异丙酚对缺血再灌注损伤细胞凋亡的影响

　　作者：张丽峰 吕艳霞　　作者单位：050051 石家庄市，河北医大第三医院麻醉科　现工作单位为山东省即黑市人民医院麻醉科

　　【关键词】 异丙酚 再灌注损伤 细胞凋亡

　　细胞凋亡(apoptosis)即程序性细胞死亡，由Kerr等[1]1972年首次提出，是指细胞在一定生理或病理条件下，遵循自身程序自己结束其生命的主动死亡方式。细胞凋亡在维持体内稳态平衡、机体防御，以及缺血再灌注损伤的发生发展中具有重要作用。异丙酚是一种新型静脉麻醉药物，除具有麻醉镇静作用外，尚有较强的抗氧化能力和抑制细胞凋亡作用，可减轻心、脑、肺、肝等的缺血再灌注损伤。本文就异丙酚对缺血再灌注损伤细胞凋亡影响的研究进展做一综述。

　　1 缺血再灌注损伤细胞凋亡发生机制

　　缺血再灌注损伤是一种常见的临床病理生理过程，如器官移植、断肢再植、心肌梗死以及失血性休克抢救成功后，但其发生的确切机制目前尚不明确。近期研究发现，在心、脑等器官缺血再灌注损伤中均有细胞凋亡[2，3]，细胞凋亡可能在缺血再灌注损伤的病理过程中起重要作用[4]。

　　1.1 氧自由基(oxygen free radical，OFR)

　　缺血再灌注时黄嘌呤氧化酶生成增多、补体活化、核转录因子(NFκB)激活和儿茶酚胺类物质自动氧化等可诱导产生大量OFR，OFR可：(1)产生脂质过氧化作用于细胞质膜，引起膜结构、离子传递和酶活性的改变，激活促凋亡基因，导致细胞凋亡[5];(2)引起线粒体结构和功能受损，使其膜电位下降、呼吸链解耦联、促进细胞色素C和其他促凋亡因子释放，而细胞色素C、凋亡蛋白活化因子(Apaf1)和caspase9形成复合物，激活caspase3，启动内在的细胞凋亡级联反应[6];(3)攻击具有酶活性的蛋白质，使其功能丧失，而导致细胞凋亡;(4)直接损伤DNA，造成染色体畸变，核酸碱基改变和DNA断裂，致细胞凋亡;(5)影响核基因转录，改变细胞表型特征，诱导细胞凋亡[5]。

　　1.2 钙超载

　　缺血再灌注细胞内产生过量OFR可直接损伤细胞膜，致膜通透性增加，钙离子内流，发生细胞内钙超载引发细胞凋亡，其机制可能为：超载的钙可(1)激活钙离子依赖性蛋白酶，后者可催化黄嘌呤脱氢酶(XDH)转化为黄嘌呤氧化酶(XOD)，而XOD在有氧条件下促进次黄嘌呤分解为尿酸的同时产生大量OFR，进一步导致细胞凋亡;(2)使线粒体选择性通透能力丧失，出现线粒体通透性转录而引起细胞凋亡;(3)直接激活钙离子依赖性核酸内切酶，使双链DNA在核小体Linker部位裂解，形成DNA分块而引发凋亡;(4)激活蛋白激酶C(PKC)，令其转移到细胞膜，使G蛋白磷酸化，胞内cAMP增加，导致细胞凋亡;另外PKC激活尚可引起原癌基因cmyc、cfos、cjun的表达而引发细胞凋亡;(5)激活谷氨酰胺转移酶，催化细胞内肽链间的酰基转移，在肽链间形成共价键，使细胞骨架蛋白分子间发生广泛交联，利于凋亡小体形成;(6)激活核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的转录。

　　1.3 线粒体

　　线粒体在缺血再灌注损伤引发细胞凋亡过程中起重要作用。缺血再灌注不仅使线粒体膜通透性增强，而且尚破坏内膜各复合物电子传递作用，使大量小分子物质进入内膜，引起线粒体基质肿胀，从而影响呼吸链功能，使氧化磷酸化中断，三磷酸腺苷(ATP)合成减少，导致细胞凋亡[7]。

　　1.4 一氧化氮(NO)

　　目前NO在缺血再灌注损伤中的作用尚有争议，其对细胞凋亡的作用也具有两面性。持续长久的NO产生可通过活化caspase蛋白酶家族，引起细胞色素C释放入胞浆、P53表达上调、JNK/SAPK活化和凋亡相关蛋白(如bcl2)表达改变，从而充当促凋亡的调控剂。然而，生理水平或更低水平的NO可拮抗某些诱导凋亡因素的作用而抑制细胞凋亡，其机制主要是NO上调热休克蛋白(HSP)和bcl2等抗凋亡基因蛋白的表达、抑制促凋亡蛋白caspase的作用[8]。

