李偉君,李應(yīng)東
急性心肌梗死再灌注治療使心肌組織重新得到血液灌注,然而心肌缺血后恢復(fù)血流灌注卻引起組織損傷和功能障礙,即缺血再灌注損傷(MIRI)。目前的研究認(rèn)為鈣超載是引起心肌缺血再灌注損傷的主要原因,然而其確切機(jī)制仍有待進(jìn)一步闡明。本文通過(guò)對(duì)鈣超載機(jī)制及中醫(yī)藥防治的簡(jiǎn)要概述,總結(jié)防治心肌MIRI的策略及其臨床應(yīng)用前景。
1.1 細(xì)胞膜損傷 缺血可破壞肌膜結(jié)構(gòu),再灌注時(shí)生成的大量氧自由基引發(fā)肌膜脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)進(jìn)一步加重膜結(jié)構(gòu)損傷。使其對(duì)Ca2+通透性增加,細(xì)胞外Ca2+呈濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞引起或促進(jìn)心肌鈣超載[1]。鈣超載又激活細(xì)胞內(nèi)磷脂酶引起細(xì)胞膜磷脂被水解破壞膜完整性,加重內(nèi)流最終導(dǎo)致胞膜破裂[2]。
1.2 L-鈣通道開(kāi)放 研究提示L型電壓依賴(lài)性鈣通道異常導(dǎo)致的外鈣內(nèi)流有可能參與其中[3]。此通道由受體介導(dǎo)使Ca2+內(nèi)流,磷酸化和去磷酸化的抑制可增強(qiáng)此通道的電壓依賴(lài)性,使它更易對(duì)電壓變化作出反應(yīng),引起胞內(nèi)鈣增高。另外,急性I/R時(shí),AT1受體激活,Ca2+通過(guò)L型鈣通道內(nèi)流增加;同時(shí)引起胞內(nèi)Ca2+釋放,導(dǎo)致胞內(nèi)Ca2+超載[4]。
1.3 鈉鈣交換體開(kāi)放 Na+-Ca2+交換蛋白(NCX)是一種非ATP依賴(lài)的雙向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,以3個(gè)Na+交換1個(gè)Ca2+的方式進(jìn)行,具有雙向性[5]。心肌I/R期,細(xì)胞內(nèi)三磷酸腺苷(ATP)產(chǎn)生減少,繼發(fā)的酸中毒激活Na-H交換體(NHE)導(dǎo)致胞內(nèi)Na+增加,Na+超載激活了反轉(zhuǎn)型 NCX,產(chǎn)生 Ca2+超載[6]。盡管NCX對(duì)鈣離子的親和力低,但轉(zhuǎn)運(yùn)速率高,因此它在胞質(zhì)鈣離子濃度高時(shí)將其移出胞膜。
1.4 鈣依賴(lài)ATP酶抑制 鈣泵是一種ATP酶(Ca-ATPase,SERCA2),對(duì)鈣離子的親和力高,即使鈣離子濃度很低,也能將其排出胞外。它是重要的促進(jìn)胞質(zhì)Ca2+進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)間隙的系統(tǒng)。心肌細(xì)胞收縮時(shí)依靠增加肌漿網(wǎng)鈣含量,SERCA2增加了鈣瞬變高峰。缺血再灌注時(shí),內(nèi)皮素-1(ET-1)產(chǎn)生增多,而其通過(guò)ETA受體和PKC途徑抑制SERCA2基因表達(dá)[7],從而造成細(xì)胞內(nèi)鈣超載。
1.5 蘭尼堿受體激活 蘭尼堿受體是心肌細(xì)胞內(nèi)的鈣釋放通道,當(dāng)胞漿內(nèi)鈣離子濃度升高時(shí),肌漿網(wǎng)蘭尼堿受體鈣釋放通道被激活,鈣離子便從肌漿網(wǎng)進(jìn)入胞漿,造成鈣超載[8]。
1.6 Na-H交換增強(qiáng),Na泵活性降低 心肌缺血過(guò)程中,糖酵解作用增強(qiáng)引起細(xì)胞內(nèi)酸中毒,再灌注時(shí),細(xì)胞外pH值趨于正常,與胞內(nèi)形成pH跨膜梯度,導(dǎo)致氫鈉交換作用增強(qiáng),細(xì)胞內(nèi)Na+水平升高;同時(shí)因再灌注早期心肌細(xì)胞能量代謝仍未完全恢復(fù),ATP的生成不足,鈉泵的活性仍受抑制,使心肌細(xì)胞排除細(xì)胞內(nèi)過(guò)多Na+的能力降低,最終引起細(xì)胞內(nèi)Na+水平升高,使 Na+-Ca2+交換增加,Ca2+大量?jī)?nèi)流,胞內(nèi)Ca2+超載[9]。
