陳莉

急性心肌梗死（Acute Myocardial infartion, AMI）是冠狀動脈急性閉塞導(dǎo)致部分心肌缺血性壞死的過程，是嚴(yán)重危害人類的常見病和多發(fā)病。心肌缺血最根本的治療措施是恢復(fù)血供，但重建血供本身將在一定程度上引起組織的進一步損傷。在心肌缺血的基礎(chǔ)上繼以再灌注而出現(xiàn)的心肌損傷，稱為心肌缺血再灌注損傷（Myocaedial Ischemia Reperfusion Injury, MIRI）。中性粒細(xì)胞（Polymorphnuclear neutrophil, PMN）是參與心肌缺血再灌注損傷重要細(xì)胞成份之一，它在缺血心肌的浸潤可引起并加劇心肌細(xì)胞的再灌注損傷。

1 PMN在缺血再灌住心肌中的浸潤

心肌再灌注最早的結(jié)局之一就是無復(fù)流現(xiàn)象。Kaminski KA與合作者[1]證實PMN聚集于微血管是無復(fù)流現(xiàn)象的主要原因。缺血后心肌釋放多種趨化性物質(zhì)，吸引PMN在再灌注心肌中聚集。

1.1 補體

心肌缺血引起補體活化級聯(lián)反應(yīng)，可產(chǎn)生過敏毒素C3a、C4a、C5a及補體膜攻擊復(fù)合體（Membrane Attack Complex,MAC），這種微分子復(fù)合物MAC在插入膜脂物質(zhì)雙層時行成微孔，導(dǎo)致細(xì)胞溶解。C5a和其它過敏毒素還可以增加血管通透性，介導(dǎo)平滑肌細(xì)胞收縮，加劇缺血組織損傷。C5a是潛在的PMN趨化因子，導(dǎo)致PMN局部浸潤。C5a的受體拮抗劑可減少缺血再灌注后心肌梗死范圍[2]。

在實驗性冠狀動脈閉塞的動物模型中注射眼鏡蛇毒液因子，來清除補體，可減少心肌壞死[3]。可溶性補體受體-1（souble Complement Receptor, sCR1）可通過結(jié)合C3、C5轉(zhuǎn)化酶阻止補體活化，水解未活化的C3a、C4a，sCR1的保護作用也可減少PMN聚集，在大鼠MIRI模型中顯著減少心肌梗死面積。

1.2 趨化因子

趨化因子可迅速介導(dǎo)PMN改變形態(tài)，使之變得不易移動，局限于微血管，阻止缺血后微血管的再灌注[4]。四個趨化因子超家族(CXC、CC、C和CX3C)是根據(jù)它們的保守氨基酸殘基序列的分布來分類的。IL-8是一種重要的CXC趨化因子(這一趨化因子亞家族所有成員的多肽鏈中有4個保守的絲氨酸殘基，其中近N端的2個絲氨酸殘基之間被任意一個氨基酸殘基分隔，故稱為CXC)，其主要生物活性是趨化并激活PMN。

IL-8的產(chǎn)生在不同階段主要來源不同：急性缺血期主要由缺血區(qū)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生并發(fā)生一定的PMN趨化作用，但此時產(chǎn)生量少；在缺血后期及再灌注期，由于補體激活，補體的中間產(chǎn)物C5a及終末產(chǎn)物MAC，內(nèi)皮源性IL-8等發(fā)揮PMN 趨化作用，引起炎癥部位PMN浸潤、脫顆粒，進而產(chǎn)生釋放大量IL-8。

1.3 花生四烯酸代謝產(chǎn)物和血小板活化因子

脂源性介質(zhì)也是調(diào)節(jié)缺血再灌注后心肌中PMN積聚的重要因子?；罨腜MN產(chǎn)生白三烯（LTB4），主要由5-脂加氧酶氧化花生四烯酸而產(chǎn)生。LTB4是潛在的PMN趨化因子。

血小板活化因子（Platelet Activating Factor，PAF）是由內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的磷脂介質(zhì)，作為潛在趨化因子，它能促進PMN粘附內(nèi)皮細(xì)胞[5]。最近的研究顯示血小板活化因子-醋酸水解酶（PAF-AH）可抑制PAF，在兔試驗性心肌梗死模型中能顯著減少PMN浸潤，提高心臟收縮功能[6]。PAF也可刺激血小板與PMN協(xié)同，擴大損傷。

