萬子琳 綜述 王小燕 審校

（昆明醫(yī)科大學(xué)附屬延安醫(yī)院 心外科，云南 昆明 650051）

體外循環(huán)（Cardiopulmonary bypass，CPB）下心臟手術(shù)極易誘發(fā)心肌缺血-再灌注損傷（Myocardial ischemia-reperfusion injury，MIRI），為對(duì)抗MIRI，臨床上已進(jìn)行了大量研究。1986年Murry等[1]進(jìn)行犬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)預(yù)先反復(fù)、多次、短暫地阻斷犬的冠脈血供，可提高心肌細(xì)胞對(duì)未來長時(shí)間缺血的耐受性，從而減輕組織器官損傷，定義為“缺血預(yù)處理”。2003年Zhao 等[2]發(fā)現(xiàn)對(duì)心肌細(xì)胞進(jìn)行單次或多次阻斷-灌注-再阻斷-再灌注處理，也具有良好的長期保護(hù)作用，稱為“缺血后處理”。此后研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用藥物預(yù)處理及后處理，也具有相似的心肌保護(hù)效果，且具有更好的可操作性、可控性及安全性。作為目前臨床應(yīng)用最廣的吸入性麻醉藥，七氟烷本身具有麻醉誘導(dǎo)迅速、深度易控制等優(yōu)點(diǎn)，其預(yù)處理和后處理均能有效減輕心肌細(xì)胞損傷。現(xiàn)就近年來七氟烷預(yù)處理及后處理的心肌保護(hù)作用及機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 心肌保護(hù)作用

1.1 對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響

既往研究發(fā)現(xiàn)，七氟烷能改善心肌舒縮功能，減少梗死面積，顯著改善心臟血流動(dòng)力學(xué)，促進(jìn)冠脈循環(huán)及心功能的恢復(fù)[3,4]。但七氟烷對(duì)血流動(dòng)力學(xué)及心功能的影響并不一定，與其濃度、劑量密切相關(guān)。Harkin 等[5]給予犬不同濃度（1.0、1.25、1.5 和1.75 MAC） 七氟烷發(fā)現(xiàn)隨著濃度升高，犬的動(dòng)脈血壓、心輸出量及冠脈血管阻力均顯著降低。李瓊等[6]發(fā)現(xiàn)吸入七氟烷MAC＜1.0 時(shí)，患者心收縮力顯著增加，后負(fù)荷降低，組織血流灌注和氧供均得到顯著改善，MACP＞1.5 時(shí)心功能卻受到抑制，也證實(shí)了七氟烷的劑量依賴性。在心瓣膜置換術(shù)中郭圣東等[7]發(fā)現(xiàn)2%濃度七氟烷預(yù)處理減輕MIRI 的作用優(yōu)于1%和3%濃度，而張新科等[8]在小兒先心病矯治術(shù)中則觀察到3%濃度七氟烷全程吸入對(duì)心肌的保護(hù)作用最佳。因此，不同濃度七氟烷的心肌保護(hù)作用可能不同，既往報(bào)道仍存在爭(zhēng)議，與手術(shù)類型、研究對(duì)象及處理方法等不同有關(guān)，還需進(jìn)一步探討。

1.2 對(duì)炎癥因子的影響

CPB 下心臟手術(shù)中，缺血再灌注（Ischemiareperfusion，I/R）過程、血液與非生理性異物接觸及操作的傷害性刺激等都能激活補(bǔ)體系統(tǒng)，引發(fā)內(nèi)毒素血癥，誘發(fā)全身性炎癥反應(yīng)綜合征（Syste-mic inflammatory response syndrome，SIRS），嚴(yán)重?fù)p害組織器官功能[9]。I/R 過程中，IL-6、IL-8 及IL-10等作為急性期炎癥反應(yīng)的始動(dòng)因子，介導(dǎo)了心肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)破壞，加劇心功能損傷，其水平的高低反映了SIRS 的嚴(yán)重程度。既往研究發(fā)現(xiàn)CPB 下心臟手術(shù)患者血清中促炎因子IL-6 和IL-8，抗炎因子IL-10 等濃度均顯著升高，但七氟烷處理組炎癥水平較對(duì)照組顯著更低[9]。提示七氟烷具有顯著抗炎作用，能有效拮抗SIRS 減輕CPB 相關(guān)心血管不良反應(yīng)。

