龍送開，王白云，周麒兒，李宛軍，鐘榮斌 綜述，鐘煥暉△ 審校

南華大學衡陽醫(yī)學院附屬南華醫(yī)院：1.麻醉科；2.臨床研究所，湖南衡陽 421001

缺血再灌注損傷(IRI)是指在圍術期機體組織發(fā)生缺血，血流恢復后組織功能反而進一步損傷的現(xiàn)象[1]。IRI的發(fā)生與很多因素相關，包括各種原因?qū)е碌男菘?、多發(fā)性創(chuàng)傷、栓塞或梗死、器官移植及年齡等。隨著各國人口老齡化進程的加快，腦血管疾病及缺血性心臟病的發(fā)生率均逐年上升[2-3]。2019年全球疾病負擔研究對全球204個國家和地區(qū)的心血管疾病(缺血性心臟病和中風)發(fā)生率進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)心血管疾病總流行病例從1990年的2.71億上升至2019年的5.23億，增長了近1倍[4]。此外，器官移植、斷肢再植、經(jīng)皮冠狀動脈介入術及術中止血帶應用等事件也隨著醫(yī)學技術的發(fā)展而逐年增加；這些IRI事件嚴重影響了患者的預后，給患者帶來了巨大的痛苦，因此找到一種有效防治IRI的方法迫在眉睫。有研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮細胞是IRI中的重要靶點，其屏障、旁分泌、促黏附分子表達及促血管生成等功能在圍術期IRI中起重要作用[5-6]。隨著對IRI防治方法的探索，研究發(fā)現(xiàn)麻醉鎮(zhèn)靜藥物右美托咪定具有抗氧化應激、抗炎、抗凋亡、免疫調(diào)節(jié)等特殊作用，有望成為減輕圍術期IRI的潛在預防與治療的藥物[7-8]。本文就血管內(nèi)皮細胞與IRI的關系及右美托咪定對血管內(nèi)皮細胞IRI的保護作用做一綜述。

1 血管內(nèi)皮細胞與IRI的關系

IRI分為缺血性損傷和再灌注損傷兩部分，缺血性損傷早期會導致低氧、低營養(yǎng)，長時間則會導致ATP-離子泵功能障礙，細胞代謝產(chǎn)物滯留，水電解質(zhì)酸堿平衡紊亂；當血供重新建立時，中性粒細胞和免疫細胞會被激活并聚集，這些細胞通過旁分泌和自分泌途徑產(chǎn)生大量活性氧和炎癥細胞因子，導致繼發(fā)性損傷[9-10]。這一系列損傷都與血管內(nèi)皮細胞密切相關，IRI會激活血管內(nèi)皮細胞，導致血管內(nèi)皮細胞功能障礙甚至死亡，包括屏障功能障礙、旁分泌功能紊亂、黏附分子表達增多及細胞凋亡；反之，血管內(nèi)皮細胞的激活會使微循環(huán)進入危險的血栓前狀態(tài)，它們在免疫反應中的核心作用同樣會加劇IRI[5,11]。血管內(nèi)皮細胞在IRI后的血管通透性、水腫、炎癥和白細胞浸潤中起關鍵作用。

1.1內(nèi)皮細胞屏障功能障礙 研究發(fā)現(xiàn)，盡管血管內(nèi)皮細胞比其他類型的細胞更耐缺氧，但缺氧和復氧仍會改變內(nèi)皮細胞膜電位、降低膜流動性及破壞細胞骨架組織[6]，且受損內(nèi)皮細胞的促血管生成活性和促炎活性也會導致細胞膜通透性的改變和水腫的形成，這與發(fā)生IRI時屏障功能喪失、ATP-離子泵功能障礙和糖萼丟失有關[11]。糖萼是覆蓋在血管內(nèi)皮細胞管腔表面的一種糖蛋白，對內(nèi)皮細胞功能至關重要，參與調(diào)控微血管反應性、內(nèi)皮細胞與血液成分的相互作用和血管通透性[12]。IRI會導致糖萼結構和功能損傷，破壞內(nèi)皮細胞屏障功能。SHARMA等[13]在小鼠肺IRI模型中發(fā)現(xiàn)，含Pannexin-1通道蛋白抑制劑或Pannexin-1通道蛋白基因缺陷小鼠的水腫情況明顯減輕，表明內(nèi)皮細胞Pannexin-1通道蛋白在介導IRI后血管通透性、水腫和肺功能障礙中起關鍵作用。還有研究發(fā)現(xiàn)，IRI能通過核因子κB(NF-κB)通路活化血管內(nèi)皮細胞中的核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(NLRP3)炎性小體[14]及血腦屏障緊密連接相關蛋白claudin-5[15]，增加血管通透性。