　　1.5 细胞因子

　　缺血再灌注过程可产生大量的细胞因子，如TNFα、NFκB等对细胞凋亡也有一定的影响。TNFα属于肿瘤坏死因子家族，正常情况下体内产生少量TNFα有助于机体清除有害物质和癌变细胞，但将TNFα直接注射到活体肝脏内，有凋亡典型的DNA梯带出现，提示TNFα可诱导细胞凋亡，其机制可能是TNFα与细胞表面传递死亡信号的受体TNFR结合后，通过蛋白酶途径激活ICEced3家族蛋白酶级联反应而引起细胞凋亡，同时TNFα所致的OFR、细胞因子的释放，也可导致细胞凋亡。NFκB是Rel蛋白家族成员，其与细胞凋亡的关系尚未明确，缺血再灌注期间它可被细胞因子如TNFα、IL1β、IL17激活，通过抑制caspase8而抗细胞凋亡[9]，也可抑制TNFα介导的凋亡。但Brambilla等[10]报道，抑制脊髓神经元NFκB表达可减少神经元凋亡。

　　2 异丙酚对缺血再灌注损伤细胞凋亡的影响

　　2.1 异丙酚抑制缺血再灌注损伤细胞凋亡

　　异丙酚不仅可抑制缺血再灌注后大鼠海马区CA1锥体细胞和脊髓神经元的凋亡，减轻迟发性神经元死亡[11，12]，而且能通过抑制线粒体通选转运孔的开放减轻心肌缺血再灌注损伤和细胞凋亡[13]，并且在维持心肌收缩力的基础上能明显降低多巴胺导致的细胞凋亡[2]。林群等[14]通过建立大鼠肝脏缺血再灌注损伤模型，发现异丙酚可明显减少再灌注后肝窦内皮细胞凋亡。因此，异丙酚可抑制缺血再灌注心、脑、肝、脊髓等器官的细胞凋亡。

　　2.2 异丙酚抑制缺血再灌注损伤细胞凋亡的机制

　　2.2.1 直接调节凋亡相关基因和蛋白的表达：①上调Bcl2的表达：戚思华等[15]将异丙酚直接注射至脑室内，使异丙酚不通过血脑屏障直接到达缺血再灌注的海马组织，结果异丙酚组海马CA1区Bcl2阳性细胞数和Bcl2 mRNA含量明显高于缺血再灌注组，说明异丙酚通过上调Bcl2表达抑制细胞凋亡。冯春生等[16]于缺血前10 min腹腔注射异丙酚100 mg/kg，可明显增加大鼠局灶性脑缺血再灌注后缺血侧大脑皮层Bcl2 mRNA的表达量，从而抑制神经组织细胞凋亡。②下调Bax的表达：Engelhard等[17]通过建立鼠大脑缺血再灌注模型，观察不同麻醉药对凋亡调控蛋白表达的影响，结果发现静脉持续输注异丙酚0.8～1.0 mg•kg-1•min-1组促凋亡蛋白Bax的浓度明显低于缺血再灌注组，说明异丙酚可通过下调Bax的表达来抑制细胞凋亡。③抑制caspase蛋白水解酶家族的表达：caspase3是凋亡途径下游进行底物酶解的关键蛋白酶，是凋亡效应分子和执行者。在大鼠肠缺血再灌注模型组中的各时间点caspase3的表达明显高于对照组，而应用异丙酚后各时间点caspase3的表达明显低于模型组，且caspase3阳性表达与凋亡染色结果一致，提示异丙酚可抑制caspase3表达，而抑制肠上皮细胞凋亡，减轻肠缺血再灌注损伤[18]。另外，异丙酚可通过抑制caspase12介导的caspase级联反应，减少缺血/再灌注损伤所致的心肌细胞凋亡[19]。

　　2.2.2 通过其他途径间接抑制缺血再灌注导致的细胞凋亡：①抗氧化作用：异丙酚不仅通过抑制线粒体呼吸活动、降低细胞氧代谢率、减轻缺氧时乳酸堆积、抑制血红蛋白和肌红蛋白氧化还原反应等途径而抑制OFR的产生，而且通过与OFR直接发生反应、生成2，6二异丙基苯氧基团而清除已产生的OFR，并通过干扰脂质过氧化夺氢过程而中断脂质过氧化的链式反应，发挥其强大的抗氧化作用。异丙酚抑制缺血再灌注后在体肝肝窦内皮细胞凋亡的机制亦正是异丙酚具有较强的抗氧化能力[14]。②调节钙离子平衡：异丙酚可作用于L型钙通道上的二氢吡啶结合位点而阻止此通道的Ca2+内流;清除OFR，稳定细胞膜和保护线粒体功能，从而抑制钙超载;促进受体磷酸化，恢复再灌注细胞肌浆网钙泵活性，降低细胞内Ca2+浓度。心肌缺血后应用异丙酚能明显降低由多巴胺导致的细胞凋亡，其机制之一为异丙酚能抑制缺血后钙超载[2]。③抑制NFκB的激活：罗风芹等[12]研究发现：大鼠脊髓缺血再灌注后24 h缺血神经元NFκBP65亚单位的表达和脊髓神经元凋亡显著增加，而给予异丙酚处理后NFκBP65亚单位的表达和脊髓神经元的凋亡均显著减少，提示异丙酚可抑制NFκB的激活而减轻神经元凋亡。另外，异丙酚可通过抑制NFκB的激活而抑制脑缺血再灌注后神经组织细胞凋亡[17]。

　　综上所述，细胞凋亡在缺血再灌注损伤过程中起重要作用，其发生机制是一个多因素过程，异丙酚可明显减轻缺血再灌注损伤导致的细胞凋亡，因此，其势必会为临床防治缺血再灌注损伤提供重要参考。

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