2 心肌保護(hù)作用機(jī)制

1.1 激活線粒體ATP 敏感性鉀離子通道（Mitochondrial atp-sensitive k+channels，mKATP）

mKATP 是一種線粒體內(nèi)膜上的內(nèi)向整流鉀離子通道，正常生理情況下受細(xì)胞內(nèi)外離子濃度調(diào)節(jié)，維持膜電位的穩(wěn)定。mKATP 通道開放使K+內(nèi)流進(jìn)入線粒體，膜電位差降低可拮抗Ca2+內(nèi)流，預(yù)防鈣超載，產(chǎn)生的三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）可維持細(xì)胞的能量需求。研究顯示七氟烷預(yù)處理和后處理均可預(yù)防MIRI，聯(lián)合處理更為顯著，加用特異性mKATP 阻滯劑5-羥基癸酸鹽（5-hydroxydecanoate，5-HD）后心肌保護(hù)作用明顯被削弱[3]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)MIRI 過程大鼠心肌細(xì)胞線粒體中主要的縫隙連接蛋白43（Connexin43，Cx43）明顯減少，七氟烷后處理能有效上調(diào)Cx43 表達(dá)，而5-HD 消除了該作用，提示七氟烷可能通過激活mKATP 通道上調(diào)Cx43 的表達(dá)來減輕心肌損害[10]。

2.2 預(yù)防鈣離子（Ca2+）超載

正常情況下Ca2+參與多種電生理活動(dòng)，細(xì)胞內(nèi)外濃度處于動(dòng)態(tài)平衡。心肌缺血缺氧時(shí)原儲(chǔ)存的ATP 迅速耗盡，Ca2+大量內(nèi)流，隨后再灌注過程伴隨著氧化應(yīng)激反應(yīng)進(jìn)一步加速Ca2+內(nèi)流，加劇細(xì)胞損傷。Liu[11]等在兔的離體MIRI 模型發(fā)現(xiàn)，七氟烷預(yù)處理能顯著降低細(xì)胞線粒體內(nèi)的Ca2+，增加ATP 濃度，給予5-HD 后該作用被抵消。提示七氟烷預(yù)處理可能通過抑制Ca2+超載實(shí)現(xiàn)心肌保護(hù)作用，且此途徑依賴mKATP 通道的開放。kojima 等人[12]發(fā)現(xiàn)I/R 后小鼠心肌細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)明顯的氧化應(yīng)激反應(yīng)，激活鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶II，L型鈣電流顯著增強(qiáng)。七氟烷能有效抑制鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶II 磷酸化，并且將L 型鈣電流降至基礎(chǔ)值以下。表明七氟烷減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)引起的Ca2+超載可能與抑制L 型鈣電流有關(guān)。

2.3 活性氧（Reactive oxygen species，ROS）的生成與介導(dǎo)

正常情況下人體內(nèi)僅產(chǎn)生少量的ROS，且很快被體內(nèi)抗氧化酶清除。I/R 導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)環(huán)境紊亂，氧化-抗氧化系統(tǒng)失衡，ROS 過度生成破壞細(xì)胞組織的結(jié)構(gòu)及功能。2002年Droge[13]報(bào)道稱ROS 的作用其實(shí)具有濃度-效應(yīng)關(guān)系。高濃度的ROS 及衍生物能破壞所有主要細(xì)胞成分，但中等濃度的ROS 在信號(hào)傳導(dǎo)過程中起介導(dǎo)作用，參與減輕氧化應(yīng)激損害。有研究發(fā)現(xiàn)，七氟烷既能顯著抑制ROS 生成從而減輕心肌細(xì)胞損傷，又能促進(jìn)ROS 作為上游信號(hào)分子參與介導(dǎo)心肌保護(hù)通路。Li 等[14]發(fā)現(xiàn)七氟烷預(yù)處理可以顯著增加自噬體含量及腺苷酸活化蛋白激酶（Amp-activated protein kinase，AMPK） 的磷酸化從而實(shí)現(xiàn)心肌保護(hù)，而AMPK 磷酸化依賴ROS 的產(chǎn)生，即ROS 很可能在信號(hào)途徑上游介導(dǎo)AMPK 磷酸化反應(yīng)。

2.4 抑制線粒體膜通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔（Mitochondrial permeability transition pore，mPTP）開放

mPTP 是位于線粒體內(nèi)膜上的一種非特異性孔道，通常只能選擇性通過一些分子和離子。I/R 氧化應(yīng)激狀態(tài)下，mPTP 異常開放引起線粒體外膜破裂，導(dǎo)致膠體滲透壓改變、線粒體腫脹，釋放細(xì)胞色素c 等加速細(xì)胞凋亡和壞死。Zhang 等[15]在I/R初期，單獨(dú)對(duì)大鼠應(yīng)用七氟烷觀察到其心肌乳酸脫氫酶釋放顯著減少，心肌梗死面積減少，加入mPTP 開放劑蒼術(shù)苷可以部分或完全取消七氟烷的心肌保護(hù)作用，提示七氟烷可能通過阻斷mPTP 開放，產(chǎn)生心肌保護(hù)作用。