綜上所述，IRI可以通過介導內(nèi)皮細胞膜結構和功能的改變，如內(nèi)皮糖萼和claudin-5連接蛋白的下調(diào)、NLRP3炎性小體和Pannexin-1通道蛋白的上調(diào)，使血管通透性增加，進而加劇組織缺氧和IRI。

1.2旁分泌功能紊亂 在人體健康狀態(tài)下，血管張力可維持血管擴張和收縮信號的平衡，使血壓和流量適應當前的活動要求。血管內(nèi)皮細胞通過向血管周圍的平滑肌細胞發(fā)送旁分泌信號來控制血管張力。研究發(fā)現(xiàn)，最有效的血管收縮劑是內(nèi)皮素，以惰性的形式(前內(nèi)皮素)儲存在血管內(nèi)皮細胞內(nèi)。當發(fā)生IRI時，梗死區(qū)的血管內(nèi)皮細胞會被轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、白細胞介素(IL)-1、血管緊張素Ⅱ、流體-機械切應力及促炎信號激活，誘導細胞高爾基體內(nèi)的內(nèi)皮素轉(zhuǎn)換酶1將前內(nèi)皮素轉(zhuǎn)化為成熟肽并釋放[16]。而對抗血管收縮的一氧化氮(NO)主要由血管內(nèi)皮細胞合成，彌散至血管平滑肌細胞，通過激活環(huán)磷酸鳥苷，減少鈣離子內(nèi)流發(fā)揮擴血管作用[17]。還有研究發(fā)現(xiàn)，NO還是一種抗炎因子，可以通過穩(wěn)定線粒體，從而抑制NLRP3炎性小體激活[18]。隨著缺血時間的延長，血管內(nèi)皮細胞的NO儲備會逐漸被消耗且合成減少，導致血管張力及通透性增加。但也有研究發(fā)現(xiàn)，在IRI后期，血管內(nèi)皮細胞中的一氧化氮合酶(NOS)因為缺氧會通過解偶聯(lián)生成NO，同時產(chǎn)生活性氧，而不斷升高的NO和活性氧會導致血管內(nèi)皮細胞功能受損[19]。

血管內(nèi)皮細胞的旁分泌功能紊亂貫穿于IRI的全過程。在IRI初期，血管內(nèi)皮細胞大量分泌內(nèi)皮素和消耗NO，而當IRI發(fā)展到一定程度時，細胞內(nèi)的NOS分解，產(chǎn)生NO及活性氧，造成內(nèi)皮細胞功能障礙，加重IRI。

1.3促黏附分子表達介導炎癥、免疫反應 研究表明，血管內(nèi)皮細胞能表達目前已知的10種Toll樣受體(TLR)。在靜息的內(nèi)皮細胞中，TLR7、TLR8和TLR10缺失，但在炎癥激活的情況下它們是可誘導表達的，當激動劑激活TLR時，會啟動NF-κB和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路，加快IL和腫瘤壞死因子(TNF)-α等細胞因子的產(chǎn)生，進而促進黏附分子的表達[15]。也有研究表明，內(nèi)皮素1可以增加血管細胞黏附分子(VCAM)和細胞間黏附分子(ICAM)在內(nèi)皮細胞上的表達[16,20]。在動物實驗中也發(fā)現(xiàn)，IRI通過激活內(nèi)皮細胞中的染色質(zhì)重塑蛋白Brahma相關基因1，增加L-選擇素配體的表達，加重小鼠心肌IRI[21]。因此，當IRI發(fā)生時，NF-κB和MAPK等信號通路被激活，血管內(nèi)皮細胞中的E-選擇素、P-選擇素、ICAM或VCAM等黏附因子的表達增加，進而募集免疫細胞，調(diào)節(jié)炎癥部位的白細胞外滲，釋放血管活性物質(zhì)，增加血管通透性。此外，白細胞、免疫細胞及趨化因子與內(nèi)皮細胞的黏附及局部凝血系統(tǒng)的激活在一定程度上會造成血管堵塞，加重組織損傷。