2 PMN在缺血再灌注心肌中的遷移

由P M N介導(dǎo)的心肌損傷涉及P M N與血管內(nèi)皮細(xì)胞（Endothelium Cell,EC）的粘附，跨血管內(nèi)皮遷移及其與心肌細(xì)胞的粘附等一系列過程。而急性心肌缺血后PMN、內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞表面的粘附分子(Adhesion Molecule,AM)的改變是造成心肌損傷的起始關(guān)鍵所在。正常情況下，PMN很少與血管壁作用。在缺血后的炎癥刺激下，PMN在毛細(xì)血管靜脈移動的速度明顯比血流速度慢，滾動的PMN停留在內(nèi)皮細(xì)胞上，在趨化因子刺激下幾分鐘內(nèi)改變形狀，外滲進入血管外組織。這些步驟中的每一步都需要AM的上調(diào)或活化[7]。已證實參與PMN與血管內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用的有3個AM家族：選擇素(selectins)，整合素(integrins)，免疫球蛋白(immunoglobulins)。

2.1 選擇素

選擇素與早期再灌注中PMN與血管內(nèi)皮細(xì)胞相對較弱的相互作用有關(guān)，介導(dǎo)PMN在內(nèi)皮細(xì)胞的滾動。選擇素家族包括3個緊密聯(lián)系的細(xì)胞表面糖蛋白分子：L-選擇素(CD62L)，E-選擇素(CD62E)，P-選擇素(CD62P，GMP-140)。選擇素家族的每一個成員都以前綴來命名。前綴是通過分子首先表達(dá)的細(xì)胞類型來選擇的。L-選擇素由白細(xì)胞在一些分化階段表達(dá)，循環(huán)中的PMN、單核細(xì)胞、嗜酸性細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞表達(dá)L-選擇素，這些細(xì)胞活化后L-選擇素從細(xì)胞表面脫落[8]。E-選擇素主要由內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)，但僅在細(xì)胞因子（如TNF-α、IL-1）或細(xì)菌內(nèi)毒素刺激內(nèi)皮細(xì)胞后4～6h表達(dá)。P-選擇素主要存在于內(nèi)皮細(xì)胞Weibel-Palade小體和血小板顆粒中。在前炎癥介質(zhì)活化后的幾分鐘內(nèi)，P-選擇素不需要合成新的蛋白質(zhì)就可以移動到細(xì)胞表面，活化內(nèi)皮細(xì)胞。

不像大多數(shù)細(xì)胞粘附分子在蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)上結(jié)合配體，選擇素的配體是蛋白質(zhì)支架或載脂分子組成，并由一定的碳水化合物修飾[9]。選擇素的配體有多種結(jié)構(gòu)，包括乙二脂，sialyl Lewisx。已證實L-選擇素的作用之一是將sialyl Lewisx作為配體傳遞給E-選擇素、P-選擇素。P-選擇素糖蛋白配體-1（PSGL-1）是人PMN上P-選擇素的主要配體，可溶性PSGL-1的重組體可在貓的冠脈閉塞再灌注模型中，顯著減少心肌壞死[10]。

2.2 β2 整合素(CD11/CD18)

盡管滾動對于PMN最終在血流條件下牢固粘附于血管內(nèi)皮是首要的，但是選擇素依賴的PMN粘附并不會導(dǎo)致牢固的粘附和跨內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，除非有整合素和其它的細(xì)胞粘附分子[11]。

整合素是異二聚體的跨膜糖蛋白，由α、β兩個單位非共價結(jié)合。目前研究比較清楚的是β2整合素，主要表達(dá)于PMN表面。由3種不同的亞單位（CD11a、CD11b、CD11c）和β亞單位（CD18）結(jié)合，形成3種類型。淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原-1（lymphocyte function associated antigen-1,LFA-1）即CD11a/CD18，巨噬細(xì)胞分化抗原-1(macrophage differentiation antigen-1,MAC-1)即CD11b/CD18，P150/95即CD11c/CD18。

