失血性休克后心肌损伤的表现及其发病机制

赵轶峰 赵自刚 牛春雨

(河北北方学院微循环研究所，河北 张家口 075000)

由于失血性休克患者全身有效循环血量减少，引起微循环障碍，导致重要生命器官缺血、缺氧。休克早期，在机体有效的代偿作用下，心肌一般不易出现缺血、缺氧；随着休克的进展，由于组织灌注不足，心脏灌流系统出现灌流不足，则会引起出现心肌缺血缺氧、细胞和组织损伤，成为受累器官之一，并出现明显的收缩功能下降，进而加重其他脏器灌注不足，这也是休克后导致其他器官损伤的重要原因之一。因此，减轻低灌注状态下的心肌缺血性损伤对于维护心肌的收缩功能及重症休克的防治具有重要意义。本文综述失血性休克后心肌损伤的表现及其发病机制。

1 心肌损伤的表现

失血性休克后的缺血缺氧会引起心肌细胞超微结构会发生一定的变化，进而引起不同程度的损伤。冀春萱等〔1〕发现，失血性休克家兔心肌发生变性与坏死性改变及心肌的区带性病变；大多数心肌纤维的肌膜结构完整，但心肌纤维内肌原纤维数目减少，间距扩大，各区带排列轻度错乱；肌原纤维及肌微丝溶解消失，个别肌纤维内肌原纤维正常结构几乎丧失殆尽，代之以疏松网状肌微丝团；线粒体普遍肿胀，嵴分离、断裂，甚至崩解成膜碎屑，嵴数目明显减少。刘晓峰等〔2〕发现家兔失血后90 min后，心肌组织呈现不同程度的缺氧性损伤：心肌细胞部分区域肌丝断裂溶解、肌丝消失、肌小节缩短、H带消失；线粒体出现肿大、畸形、嵴排列紊乱、部分嵴模糊不清。休克兔心肌肌丝原明显收缩、肌浆网扩张、部分肌丝断裂、溶解、线粒体聚集，间质血管腔内炎性细胞浸润等变化〔3〕。此外，还可见心肌细胞轻度萎缩的现象。

2 心肌损伤的发病机制

失血性休克心肌细胞组织损伤的机制与缺血、缺氧引起的能量代谢障碍、细胞因子介导的炎症反应、钙超载引起的细胞凋亡、自由基介导的膜损伤及内毒素直接或间接的损伤作用等多种因素及其之间的网络效应有关。

2.1缺血、缺氧引起的心肌细胞能量代谢障碍 组织灌注不足，引起心肌缺血缺氧，缺氧发生机制主要与缺血有关，血流减少，使组织氧分压降低，耗氧量减少，氧化代谢受到抑制，从而使细胞内能量储备减少；由于心脏需氧量大、耗能多，一旦发生缺血缺氧，心肌细胞很快从有氧代谢转为无氧糖酵解，产生ATP的能力极为低下(有氧代谢的1/18)，故缺氧可迅速引起心肌细胞能量代谢障碍。其后果一方面会导致心肌细胞功能障碍，引发一系列代谢紊乱，同时还可增加细胞对继发性损伤的敏感性，使细胞在缺血后再灌注容易发生损伤；另一方面，无氧糖酵解导致的细胞内酸中毒又可直接损害心肌细胞的超微结构，能量代谢障碍还可造成心肌细胞某些基因、蛋白表达异常，同时缺氧也可使细胞内钙水平增加，Ca2+可激活磷脂酶，使游离脂肪从细胞和亚细胞器膜释放增多，进而激活花生四烯酸连锁反应，直接损伤细胞，也可通过产生大量自由基损伤细胞，最终引起细胞肿胀、坏死、凋亡等一系列细胞死亡过程〔4〕。

