趙艷芝 李中秋 馬懷安
1.首都醫(yī)科大學(xué)燕京醫(yī)學(xué)院生理與病理生理學(xué)教研室,北京 101300;2.首都醫(yī)科大學(xué)燕京醫(yī)學(xué)院科研中心,北京 101300
器官缺血后的血液再灌注是必然的治療措施,但再灌注的同時(shí)也會(huì)引起再灌注損傷(reperfusion injury),對(duì)缺血再灌注損傷的治療是近年的研究熱點(diǎn)。再灌注損傷是由氧自由基(oxygen free radical,OFR)生成過(guò)多、中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)、細(xì)胞內(nèi)鈣超載 (calcium overload)、白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的激活釋放、微循環(huán)障礙、微血管通透性增加等原因造成的。在器官缺血再灌注損傷的治療中,抗氧化劑的應(yīng)用是一重要措施。二甲基亞砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)是一種雙極吸水性有機(jī)溶劑,目前我國(guó)大多作為低溫冷凍防護(hù)劑、輻射防護(hù)劑應(yīng)用,因其毒性極小,具有抗氧化、消炎、止痛,促進(jìn)血液循環(huán)和傷口愈合,并有利尿、鎮(zhèn)靜作用,國(guó)外臨床上已應(yīng)用于胃腸疾病、風(fēng)濕病及淀粉樣病變的治療中[1]。又因其抗氧化作用顯著,故近年來(lái)在國(guó)外逐漸被應(yīng)用到缺血再灌注損傷的治療中?,F(xiàn)就DMSO治療不同器官缺血再灌注損傷的研究進(jìn)展作一綜述。
DMSO自1964年應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究以來(lái),目前確認(rèn)其具有降顱壓,改善腦血流及代謝,穩(wěn)定溶酶體膜,抑制血小板聚集,刺激糖皮質(zhì)激素釋放等方面的作用[2],已作為藥物預(yù)處理在腦缺血再灌注損傷中起到的保護(hù)作用。Phillis等[3]通過(guò)蒙古沙鼠的海馬CA1 錐體細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)DMSO (2.8 mmol/kg)對(duì)再灌注損傷的腦具有保護(hù)作用。Nagel等[4]通過(guò)實(shí)驗(yàn)也證明DMSO能減少腦再灌注損傷時(shí)的損傷面積,同時(shí)還提示DMSO和Diphenyleneiodonium(DPI)聯(lián)合應(yīng)用能加強(qiáng) DMSO對(duì)腦的保護(hù)作用。在Kleindienst等[5]應(yīng)用Sprague-Dawley大鼠復(fù)制的腦缺血再灌注模型中,再灌注的同時(shí)給予1%DMSO,結(jié)果提示低劑量DMSO還可以增加缺血一側(cè)血腦屏障的通透性。但Weinstein等[6]報(bào)道用沙鼠復(fù)制的缺血再灌注模型中,DMSO不僅不能減少腦缺血的再灌注損傷,反而還能引起更嚴(yán)重的再灌注損傷。
Hatipoglu等[7]采用Pringle maneuver法復(fù)制兔肝缺血再灌注的模型,肝膽動(dòng)態(tài)顯像提示DMSO(10 mg/kg)使再灌注肝血流峰值明顯延長(zhǎng),電子顯微鏡下DMSO組的不可逆損傷與單純?nèi)毖俟嘧⒔M相比明顯減少,證明DMSO對(duì)肝再灌注損傷有治療作用。2004年Sahin等[8]采用肝門(mén)靜脈夾閉的方法復(fù)制兔肝缺血再灌注的模型,再灌注同時(shí)左腹股溝區(qū)肌注500 mg/kg DMSO,結(jié)果顯示DMSO組中肝的各種酶活性升高,肝組織蘇木精-伊紅染色發(fā)現(xiàn),組織病理學(xué)改變DMSO組比對(duì)照組明顯減少。值得一提的是Tarrab等[9]在研究Cyclosporin-A的作用時(shí),DMSO是作為溶劑應(yīng)用的,結(jié)果顯示Cyclosporin-A對(duì)缺血再灌注的肝沒(méi)有保護(hù)作用,反而作為溶劑的DMSO通過(guò)抗氧化作用可減少小鼠肝臟缺血再灌注損傷的凋亡,表明DMSO對(duì)缺血再灌注的肝損傷有一定的治療作用。
Kajiwara等[10]通過(guò)夾閉犬腎動(dòng)脈75min后復(fù)灌,成功復(fù)制腎缺血再灌注模型,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明DMSO可恢復(fù)腎細(xì)胞膜上Na+-K+-ATPase活性,在犬的缺血再灌注組顯示有廣泛的急性皮質(zhì)腎小管壞死,而DMSO組未顯示廣泛的急性皮質(zhì)腎小管壞死,從而推測(cè)DMSO逆轉(zhuǎn)了腎缺血再灌注損傷,改善了腎功能的狀態(tài)。
