北京医院白癜风多少钱 https://wapjbk.39.net/yiyuanfengcai/tsyl_bjzkbdfyy/王嫣 王海英563000，遵义医学院麻醉系（王嫣）；563000，遵义医学院附属医院麻醉科（王海英）国际麻醉学与复苏杂志,2018,39(06):601-606.DOI：10.3760/cma.j.issn.1673-4378.2018.06.017基金项目国家自然科学基金（8166020282）REVIEWARTICLES线粒体的Ca2+超载、活性氧（reactiveoxygenspecies,ROS）大量释放、炎性因子等因素引起ATP含量下降及离子稳态失调，最终导致心肌细胞结构和功能严重破坏，引发心肌缺血/再灌注损伤（myocardialischemia/reperfusioninjury,MI/RI）。Zhao等发现缺血后处理（ischemicpostconditioning,IPO）可以明显减轻MI/RI，从而起到心肌保护作用。Heusch总结出此保护作用是通过诱导内源性触发因子［如内源性腺苷、阿片类物质、一氧化氮（nitricoxide,NO）及缓激肽等］的释放，然后通过激活再灌注损伤补救激酶（reperfusioninjurysalvagekinase,RISK）和生存活化因子增强（survivalactivationfactorenhancement,SAFE）等内源性信号转导途径，最终作用于效应器线粒体，通过开放线粒体敏感性钾离子通道（mitochondrialATP-sensitivepotassiumchannel,mitoKATP通道）和关闭线粒体通透性转换孔（mitochondrialpermeabilitytransitionpore,mPTP）等作用，减少自由基的产生，减轻钙超载等关键环节，以减少心肌损伤和抑制心肌细胞的坏死及凋亡。线粒体作为心肌细胞的重要代谢细胞器，其结构与功能的完整是电子传递、氧化磷酸化、三羧酸循环等细胞生命活动得以正常进行的前提和基础。Li等研究发现，IPO在糖尿病大鼠中失去心肌保护作用，其机制可能与心脏信号转导与转录激活子3（signaltransducerandactivatoroftranscription3,STAT3）信号途径的激活受损以及脂联素的减少有关。目前，学者们对IPO的心肌保护机制研究广泛，本文就线粒体分子水平阐述IPO心肌保护中的机制，以便寻找保护线粒体的关键靶点，更有助于提出新的心肌保护策略。1 腺苷及其受体腺苷是一种内源性核苷，是参与合成ATP的重要中间体，可直接进入心肌，经磷酸化生成腺苷酸，参与心肌能量代谢，同时还参与扩张冠状动脉血管，增加血流量。腺苷受体是G蛋白耦联受体，其受体分为A1、A2A、A2B、A3四种亚型，研究发现A2B受体也存于线粒体上。A2B受体在某些条件下，具有抗炎、缺血和缺氧的保护作用，也可能在2型糖尿病进展中发挥保护作用。而A2A和A2B受体对于IPO是必需的，它们在再灌注的早期被激活以实现保护。研究发现，远隔组织IPO能促使内源性腺苷的释放，然后通过激活G蛋白耦联受体或促进NO释放，作用于下游的RISK途径和SAFE途径，最终作用于线粒体和细胞骨架，抑制mPTP的开放，保持线粒体完整性以及减少细胞骨架的损伤，起到心肌保护作用。IPO也能促使内源性腺苷的释放，导致二磷酸磷脂酰肌醇分解为三磷酸肌醇及二酰基甘油，二酰基甘油能使蛋白激酶C（proteinkinaseC,PKC）激活，并明显提高心肌细胞对随后的缺血/再灌注的耐受性。Philipp等在兔IPO的模型中，给予选择性腺苷A2B受体的拮抗剂后发现，IPO的心脏保护作用可被消除。但目前为止，哪种亚型的腺苷受体激活后发挥心肌保护作用更强仍存在争议。