参附对心肌缺血再灌注损伤保护作用的研究进展

薛建军 张凌云 谭 萍

甘肃省中医院麻醉科，甘肃 兰州 730050

心肌缺血/再灌注损伤 (MIR)在体外循环心脏手术的复灌、心跳骤停患者复苏及心肌梗死患者冠脉溶栓术等过程中都有发生可能，这将严重威胁患者的生命安全。因此，如何有效的减轻心肌缺血再灌注损伤是近年来研究热点。参附注射液由中药古方“参附汤”研制而成。是红参、黑附片的提取物，有效成分含人参皂甙、乌头生物碱类，有益气补阳的作用。多种实验证实参附对于心肌缺血再灌注损伤的具有保护作用，下面就其机制做一阐述。

1 再灌注损伤与预适应的提出

30多年前，Maroko等［1］发现缺血后进行的再灌注过程中会对心肌细胞产生严重的损伤，表现为血压骤降、再灌注心律失常，心肌组织超微结构改变等现象［2］。1986年Murry等［3］首次提出心肌在经受了多次短暂的缺血再灌注后，能在随后的长时间缺血中减轻心肌损伤，即缺血预适应 (ischemic preconditioning，IPC)，这一现象在活体动物和离体细胞模型上都得到了证实［4－5］。近几年中“预适应”的含义有了明显的延伸，除了缺血外，其他物理刺激或某些药物制剂也能够引发预适应，从而增强细胞抵抗伤害的能力。

2 参附对心肌缺血再灌注损伤保护作用的可能机制

2.1 抑制氧自由基产生和细胞内钙超载

心肌缺血再灌注损伤时，血液由于体外循环导致机械性损伤和白细胞在肺血管聚集以及炎性反应的引发，机体主要通过黄嘌呤氧化酶途径可产生大量氧自由基，致膜脂质过氧化，使细胞流动性和通透性增加，完整性丧失。丙二醛 (MDA)是氧自由基致脂质过氧化的中间代谢产物，可反映细胞脂质过氧化程度，间接反映细胞受氧自由基攻击的严重程度，超氧化物歧化酶 (SOD)可清除机体内超氧自由基，保护细胞，因而SOD高低可间接反映机体清除氧自由基的能力。周涛等［6］通过对60例全麻低温下行心内直视手术患者的研究发现体外循环可引起血浆MDA水平明显上升而SOD明显下降，但以对照组变化为甚，说明参附注射液使氧自由基产生减少，对心肌保护有一定的积极作用。近年来研究表明自由基主要由缺血再灌注的心肌线粒体产生，引起脂质过氧化进而损害机体细胞，而人参皂甙可直接抑制黄嘌呤氧化酶，抗氧自由基，抑制心肌缺血再灌注时的脂质过氧化反应［7］。还有人指出参附抗氧自由基及抗脂质过氧化反应作用与促进HSP70的表达［8］。万彩虹等［9］将参附注射液作为心肌保护剂，观察其对心内直视手术心肌缺血再灌注损伤的保护作用，通过透射电镜结果及心肌细胞线粒体体视学分析都显示，参附组心肌损伤程度较对照组明显改善，线粒体破坏较小，说明参附注射液能够明显减轻缺血/再灌注所造成的心肌细胞线粒体的损伤。

缺血组织恢复血供后Na+/Ca2+交换异常，使细胞内Ca2+含量显著增高并引起细胞损伤的现象称为钙超载。参附可以阻断细胞膜钙离子通道，降低心肌钙负荷，减轻心肌损伤，促进细胞恢复。人参皂甙除提供能量基质，增加底物水平磷酸化，促进三磷酸腺苷磷酸肌酸合成外，还可通过Ca+拮抗剂样作用使缺血心肌细胞Ca+内流减少 ，保护线粒体膜的完整性，阻止受损细胞进一步恶化。人参皂甙可阻止细胞钙通道，防止钙超载;改善血液流变性，保护内皮细胞，促进内皮释放NO，扩张血管，增加血流，改善微循环［10］。顾云等［11］利用基因芯片技术，探讨了参附注射液对大鼠心肌缺血/再灌注损伤期间基因表达变化的影响，对其可能的分子机制进行了分析，结果显示参附注射液对心肌起到保护作用的分子机制主要是通过调节抗氧自由基损伤相关基因、炎症相关基因及钙转运酶等相关基因，进而参与调控心肌缺血/再灌注损伤过程中细胞信号转导。通过抗过氧化脂质损伤作用，减轻缺血时被激活的白细胞聚集等炎症反应，抑制缺血/再灌注期间钙超载所致的细胞凋亡发生，从而提高心肌细胞的防御能力，起到保护心肌的作用。

