探析中性粒细胞激活在心肌缺血再灌注损伤中的作用.doc

探析中性粒细胞激活在心肌缺血再灌注损伤中的作用 摘要：由于心肌缺血再灌注损伤(ischemic/reperfusion injury， I/R)机制的复杂性，使其成为临床上经常面临和较难防治的问题。在其发生发展的众多机制中，中性粒细胞(PMN)活化、心肌浸润及脱颗粒可能是最终的环节或途径。大量研究表明中性粒细胞能通过释放细胞毒性物质如蛋白水解酶、氧自由基、脂类介质、各种炎性介质及阻塞毛细血管等引起缺血再灌注时的心肌损伤。认识这一细胞机制无疑有助于研究并找到防治心肌缺血再灌注损伤的方法。本文就近年来中性粒细胞激活在心肌缺血再灌注损伤中作用机制的及其防治的相关研究综述如下。 关键词： 中性粒细胞 心肌缺血再灌注损伤 心肌保护 研究表明心肌缺血再灌注时中性粒细胞活化、心肌浸润及脱颗粒是心肌缺血再灌注损伤的重要细胞机制。因此，研究并开发抑制中性粒细胞活化的方法和措施，应有助于心肌保护。 1 中性粒细胞激活与心肌缺血再灌注损伤的机制 中性粒细胞激活的始动因素 正常情况下，循环中的PMN处于非活化状态，必须在趋化因子和激活剂作用下才被激活，继而向炎性或受损组织中浸润并脱颗粒，从而引起组织损伤。这些趋化因子主要包括：IL8， IL6， TNFa， c3a， c5a， 氧自由基等1。 中性粒细胞的浸润 (1)再灌注后缺血区血液充盈，激活后的中性粒细胞等炎性细胞在粘附分子的作用下粘附并穿越血管壁，进入心肌缺血区，产生炎症反应并引起心肌损伤。其中介导炎性细胞与血管内皮细胞粘附的介质主要有选择素、整合素和免疫球蛋白超家族三种2。(2)其中免疫球蛋白超家族中的细胞间粘附分子1(ICAM1)是介导中性粒细胞与内皮细胞粘附的主要粘附分子3，有研究表明缺血再灌注后心肌ICAM1的表达明显增高4，5，ICAM1表达增高导致中性粒细胞浸润增加及心肌损伤加重。唐旭东等6采用兔心肌缺血再灌注模型观察比较了IR组和吡咯基二硫氨基甲酸酯（PDTC）组，假手术对照组(sham组）各时相ICAM1表达及中性粒细胞浸润与核因子B(NFB)活性的关系。结果显示NFB在缺血再灌注早期即被激活，之后活性保持在高水平状态。NFB被激活后通过调控粘附分子、细胞因子等蛋白的表达而参与心肌缺血再灌注损伤的过程，提示NFB活化及信号传导在心肌缺血再灌注损伤中起着重要作用。T. Kawamura等7的临床研究也表明采用尼可地尔能抑制NFB激活，降低血清致炎性细胞因子IL6、IL8、TNF以及粘附分子MAC1(CD11/CD18)的表达，从而减轻心肌缺血再灌注损伤。 细胞因子表达与中性粒细胞的激活和浸润的关系 在缺血再灌注过程中有包括TNF、IL1、IL8等多种细胞因子参与，其中比较重要的有TNF、IL1。心肌细胞在LPS诱导或缺血再灌注的刺激下都可以合成和分泌大量的TNFa。Meldrum等分别在冠状动脉搭桥手术患者的活检心肌和离体大鼠心肌灌注模型中证实心肌再灌注后心肌组织表达的TNFa含量显著高于再灌注之前8，9。TNF激活血管内皮细胞合成和表达选择素及ICAM1，其机制与TNF激活NFB有关，并加剧缺血再灌注的心肌炎症反应。选择素、ICAM1、IL1的上调或表达增加可与TNF共同促进炎性细胞在心肌缺血区的聚集和浸润以及中性粒细胞浸润引起的氧自由基的大量生成。Stanimirovic等10对微血管内皮细胞用IL1 50200u/ml处理，结果内皮细胞表面的ICAM1表达上调315倍。