2 线粒体心磷脂线粒体心磷脂是一种磷脂，位于线粒体内膜，由多不饱和脂肪酰基（如油酸、亚油酸和花生四烯酸）不同组合的4条链组成，是膜磷脂双分子层的基本结构之一，紧密结合并支撑着线粒体呼吸链氧化酶及大量线粒体蛋白（如细胞色素C等）发挥功能，激活磷脂酶A2等，特别与氧化磷酸化和ATP的产生有关。然而在糖尿病大鼠模型病理发展的早期阶段，可以发现心磷脂发生异常的重塑，以致心磷脂含量降低。段忠心等的实验研究发现，IPO可增加线粒体心磷脂的合成，减轻大鼠MI/RI，并且发现线粒体心磷脂与mitoKATP通道的激活有关。mitoKATP通道的激活可减少Ca2+超载，保护呼吸链的结构和功能，阻止细胞色素C的释放，抑制ROS的过度生成，还可在一定程度上稳定线粒体内环境，抑制磷脂酶A2，阻止膜磷脂降解，维持线粒体心磷脂的合成。因此，IPO减轻大鼠MI/RI的机制与其开放mitoKATP通道、增加线粒体心磷脂合成有关。3 线粒体相关通道3.1 mitoKATP通道mitoKATP通道是心脏保护信号通道的主要作用位点，存在于线粒体内膜，其具体的分子结构尚不清楚，目前认为是一种由磺脲受体和钾通道共同组成的蛋白复合物。IPO通过激活RISK途径中的磷脂酰肌醇3及其下游的蛋白激酶B（proteinkinaseB,PKB）和PKCε介导mitoKATP通道的开放，使K+内流进入线粒体，形成的跨膜电位差抑制Ca2+内流，这不仅使得线粒体基质容积增加、激活电子传递链、促进线粒体呼吸链合成ATP增加，而且还降低了线粒体内Ca2+的浓度，使细胞收缩强度减弱，降低氧耗量，减轻MI/RI，最终产生心肌保护作用。但是K+内流入线粒体，伴随而来的还有H+的排出、线粒体基质碱化，而基质碱化又会引起呼吸链产生ROS。有研究发现mitoKATP通道作为PKC的靶点，当其激活后释放少量的ROS，相反可以进一步激活两种不同的PKC亚型（PKCε1、PKCε2）、启动下游的心肌保护信号，通过激活PKCε2抑制mPTP开放，并通过激活PKCε1引起的磷酸化作用，使mitoKATP通道开放，并形成一个正反馈环路，不断开放mitoKATP通道。3.2 mPTPmPTP是位于线粒体内、外膜间信息交流的枢纽，其长时间持续开放在MI/RI时心肌细胞的死亡中扮演着至关重要的角色。过去通常认为mPTP是一个蛋白复合体，由外膜蛋白电压依赖性阴离子通道、内膜蛋白腺嘌呤核苷酸易位子以及基质中的环亲蛋白D等共同组成通透性转变孔道。经遗传分析发现它们并非mPTP的重要组成成分，ATP合成酶组成结构包括F1亲水头部和F0疏水尾部，其中F1和F0的膜部分才是组成mPTP通道的主要分子结构。研究发现，IPO通过RISK和SAFE等信号通路激活其下游的糖原合酶激酶-3β（glycogensynthasekinase-3β，GSK-3β），使其活性降低或通过其磷酸化使其失活，最终阻止线粒体mPTP开放，增加细胞对氧化损伤的耐受性。或者IPO通过激活mitoKATP通道，降低线粒体膜电位，缓解细胞内线粒体钙超载，抑制细胞内ROS的产生，从而抑制线粒体mPTP开放，抑制心肌细胞凋亡后转录，产生心肌保护作用。但在糖尿病小鼠中，IPO对MI/RI的保护作用消失或明显减弱，可能与IPO不能在糖尿病心脏中磷酸化和灭活GSK-3β有关。但如果在IPO的同时使用mPTP阻滞剂，那么就能抵消因糖尿病状态所造成的心肌保护作用的减弱或消失，从而起到IPO的糖尿病心肌的保护作用。4 线粒体相关蛋白4.1 STAT3STAT3是一种转录因子，存在于线粒体基质中，是SAFE途径中的一员。STAT3可通过经典和非经典的激活方式，调节线粒体和转录反应起到心脏保护作用。在体和离体实验研究表明，STAT3信号转导途径的激活对缺血的心脏具有保护效应。