章然（综述） 孙林（指导教师）
（昆明医科大学第二附属医院心内科 云南昆明 650101）
【摘要】 心肌缺血/再灌注损伤(MIRI)是心肌缺血／再灌注后所致的心脏结构改变和功能障碍进一步加重的现象，是心脏缺血性疾病的发病机制之一。其确切机制仍未完全明了。近年研究表明，氧自由基的大量产生、钙超载、心肌能量代谢障碍、细胞凋亡、中性粒细胞激活和血管内皮细胞损伤等因素可能共同参与了MIRI的发病过程。
【关键词】 心肌缺血再灌注损伤 能量代谢障碍 氧自由基 钙超载
【中图分类号】R54 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2013）32-0091-03
【Abstract】Myocardial ischemia-reperfusion injury(MIRI)is the aggravation of cardiac function or structural damages following the myocardial ischemia／reperfusion.It is one of the main mechanisms of ischemic heart disease，whereas the exact mechanisms remain unclear.Recent researches indicate that massive production of free oxygen radicals，calcium overload，myocardial energy dysbolism，apoptosis，activation of neutrophil granulocytes，damages of vascular endotheliaI cell and many other factors may all participate in the myocardial ischemia.reperfusion injury
【Key words】 Myocardium ischemia-reperfusion injury Energy dysbolism Free oxygen radicals Calcium overload
缺血／再灌注损伤(ischemic reperfusioninjury，IRI)是临床上较为常见的病理生理现象，是在组织器官缺血恢复后，原缺血组织器官细胞代谢功能障碍及结构破坏反而加重的现象。随冠状动脉介入手术及溶栓等治疗的广泛开展MIRI也越来越常见，大量的动物实验和临床观察，再灌注后在改善心肌供血的同时又加重了单纯心肌缺血所造成的损伤，出现心律失常、梗死面积扩大、持久性心室收缩功能低下等状况。病理变化可出现心肌细胞水肿、细胞膜和细胞器膜完整性破坏、肌纤维断裂超微结构的改变、微血管损伤和无复流现象等。因此IRI的发生机制已引起了世界各国学者的广泛关注及研究，现就MIRI机制的研究进展予以综述。
1.活性氧的大量产生与心肌缺血再灌注损伤
活性氧是指活泼的氧自由基 (oxygen free radical，OFR)及其他具有氧自由基特性的含氧物质的总称。当组织细胞缺血缺氧时，OFR清除系统功能降低或丧失，而生成系统活性增强，一旦恢复组织血供及氧供，OFR便大量产生与急剧“堆积”，大量氧自由基损伤心肌。有相关实验证实[1]，离体鼠心脏心肌缺血与再灌注 (ischemic/reperfusion，I/R)时应用超氧化物歧化酶、过氧化氢酶可明显减轻心肌细胞凋亡。Kim等[2]学者同样发现抑制OFR的生成或经抗氧化治疗，可以减轻MIRI而保护。心肌缺血再灌注时，自由基通过心肌细胞线粒体、血管内皮细胞中的嘌呤氧化酶及其他氧化酶等途径生成增加，使心肌细胞膜、亚细胞器膜的流动性及通透性改变，影响细胞的完整性和功能；同时氧自由基与心肌细胞膜内的不饱和脂肪酸结合，发生脂质过氧化作用形成脂质过氧化物与细胞内的蛋白质、核酸等发生反应，从而造成细胞结构和功能的一系列改变，最终导致心肌细胞的损伤；并抑制前列腺素合成酶、激活血小板环化酶，生成大量血栓素A，促进了IRI发生。Castedo [3]等的研究证实了这一点。
