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缺血预适应和阿片类物质

时间:2010-08-23 17:14:32  来源:  作者:

 

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 常业恬
中南大学湘雅二医院麻醉科
Ye-tian Chang

  为了干预心肌缺血引起的梗塞及保护心脏,研究了许多药物如β 受体阻滞剂、自由基清除剂、钙拮抗剂,但效果均不理想。近年来,人们发现心脏自身对心肌缺血再灌性损伤具有强大的内源性保护作用,即:如果心脏经历了短暂的心肌缺血再灌注后对随后长时间心肌缺血灌注损伤产生保护作用,并将这种现象称为缺血预处理(预适应)[1]。预适应对心肌的保护作用主要表现在缩小心肌梗死范围、抗缺血再灌注性心律失常、改善心肌收缩和舒张功能等。但对心肌缺血预适应的机制,仍不十分清楚;普遍认为:与内源性心脏保护物质的释放以及膜受体信号传导通路有关[2]

  1. 心肌缺血预适应的提出
  以往的研究认为:长时间心肌缺血后的再灌注,可以加重心肌的损伤。实验中发现结扎狗的冠状动脉15~20min后再灌注,可导致心肌细胞产生可逆性损伤。如果缺血时间超过20min,这种损伤就成为不可逆性,出现心肌细胞死亡。但1986年,Murry等发现[3],如果将心肌缺血时间缩短为5min,然后5min再灌注,循环四次,其后进行40min的缺血,发现这次缺血的心肌梗死范围显著缩小。这种短暂的心肌缺血对随后长时间的心肌缺血再灌注损伤有保护作用的现象称为心肌“缺血预适应”。近十几年来,随着研究的不断深入,这种保护作用在不同动物模型上均得到了证实。猪需二次10min的缺血预适应。家兔、大鼠分别只需一次5min或2min的缺血时间,就可减轻长时间的缺血损伤。临床研究也发现了类似的“缺血预适应”现象:在患者冠脉成形术期间,ECG显示的第二次气囊膨胀导致的心肌缺血严重程度明显比第一次轻[4]。更令人感兴趣的是:IP保护作用持续60~120min后,即消失。但24h后保护作用再次出现,持续时间长达72h,这种第二次产生的保护作用(第二保护窗)又称为IP的延迟保护作用,认为更具有潜在的临床重要性[1]

 

  2. 预适应对心肌的保护作用
  心肌缺血预适应对心脏的保护作用主要表现在:
  2.1 缩小心肌梗死范围  结扎家兔冠状动脉5min,再恢复供血10min,形成预适应。紧接着结扎冠脉30min再进行3h再灌注,发现缺血预适应组家兔心肌梗死范围显著低于单纯缺血再灌注组[5]。这种作用在其它动物模型上也同样可以观察到。
  2.2 抗室性心律失常  心肌缺血预适应能明显降低大鼠心肌缺血 再灌注损伤引起的室性心动过速、室颤的发生,有抗心律失常作用[6]
  2.3 改善心肌收缩功能  心肌缺血预适应可显著增强缺血心肌的收缩和舒张功能,使左室内压及其最大变化速率明显升高,左室舒张末期压下降[7]
  2.4 改善亚细胞结构损害[7]  心肌缺血预适应可降低缺血心肌超微结构的损害:染色质在核内均匀分布、肌浆及线粒体无明显改变、糖原颗粒存在。
  2.5 改善心肌中生化物质及离子异常[8]  心肌缺血预适应可降低心肌细胞内Na+、Ca2+含量,使ATP耗竭减少,抑制ATPase活性。
  3. 缺血预适应的临床意义
  缺血预适应的基础研究不断进展,其临床应用日益受到重视.临床心绞痛病人存在缺血预适应现象,有前驱心绞痛症状的心肌梗死患者的住院病死率,严重心衰或休克的发生率较无心绞痛症状的心肌梗死患者为低.“热身运动”研究证明,心绞痛患者第一次负荷运动后, 能显著提高第二次负荷运动时心肌缺血阈值[9]。缺血预适应能有效防止PTCA所致心肌缺血损伤,可显著改善球囊扩张时患者心肌酶的释放[10],进一步研究显示热身运动及PTCA产生的缺血预适应的机理均与KATP的激活有关。在临床心外科手术试用缺血预适应预防冠脉搭桥术(coronaryarterybypass grafting, CABG)中心肌缺血性损伤的一组研究证明,缺血预适应能降低术后血中肌钙蛋白T浓度[11, 12]。最近的文献显示CABG手术时阻断冠状动脉左前降支2-3min,复灌4-5min可以对心肌产生保护,并认为与CGRP的释放有关[13]
  评价缺血预适应的临床应用价值时必须考虑年龄,疾病因素如高血脂,动脉粥样硬化,高血压,心肌肥厚,心衰及糖尿病的影响。不同年龄阶段的心脏对缺血损伤的耐受性及缺血预适应的产生存在差异。文献报道随着年龄的增加,心脏更易遭受缺血损伤[14]。此外,年龄对缺血预适应的影响与种属有关。老龄羊可产生缺血预适应的保护效应[15],而老龄大鼠(24月龄)则不能诱导出缺血预适应保护效应,这可能与老龄大鼠缺血预适应时去甲肾上腺素释放量较少有关[16]。老龄大鼠对去甲肾上腺素的反应无明显改变,因为不同年龄的大鼠应用外源性去甲肾上腺素均可诱导出预适应样的保护效应[16]
  在实验性动脉粥样硬化模型发现血浆胆固醇水平的变化与缺血预适应早期心肌保护密切相关。在饮食性高血脂症大鼠不能诱导心肌缺血预适应的早期心肌保护效应,但当血脂水平降至正常,即使血管壁内膜已有病变,又可诱导出缺血预适应的早期保护效应[17]。这种现象产生的机理尚未完全阐明,认为可能与高血脂抑制参与缺血预适应的重要内源性物质NO的生成,以及抑制G蛋白的磷酸化从而影响信号传导途径有关。有趣的是高血脂对缺血预适应的延迟保护影响并不大,如兔高血脂时,增强预适应性缺血刺激的强度仍可产生延迟保护效应[18]
  在不同高血压模型,缺血预适应的产生并不受高血压的影响。在去氧皮质酮诱导的大鼠高血压模型,心肌肥厚而不伴心衰时仍可诱导缺血预适应的心肌保护效应[19];在自发性高血压大鼠,结扎腹主动脉或转基因高血压大鼠模型,缺血预适应均可缩小心肌梗死面积,改善再灌后心功能恢复[20-22]。然而,心衰动物模型上预适应性的缺血不能推迟乳头肌细胞内钙上升和缺血收缩的产生[23]