IPO通过激活SAFE途径，使线粒体STAT3活化，研究还发现活化的STAT3有抗凋亡、抗氧化应激作用，通过维持线粒体呼吸链复合物Ⅰ的活性，减少ROS的形成，活化磷脂酰肌醇-3及其下游的PKB，磷酸化GSK-3β并使其失活，阻止mPTP的开放，或调控Bad和Bax的磷酸化，使抗凋亡基因Bcl-xl的表达增多来抑制细胞凋亡和自噬，起到心肌细胞保护作用，并减少细胞凋亡。但SAFE途径是独立于RISK途径的重要保护通路还是与其存在交叉作用的辅助性通路还有待进一步阐明。研究表明，远隔IPO可增加PKB、细胞外调节蛋白激酶1/2（extracellularregulatedproteinkinases,ERK1/2）、GSK-3β和STAT3的磷酸化水平，通过GSK-3β依赖性细胞存活信号通路起到心肌保护作用。Boengler等发现STAT3抑制剂可通过使mPTP更容易开放而消除IPO的心肌保护作用。此外，线粒体中STAT3与mPTP的亲环蛋白D相互作用可阻止其开放。然而，在心肌STAT3敲除的小鼠中，后处理的保护效应也消失，由此说明，STAT3在IPO中扮演着重要角色。4.2 Bcl-2相关蛋白家族线粒体凋亡途径是缺血/再灌注诱导心肌细胞凋亡，造成心肌损伤的主要途径。Bcl-2家族是线粒体凋亡途径中的一个重要因素，包括抗凋亡蛋白Bcl-2、促凋亡蛋白Bax和p53上调的凋亡调节物（p53-upregulatedmodulatorofapoptosis,PUMA）。当发生MI/RI时，不仅使线粒体膜电位降低、促进细胞色素C的释放和激活含半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（cysteinylaspartatespecificproteinase,caspase-3），还可使PUMA表达增加，最终导致细胞凋亡。而IPO可通过增加抗凋亡基因Bcl-2的表达、降低促凋亡基因Bax的表达，进而提高二者的比值，抑制p53的转录和减少细胞色素C等凋亡蛋白的释放，抑制细胞凋亡，也可以在下调PUMA表达的同时明显抑制线粒体膜电位下降、细胞色素C释放和caspase-3的激活，抑制线粒体凋亡途径心肌细胞凋亡的作用，减少缺血/再灌注所致的心肌细胞损伤。当过表达PUMA后再进行IPO，其对线粒体膜电位下降、细胞色素C释放和caspase-3激活的抑制作用明显减弱。4.3 缝隙连接蛋白43（connexin43,Cx43）Cx43是一种特殊的心肌缝隙连接通道蛋白，不仅表达于心肌细胞膜，也表达于线粒体内膜。Cx43通过调节线粒体对K+的通透性、线粒体内Ca2+浓度、mPTP的开放以及线粒体细胞色素C向胞质的释放等维持线粒体功能状态稳定，产生内源性心肌保护作用。缺血使线粒体中的Cx43释放到胞质中，线粒体Cx43和磷酸化的Cx43均降低，线粒体完整性受到损伤，心肌梗死程度加重、梗死面积增加。而IPO降低了心肌梗死面积，抑制由缺血/再灌注诱导的微RNA（microRNA,miRNA）-1的上调，并且miRNA-1的下调可以预防Cx43的减少和再分配，即在大鼠心脏持续缺血期间保留心肌的Cx43表达和磷酸化，起到心肌保护作用。而在糖尿病患者中，Cx43的表达有变异性，会增加、不变甚至降低。然而几乎所有的研究发现，在糖尿病患者中Cx43的磷酸化均显示增加。但是关于线粒体Cx43在IPO抗MI/RI中的具体机制尚不清楚，有待进一步研究。4.4 线粒体型硫氧还蛋白（thioredoxin,Trx）2硫氧还蛋白是一种小分子蛋白，广泛存在于生物细胞中，主要分为胞质型（Trx1）及线粒体型（Trx2），其与Trx还原酶及还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸一起构成了Trx系统，该系统对维持线粒体的稳态起到至关重要的作用。