2.2细胞因子介导的心肌细胞炎症反应 研究表明，心脏也是一个生成炎性介质的潜在场所，炎症细胞释放的各种细胞因子通过不同的致炎途径参与心力衰竭的发病过程〔5〕。研究显示，在众多炎性细胞因子中，肿瘤坏死因子(TNF)-α可能起核心作用〔6〕，它不仅介导内毒素的多种生物学作用，而且通过诱生其他介质协同作用，扩大其生物学效应，从不同环节参与体内炎症反应和组织损伤。也有研究显示，在机体大量释放的炎症介质中，TNF-α和白介素细胞(IL)-6是引起多种促炎细胞因子和炎症介质失控性释放的关键因素〔7〕。云伟等〔8〕研究发现炎症前细胞因子会促进中性粒细胞在心肌内的黏附、聚集并释放可溶性介质，导致心肌微血管的阻塞和心肌损伤加重；有研究提示持续高浓度的TNF-α可改变肌膜蛋白，破坏心肌细胞，损坏心肌，促进和维持大量单核巨噬细胞、自然杀伤细胞和杀伤性T淋巴细胞等向心肌浸润，导致心肌灶性坏死和纤维化〔9〕。IL-6通过一系列反应也能促进中性粒细胞释放超氧阴离子、穿孔素及抑制内皮细胞合成释放一氧化氮(NO)等细胞毒物引起或加重心肌损伤〔10〕。心肌梗死发生后TNF-α释放增加，而TNF-α又促进IL-6的释放，两者协同促进炎症反应的发生发展，从而导致心肌损害。

2.3自由基介导的心肌细胞膜损伤 生理状态下，氧自由基(OFR)在机体代谢过程中不断产生，参与机体防御作用及某些生物活性物质的合成；另一方面机体又不断清除体内过多的自由基，免于其对组织细胞的损害；OFR产生与消除处于动态平衡状态。但当组织细胞缺血、缺氧时，对OFR的清除功能降低或丧失，而OFR生成增多，一旦组织恢复血供和氧供则使OFR大量产生和堆积，以多种方式造成细胞急、慢性损伤。可见，OFR的损伤作用是OFR产生和灭活失衡的结果〔11〕。研究表明〔12〕，OFR参与了细胞凋亡的发生，抗氧化剂可阻断细胞凋亡，自由基可通过多种途径引起细胞凋亡：激活p53基因，引起DNA损伤→活化多聚ADP核酸合成酶，引起烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)快速耗竭，ATP大量消耗；攻击细胞膜上的不饱和脂肪酸→脂质过氧化作用→细胞膜结构破坏→增加细胞膜的通透性使Ca2+内流增加→钙超载；直接损害线粒体膜→通透性和膜电位改变；氧化应激→活化转录因子(NF)-κB、活化蛋白(AP)-1或其他酶→细胞凋亡相关基因表达增高〔13〕；同时，攻击细胞膜上不饱和脂肪酸的氧化产物(过氧羟基24碳四烯酸)→细胞凋亡；OFR引起心肌细胞炎症反应的级联效应也是导致凋亡的重要因素〔14〕。此外，“氧化应激→激活Ca2+/Mg2+依赖的核酸内切酶→产生细胞膜发泡现象”、“心肌细胞溶酶体破坏释放的大量的消化酶”等多种因素，均可导致心肌细胞坏死，成为心肌损伤的重要因素。

