有研究表明，相比于單獨(dú)使用Euro- collins肺灌洗液，添加了UTI的Euro- collins溶液可以更好地保護(hù)供肺，主要是通過降低供肺中循環(huán)內(nèi)皮細(xì)胞、血管假性血友病因子及血栓調(diào)節(jié)蛋白的活性對供肺血管內(nèi)皮產(chǎn)生保護(hù)作用，進(jìn)而減輕肺組織灌注后水腫的程度，對肺氧合功能起到保護(hù)作用。ULI對供肺的保護(hù)作用呈劑量依賴性，ULI在灌注液中最佳濃度為500 U·ml-1[7]。

2.1.2 伊馬替尼 伊馬替尼是一種酪氨酸激酶抑制劑，常用于Bcr- Abl陽性慢性髓細(xì)胞白血病的分子靶向治療，其靶點(diǎn)包括Abl、Abl相關(guān)基因、血小板衍生生長因子受體、cKit和盤狀結(jié)構(gòu)域受體酪氨酸激酶1等[8]。有研究發(fā)現(xiàn)伊馬替尼對LIRI有保護(hù)作用，在體外兔肺損傷模型中，伊馬替尼顯著改善了再灌注肺的氧氣、二氧化碳、肺動脈壓、肺濕/干(W/D)值等生理參數(shù)和支氣管肺泡灌洗液蛋白濃度定量、髓過氧化物酶(marrow peroxide, MPO)等與再灌注損傷相關(guān)的生化指標(biāo)[9]。Tanaka等[8]發(fā)現(xiàn)，在肺門夾閉模型中，伊馬替尼能通過血流運(yùn)輸?shù)揭浦卜尾IRI產(chǎn)生保護(hù)作用，伊馬替尼能改善移植肺的肺功能、減輕肺組織損傷和肺水腫、減少白細(xì)胞介素10(interleukin- 10, IL- 10)的水平、維持血管內(nèi)皮鈣黏蛋白的表達(dá)從而調(diào)節(jié)血管通透性。伊馬替尼對LIRI的保護(hù)作用主要與其抗炎作用和抗?jié)B透性相關(guān)，但其作用通路的研究尚少，有待進(jìn)一步研究。

2.1.3 前列地爾 前列地爾是一種具有擴(kuò)張動脈血管、改善血流動力學(xué)、抑制血小板和白細(xì)胞聚集作用的靜脈注射制劑,其活性成分為前列腺素E1。有研究發(fā)現(xiàn)前列腺素E1對肺動脈有舒張作用，因此，前列腺素E1可用于肺動脈高壓的治療，除了血管舒張作用，前列腺素E1還具有支氣管擴(kuò)張作用，并且在肺組織中的血管抑制作用方面優(yōu)于前列腺素I2。Chiang等[10]研究顯示，將前列地爾注射液添加到UW肺灌洗液中可增強(qiáng)其對LIRI的保護(hù)作用，前列地爾通過誘導(dǎo)血管舒張、刺激環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)依賴性蛋白激酶和促進(jìn)肺保護(hù)的非血管舒張機(jī)制來增強(qiáng)肺保護(hù)作用，用22 ℃的添加有前列地爾的UW溶液沖洗肺動脈將為肺移植提供更好的肺保護(hù)作用。也有研究發(fā)現(xiàn)，缺血開始時霧化吸入前列地爾可顯著改善再灌注時以肺內(nèi)分流和肺毛細(xì)血管滲漏為主的氣體交換異常，維持肺內(nèi)皮細(xì)胞的穩(wěn)定性，減輕肺水腫的程度[11]。Zhang等[12]發(fā)現(xiàn)前列地爾能減輕炎癥反應(yīng)，降低丙二醛(malondialdehyde, MDA)水平，增加超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和過氧化氫酶活性，從而對IRI產(chǎn)生保護(hù)作用。所以，不管是將前列地爾加入肺灌注液還是霧化吸入預(yù)處理，都可以減輕肺移植供肺的IRI。