2.钙超载与心肌缺血再灌注损伤
1972年Shen和Jennings [5]发现犬心脏冠状动脉短暂闭塞后再灌注可加速细胞内Ca2+的积聚，并首次提出钙超载之说。正常状态下，细胞通过一系列转运机制可以保持钙浓度梯度，以维持细胞内低钙状态。在心肌缺血过程中，由于糖酵解作用增强引起细胞内酸中毒，肌细胞内H+增加，恢复再灌注时细胞内外形成pH梯度差，刺激Na+-H+交换，使Na+大量内流；同时因再灌注早期心肌细胞能量代谢仍未完全恢复正常，ATP的生成仍不能满足心肌细胞的正常需要，钠泵的活性仍受到抑制，使心肌排除胞内过多Na+的能力降低，最终引起胞内Na+水平的升高，再灌注后由于能量供应和pH值的恢复，促进Na十-Ca2+交换，细胞外的Ca2+大量内流，并在细胞内聚积，造成Ca2+超载。Ca2浓度过度升高，激活Ca2+依赖性磷脂酶，促进膜磷脂水解，从而使细胞膜和细胞器膜受损、促进氧自由基生成而导致心肌损伤。也有一部分相关研究者认为[6]，细胞内钙超载可能是因为细胞黏附蛋白介导的中性粒细胞释放的磷脂酶及氧自由基对细胞膜及肌浆网Ca2泵功能破坏的结果，因而推测细胞内钙超载是氧自由基及中性粒细胞作用机制的一部分。
3.能量代谢障碍与心肌缺血再灌注损伤
心脏作为一个高耗能器官，需要大量的能量供应来维持其正常的生理功能。心肌一旦缺血，细胞迅速开始无氧代谢，三磷酸腺苷(adenosine-triphosphate，ATP)的生成减少，提供细胞能量减少，产生乳酸、游离脂肪酸等大量有害代谢产物。乳酸等大量酸性物质的产生使细胞内的PH值下降，发生细胞酸中毒。细胞酸中毒抑制了糖酵解途径中的限速酶-磷酸果糖激酶，从而使得糖酵解途径受到抑制，ATP生成减少，使心肌供能进一步减少。缺血缺氧同样对线粒体造成损伤，导致线粒体在缺血在灌注早期仍不能有效的利用氧进行有氧化，而仍将糖酵解作为主要的能量供应来源。Bohlooly等[7]动物实验也充分证实了这一点。而当心肌细胞再灌注早期获得氧时，脂肪酸β氧化增强[8]。有学者认为，缺血和再灌注时葡萄糖氧化和脂肪酸氧化相对不平衡可能是再灌注相关心肌功能不全发生的重要因素[9]。最近有学者指出，能量代谢障碍可造成心肌细胞基因结构及表达的异常，细胞内的ATP水平是决定细胞发生凋亡或坏死的主要因素[10]。
4.细胞凋亡与心肌缺血再灌注损伤
细胞凋亡，又称程序性细胞死亡，是指细胞在一定的病理生理条件下，由基因调控、主动有序、并有一系列酶参与的自身结束生命的过程。1993年Eng|er等[11]首次从形态学和生物化学方面证实，缺血再灌注心肌中存有凋亡细胞。
4.1 心肌细胞凋亡的调控基因
4.1.1 Bcl-2家族Bcl-2家族蛋白：各蛋白之间可相互作用形成同源或异源二聚体，构成一个复杂的调控网络。促凋亡蛋白与抗凋亡蛋白的相对比值在决定细胞存亡中起关键作用。
4.1.2 Fas：属于肿瘤坏死因子受体／神经生长因子受体家族成员。实验发现[12]，心肌缺血再灌注后梗死周围区发现有大量Fas受体表达，因此推测Fas具有促进凋亡发生的作用。
4.1.3 p53基因：是一种抗癌基因，实验发现，野生型p53对细胞凋亡起促进作用，突变型p53起抑制作用。
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4.1.4 c-myc：既可促进细胞增殖，又可促进细胞凋亡，这种作用依赖于生长因子是否存在。当生长因子缺乏时，细胞凋亡；生长因子存在时，细胞大量增殖。