提示 IL1在心肌缺血再灌注过程炎症反应中起着重要的作用。 中性粒细胞浸润与心肌损伤程度的相关性 吴志峰11等采用测定中性粒细胞特有的酶髓过氧化物酶的活性观察比较了大鼠心肌缺血再灌注模型IR组和对照组（sham组）心肌组织中中性粒细胞的浸润。结果显示sham物心肌组织中髓过氧化物酶（MPO）活性非常低。随着缺血再灌注时间的延长，心肌组织中MPO的活力逐渐增加。缺血区血液再灌注后由于趋化因子和细胞间粘附分子的作用，中性粒细胞聚集并迁徙至缺血心肌部位，对心肌产生损伤。有作者认为心肌缺血再灌注损伤是“中性粒细胞依赖”。 中性粒细胞浸润导致心肌损伤的机制 (1)活化的中性粒细胞经脱颗粒作用能够释放弹性蛋白酶，胶原酶，MPO等多种蛋白酶，而弹性蛋白酶是PMN介导组织损伤的主要物质，它能水解细胞外的基质，如纤维蛋白， 纤维连接蛋白，型和型胶原。(2)缺血再灌注时触发的前炎性因子能够激活炎性因子及PMN膜上的NADPH氧化酶，使PMN产生大量氧自由基如超氧阴离子、过氧化氢和羟基自由基等。Takahashi12等报道IL8、PAF等能激活PMN及促进PMN与内皮细胞的粘附，并促使PMN释放大量的氧自由基。氧自由基能引起脂质氧化并导致严重的细胞代谢紊乱，包括DNA的破坏和蛋白质的变性。(3) PMN在黏附分子的作用下能特异性黏附于血管内皮细胞，并且活化后的PMN黏性更高、变形能力更差，难以通过毛细血管前括约肌，造成毛细血管的机械阻塞，导致微循环障碍。1 T. SIMINIAK等13的研究也显示中性粒细胞是通过上述机制来损伤心肌的，除此之外，中性粒细胞衍生的因子如氧自由基，脂肪氧化酶产物、细胞因子和蛋白水解酶可以改变内皮和血小板的功能。而内皮和血小板均可以调节中性粒细胞的激活。内皮细胞通过释放细胞间粘附分子和释放可溶解因子包括NO、前列腺环素、内皮素、血小板活化因子、IL8来调节。血小板通过释放血栓素A2和血小板衍生生长因子、血清素、脂肪氧化酶产物、蛋白酶和阿糖腺苷来调节。 心肌缺血再灌注后，中性粒细胞激活、浸润、脱颗粒可能是心肌缺血再灌注损伤众多机制的共同效应环节或途径(mon pathway)，针对这一细胞机制研究、探索应是寻求防治方法的合理方向。 2 中性粒细胞激活的抑制与心肌缺血再灌注的防治 NO对心肌的保护作用 吴丹宁等14采用SD大鼠I/R模型观察、比较，发现精氨酸处理组在再灌注后各时点血清CPK、MDA值明显低于对照组，且再灌注后PMN浸润明显减少，再灌6h后心肌坏死灶明显小于对照组。有资料显示，NO可以抑制NFB的活性、细胞间粘附分子的表达和中性粒细胞的浸润。 中药制剂的防治作用 (1)三七总皂苷的心肌保护作用 唐旭东等15采用兔I/R模型观察、比较，发现三七总皂苷通过抑制中性粒细胞内核因子B的活化，减少细胞间粘附分子表达及中性粒细胞浸润，发挥心肌保护作用。(2)人参皂苷的心肌保护作用 郑振中等16采 用SD大鼠I/R模型的研究发现人参皂苷Re可显著抑制心肌缺血再灌注后PMNs的浸润和MPO的活性。(3)葛根素(pueperin)的保护心肌 高翔等17采用大鼠再缺血灌注损伤模型研究发现葛根素预处理组心肌梗塞面积、血清CK活性和心肌凋亡指数均明显小于对照组。