2.5 抑制心肌細(xì)胞凋亡

I/R 過程中細(xì)胞線粒體受損，細(xì)胞色素c 從線粒體釋放后與凋亡相關(guān)因子結(jié)合，激活Caspase 家族等相關(guān)蛋白直接裂解吞噬細(xì)胞，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Bcl-2 具有阻止細(xì)胞色素c 釋放、抗細(xì)胞凋亡的作用，Bax 蛋白通過與Bcl-2 結(jié)合拮抗其作用，Bcl-2/Bax 的比例對(duì)細(xì)胞凋亡進(jìn)程有重要影響。研究發(fā)現(xiàn)七氟烷預(yù)處理及后處理會(huì)顯著增加Bcl-2，減少Bax 的表達(dá)。核因子κB（Nuclear factor kappa-B，NF-κB）在其中起觸發(fā)和介質(zhì)作用，能夠上調(diào)Bcl-2，下調(diào)炎癥因子，阻止caspase-3 及Caspase9 的活化表達(dá)，抑制心肌細(xì)胞凋亡[16]。因此七氟烷可能通過上調(diào)抗凋亡因子，下調(diào)促凋亡因子，改變細(xì)胞凋亡進(jìn)程實(shí)現(xiàn)心肌保護(hù)。

2.6 激活G 蛋白-磷酯酰肌3 激酶絲/蘇氨酸蛋白激酶（Phosphatidylinositol-3-kinase-serine/threonine，PI3K-Akt）

G 蛋白是在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑中起重要作用的GTP結(jié)合蛋白，具有傳遞加強(qiáng)信號(hào)的作用，G蛋白-PI3K-Akt 信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分裂、分化、凋亡等，對(duì)其生命活動(dòng)有重要作用。Zaugg 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，七氟烷可以通過激活腺苷受體，傳遞信號(hào)至胞內(nèi)，激活G 蛋白偶聯(lián)受體，促mKATP 通道開放來發(fā)揮心肌保護(hù)作用。七氟烷預(yù)處理及后處理均可通過激活PI3K-Akt 信號(hào)通路，增加Akt的磷酸化，在I/R 中發(fā)揮心肌保護(hù)作用。

2.7 激活酪氨酸激酶- 信號(hào)轉(zhuǎn)錄（Janus kinasesignal transducer and activator of transcription，JAKSTAT）

JAK 是一類非受體酪氨酸激酶家族，已發(fā)現(xiàn)成員有JAK1、JAK2、JAK3 及TYK1 等。JAK-STAT信號(hào)通路參與了多種重要細(xì)胞生命活動(dòng)。Wu[18]等對(duì)成年大鼠單獨(dú)使用2.4%濃度的七氟烷后處理，顯著減少了其心肌梗死面積，并且增加了p-JAK2，p-STAT3 的表達(dá)。聯(lián)合使用JAK2 抑制劑后作用被完全抵消。提示七氟烷后處理的心肌保護(hù)可能與JAK2-STAT3 的激活有關(guān)。

2.8 激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2（Extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2）

ERK1/2 屬于細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶，參與細(xì)胞增殖、分化和存活等生理過程的調(diào)控。在大鼠MIRI 模型研究中發(fā)現(xiàn)，使用七氟烷預(yù)處理及后處理時(shí)，p-ERK1/2 及ERK1/2 活性明顯增加，大鼠心功能得到明顯改善，而增加pd9809（ERK1/2 抑制劑）后，七氟烷的心肌保護(hù)作用被消除，提示七氟烷可能通過上調(diào)p-ERK1/2，激活ERK1/2 途徑實(shí)現(xiàn)心肌保護(hù)作用[19]。

2.9 其它相關(guān)機(jī)制

除上述機(jī)制外，七氟烷還可能通過調(diào)節(jié)血管活性因子一氧化氮（NO）的合成與釋放抑制炎癥反應(yīng)及細(xì)胞凋亡[20]。上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1（Hypoxia inducible factor-1，HIF-1）改善線粒體功能[21]等其它途徑發(fā)揮心肌保護(hù)作用，還需未來更多深入相關(guān)研究幫助闡明。

2.10 心肌保護(hù)機(jī)制間聯(lián)系

如前所述，七氟烷的不同心肌保護(hù)作用機(jī)制間有一定關(guān)聯(lián)性，相互促進(jìn)或拮抗，實(shí)現(xiàn)共同作用，見圖1。

圖1 心肌保護(hù)機(jī)制間聯(lián)系

3 結(jié)語

綜上所述，七氟烷預(yù)處理和后處理的心肌保護(hù)作用已經(jīng)得到大量研究的證實(shí)，與上述多種不同機(jī)制相關(guān)。但目前仍存在不少模糊甚至相互矛盾的地方尚未闡明，可能與不同實(shí)驗(yàn)對(duì)象（動(dòng)物或人）、七氟烷處理方式和時(shí)長不一等因素有關(guān)。未來的研究方向除了進(jìn)一步明確病理生理學(xué)機(jī)制，繼續(xù)尋找更加有力的基礎(chǔ)證據(jù)外，還應(yīng)該更加注重臨床的實(shí)際應(yīng)用研究，為今后臨床工作提供更為可靠的指導(dǎo)方案，進(jìn)一步改善患者的預(yù)后。