2.4钙超载引起的心肌细胞凋亡 Ca2+是体内重要的第二信使，参与心肌细胞的兴奋-收缩耦联，心肌细胞膜内外Ca2+浓度的稳定是维持心肌细胞结构与功能的基础。Shen等〔15〕发现犬心脏冠状动脉短暂闭塞后复灌后可加速细胞内Ca2+的积聚，并首次提出钙超载学说；研究〔16〕发现Ca2+通道阻滞剂可降低心脏缺血再灌注损伤，证明了钙超载在缺血再灌注损伤中的作用。现已证实，休克晚期细胞内钙超载是细胞损伤不可逆发展的共同通路。钙超载是导致心肌细胞凋亡的重要因素〔17〕，主要发生机制包括：激活钙依赖性核酸内切酶→降解DNA；Ca2+在ATP的配合下使DNA链舒展→暴露核小体之间的连接区内的酶切位点→DNA核酸内切酶切割DNA；激活谷氨酰胺转移酶→催化细胞内肽链间的酰基转移，在肽键间形成共价键，使细胞骨架蛋白分子间发生广泛交联→形成凋亡小体；激活NF-κB→加速细胞凋亡相关基因的转录与表达增加〔18〕；激活诱导型NO合酶(iNOS)→合成NO增多→DNA中嘌呤和嘧啶脱氨基→DNA突变和DNA链断裂；此外，过高的NO可降低胞质的pH，并抑制蛋白质和核酸合成，增加p53表达及减少细胞ATP合成，NO的这些细胞毒性可导致细胞凋亡。

2.5内毒素直接或间接的损伤作用 失血性休克后出现的肠源性细菌/内毒素移位可直接或间接损伤心肌。研究表明〔19〕，脓毒症患者中有40%～50%合并心功能不全。通过犬离体心脏实验证实，内毒素能使冠脉血流减少，总冠状血管阻力下降，其机制是由内毒素对心肌的直接损伤导致的；内源性或外源性细菌产生的大量内毒素可直接作用于心肌细胞，引起心肌细胞凋亡，其毒性与内毒素剂量呈正比；内毒素可损害心肌细胞的线粒体、肌浆网、肌膜等，导致生物膜受损、能量产生与利用障碍〔20〕。这些依据支持内毒素对心肌具有直接的损伤作用。

同时，内毒素还可造成心肌细胞内钙调节系统紊乱、钙依赖性蛋白激酶激活，早期使心肌细胞内钙水平上升，增强心肌细胞收缩力；晚期出现的钙超载引起心肌细胞凋亡，钙敏感性下降导致心肌收缩减弱；内毒素引起心肌细胞黄嘌呤氧化酶、iNOS产生增多，促心肌细胞的OFR生成和NO释放增多，形成氧化应激引起心肌细胞损伤〔21〕；内毒素直接引起血管内皮损伤，导致心肌微循环障碍、微血栓形成，使心肌持续处于低灌注状态，氧摄取不足，导致线粒体呼吸功能障碍，当持续缺血时间>5～7 min时，呼吸链就会发生不可逆的改变〔22〕；内毒素激活Fas/Apo-1、TNF受体、转化生长因子受体等，均可启动心肌凋亡信号通路〔23，24〕；而内毒素引起心肌细胞炎症反应的级联反应，也是导致心肌细胞损伤的重要因素。

2.6休克肠淋巴液的毒性作用 近年来，国内外学者开始关注淋巴系统在重症休克发病学中的作用机制，提出了肠淋巴液是诱导器官损伤及功能障碍的关键因素〔25〕。针对休克肠淋巴液回流在重症休克心肌损伤中进行了系列研究，发现阻断失血-脂多糖(LPS)二次打击或失血性休克时的肠淋巴液回流，可降低炎症反应、减轻自由基损伤、减少组织细胞凋亡、抑制中性粒细胞扣押及细胞膜泵功能障碍，从而减轻心肌损伤〔14，26，27〕；引流休克肠淋巴液可提高休克大鼠的平均动脉血压，减轻心肌组织损伤，改善能量代谢与组织细胞膜泵活性〔28〕；将引流的休克肠淋巴液与原代培养的乳鼠心肌细胞共孵育，可损伤心肌细胞并上调NF-κB活性，启动炎症反应；其作用机制与休克肠淋巴液中过多的内毒素及炎症因子有关〔29〕。这些结果提示，休克肠淋巴液的毒性作用是导致休克后心肌损伤的重要因素，阻断休克肠淋巴液回流对休克后的心肌损伤具有良好的干预作用。因此，应进一步加强肠淋巴途径在危重病发展进程中心肌损伤的研究〔30〕。

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