4.2 心肌细胞凋亡的信号转导
不同的刺激诱导的细胞凋亡途径各不相同。目前研究最多的是膜死亡受体途径和线粒体途径。肿瘤坏死因子在接头分子Fas相关死亡域蛋白的作用下结合形成死亡受体复合物。死亡受体被其相应的促凋亡配体激活后，可导致凋亡凋控基因(主要是Bcl一2家族)表达失衡和胞浆蛋白酶前半胱氨酸天冬酶-8(proeaspase-8)分子激活，而后激活的easpase-8相互连接进一步自我激活，启动下游凋亡蛋白级联反应，后期引起线粒体膜通透性的改变。而线粒体依赖性途径被激活后，早期即出现线粒体膜通透性改变，可诱发线粒体释放细胞色素C和凋蛋白酶活化因子一1，引发下游的凋亡蛋白级联反应。2种凋亡途径并非完全独立，它们之间存在相互联系。膜死亡受体途径激活的caspase-8可以直接引起线粒体损伤，释放出细胞色素C，造成细胞凋亡。各个途径上存在着多方式、多水平的横向联系，构成复杂的信号传递网络[13]。在缺血再灌注过程中，凋亡相关基因及其表达产物发生了变化，从而导致心肌细胞凋亡的发生。
新近，植物凝集素样低密度氧化脂蛋白受体通路(1ectin.1ike oxidized low-density lipoprotein receptor-1，LOX—1)在IRI心肌细胞凋亡中的作用备受关注。缺血再灌注时低密度脂蛋白氧化释放氧自由基，氧化的低密度脂蛋白和氧自由基均可使LOX-1受体上调。Li等发现左冠状动脉结扎1小时再灌注1小时的麻醉大鼠LOX—l受体表达及心肌凋亡明显增多，而给予LOX-1受体阻断剂JXT-1来阻断其表达，致使凋亡细胞数目降幅达48％，心肌梗死面积减少了45％，提示LOX-1通路可能在IRI介导的心肌细胞凋亡中发挥重要作用。
5.血管内皮细胞损伤、中性粒细胞与心肌缺血再灌注损伤
血管内皮细胞参与体内许多重要功能的调控，冠状动脉内皮损伤始于再灌注早期并逐渐加剧，再灌注早期使血管内皮细胞激活、分泌黏附分子增加，致使内皮细胞分泌血管松弛因子(主要是N0)障碍而分泌血管收缩物质(内皮素)增加。导致冠脉收缩、血小板聚集，使冠脉血流发生障碍而加重心肌损伤。
中性粒细胞在心肌缺血再灌注中占有重要地位。I/R过程中由于各种趋化因子的作用中性粒细胞可被激活，激活的中性细胞可释放20多种蛋白水解酶，包括胶原酶、弹性酶等直接造成再灌注损伤。激活的中性粒细胞在再灌注时发生呼吸爆发，使氧耗量增加，产生并释放大量的氧自由基、白细胞毒素和其他血管收缩性因子，破坏心肌细胞的微细结构，导致细胞膜离子通透性的改变，最后可导致细胞死亡。
6.血管紧张素与心肌缺血再灌注损伤
相关的研究表明，心脏血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）在心肌缺血再灌注中使血管内皮细胞损伤，扩大内皮细胞间隙，增加毛细血管通透性以及促进中性粒细胞参与炎症反应等。同时，AngⅡ对细胞增殖和细胞凋亡也具有调节作用[17]。
7.小结
综上所述，心肌缺血再灌注损伤（MIRI）的发生机制涉及多因素的复杂过程，需要广大科研攻关者更全面、更深入的科学研究，积极寻求更有效的防治措施，为MIRI造福。随着分子生物学、免疫学等基础医学及临床医学的深入发展，对细胞凋亡、基因调控、信号转导、细胞保护等方面的认识和研究都在逐步提高和深化，对心肌缺血再灌注机制和防治待取得更大的突破。
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论文作者:章然（综述）, 孙林（指导教师）
论文发表刊物:《医药前沿》2013年11月第32期供稿
论文发表时间:2014-1-3
标签：心肌论文; 细胞论文; 损伤论文; 凋亡论文; 受体论文; 线粒体论文; 内皮论文; 《医药前沿》2013年11月第32期供稿论文;