必須強調(diào)，再灌注損傷也并不是完全依賴PMN介導(dǎo)的作用，缺血后用緩沖液再灌注的心肌，也沒有任何血細(xì)胞存在，也產(chǎn)生嚴(yán)重的心肌損傷：心肌遲鈍，梗死。近來報道ICAM-1和P-選擇素基因同時敲除的小鼠在缺血再灌注中有較少PMN積聚，但與野生型小鼠比較，沒有心肌梗死范圍的不同[12]。

與整合素有關(guān)的策略被很多研究者用來干預(yù)炎癥進程。抑制LAF-1作用的抗體可有效地阻斷PMN遷移。LAF-1缺乏的小鼠炎癥部位的PMN滲出顯著減少。相比之下，MAC-1缺乏的小鼠并不顯示PMN遷移的缺陷,這些發(fā)現(xiàn)證實是LAF-1和 MAC-1對于炎癥部位PMN滲出的影響[13]。

2.3 免疫球蛋白超家族

細(xì)胞間粘附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1），血管細(xì)胞粘附分子-1（vascular adhesion molecule-1，VCAM-1），血小板-內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子-1(platelet-endothelial cell adhesion molecule-1，PECAM-1)是免疫球蛋白超家族成員。整合素的對應(yīng)結(jié)構(gòu)是免疫球蛋白超家族成員。LAF-1識別ICAM-1及ICAM-2，MAC-1也與ICAM-1相結(jié)合。CD11c/CD18的對應(yīng)結(jié)構(gòu)尚未鑒定出來。

PECAM-1主要在血小板、PMN、內(nèi)皮細(xì)胞表面表達(dá)，與PMN跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移有關(guān)。ICAM-1主要在血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)。LFA-1與ICAM-1的結(jié)合使PMN與內(nèi)皮細(xì)胞緊密粘附，接著PMN遷移進入心肌。有報道研究PMN粘附犬離體心肌的機制，發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞因子IL-1、TNF-α、IL-6的刺激下心肌細(xì)胞也可以表達(dá)ICAM-1，PMN的活化可由酵母多糖活化的血漿（C5的來源），PAF和IL-8來引起。MAC-1與ICAM-1的相互作用對于PMN與心肌細(xì)胞的粘附是特異性的。這種相互作用可完全被ICAM-1、CD11b和CD18的抗體所阻斷，不受CD11a抗體的影響。CD11a抗體可阻斷PMN與內(nèi)皮細(xì)胞的粘附。粘附的PMN有強烈的細(xì)胞毒性，在PMN粘附后的心肌可觀察到持久收縮。而且在PMN與內(nèi)皮細(xì)胞粘附的過程中，顯示LFA-1/ICAM-1活性，細(xì)胞外基質(zhì)中沒有超氧化物產(chǎn)生。而PMN與心肌細(xì)胞粘附，顯示MAC-1/ICAM-1活性，產(chǎn)生PMN呼吸爆炸，造成心肌氧化損傷。

因為在缺血后心肌淋巴液中的IL-6可以刺激心肌表達(dá)ICAM-1，所以研究者開始關(guān)注IL-6 mRNA在缺血再灌注心肌中的表達(dá)，他們在實驗中發(fā)現(xiàn)在IL-6迅速表達(dá)的同一缺血區(qū)域ICAM-1 mRNA的表達(dá)也達(dá)峰值，心肌梗死邊緣區(qū)單核細(xì)胞、心肌細(xì)胞在再灌注后1h內(nèi)產(chǎn)生再灌注依賴性的ICAM-1 mRNA表達(dá)[14]。用TNF-α的中和抗體又可部分阻止IL-6的上調(diào)，顯示TNF-α作為上游細(xì)胞因子激活炎癥級聯(lián)反應(yīng)的重要作用。

3 PMN介導(dǎo)的組織損傷的機制

PMN除了可以介導(dǎo)微血管阻塞之外，還可以通過釋放毒性物質(zhì)直接損傷實質(zhì)細(xì)胞，粘附的PMN可以分泌蛋白水解酶，氧自由基等損傷周圍組織細(xì)胞。

