七氟烷预处理对肺缺血再灌注损伤的保护机制

王 丹，田国刚

（海南省海口市人民医院中南大学湘雅医学院附属海口医院麻醉科，海南 海口 570208）

七氟烷预处理对肺缺血再灌注损伤的保护机制

王 丹，田国刚

（海南省海口市人民医院中南大学湘雅医学院附属海口医院麻醉科，海南 海口 570208）

临床上肺叶切除、肺移植、心肺转流术、肺梗死、失血性休克等均涉及肺缺血再灌注损伤（LIRI）这一复杂的病理生理过程。七氟烷预处理通过炎症反应、Ca2+超载、氧化应激、肺表面活性物质、血红素氧合酶HO-1、核因子NF-κB和MAPK通路等机制发挥肺缺血再灌注损伤的保护作用。本文就近年来有关七氟烷预处理对LIRI的保护作用做一综述。

七氟烷预处理；缺血再灌注损伤；肺保护

1978年Modry首先报道了肺缺血再灌注损伤(Lung ischemia-reperfusion injury，LIRI)，于同年七氟烷开始适用于临床麻醉，人们越来越关注肺缺血再灌注损伤及其保护措施。

1 炎症反应

多种炎症细胞和炎症介质参与了肺缺血再灌注损伤的过程。肺组织中性粒细胞、单核巨噬细胞、血管内皮细胞等激活后释放一系列炎性因子TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等，形成复杂的细胞因子网络，造成失控性“瀑布样”炎症反应。肺I/R灌注期间，肺湿干重比值增加，毛细血管滤过系数增高，肺组织病理损伤加重，肺组织中性粒细胞聚集增多，支气管肺泡灌洗液(BALF)中的漏出蛋白浓度和炎症因子增多[1]。

有研究者采取改良的Eppinger方法建立大鼠肺缺血再灌注损伤模型，将45只Wistar大鼠随机分为三组，分别是对照组、缺血再灌注组、七氟烷预处理组，结果表明再灌注时缺血再灌注组和七氟烷预处理组的肺通透指数(Lung permeability index，LPI)较对照组明显升高；再灌注120 min后七氟烷预处理组LPI变化和肺组织病理学损伤明显低于缺血再灌注组(P＜0.05)；且七氟烷预处理组肺间质和肺泡渗出较缺血再灌注组明显减少[2]。

Song等[3]通过气道内滴注脂多糖(LPS)建立大鼠ALI模型，对照组给予生理盐水(1 ml/kg)，LPS组给予LPS(5 ml/kg)，七氟烷组在滴注LPS后吸入2.4%七氟烷1 h，6 h后处死大鼠抽血检测炎症指标，取肺组织行HE染色显微镜下观察病理学改变；LPS组肺组织结构明显破坏，肺泡壁毛细血管扩张，间质充血水肿，炎症细胞浸润明显，七氟烷组肺组织损伤明显减轻；与LPS组比较，七氟烷组和对照组TNF-α、ICAM-1mRNA表达降低(P＜0.05)，血浆TNF-α、ICAM-1浓度减少(P＜0.05)。

近来也有研究提出吸入麻醉药可明显抑制单肺通气时肺部炎症因子的产生，而对全身性炎症反应无明显影响，Schilling等[4]将择期单肺通气下行胸外科手术患者63例，随机分为丙泊酚组(4 mg·kg-1·h-1)、七氟烷组(吸入1MAC七氟烷)、异氟烷组(吸入1MAC异氟烷)。于开胸前和手术结束后30 min两个时间点测定支气管肺泡灌洗液(BAL)和血浆TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8的含量；结果表明术后三组患者BAL中IL-6、IL-8浓度明显升高；与七氟烷和异氟烷组比较，丙泊酚组术后BAL中TNF-α、IL-1β、IL-8浓度升高更显著；三组患者血浆炎症介质除了IL-6表达升高外，TNF-α、IL-1β、IL-8无明显改变。

2 Ca2+超载

缺血时细胞内高Na2+对Na2+/Ca2+交换蛋白的直接激活和PKC、细胞内高H+对Na2+/Ca2+交换蛋白间接激活共同促进Ca2+内流。Ca2+与CaM促进氧自由基生成，Ca2+超载能破坏线粒体结构和功能，促进蛋白分解，造成细胞DNA损伤；此外，还能激活磷脂酶A2 (PLA2)和蛋白激酶C(PKC)致使花生四烯酸生成造成细胞毒性作用。