  4. 缺血预适应的信号传导途径
  
(1) 缺血预适应中的内源性活性物质  大量研究表明缺血预适应能释放多种内源性活性物质,并发现腺苷,缓激肽,前列腺素,一氧化氮(NO)[24],阿片肽,降钙素相关基因肽(CGRP)等可参与缺血预适应的早期心肌保护[25~27]。缺血预适应的延迟保护机理的研究以前主要集中在诱导细胞产生保护性蛋白如:热休克蛋白(HSP)。近年的研究证明缺血预适应的延迟保护也涉及内源性活性物质[28~29]。内源性腺苷可能是缺血预适应的延迟保护作用的触发物之一,这已被腺苷拮抗剂取消其延迟保护作用以及外源性给予能诱导同样保护作用所证实。在清醒兔应用NOS,ACEI及硝酸甘油可促进NO生成或释放从而诱导预适应的延迟保护[30~31]。这些证据支持NO介导缺血预适应的延迟保护。CGRP可能是参与心脏延迟保护的另一重要触发物质,用辣椒素促进内源性CGRP的释放后可诱导心肌24和48h后出现延迟保护[32]。有趣的是小肠预适应性缺血对心脏的早期和延迟保护作用也与促进内源性CGRP释放有关。最近,CGRP介导预适应的保护作用从缺血扩展到热应激反应,预先将内源性CGRP耗竭后,高温诱导的早期和延迟心肌保护作用消失。
  (2) 缺血预适应中的受体学说 
  腺苷A1、A2受体  研究表明:在家兔心肌缺血预适应实验中,如果预先用非选择性腺苷受体阻断剂8 对苯磺酸基茶碱(8 P Sulfophenyltheophylline,SPT) PD155、PD199后,发现缺血预适应的保护心肌作用消失。在30min缺血的前5min,冠脉注入腺苷、腺苷A1受体激动剂N6 1 (苯基 2R 异丙基)腺苷,可模拟缺血预适应保护作用。说明家兔心肌缺血预适应是由腺苷A1受体介导的[33]
  肾上腺素α1受体  实验发现,如果用利血平耗竭大鼠心脏单胺递质后,可以取消心肌缺血预适应的保护作用,α1受体阻断剂哌唑嗪亦可阻断这一效应。α1受体激动剂氯乙基可乐宁能模拟心肌缺血预适应的保护作用[34]。证明在大鼠缺血预适应中,α1受体的激动是必须的。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

缓激肽B2受体  选择性缓激肽B2受体阻断剂HOE 140能阻断大鼠心肌缺血预适应的保护作用[35]。在离体大鼠心脏实验中,冠脉直接加入缓激肽,能对抗缺血性心律失常,降低室颤发生率。
  降钙素基因相关肽受体  降钙素基因相关肽是心脏感觉神经的主要神经递质。用特异性CGRP受体拮抗剂CGRP8-37可以取消大鼠心肌缺血预适应的保护作用[36]。CGRP预处理可以保护大鼠心脏,减轻心肌缺血再灌注损伤[37]
  4.3 蛋白激酶在缺血预适应中的作用  做为一种启动因子和媒介,PKC在IP保护心肌过程中与腺苷、α受体、ATP敏感性K通道、缓激肽等有着极其密切的关系,它们在IP保护心肌的过程中共同发挥着重要作用[38~39]。在这一过程中,蛋白激酶C的转位与激活则关键因素。缺血预适应中的蛋白激酶释放的内源性物质与相应的G蛋白偶联的受体结合后,激活磷脂酶C,分解二磷脂酰肌醇生成三磷酸肌醇[inositol(1, 4, 5)-triphosphate, IP3]和二酰基甘油(diacylglycerol, DAG),后者可进一步激活蛋白激酶C (protein kinase C,PKC)。抑制G蛋白或减少IP3的生成可取消缺血预适应[40,41]。外源性的DAG类似物可通过激活PKC而产生缺血预适应样保护作用[42]。PKC有11种亚型,在缺血预适应信号传导途径中起主要作用的是ε和η2种亚型,因为抑制PKCε和η亚型的移位可取消缺血预适应的心肌保护作用[43]

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