1.7 Na-K泵活性降低 研究表明,Na+-K+泵活力至少要保持在正常值的60%以上才能維持離子跨膜正常運(yùn)轉(zhuǎn),由于Na+-K+泵承擔(dān)著大部分K+內(nèi)流與Na+外流功能,當(dāng)缺血再灌注時(shí),能量代謝障礙、無(wú)氧酵解增加引起的代謝性酸中毒、自由基的大量產(chǎn)生等導(dǎo)致Na+-K+泵活力降低,細(xì)胞內(nèi)Na+積聚和K+丟失,最終導(dǎo)致鈣離子增加[10]。
1.8 CaMKⅡ鈣/鈣調(diào)素依賴(lài)性蛋白激酶Ⅱ激活 研究表明,CaMKⅡ通過(guò)細(xì)胞膜及肌漿網(wǎng)上鈣離子通道調(diào)節(jié)胞內(nèi)鈣的轉(zhuǎn)運(yùn),影響細(xì)胞內(nèi)鈣的水平。通過(guò)CaMKⅡ抑制劑KN93干預(yù)后,觀察到肌漿網(wǎng)Ca2+釋放減少[11],在一定程度上抑制心房肌細(xì)胞鈣超載[12]。說(shuō)明CaMKⅡ激活導(dǎo)致了鈣超載。
2.1 益母草 益母草對(duì)兔缺血再灌注損傷有明顯治療作用。研究顯示,益母草組再灌注心肌中的Ca2+-ATP酶和 Na+-K+-ATP酶的活性均顯著高于對(duì)照組,Ca2+含量則明顯低于對(duì)照組。提示益母草能減輕再灌注損傷心肌細(xì)胞的鈣超載[13]。
2.2 玉郎傘 玉郎平可使心肌細(xì)胞 Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶升高,抑制細(xì)胞Ca2+濃度的升高,減輕由于鈣超載引起的各種細(xì)胞損傷。提高 Na+-K+-ATPase和 Ca2+-Mg2+-ATPase活性[14]。
2.3 氧化苦參堿 氧化苦參堿可減輕自由基造成的膜脂質(zhì)過(guò)氧化損害,使心肌細(xì)胞膜的通透性降低,進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的Ca2+減少,阻止了因胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高而引起的線粒體攝鈣系統(tǒng)的激活,減少線粒體內(nèi)Ca2+內(nèi)流。使過(guò)氧化物歧化酶(SOD)活性升高,有效改善能量代謝障礙,增強(qiáng)與鈣轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的離子泵功能,使進(jìn)入線粒體過(guò)多的Ca2+及時(shí)轉(zhuǎn)出,減輕了鈣超載所致的線粒體損傷[15]。
2.4 黃芪 黃芪多糖能降低心肌細(xì)胞的含鈣量,抑制鈣超載[16]。王偉等[17]研究顯示,黃芪預(yù)處理組可以明顯提高心肌組織中 Na+-K+-ATPase和Ca2+-ATPase活性,并通過(guò)Ca2+拮抗劑樣作用阻止Ca2+內(nèi)流,增加肌漿網(wǎng)鈣外攝取,減少胞漿Ca2+濃度,阻斷Ca2+超載,保護(hù)心肌細(xì)胞。
2.5 甘草湯 甘草湯可降低L型低鈣通道活性,提高心肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性,減輕細(xì)胞內(nèi) Ca2+超載,從而發(fā)揮抗MIRI作用。這可能與直接或間接地阻斷鈣通道,減少細(xì)胞內(nèi)鈣超載有關(guān)[18]。
2.6 丹參 高濃度丹參素對(duì)L型鈣通道電流具有明顯的阻斷作用,而丹酚酸B可以防止缺血再灌注過(guò)程中的鈣離子超載,發(fā)揮心肌保護(hù)作用。丹參的脂溶性成分丹參酮Ⅱa具有鈣離子阻滯劑作用[19],心肌細(xì)胞經(jīng)丹參酮Ⅱa處理后,心肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度顯著降低[20],從而減輕鈣超載。