Liu等[5]临床研究表明七氟烷预处理通过激活三磷酸腺苷(ATP)敏感性钾通道(KATP)，减少缺血再灌注损伤的新生儿细胞内和线粒体的钙超载，起到细胞保护的作用．而这种作用可以被mitoKATP阻断剂5HD消除。Tampo等[6]提出在大鼠I/R模型，吸入麻醉药预处理可以加速细胞膜上L-Ca2+通道激活，减少Ca2+内流，减轻Ca2+超载，进而减轻Ca2+引起的氧化应激损伤，而决定L-Ca2+通道失活的钙调蛋白水平不受影响，这种作用可被细胞外Ba2+溶液消除。

3 氧化应激

氧自由基可以直接损伤肺组织细胞造成肺泡膜的通透性增加，通过NF-κB信号传导上调炎症因子表达，破坏蛋白质结构、攻击细胞核DNA、使细胞膜脂质过氧化破坏细胞骨架，此外，氧自由基诱导细胞凋亡。Tian等[7]在兔LIRI模型中发现血清丙二醛(MDA)、黄嘌呤氧化酶(XO)和肺组织髓过氧化物酶(MPO)浓度升高，而血清超氧化物歧化酶(SOD)水平降低。七氟烷预处理可减轻氧化应激损伤，而这种细胞保护作用可被氧自由基的清除剂Trolox消除[8]。血清缺血修饰白蛋白(Ischemia-modified albumin，IMA)作为氧化应激的标志物，有研究者发现在单肺通气的胸科手术的患者中，七氟烷组术后6 h IMA明显低于丙泊酚组[9]。

Casanova等[10]行猪的肺切除加自体肺移植术，在麻醉诱导后七氟烷预处理组持续吸入3%七氟烷至单肺通气前，对照组静脉输注丙泊酚(8～10 mg·kg-1·h-1)，开胸后30 min(T1)、肺切除前(T2)、松开肺动脉即刻(T3)、松开肺动脉后10 min(T4)、松开肺动脉后30 min (T5)共五个时间点采集相关指标；与对照组比较，七氟烷预处理组T5时肺水肿程度明显减轻，T3～5时血浆LPO浓度降低，T4～5时血浆MDA和MPO浓度降低，T3～5时血浆NO、eNOS、nNOS浓度升高、iNOS浓度降低。

Bedirli等[11]通过盲肠结扎穿孔建立大鼠ALI模型，在穿孔前30 min对照组吸入50%O2，七氟烷组吸入2%七氟烷，异氟烷组吸入1.5%异氟烷；与对照组比较，七氟烷组和异氟烷组肺组织中MDA和MPO活性降低；与异氟烷组比较，七氟烷组在2 h血浆NO浓度降低，在4 h总抗氧化能力(Total antioxidant capacity，TAC)升高，12 h、24 h肺组织MDA和24 h MPO活性降低；说明七氟烷和异氟烷预处理均能减轻急性肺损伤的氧化应激损伤，且七氟烷的保护作用较异氟烷更明显。

4 血红素氧合酶(Heme oxygenase，HO)

血红素氧合酶又称热休克蛋白-32(HSP-32)，属于热休克蛋白家庭成员。血红素氧合酶-1(HO-1)可被多种理化因素刺激诱导表达，通过抗凋亡、抗炎、抗细胞增殖等发挥细胞保护作用；其作用机制与HO-1催化血红素降解产生胆绿素、CO和Fe2+有关[12]。

胡明品等[13]阻断左肺门45 min后松开血管夹120 min建立了兔的LIRI模型，观察到再灌注120 min后与IR组比较，七氟醚预处理组肺组织湿/干重比(W/D比)、肺泡损伤数(IRA)均显著降低(P＜0.01)，肺组织超微结构病理学损伤减轻；七氟醚预处理组肺组织HO-1活性(758.67±l11.15)较IR组(489.86±72.18)明显升高(P＜0.01)，提示七氟烷通过上调HO-1活性发挥LIRI的保护作用。

冯惠民等[14]将健康雄性SD大鼠24只随机分对照组、双肺通气组、单肺通气组(右肺单肺通气1 h)和七氟醚预处理组(单肺通气前吸人2.4%七氟醚30 min)，处死大鼠后取肺组织测定湿/干重比(W/D比)和HO-1含量，显微镜下观察病理学变化；与对照组比较，其余三组肺组织W/D比升高，HO-1表达上调(P＜0.05)；与单肺通气组比较，七氟烷预处理组肺组织W/D比降低，HO-1表达上调(P＜0.05)，病理学损伤减轻；证实了七氟烷预处理增强肺组织HO-1的表达减轻了单肺通气所致的肺损伤。