1.4氧化應激與細胞凋亡 正常生理條件下，人體活性氧簇處于動態(tài)平衡中，過多或過少的活性氧簇都會損傷組織細胞。活性氧簇主要參與酶與非酶兩個來源的氧化應激反應。當組織處于再灌注狀態(tài)下，酶與非酶來源的氧化應激反應加劇，大量產(chǎn)生活性氧，當超出了人體內(nèi)抗氧化酶的代償能力，即可引起細胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化、核酸損傷及抑制酶活性等一系列病理過程，使細胞結構和功能發(fā)生改變；與此同時，細胞凋亡會在產(chǎn)生活性氧的過程中被激活，是細胞氧化應激反應的最終結局[22]。凋亡機制分為兩條主要途徑：死亡受體途徑和線粒體途徑，這兩條途徑相互干擾。死亡受體途徑由死亡配體和受體激活，包括TNF-α、Fas配體、腫瘤壞死因子相關凋亡配體等，這些死亡信號復合體會激活半胱氨酸蛋白水解酶(caspase)8來裂解caspase3，然后在受損細胞中通過蛋白水解誘導細胞死亡；線粒體途徑是在缺氧、輻射或細胞毒素的作用下被激活，導致線粒體膜的完整性改變，激活促凋亡的B淋巴細胞瘤-2基因家族，再通過形成凋亡體誘導caspase蛋白級聯(lián)反應促進細胞凋亡。有研究者通過構建動物模型發(fā)現(xiàn)，IRI會降低血管內(nèi)皮細胞中HECTD1基因的表達[23]，增加程序性死亡基因-4的表達[24]，導致內(nèi)皮細胞遷移和凋亡數(shù)增加。還有研究表明高遷移率族蛋白1/晚期糖基化終產(chǎn)物受體促炎軸可以促進缺血肢體的血管內(nèi)皮細胞凋亡[25]。

因此，IRI會導致內(nèi)皮細胞出現(xiàn)氧化應激損傷和凋亡。反之，血管內(nèi)皮細胞的損傷和凋亡會造成內(nèi)皮細胞層缺損，暴露基底部，使血小板、白細胞及免疫細胞被激活并黏附，導致血栓形成、炎癥反應的發(fā)生及血管形成障礙,加重IRI。

2 右美托咪定對血管內(nèi)皮細胞的保護作用

2.1改善內(nèi)皮細胞屏障功能 基礎狀態(tài)的血管內(nèi)皮層是光滑的、完整的，長期維持不凝、抗黏附的狀態(tài)。發(fā)生IRI時，由于內(nèi)皮細胞屏障功能障礙，缺血組織表現(xiàn)為水腫[11]。ZHANG等[26]在盲腸結扎穿孔誘導的膿毒癥大鼠血管內(nèi)皮細胞損傷模型中發(fā)現(xiàn)，右美托咪定預處理能有效減輕大鼠肺泡隔增寬和充血程度，血漿血管生成Ⅱ表達水平和血管生成素Ⅱ/Ⅰ也明顯低于對照組，而肺組織血管內(nèi)皮細胞鈣粘連蛋白(VE-cadherin)表達水平卻高于對照組，提示右美托咪定可以通過降低血管生成素Ⅱ水平和血管生成素Ⅱ/Ⅰ，改善內(nèi)皮細胞屏障功能，減輕組織水腫，其機制可能是通過觸發(fā)血管生成素Ⅱ信號轉(zhuǎn)導途徑影響VE-cadherin的表達。曹瑞娜等[27]的研究通過結扎腎動脈構建腎IRI模型，發(fā)現(xiàn)模型組電鏡下的腎小球內(nèi)皮糖萼結構明顯被破壞，而右美托咪定處理組的血肌酐、血尿素氮、腎組織多配體聚糖、硫酸乙酰肝素酶蛋白水平明顯降低，表明右美托咪定可以通過下調(diào)大鼠硫酸乙酰肝素酶和多配體聚糖的表達，減少內(nèi)皮細胞糖萼的降解，進而保護內(nèi)皮細胞屏障功能，減輕組織損傷。KOBAYASHI等[28]在大鼠中暑模型中也觀察到，右美托咪定可以減少內(nèi)皮糖萼破壞，下調(diào)多配體聚糖的表達，改善微循環(huán)灌注，降低中暑大鼠的病死率。