2.1.4 CUR CUR是從姜黃中分離出來的一種酸性多酚類物質(zhì)，有較為廣泛的藥理活性，在抗炎、抗腫瘤等方面都有重要作用[13]。有研究發(fā)現(xiàn)CUR對LIRI有一定的保護(hù)作用，其作用機(jī)制可能與減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)、抑制細(xì)胞自噬、抑制炎癥反應(yīng)有關(guān)。Sun等[14]發(fā)現(xiàn)，在缺血前用CUR對實(shí)驗(yàn)大鼠進(jìn)行預(yù)處理，CUR能明顯減輕IRI誘導(dǎo)的毛細(xì)血管屏障破壞、肺水腫和組織炎癥。CUR減少IRI引起的ALI可能是通過改善氧化應(yīng)激和核因子- kB(nuclear factot- kappa B, NF- kB)介導(dǎo)的炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。另有研究發(fā)現(xiàn)在單側(cè)原位LIRI小鼠模型中用CUR進(jìn)行預(yù)處理，可以減輕肺組織的形態(tài)學(xué)和超微結(jié)構(gòu)損傷，抑制過度的未折疊蛋白反應(yīng)中與環(huán)乙酰阿司匹林特異性蛋白酶12相關(guān)的肺細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)LIRI[15]。CUR的給藥方式并不統(tǒng)一，有研究通過腹腔注射，也有研究通過靜脈注射，尚無研究比較其優(yōu)劣，兩種給藥方式都對肺移植所致的LIRI有明顯的保護(hù)作用，其最佳的使用劑量尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。

2.1.5 腺苷A2B受體拮抗劑 腺苷是一種內(nèi)源性嘌呤核苷，存在于活細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外。腺苷在細(xì)胞應(yīng)激和炎癥期間釋放，通常被認(rèn)為介導(dǎo)抗炎反應(yīng)。現(xiàn)在已知腺苷的促炎或抗炎作用因所涉及的組織和細(xì)胞、表達(dá)的腺苷受體和損傷類型而異。腺苷通過4種G蛋白偶聯(lián)受體(A1R、A2AR、A2BR和A3R)介導(dǎo)其作用，每一種都表現(xiàn)出不同的組織分布模式、細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)和藥代動力學(xué)[16]。4種腺苷受體都在小鼠和人類的肺中表達(dá)，A1R、A2AR和A3R激動劑在大鼠LIRI 模型中具有保護(hù)作用，而A2BR對腺苷的親和力較其他受體弱，在生理應(yīng)激后表達(dá)升高，有研究表明A2BR具有促炎作用，而A2BR 拮抗劑則能通過阻止白細(xì)胞介素8(interleukin- 8, IL- 8)從肺泡上皮細(xì)胞釋放、減少中性粒細(xì)胞浸潤及減輕血管通透性對LIRI產(chǎn)生保護(hù)作用[17]。目前，在大鼠LIRI模型中A2BR 拮抗劑的使用劑量為1 mg·kg-1，而A2BR 拮抗劑用于預(yù)防LIRI的臨床研究尚缺乏，有待進(jìn)一步的研究。

2.1.6 葉酸 葉酸也稱為維生素B9，是一種水溶性的維生素，可以從食物中以葉酸的形式攝取并在體內(nèi)代謝。葉酸在調(diào)節(jié)線粒體功能中起到重要作用，有研究發(fā)現(xiàn)，用葉酸喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動物1周，可以提高組織細(xì)胞中高能磷酸化合物包括腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)和二磷酸腺苷(adenosine diphosphate, ADP)的含量。在有氧環(huán)境中，ATP大量合成并保持在一定的濃度水平。在再灌注過程中，ATP由無氧糖酵解產(chǎn)生，因此磷酸肌酸等高能磷酸化合物不能滿足組織需要，ATP的凈含量也因此下降。用葉酸治療干預(yù)，可使組織儲存更多的高能磷酸化合物以延緩細(xì)胞致死性損傷的發(fā)生[18]。在心肌IRI中葉酸可維持心肌高能磷酸鹽的水平，從而維持缺血期間的心功能并且減輕再灌注損傷[19]。在大鼠LIRI模型中，術(shù)前用葉酸灌胃大鼠1周，與缺血再灌注組相比，葉酸組肺組織病理損傷明顯減輕, IL- 8和TNF- α表達(dá)水平均明顯降低，IL- 8和TNF- α為促炎因子，與早期嚴(yán)重移植物功能障礙和移植受體早期死亡率相關(guān)[20]。因此，在肺移植術(shù)前可以預(yù)防性給予受體葉酸治療，降低其缺血再灌注過程中的炎癥反應(yīng)，增加肺組織中高能磷酸化合物儲備，從而提高移植受體的生存率。