Kvietys等[11]研究5’-氨基水楊酸對(duì)胃缺血再灌注損傷中的作用時(shí),應(yīng)用DMSO作為實(shí)驗(yàn)對(duì)照組,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示與單純?nèi)毖俟嘧⒔M相比,用DMSO作為清除氧自由基的藥物和5'-氨基水楊酸處理過(guò)的胃缺血再灌注組51Cr標(biāo)記的紅細(xì)胞滲出均減少,再灌注引起的胃出血幾率均減少,同時(shí)黏膜損傷的面積也都明顯減少。Schoenberg[12]的研究也表明再灌注之前如果給予DMSO可以減少缺血腸再灌注時(shí)黏膜的損傷,而且DMSO和缺血腸早期血管再通術(shù)聯(lián)合應(yīng)用能減少腸缺血后的致死率[13]。這些實(shí)驗(yàn)均提示DMSO對(duì)胃的缺血再灌注損傷有治療作用。在器官缺血再灌注損傷機(jī)制中包括中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)及白細(xì)胞的激活釋放。Dabareiner等[14]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,馬空腸缺血1 h/再灌注3.5h后給予DMSO可以保護(hù)缺血的馬空腸免受再灌注損傷,其機(jī)制可能與減少黏膜水腫的形成,中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)有關(guān)。但在Zimmerman等[15]的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果中顯示,雖然DMSO對(duì)貓腸的再灌注損傷有治療效果,但對(duì)損傷腸黏膜中的中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)沒(méi)有影響,因此推測(cè)DMSO對(duì)貓胃腸再灌注損傷的治療作用不是通過(guò)減少中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)及白細(xì)胞的釋放途徑起作用的。相反的結(jié)果提示DMSO對(duì)再灌注損傷的治療機(jī)制不同,可能與種屬有關(guān),也可能是其他的原因,其機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。雖然大部分實(shí)驗(yàn)報(bào)道DMSO對(duì)再灌注損傷的腸有治療作用,但Carati等[16]通過(guò)對(duì)小鼠完全閉塞性缺血再灌注的研究結(jié)果顯示抗氧化劑DMSO不能使小鼠腸黏膜及黏膜下的FITCBSA(fluorescein isothiocyanate bovine serum albumin)大分子物質(zhì)的滲出減少,因此提示對(duì)于完全性閉塞的腸缺血后再灌注引起的損傷,DMSO等抗氧化劑無(wú)效。雖然Dabareiner等[14]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示DMSO對(duì)馬空腸再灌注損傷有效,但更多的以馬作為研究對(duì)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明再灌注之前給予DMSO對(duì)再灌注損傷無(wú)效[17-18]。因此進(jìn)一步推測(cè)DMSO的作用可能與種屬有關(guān)系,對(duì)此有待進(jìn)一步研究。
Punch等[19]復(fù)制小鼠后肢缺血再灌注引起的肺損傷模型的研究結(jié)果顯示,肺損傷的小鼠肺微循環(huán)血管的通透性增加,中性粒細(xì)胞聚集浸潤(rùn)發(fā)生。DMSO可減輕損傷肺微循環(huán)的通透性,減少滲出,并且阻滯中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)發(fā)生。從而對(duì)小鼠后期缺血再灌注損傷的肺起保護(hù)作用。Koksal等[20]在研究N-乙酰半胱氨酸對(duì)小鼠后肢缺血再灌注損傷的作用時(shí),用DMSO作為實(shí)驗(yàn)對(duì)照組,實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示DMSO對(duì)缺血再灌注的后肢有保護(hù)作用,機(jī)制可能是通過(guò)減弱中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)實(shí)現(xiàn)的。
對(duì)心肌缺血再灌注損傷治療的研究。Portz等[23]用犬復(fù)制心肌梗死模型,再灌注前30min一次性靜脈注射給予2000mg/kg DMSO,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示DMSO未能使梗死的面積減少。但在本實(shí)驗(yàn)室預(yù)實(shí)驗(yàn)中采用乳鼠心肌做原代細(xì)胞培養(yǎng)復(fù)制缺氧再?gòu)?fù)氧模型,復(fù)氧前給予DMSO,結(jié)果顯示DMSO可提高再灌注損傷心肌存活率,顯示DMSO對(duì)再灌注損傷心肌有治療作用。不同的結(jié)果提示DMSO對(duì)心肌的再灌注損傷保護(hù)作用可能與種屬有關(guān),也可能與給藥方法或劑量相關(guān),其機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。筆者希望通過(guò)本綜述為心肌的再灌注損傷提供新的治療思路。
[1] Parisi A,Alfieri A,Mazzella M,et al.Protective effect of dimethyl sulfoxide on acute myocardial infarction in rats[J].J Cardiovasc Pharmacol,2010,55(1):106-109.