因此，右美托咪定可以改善血管內(nèi)皮細胞屏障功能和減少內(nèi)皮細胞糖萼降解，減輕組織水腫，發(fā)揮抗IRI作用。

2.2緩解內(nèi)皮細胞炎癥損傷，減輕IRI 炎癥反應常常表現(xiàn)為紅、腫、熱、痛，這些反應都是通過內(nèi)皮細胞的血管屏障功能的改變來介導的，因此改善內(nèi)皮細胞屏障功能即可減輕炎癥反應。在體外細胞與動物模型實驗中，也都有觀察到右美托咪定可以減少中性粒細胞浸潤和炎癥活性物質(zhì)水平，發(fā)揮抗炎作用。目前而言，NF-κB和MAPK信號通路被發(fā)現(xiàn)是右美托咪定發(fā)揮抗炎作用的重要通路之一。KIM等[7]在大鼠腦IRI模型中發(fā)現(xiàn)，右美托咪定預處理組的炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6水平及TLR-4、NF-κB水平均低于其他各組，提示右美托咪定通過調(diào)控TLR-4/NF-κB信號通路發(fā)揮抗炎作用。CHAI等[29]采用U937單核細胞和人臍靜脈內(nèi)皮細胞進行單核細胞與內(nèi)皮細胞的黏附實驗，結果表明，右美托咪定可以抑制人臍靜脈內(nèi)皮細胞上連接蛋白Cx43的表達，降低人巨噬細胞趨化蛋白-1、可溶性ICAM-1、可溶性VCAM-1、ICAM-1、VCAM-1的表達，最終導致U937細胞與人臍靜脈內(nèi)皮細胞黏附力下降，進而減少內(nèi)皮細胞炎癥損傷。也有學者在體外細胞實驗中發(fā)現(xiàn)，右美托咪定預處理可以上調(diào)巨噬細胞內(nèi)ATP的表達，下調(diào)IL-1β、TNF-α等促炎細胞因子的表達，減少中性粒細胞與內(nèi)皮細胞的黏附，減輕炎癥反應[30]。

綜上所述，右美托咪定可以降低血管內(nèi)皮細胞中的黏附分子表達，減少白細胞、免疫細胞與內(nèi)皮細胞黏附，抑制炎癥反應過度激活，發(fā)揮器官保護作用。

2.3抑制內(nèi)皮細胞氧化應激及細胞凋亡可減輕IRI IRI機制受多種因素影響，其中氧化應激損傷、細胞凋亡是重要的因素之一[9]。蘇玲等[31]在體外細胞實驗中發(fā)現(xiàn)，通過H2O2處理血管內(nèi)皮細胞構建氧化應激損傷模型，結果顯示右美托咪定預處理組細胞生存率升高，凋亡率降低，超氧化物歧化酶活力升高，丙二醛水平降低，提示右美托咪定對H2O2誘導的血管內(nèi)皮細胞損傷具有保護作用。也有研究通過建立大鼠腦IRI模型，發(fā)現(xiàn)右美托咪定可以通過降低NF-κB和ICAM-1 mRNA的表達，提高超氧化物歧化酶活性及降低血清S100B蛋白和丙二醛水平，發(fā)揮抗氧化應激的作用，改善大鼠腦IRI[32]。還有研究發(fā)現(xiàn)，右美托咪定可以通過抑制線粒體通路，下調(diào)Bax、caspase3 、caspase9及細胞色素C的表達，減少細胞凋亡，減輕IRI[33]。SHA等[34]在大鼠急性應激性肝損傷模型中發(fā)現(xiàn)右美托咪定能通過激活NF-κB信號通路，抑制急性應激誘導的c-jun氨基末端激酶、p38和BAD信號通路，降低活性氧和氧化應激水平，減少急性應激誘導的肝臟炎癥和凋亡。在其他研究中也觀察到，右美托咪定可以通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激通路及糖原合成酶激酶-3/核因子E2相關因子2通路減輕氧化應激損傷，抑制細胞凋亡[35-36]。這些通路相互交錯，相互影響，共同調(diào)控著氧化應激與細胞凋亡的進程。