3.1 氧自由基（oxygen free-radical，OFR）

在再灌注后，由于可溶性的前炎癥因子、C5a、PAF的刺激，PMN在高代謝和高氧耗的情況下，產(chǎn)生呼吸爆炸。PMN膜上的NADPH氧化酶產(chǎn)生超氧化陰離子、過氧化氫、OH自由基。同時缺血再灌注后抗氧化性降低，打破了氧自由基生成與清除之間的平衡。氧自由基損傷的敏感目標(biāo)是血管內(nèi)皮細(xì)胞。氧自由基可以促進內(nèi)皮細(xì)胞源性的前炎癥介質(zhì)的釋放，引起內(nèi)皮細(xì)胞上的粘附分子表達(dá)[15-16]。由氧自由基介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷還可以增加內(nèi)皮通透性，引起更多PMN粘附，并減少內(nèi)皮細(xì)胞源性的抗PMN物質(zhì)，如NO(nitric oxide)、腺嘌呤核苷。NO作為一個潛在的抗炎因子，可抑制粘附分子表達(dá)，且對缺血后心肌有正性肌力作用。此外，氧自由基可以氧化低密度脂蛋白（low desity lipopretein，LDL）產(chǎn)生導(dǎo)致動脈粥樣硬化形成的產(chǎn)物，在PMN氧自由基產(chǎn)生和心臟病之間產(chǎn)生聯(lián)系。PMN顆粒中還有髓過氧化物（myeloperoxidase，MPO），與過氧化氫結(jié)合形成酶底物復(fù)合物，氧化鹵化物，特別是Cl，產(chǎn)生重要的PMN源性細(xì)胞毒性分子：次氯酸。由于它強大的氧化性引起細(xì)胞毒性作用。除了直接損傷組織，氧自由基的潛在作用可產(chǎn)生PMN趨化信號，包括刺激補體產(chǎn)生，介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞上P-選擇素、PAF的表達(dá)[17]，上調(diào)趨化因子。

脂質(zhì)過氧化反應(yīng)也是氧自由基介導(dǎo)損傷的主要機制。Altavilla[18]等觀察到LRFI042，一種新的VitE類似物，以劑量依賴的方式，在再灌注后5min給予可顯著減少心梗面積。應(yīng)用SOD和過氧化氫酶可以減少缺血再灌注中的凋亡，提示在此階段的凋亡是依賴氧化應(yīng)激的[19]。

3.2 蛋白酶

PMN降解可釋放蛋白水解酶、彈性酶、膠原酶、磷脂酶、髓過氧化物酶，可以水解細(xì)胞外基質(zhì)成分：彈性蛋白、纖維結(jié)合素、Ⅱ型膠原。

4 小結(jié)

心肌缺血后的再灌注在停止缺血進程的同時，也迅速引發(fā)了與炎癥反應(yīng)相似的一系列級聯(lián)反應(yīng)，大部分由PMN介導(dǎo)針對宿主組織，如內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞。PMN由缺血時產(chǎn)生的趨化因子、前炎癥介質(zhì)吸引到再灌注心肌，通過選擇素介導(dǎo)的滾動與內(nèi)皮細(xì)胞相互作用，開始松弛的粘附，后來由CD11/CD18復(fù)合體與ICAM-1介導(dǎo)了內(nèi)皮細(xì)胞與PMN牢固的粘附，接著PMN跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移，進入心肌?；罨腜MN可釋放氧自由基、蛋白水解酶、趨化因子及花生四烯酸產(chǎn)物等細(xì)胞毒物質(zhì)。這一系列事件產(chǎn)生再灌注損傷：內(nèi)皮細(xì)胞功能失調(diào)，微血管塌陷，血流異常，心肌梗死，凋亡。藥物治療就可針對這一系列事件的各種成分，包括清除PMN，抑制PMN，內(nèi)皮細(xì)胞上的粘附分子。而且PMN不是僅僅只與急性心肌損傷有關(guān)，還與長期的組織損傷和/或組織功能的調(diào)節(jié)有關(guān)。Kyne[20]等報告，檢測急性心肌梗死病人入院時的外周血中PMN比例，可預(yù)測近期發(fā)生充血性心力衰竭的風(fēng)險。Kyne等的工作延伸了PMN介導(dǎo)損傷的時間框架，也提供了一個潛在的治療目標(biāo)來延緩心臟失代償?shù)倪M程。對PMN介導(dǎo)的心肌缺血再灌注損傷的越來越多的基礎(chǔ)研究的認(rèn)識，將有利于發(fā)展新的策略和治療目標(biāo)緩解冠狀動脈疾病，血管成形術(shù)，心臟外科手術(shù)的后果。

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