2.2 肺移植術(shù)中用藥

2.2.1 七氟烷 七氟烷是臨床最常用的吸入麻醉藥，目前適用于各年齡、各部位的大小手術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于誘導(dǎo)迅速、無刺激性、蘇醒快。有研究[21]發(fā)現(xiàn)，七氟烷對LIRI有保護(hù)作用，其機(jī)制主要與減少肺中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞和血小板的活化，抑制促炎細(xì)胞因子的釋放，減輕肺氧化應(yīng)激反應(yīng)，減輕肺細(xì)胞凋亡和線粒體功能的降低，防止肺泡表面活性物質(zhì)減少有關(guān)。Chai 等[22]發(fā)現(xiàn)，七氟烷預(yù)處理可抑制蛋白激酶- α的轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)再灌注后緊密連接蛋白o(hù)ccludin和透明帶閉合蛋白1的肺表達(dá)，從而減輕肺通透性。另有研究發(fā)現(xiàn)七氟烷可改善肺移植物的氧合作用并減輕肺水腫，保護(hù)肺部糖萼，降低IL- 1β、IL- 6和TNF- a的水平，抑制白細(xì)胞募集和基質(zhì)金屬蛋白酶- 9分泌，同時七氟烷通過細(xì)胞色素c釋放到胞質(zhì)溶膠和胱天蛋白酶- 3裂解中來顯著抑制細(xì)胞凋亡[23- 24]。所以在肺移植手術(shù)中，使用七氟烷進(jìn)行麻醉誘導(dǎo)以及麻醉維持可以預(yù)防并且減輕LIRI。

2.2.2 丙泊酚 丙泊酚是非巴比妥類靜脈麻醉藥，是臨床最常用的一種短效、快效的靜脈麻醉藥。研究發(fā)現(xiàn)丙泊酚對LIRI有保護(hù)作用，其作用機(jī)制主要與抑制氧化應(yīng)激和肥大細(xì)胞脫顆粒、抑制脂質(zhì)氧化、抑制炎癥反應(yīng)有關(guān)[25]。研究表明，丙泊酚能特異性對抗IRI誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化，減輕肺組織和其他組織產(chǎn)生的氧化劑造成的肺損傷[26]。同時，丙泊酚能通過改善氧自由基的活性、恢復(fù)一氧化氮/內(nèi)皮素的動態(tài)平衡、減少肺損傷中細(xì)胞間黏附分子- 1的表達(dá)來減輕LIRI[27]。在其具體機(jī)制方面，最近研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚可通過激活磷脂酰肌醇- 3- 激酶(phosphatidylin- ositol- 3- kinase, PI3K)/蛋白激酶B( protein kinase B, Akt)通路來減弱胰島素抵抗誘導(dǎo)的肺組織細(xì)胞凋亡、抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)、抑制肥大細(xì)胞脫顆粒、抑制炎癥因子TNF- α、IL- 6、IL- 8表達(dá)，從而減輕LIRI[25]。同時丙泊酚也可通過激活核因子- E2相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid 2- related factor 2, Nrf2)與抗氧化反應(yīng)元件(anti- oxidative response element, ARE)構(gòu)成的Nrf2/ARE信號通路產(chǎn)生抗氧化作用來減輕LIRI[28]。在肺移植麻醉期間用丙泊酚誘導(dǎo)并維持麻醉能對LIRI產(chǎn)生一定的保護(hù)作用，術(shù)中使用丙泊酚的具體劑量在維持適當(dāng)麻醉深度后因病人和具體術(shù)中情況而異。