研究发现，Trx可通过调节氧化还原平衡，减少ROS所致的内源性损伤，抑制白细胞聚集,发挥调节免疫作用，并且通过抗凋亡、促生长等方式，在多个方面起到对糖尿病心肌及正常心肌的保护作用。Trx2通过抑制线粒体ROS产生和凋亡应激激酶-1依赖性凋亡信号转导来调节细胞氧化还原和存活的关键线粒体蛋白，保持线粒体的完整性，从而发挥其内源性心脏保护功能。但Trx系统在IPO中的研究尚少，其在抗MI/RI中的具体机制也不清楚，故有待进一步研究。5 线粒体呼吸链（电子传递链）呼吸链又称电子传递链，由膜蛋白复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ以及电子载体（辅酶Q和细胞色素C）组成，位于线粒体内膜上。而复合物Ⅱ即琥珀酸脱氢酶（succinatedehydrogenase,SDH），是线粒体内膜参与三羧酸循环的唯一蛋白酶，也是由SDHA（*素蛋白）、SDHB（Fe-S蛋白）水溶性异源二聚体、SDHC和SDHD两个膜结合亚基组成的多亚基酶，SDH催化三羧酸循环中琥珀酸到延胡索酸的氧化。SDHA作为线粒体的标志性酶参与机体的能量代谢，当发生MI/RI时，SDH的活性增加能逆转三羧酸循环中琥珀酸到延胡索酸的过程，使缺血期间大量蓄积的琥珀酸在再灌注时产生大量的ROS，造成MI/RI。Cao等发现SDHA的表达在MI/RI后增加了两倍以上，这与MI/RI时mitoKATP通道的关闭相关，IPO能够使SDHA表达明显降低、保持能量代谢平衡、改善心脏功能，从而发挥抗MI/RI作用。由此可见，降低SDHA的表达可能有助于IPO的心脏保护作用，SDHA可能是减轻电子传递链功能障碍的潜在治疗靶点。但由于目前对SDH在IPO心肌保护中的作用仍不清楚，其具体机制有待进一步研究。6 心肌保护线粒体机制的前景展望目前，对于IPO心肌保护中线粒体的机制进行了大量研究，有了一定的了解。IPO通过释放内源性触发因子（PKC、NO等），激活RISK途径和SAFE等途径，最终作用于线粒体，通过开放mitoKATP通道和关闭mPTP等方式来减少线粒体钙超载，并抑制细胞坏死和凋亡，起到心肌保护作用。由上可知，IPO心肌保护作用的多条通路相互联系，因此探明IPO以线粒体为靶点的心肌保护作用相关通路和机制显得尤为重要，仍需要展开更深入的研究。目前大部分研究都以正常动物为研究对象，而心脏病患者常有高血压、糖尿病等并存症，已有研究发现在糖尿病或高血糖的情况下，IPO失去其心肌保护作用，其机制可能与线粒体mPTP有关，但具体机制尚不清楚。因此，结合临床患者自身的实际情况，进一步研究IPO在正常心肌及糖尿病心肌中的线粒体相关机制，以期找到更多的新靶点，最终达到为心血管病患者造福的目的。如果您对本文感兴趣，可登录我刊投稿系统平台（www.gjmzyfs.com），在“期刊浏览”栏目中免费实时下载全文。或登录中华医学会系列杂志平台（gjmzxyfszz.yiigle.com）进行高级检索和付费下载。国际麻醉学与复苏杂志主管：中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会主办：中华医学会徐州医科大学ISSN：1673-4378CN:32-1761/R电话：（0516）8570813585807157传真：（0516）85802018Email：gjmzyfs263.netgjmzyfs163.com网上投稿：www.gjmzyfs.com地址：徐州市淮海西路99号版权所有中华医学会国际麻醉学与复苏杂志2017苏ICP备15009024号长按二维码一键关注快捷看《国际麻醉学与复苏杂志》，请关注古麻今醉网预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