[2] Dela Torre JC.Role of dimethyl sulfoxide in prostaglandin-thromboxane and platelet systems after cerebral ischemia [J].Ann N Y Acad Sci,1983,411:293-308.
[3] Phillis JW,Estevez AY,O'Regan MH,et al.Protective effects of the free radical scavengers,dimethyl sulfoxide and ethanol,in cerebral ischemia in gerbils[J].Neurosci Lett,1998,244(2):109-111.
[4] Nagel S,Genius J,Heiland S,et al.Diphenyleneiodonium and dimethylsulfoxide for treatment of reperfusion injury in cerebral ischemia of the rat[J].Brain Res, 2007,1132(1):210-217.
[5] Kleindienst A,Dunbar JG,Glisson R,et al.Effect of dimethyl sulfoxide on blood-brain barrier integrity following middle cerebral artery occlusion in the rat[J].Acta Neurochir Suppl,2006,96:258-262.
[6] Weinstein PR,Hameroff SR,Johnson PC,et al.Effect of hyperbaric oxygen therapy or dimethyl sulfoxide on cerebral ischemia in unanesthetized gerbils[J].Neurosurgery,1986,18(5):528-532.
[7] Hatipoglu AR,Temiz E,Yüksel M,et al.The comparison of electron microscopy and scintigraphy in determining the protective effect of dimethyl sulphoxide (DMSO) on ischemia/reperfusion injury through Pringle maneuver[J].Hepatogastroenterology,2001,48(39):799-802.
[8]Sahin M,Avsar FM,Ozel H,et al.The effects of dimethyl sulfoxide on liver damage caused by ischemia-reperfusion [J].Transplant Proc,2004,36(9):2590-2592.
[9] Tarrab E,Huet PM,Brault A,et al.Cyclosporin-A Does Not Prevent Cold Ischemia/Reperfusion Injury of Rat Livers [J].J Surg Res,2011 May 5.[Epub ahead of print].
[10] Kajiwara I,Kawamura K,Hiratsuka Y,et al.The influence of oxygen free radical scavengers on the reduction of membrane-bound Na+-K+-ATPase activity induced by ischemia/reperfusion injury in the canine kidney[J].Nephron,1996,72(4):637-643.
[11] Kvietys PR,Smith SM,Grisham MB,et al.5-Aminosalicylic acid protects against ischemia/reperfusion-induced gastric bleeding in the rat[J].Gastroenterology,1988,94(3):733-738.
[12] Schoenberg MH.Reperfusion injury after intestinal ischemia [J].Crit Care Med,1993,21(9):1376-1386.
[13] Schoenberg MH,Beger HG.Oxygen radicals in intestinal ischemia and reperfusion[J].Chem Biol Interact,1990,76(2):141-161.
[14] Dabareiner RM,White NA,Snyder JR,et al.Effects of Carolina rinse solution,dimethyl sulfoxide,and the 21-aminosteroid,U-74389G,on microvascular permeability and morphology of the equine jejunum after low-flow ischemia and reperfusion [J].Am J Vet Res,2005,66(3):525-536.
[15] Zimmerman BJ,Grisham MB,Granger DN.Role of oxidants in ischemia/reperfusion-induced granulocyte infiltration [J].Am J Physiol,1990,258(2 Pt 1):185-190.
[16] Carati CJ,Rambaldo S,Gannon BJ.Changes in macromolecular permeability of microvessels in rat small intestine after total occlusion ischemia/reperfusion [J].Microcirc Endothelium Lymphatics,1988,4(1):69-86.
[17] Moore RM,Muir WW,Muir WW,Bertone AL,et al.Effects of dimethyl sulfoxide,allopurinol,21-aminosteroid U-74389G,and manganese chloride on low-flow ischemia and reperfusion of the large colon in horses[J].Am J Vet Res,1995,56(5):671-687.
[18] Horne MM,Pascoe PJ,Ducharme NG,et al.Attempts to modify reperfusion injury of equine jejunal mucosa using dimethylsulfoxide,allopurinol,and intraluminal oxygen[J].Vet Surg,1994,23(4):241-249.
[19] Punch J,Rees R,Cashmer B,et al.Acute lung injury following reperfusion after ischemia in the hind limbs of rats[J].J Trauma,1991,31(6):760-767.
[20] Koksal C, Bozkurt AK,Cangel U,et al.Attenuation of ischemia/reperfusion injury by N-acetylcysteine in a rat hind limb model[J].J Surg Res,2003,111(2):236-239.
[22] Ergun Y,Koc A,Dolapcioglu K,et al.The protective effect of erythropoietin and dimethylsulfoxide on ischemia-reperfusion injury in rat ovary[J].Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol,2010,152(2):186-190.
[23] Portz SJ,Lesnefsky EJ,Van Benthuysen KM,et al.Dimethylthiourea,but not dimethylsulfoxide,reduces canine myocardial infarct size[J].Free Radic Biol Med,1989,7(1):53-58.
中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)2012年35期