2.2 调控核转录因子κB信号转导通路

2.2.1 参附对核转录因子κB及下游因子的调控作用

张本静等［7］研究参附对大鼠MIR，采用免疫印记法测心肌NF－κB活性发现，参附注射液通过抑制缺血心肌中NF—κB的活性，降低促炎因子水平，对心肌起保护作用。刘新等［12］探讨参附注射液对大鼠缺血再灌注心肌组织内NF－κB活性、细胞间粘附分子－1(ICAM－1)和白细胞介素6(IL－6)水平的影响，证实了参附注射液对NF－κB、ICAM－1和IL－6有明显的抑制作用，减轻缺血再灌注心肌组织损伤。这可能与其抑制NF－κB表达，从而调节ICAM－1和IL－6的转录、合成和较低IL－6的基因表达间接诱导CAM－1的合成减少等因素有关。田守元等［13］研究探讨参附注射液预先给药对大鼠心肌缺血再灌注损伤时炎性反应的影响，结果示参附注射液预先给药可通过下调促炎反应、上调抗炎反应对心肌组织发挥保护作用。王海燕等［14］通过观察参附预处理对犬急性I－R心肌组织NF－κB和HSP70的表达、血清cTnT含量的影响，结果参附可通过降低血清中的cTnT含量、增强心肌HSP70的表达和降低NF－κB的活性，对犬心肌缺血再灌注损伤起到保护作用。

2.2.2 参附对核转录因子κB转导凋亡相关基因调控作用

近年来国内外研究证实在心肌缺血再灌注可诱导心肌细胞发生凋亡，调控心肌细胞凋亡的基因有有两类:一类为起诱导作用的基因，如P53基因、AP0－1/Fas抗原、cfos及c－jun等;另一类则为起抑制作用的基因，如Bcl－2及相关基因 Bcl－xL、Bax、Bad、mcl－1等。刘正湘等［15］研究MIR可使心肌细胞凋亡数显著增加，人参治疗可明显地抑制MIR时所诱导的心肌细胞凋亡的发生，提示人参具有抑制心肌细胞凋亡的作用，其机制可能是通过抑制NF－κB活化，增强Bcl－2基因表达有关。陈玉培等［16］观察大鼠急性缺血再灌注损伤与凋亡相关基因Bcl－2、c－fos和Bax蛋白表达的关系及参附的影响，结果示参附可以促进Bcl－2蛋白表达上调和Bax与c－fos蛋白表达下调，增加Bcl－2/Bax值，减轻心肌细胞发生凋亡，从而减轻MIR，这可能是参附对MIR保护效应的分子机制。

2.3 调控再灌注损伤补救酶 (RISK)途径

正常细胞内存在一些激酶信号系统，当细胞发生缺血再灌注时，这些激酶被激活而抑制细胞的凋亡，称为再灌注损伤补救酶 (the reperfusion injury salvage kinase，RISK)，包括激活的磷酸肌醇－3激酶－蛋白激酶B/丝氨酸－苏氨酸激酶 (PI3K－PKB/Akt)途径和细胞外信号调节激酶 (ERK)途径。张力蛋白酶基因 (PTEN)是唯一兼有蛋白酯酶和磷酸酶活性的基因;磷脂酰肌醇－3激酶 (PI3K)是肌醇与磷酸肌醇的重要激酶。PTEN和P13K分别是磷脂酰肌醇－3激酶/蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶 (P13K/Akt)信号通路的抑制因子和激活因子。激活P13K/Akt信号通路可抑制凋亡，调节糖原合成和葡萄糖转换，从而增加糖原摄取，保护缺血再灌注心肌。夏中元等［17］研究了参附注射液(SFI)对糖尿病大鼠心肌缺血再灌注时第lO染色体同源丢失性磷酸酶、张力蛋白酶基因 (PTEN)和磷脂酰肌醇－3激酶 (P13K)表达的影响，证实参附减轻糖尿病大鼠心肌缺血再灌注损伤的机制与下调心肌组织PTEN表达，上调P13K表达，从而激活P13K/Akt信号通路有关。