2.2.3 DEX DEX是一種高選擇性、高特異性的α2腎上腺素能受體激動劑，具有鎮(zhèn)靜、抗焦慮、抑制交感活性、鎮(zhèn)痛、催眠等作用，現(xiàn)已廣泛作為區(qū)域、局部和全身麻醉的輔助用藥[29]。有研究發(fā)現(xiàn)DEX可以減輕LIRI，其作用機(jī)制與改善肺微血管通透性、抗炎、抗氧化和調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡有關(guān)[4, 29]。Zhou等[30]發(fā)現(xiàn)，DEX能減輕IRI后肺水腫和肺組織損傷，降低肺組織中的MDA水平和SOD活性，降低葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78和CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白同源蛋白(CHOP)的mRNA和蛋白質(zhì)水平，同時發(fā)現(xiàn)DEX呈劑量依賴性，高劑量的DEX(10 nM)對肺損傷的保護(hù)作用最強(qiáng)，Yohimbine是一種α2受體拮抗劑，可明顯逆轉(zhuǎn)DEX對肺組織的保護(hù)作用。Chen等[31]發(fā)現(xiàn)，DEX預(yù)處理可通過α2腎上腺素受體對腸IR期間的肺部損傷起到保護(hù)作用，其抗氧化機(jī)制可能與Nrf2/血紅素加氧酶1(HO- 1)信號通路有關(guān)。綜上所述，在肺移植手術(shù)中用DEX輔助麻醉可以改善肺微血管通透性、減少炎癥反應(yīng)、減少肺細(xì)胞損傷，從而減少LIRI。

2.2.4 APO APO是一種特異性的NAPDH氧化酶抑制劑,可以抑制活性氧的產(chǎn)生，從而減輕LIRI[32]。張霖等[33]發(fā)現(xiàn)，在大鼠LIRI模型中，經(jīng)股靜脈注射50 mg·kg-1的APO，能夠改善肺組織的W/D，減少活性氧自由基(ROS)和MDA的水平，降低MPO和SOD的活性，抑制肺組織NAPDH 氧化酶2(NOX2)、NAPDH 氧化酶 4(NOX4)蛋白表達(dá)。Chiang等[34]發(fā)現(xiàn)，在分離灌注的大鼠LIRI模型中，使用APO減輕了炎癥反應(yīng)和NF- kB激活有關(guān)的肺通透性，從而保護(hù)了LIRI。

2.2.5 米力農(nóng) 米力農(nóng)是一種磷酸二酯酶3抑制劑，可增加細(xì)胞內(nèi)cAMP和cAMP依賴性蛋白激酶A的激活，并發(fā)揮積極的正性肌力和血管舒張作用[35]。在臨床上，米力農(nóng)主要用于治療心力衰竭、心肌梗死以及減少IR所致的心肌細(xì)胞損傷[36]。有研究發(fā)現(xiàn)，米力農(nóng)還可以減輕肺移植后的LIRI，其作用機(jī)制可能與抑制炎性反應(yīng)、減少氧化應(yīng)激反應(yīng)、促進(jìn)一氧化氮對肺細(xì)胞的保護(hù)作用以及減少肺血管通透性有關(guān)[37]。Zhang等[38]發(fā)現(xiàn)，在熱缺血期間霧化吸入米力農(nóng)，可防止IR所致的肺內(nèi)皮功能障礙，可選擇性擴(kuò)張患有肺動脈高壓的供肺的肺血管，顯著降低了肺阻力，有利于捐獻(xiàn)人心臟死亡后的肺捐獻(xiàn)和肺保存。所以，可在供肺IR時霧化吸入米力農(nóng)，減少肺移植術(shù)圍手術(shù)期發(fā)病率和死亡率，改善患者預(yù)后。

針對LIRI的發(fā)病機(jī)制，上述藥物均能抑制炎癥反應(yīng)過度激活，其中同時能減少氧自由基生成的藥物有UTI、前列地爾、CUR、七氟烷、丙泊酚、DEX、APO和米力農(nóng)，能抑制細(xì)胞凋亡的藥物有CUR、七氟烷、丙泊酚和DEX，能抑制細(xì)胞自噬的藥物有CUR。這些藥物可以通過對供肺進(jìn)行預(yù)處理、加入到肺灌洗液和保存液中、在麻醉期間使用等方式來減輕LIRI。

3 小 結(jié)

LIRI是肺移植術(shù)后發(fā)生早期PGD的重要原因之一，是不可避免的，研究防治LIRI的藥物對降低PGD發(fā)生率、提高肺移植患者生存率等方面具有重要臨床意義。本文作者主要總結(jié)了近年來關(guān)于減少LIRI的藥物研究的最新進(jìn)展。但是由于倫理及安全性等問題的限制，多數(shù)試驗(yàn)藥物的干預(yù)對象是動物，我們還需要更進(jìn)一步的研究來證明其在臨床方面的療效，從而改善肺移植患者的預(yù)后。