此外，葛根素还可扩张冠脉，减少血小板蓄积，改善微循环；具有 受体阻滞及钙离子拮抗剂的电生理作用，减慢心率，降低心肌耗氧量；降低血浆内皮素(ET)水平、提高NO水平， 调节血浆NO与ET的比值，改善血管内皮细胞功能；抗氧化，清除自由基，能够保护缺血心肌的功能；可提高细胞内K+/Na+值，减少Ca2+的蓄积，抑制心肌细胞凋亡，提高心肌细胞生存率。 腺苷(adenosine) 缺血再灌注时，腺苷通过与内皮细胞、心肌细胞或中性粒细胞表面的腺苷受体结合，发挥保护心肌的作用。这种作用主要是通过对中性粒细胞的抑制实现。 缺血预处理和后处理 近来研究表明，缺血预处理及后处理均可使冠脉内腺苷保持高浓度，并通过腺苷A2a受体介导，抑制中性粒细胞产生过氧化物。但关于腺苷的临床实验也未得到满意结果，这可能与腺苷作用“时间窗”及达到心肌的浓度有关18。 环丙烷肌酸 SA Elgebaly等19采用狗I/R模型的研究发现环丙烷肌酸可抑制中性粒细胞趋化因子的活性和中性粒细胞的聚集。 蛋白酶抑制剂 Pruefer等20报道，丝氨酸蛋白酶抑制剂抑肽酶(aprotini)通过抑制中性粒细胞的活动，减少梗死面积及抑制细胞凋亡。Asimakopoulos等发现抑肽酶可阻止炎性因子对内皮细胞的激活。丝氨酸蛋白酶抑制剂FUT175可减少缺血心肌IL6的产生。 其他保护方法 (1)中性粒细胞去除 方法有:中性粒细胞滤过器、中性粒细胞抗血清和化学制剂。利用无中性粒细胞液，再灌注心肌，可使梗死面积减少。Jolley等21利用含有犬的中性粒细胞单抗的血清处理实验犬，可使夹闭回旋支90分后的心肌梗死面积减少37。(2)抗黏附分子 研究显示P选择素单克隆抗体在冠脉缺血再灌注后起着保护冠脉血流储备和心肌收缩功能的作用，减少再灌注区域的中性粒细胞聚集和活性21。Slex是选择素P和选择素E的配体，存在于中性粒细胞膜上。研究表明利用这种糖蛋白阻滞剂可抑制中性粒细胞与血管内皮的黏附。Ioculano等报道，ICAM1 单抗可明显减少中性粒细胞黏附和缩小梗死面积。Gumina等研究发现利用PECAM1抗体可明显抑制中性粒细胞的聚集和迁移。Ma等报道，在猫的缺血再灌注心肌模型中给予CD18单抗可抑制白细胞聚集，减轻血管内皮细胞损伤，梗死面积缩小18。(3)抗炎治疗 已知非甾体抗炎药可抑制中性粒细胞激活，阻止中性粒细胞介导的缺血后损伤。甾体类消炎药如前列腺素、前列环素等同样可以抑制中性粒细胞激活，减少心肌梗死范围。Simpson等研究表明，前列环素可减少梗死面积，这与其减少中性粒细胞释放O2及阻止中性粒细胞进入梗死心肌有关9。等2225的临床研究表明甲基强的松龙(MPS)、吸入麻醉药七氟醚、血管扩张药前列腺素E1(PGE1)、尼可地尔(nicorandil)均可通过抑制PMN活化，降低炎性细胞因子生成，改善细胞因子平衡，减轻CABG手术病人的心肌缺血再灌注损伤。 【参考文献】 周伟鹤，王胜利.中性粒细胞激活介导体外循环后心肌损伤的机制及防治J.医学综述，20XX，12（3）：1069. 2 谭江宁，韩 玲.心肌缺血再灌注中的炎症反应J.心血管病学进展，20XX增刊006205. 3 唐旭东，姜建青.中性粒细胞在心肌缺血再灌注中ICAM1 表达及核转录调控的实验研究J.西南国防医药，20XX. 4 Yoshimoto expression of ICAM1 and Cytokines in the reperfusional stateJ. 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