因此，右美托咪定可以通過增強抗氧化酶活性降低活性氧水平，抑制內(nèi)皮細胞的氧化應激損傷與凋亡，減輕IRI。

2.4免疫調(diào)節(jié)作用 內(nèi)皮細胞屬于免疫系統(tǒng)的古典細胞，雖然內(nèi)皮細胞不能殺死、吞噬和產(chǎn)生抗體或類似的物質(zhì)，但它們本質(zhì)上協(xié)調(diào)免疫反應，參與先天免疫應答，是免疫反應的重要參與者[37]。內(nèi)皮細胞可以誘導黏附分子的表達，組織免疫細胞的募集，調(diào)節(jié)炎癥部位的白細胞外滲，參與缺血后的無菌性炎癥反應[5]。除了TLR家族，內(nèi)皮細胞中還存在其他類型的模式識別受體，如核酸寡聚化結構域樣受體(Nod)和C型凝集素樣受體(CLEC)；Nod 1能感應內(nèi)皮細胞胞質(zhì)內(nèi)小體釋放的降解細菌成分，通過激活p38-MAPK和NF-κB信號通路，導致內(nèi)皮細胞產(chǎn)生IL-8[38]。而CLEC-1在內(nèi)皮細胞中是作為一種細胞內(nèi)模式識別受體，它能被免疫介質(zhì)上調(diào)，并參與控制移植后的免疫反應[39]。ZHOU等[40]通過構建小鼠70%溫肝IRI模型，發(fā)現(xiàn)右美托咪定預處理可以促進巨噬細胞M2的活化，誘導精氨酸酶1和甘露糖受體C1基因表達增加，而誘導型NOS基因表達減少，還抑制了磷酸化信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子1，降低了促炎性TNF-α和IL-6等炎癥因子水平。在一項小鼠同種異體心臟移植實驗中發(fā)現(xiàn)，右美托咪定處理組小鼠存活時間增加，而體內(nèi)CD19+B細胞及CD4+/IFN-γ+TH1細胞數(shù)量降低[41]，表明右美托咪定對移植后的免疫反應具有調(diào)節(jié)作用。因此，右美托咪定可以通過促進巨噬細胞活化，抑制促炎癥先天免疫激活；抑制內(nèi)皮細胞黏附因子的表達，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，進而減輕IRI,提高移植手術的成功率及預后生存率。

還有研究在口腔癌根治及重建手術患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，除CD8+T細胞外，右美托咪定組與對照組的CD3+T細胞、CD4+T細胞、B淋巴細胞、樹突狀細胞和骨髓源性抑制細胞數(shù)量均降低；而與對照組相比，右美托咪定CD3+T細胞、CD4+T細胞、樹突狀細胞百分比及CD4+/CD8+升高，骨髓源性抑制細胞百分比降低[42]，提示右美托咪定可以減輕口腔癌根治和重建手術患者的免疫抑制反應。也有研究發(fā)現(xiàn)，術后睡眠限制會增加老齡小鼠脾臟重量和脾臟中骨髓源性抑制細胞的百分比，并抑制脾臟CD8+T細胞的活性，而通過右美托咪定可以增加膈下迷走神經(jīng)介導的三葉因子2在老齡小鼠脾臟中的表達，增加受損巨噬細胞的吞噬活性，最終抑制巨噬細胞M2極化[43]。

綜上所述，右美托咪定的免疫調(diào)節(jié)作用可以減輕IRI，但血管內(nèi)皮細胞參與右美托咪定的免疫調(diào)節(jié)作用的機制仍不明確，有待更深入的研究。

3 結 語

血管內(nèi)皮細胞損傷與IRI互為因果，相互牽連。因此，在IRI中有必要以血管內(nèi)皮細胞作為治療靶點，右美托咪定良好的器官保護特性可能會使它成為圍術期抗IRI的一線藥物。但值得注意的是，關于血管內(nèi)皮細胞的研究大部分都集中于體外實驗和動物實驗，在臨床和人體的研究仍較少，在倫理通過的情況下有必要進一步探究。探討右美托咪定對血管內(nèi)皮細胞的保護作用機制，可為更深入了解右美托咪定抗IRI的機制提供依據(jù)，也為臨床防治IRI提供新思路。