5 核因子NF-κB(Nuclear factor-κB)

多种胞外信号刺激(TNF-α、IL-1、LPS、氧自由基等)促使NF-κB与IκB解离后进入细胞核，并与核内编码促炎因子(IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α)、趋化因子(IL-8、单核细胞趋化蛋白-1)、粘附分子(ICAM-1、VCAM-1)的目的基因上结合，促进相关基因的表达，引起一系列的炎症反应。Watanabe等[15]将人的小气道上皮细胞培养基置于低氧(5%CO2/95%N2)环境24 h，同时通过七氟烷蒸发器给予七氟烷(0，1.1%，2.2%)，而后恢复高氧(5%CO2/95%O2)条件5 h，并给予TNF-α(0 ng/ml、5 ng/ml、10 ng/ml、50 ng/ml)刺激上皮细胞；研究结果发现在缺氧/复氧的体外模型中，七氟烷抑制了TNF-α诱导小气道上皮细胞IL-6、IL-8、MCP-1 mRNA的表达和IL-6、IL-8的产生，而七氟烷的这种保护机制是通过上调IκB的表达，阻断p65 NF-κB移位进入细胞核，进而抑制下游信号传导通路中炎症因子的产生。

Boost等[16]体外培养单核细胞系THP-1细胞，七氟烷组和异氟烷组分别给予1MAC七氟烷和异氟烷预培养6 h，对照组给予95%O2/5%CO2，接着用TNF-α(0 ng/ml、50 ng/ml、100 ng/ml)刺激THP-1细胞，18 h后测定细胞内和培养基上层清液中IL-8、IL-8 mRNA、HO-1、HO-1 mRNA的浓度；与对照组比较，七氟烷和异氟烷组IL-8、IL-8 mRNA、HO-1、HO-1 mRNA的表达均明显降低；这与吸入麻醉药上调IκBα的表达，抑制IκBα的降解，进而抑制p65的活性，阻断NF-κB的核移位有关。

活化NF-κB与细胞凋亡的调控有关。Wang等[17]在动物I/R模型中发现，与对照组比较，七氟烷预处理组缺血前抗凋亡因子Bcl-2表达上调；与I/R组相比，七氟烷预处理组再灌注后NF-κB表达明显降低，进而抑制下游炎性因子ICAM-1、TNF-α及凋亡蛋白酶caspase-3的表达；NF-κB的阻滞剂PTN可消除七氟烷的这种作用，说明了七氟烷预处理通过抑制NF-κB介导的炎性介质和凋亡相关蛋白的表达发挥保护作用。这与Lu等[18]的研究结果一致。

6 MAPK通路

丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activatedprotein kinases，MAPKs)介导细胞内炎症介质(如促炎因子、趋化因子、粘附因子)、凋亡、分化等反应。p38和JNK是MAPKs家族中重要成员，二者被等激活后引起下游效应分子的信号转导，调节相关基因的转录。Asaduzzaman等[19]通过盲肠结扎与穿孔建立大鼠ALI模型，实验组在ALI模型建立之前给予p38MAPK特异性的阻断剂SB 239063和SKF 86002，与对照组比较，肺组织中白细胞浸润和趋化因子产生减少。Zhang等[20]建立了脂多糖诱发急性肺损伤的大鼠模型，证实阻断p38MAPK信号转导通路的激活能够减缓肺组织损伤。

Sun等[21]实验证明，七氟烷预处理减轻TNF-α导致的肺毛细血管内皮细胞的通透性增高，此外七氟烷预处理抑制了p38 MAPK信号转导通路的激活。Wang等[22]证实了缺血前吸入七氟烷可以抑制p38 MAPK和NF-κB信号转导通路阻断了下游的炎症级联反应。

7 结 语

由于缺血再灌注的不可预知性，大多数研究是在动物模型上进行的，限制了七氟烷在临床试验的应用。七氟烷对LIRI的保护机制尚未完全阐明，更深入的研究显得迫在眉睫，相信随着医学的发展，这种保护机制将日趋明朗。

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R563

A

1003—6350（2014）14—2114—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.14.0818

2013-11-28)

田国刚。E-mail：dr_tgg@126.com