2.7 川芎 小劑量川芎嗪能提高線粒體膜上Ca2+依賴(lài)的ATP酶活性,減輕心肌鈣超載[21]。川芎嗪也是鈣離子拮抗劑,能抑制鈣通道及細(xì)胞內(nèi)鈣釋放,顯著降低胞內(nèi)游離鈣水平,抑制細(xì)胞內(nèi)鈣超載[22]。
2.8 茶黃素 研究證明茶黃素可抑制電壓門(mén)控性鈣通道的外鈣內(nèi)流和減少肌漿網(wǎng)的內(nèi)鈣釋放,從而減少大鼠心室肌細(xì)胞Ca2+濃度,對(duì)心室肌細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)作用[23]。
2.9 銀杏葉提取物 EGB761能提高SERCA2a活性,增強(qiáng)心肌細(xì)胞肌漿網(wǎng)鈣攝取功能,減輕細(xì)胞內(nèi)鈣超載,改善細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)失衡[24]。
2.10 ?;撬??;撬岜旧聿⒉慌cCa2+直接發(fā)生反應(yīng),但它作用于膜的磷脂雙分子層,通過(guò)調(diào)節(jié)膜與Ca2+的結(jié)合控制細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量。刺激細(xì)胞膜上鈣激活的ATP酶轉(zhuǎn)運(yùn)效率,間接提高細(xì)胞膜對(duì)鈣的攝取,顯著抑制心肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度,增加ATP含量,拮抗鈣超載[25]。
2.11 人參 最近研究表明,人參能保護(hù)處于缺血狀態(tài)下的缺血再灌注損傷。目前人參保護(hù)缺血再灌注心肌兩種重要的發(fā)現(xiàn),一種是人參可以抑制心肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子的內(nèi)流,阻礙鈣離子在細(xì)胞內(nèi)積聚。進(jìn)而證明人參對(duì)缺血心肌保護(hù)是通過(guò)抑制細(xì)胞內(nèi)鈣超載實(shí)現(xiàn)的。一種是人參介導(dǎo)的細(xì)胞外鈣離子流的降低是通過(guò)在心臟發(fā)現(xiàn)的NMDA受體實(shí)現(xiàn)的[26]。
2.12 益氣溫陽(yáng)方 由黃芪、半夏、當(dāng)歸、川芎、遠(yuǎn)志、附子等十四味中藥組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),中藥治療組、心律平對(duì)照組Ca2+-ATPase活性顯著高于模型組(P<0.01)。因而證明益氣溫陽(yáng)中藥復(fù)方能夠防治Ca2+-ATPase活性下降[27]。
由于目前對(duì)MIRI發(fā)生機(jī)制的認(rèn)識(shí)尚處于初步階段,在其發(fā)展過(guò)程中還有很多問(wèn)題需要解決,中醫(yī)藥對(duì)缺血再灌注損傷的研究近年來(lái)進(jìn)展很快,機(jī)制研究也越來(lái)越多,尤其是中藥制劑在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究開(kāi)展得較深入,這些對(duì)臨床具有一定的參考價(jià)值,但中醫(yī)藥在缺血再灌注損傷研究方面也存在一些問(wèn)題:①實(shí)驗(yàn)研究多,臨床研究少,未能充分顯示中醫(yī)藥的臨床優(yōu)勢(shì);②缺乏與有效西藥的療效比較研究;③方藥研究多,治法研究少;④很少涉及證型,多強(qiáng)調(diào)藥物特殊性,沒(méi)有體現(xiàn)中醫(yī)辨證論治的精髓。未能就鈣超載、氧自由基損傷等機(jī)制進(jìn)行深入探討。相信在廣大醫(yī)藥工作者的不斷努力下,中醫(yī)藥將會(huì)對(duì)心肌缺血再灌注損傷做出貢獻(xiàn)。
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