2.4 参附与线粒体有关的机制

线粒体是真核细胞内一种重要的细胞器，是细胞能量代谢的重要场所。线粒体参与细胞的坏死及凋亡过程，决定细胞的死亡方式，是I/R损伤中各种可能保护途径的共同通路。

2.4.1 参附与KATPC

哺乳动物心肌有两种KATPC:一种通常所指的是位于细胞膜上的KATPC(sarcKATPC)，另一种分布在线粒体内膜上即mitoKATPC。KATPC主要受胞内ATP浓度的调节，当心肌缺血时，心肌细胞中的线粒体供氧不足，ATP合成减少而利用并不减少，导致ATP浓度下降，激活细胞膜上的KATPC，抑制了Ca2+内流，达到保护心肌的目的。牟崇明等［18］通过研究发现参附注射液可以减轻大鼠心肌缺血再灌注损伤，试验结果提示KATP通道阻滞剂格列苯脲不能取消参附减轻心肌缺血再灌注损伤的作用，表明参附减轻心肌缺血再灌注损伤不是通过KATP通道的激活而起作用的，而可能由于参附改善了缺血心肌的能量代谢，提供能量基质，增加底物水平磷酸化，促进ATP和磷酸肌酸合成，增加心肌细胞内的ATP含量而未能激活KATP通道。

2.4.2 参附与MPTP

MPTP是线粒体内、外膜之间的非特异性孔道，MPTP开放后，膜间隙的细胞色素C、凋亡诱导因子被释放入胞浆，激活线粒体凋亡途径［19－20］。MPTP开放后又可导致线粒体内膜两侧H+浓度梯度消失，从而造成线粒体跨膜电位的耗散，线粒体跨膜电位的耗散是细胞凋亡级联反应开始的重要环节。田守元等［21］研究证实参附预先给药可以减轻心肌缺血再灌注损伤，其机制可能与参附抑制心肌缺血再灌注诱发的线粒体通透性转换和减轻线粒体跨膜电位有关;辛毅等［22］研究大鼠心肌细胞的超微结构、线粒体体视学分析结果、凋亡蛋白的表达证实参附液通过正调抗凋亡基因Bcl－2的表达，负调促凋亡基因蛋白Bax的表达，起到稳定线粒体膜和调节线粒体膜的通透性，抑制线粒体通透性转换孔MPTP的开放，抑制心肌缺血再灌注过程中所导致的心肌细胞的凋亡，从而对心肌细胞发挥保护作用。

3 参附与缺血后处理

2003年Zhao等［23］首次提出了缺血后适应 (ischemic postconditioning，IPost)，他们制作了狗急性心肌缺血的模型，在再灌注开始时对夹闭的冠状动脉前降支进行30S的灌注和30S的再缺血，交替3次后持续再灌注3 h。实验结果发现，与对照组相比，IPost组的心肌梗死面积减少，心肌细胞的水肿和凋亡也明显减少。与IPC组相比差异无统计学意义，证实了IPost能减少再灌注损伤，保护强度与缺血预适应相当。而且IPost可以在缺血发生后应用，因此具有更好的临床应用前景。目前药物后处理国内外研究多集中在血管活性药物和麻醉药物上，参附后处理对于心脏的保护作用尚未见报道，其作用机制有待进一步研究。

综上所述，MIR的发生、发展和转归中细胞信号转导系统存在着广泛而复杂的交汇和网络调控。参附对心肌缺血/再灌注损伤的保护作用是多因素，多途径的调节过程，主要包括抗氧自由基作用、减轻Ca2+超载作用、抑制中性粒细胞激活和炎症介质释放作用、抗凋亡以及通过凋节与心肌缺血，再灌注损伤相关的基因表达，以及调控线粒体功能来参与调控心肌缺血/再灌注损伤病理过程中复杂的信号转导过程。但参附后处理心肌缺血/再灌注损伤分子水平或基因水平的调控机制有待于深入研究，为祖国传统中药参附注射液的临床合理应用提供理论基础。

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