单位：南华大学附属第二医院 421000
肢体缺血是临床常见的情况，在骨科领域中常发生于意外事件中的肢体碾压、挤压伤、骨筋膜室综合征、长时间止血带止血、组织移植及断肢再植术后，但缺血一定程度的组织再行血液灌流后不但不利于组织结构和功能的恢复，反而会造成更严重的损伤，严重时甚至可继发性引起远隔器官损伤造成MODS，对患者疾病转归及生活质量带来不利影响。目前对于缺血再灌注（IR）损伤机制研究基于氧自由基、钙超载和无复流现象等途径激发。随着近些年分子及蛋白酶学领域飞速发展，血管内皮细胞表面的细胞间粘附子-1( ICAM- l)、高迁移率族蛋白 B1( HMGB1)、 Bax/ Bcl-2等多种因子及凋亡蛋白酶在 IR损伤中作用逐步被认可。这使得在临床治疗上取得了极大的进展。但即使予以极佳的治疗措施，但仍有约10%的患者发生严重损伤[1]。IR在中医诊断属于血瘀塞滞症，深入了解IR损伤机制并运用中药进行防治，探讨其作用机制及作用靶点，这有着重要的临床指导意义。 故本文特对缺血再灌注（IR）损伤的分子机制及紫草素防治骨骼肌缺血再灌注损伤的作用机制的研究进展进行综述。
1.IR损伤分子机制
1.1ICAM-1介导炎症损伤
1.1.1 白细胞整合素与ICAM-1高表达
在白细胞表面的β2整合素中，作为β亚单位的CD18常与其他α亚单位非共价结合形成异二聚体，并广泛表达于各类型的白细胞上[2]。 ICAM-1是一种糖蛋白单体的细胞表面跨膜蛋白抗原，属于粘附分子免疫球蛋白基因超家族，可促进白细胞与血管内皮细胞的黏附进程，从而诱导白细胞跨越血管壁向局部缺血组织浸润造成损伤。正常生理状态下，ICAM-1在血管内皮细胞几近无表达，但在肿瘤坏死因子（TNF-α）、白介素等炎症因子作用下可使得ICAM-1的表达显著上调[3]。研究表明，在炎症反应过程中，PMN(中性粒细胞)在缺血骨骼肌的损伤中有着重要的地位，炎症刺激白细胞的活化，活化的白细胞在TNF-α、白介素等炎症因子刺激下会使得CD18表达数量明显增多，从而促使ICAM-1得到高表达[4]。PMN与ICAM-1/IgG2b包被的磁珠粘附率明显增高。这说明在组织缺血再灌注损伤中，炎性因子刺激所带来白细胞表面整合素高表达与ICAM-1的表达呈明显正相关关系。
1.1.2 白细胞表面整合素与ICAM-1的整合诱导炎症损伤
目前认为在IR的病理机制中，ICAM-l与白细胞整合素的高表达是使炎症细胞跨血管壁向受损区域浸润的前提。此间，白细胞表面的β2整合素与ICAM-1之间的整合起着主要作用。 ICAM- l与整合素的整合会提高炎细胞与微血管内皮细胞间的黏附性，使白细胞粘附血管壁，使炎症细胞活化并向损伤反应区域浸润，PMN活化后会释放大量的超氧阴离子、 H2 O2及酶类等有害物质，同时还释放一定量的细胞因子及炎性介质，诱导着后续白细胞进入缺血区域，形成恶性循环，加剧了缺血再灌注损伤。同时，IR后缺血组织中的血管会诱导着白细胞黏附和聚集，大量白细胞堆积会使得微血管机械性梗阻而限制再灌注复流，甚至造成无复流现象，这进一步加重着组织损伤。
1.2.HMGB1介导炎性损伤
1.2.1HMGB1及其相关受体的作用
研究发现，HMGB1是一种参与许多炎症疾病发生、发展过程的强大致炎细胞因子，主要有单核/巨噬细胞等固有免疫细胞主动分泌和由坏死细胞被动释放至细胞外两种来源[5]。释放到胞外的HMGB1在炎症反应中则有着利弊两面的作用。炎症早期的免疫应答主要由坏死细胞被动释放的 HMGB1所启动，其能及时清除毒性有害物质对组织的损伤和对损伤的组织起到修复重建作用;但在致炎因素作用下由单核巨噬细胞主动分泌的 HMGB1则启动晚期的炎症应答，并能放大炎症，加重损伤。 HMGB1的主要受体由渐进性糖化终产物受体(RAGE)和Toll受体( TLR)组成。 RAGE在内皮、平滑肌及未成熟树突状细胞等多种细胞表面均有表达，是免疫球蛋白超家族成员。RAGE与HMGB1相交后，RAGE介导NF-κβ，JAK/STAT和M A PK家族在内的多条细胞内信号通路，发挥其生理和病理作用。即使在不同炎症状态时，RAGE都能参与介导并维持NF-κβ的长效激活而发挥相应功能 。HM GB1与TLR配体结合后通过活化M yD 88，TIRAP，IRAK 家族通路，最终导致NF-κβ 的活化，引起一系列的炎症反应。
1.2.2 HMGB1发挥炎症作用
骨骼肌缺血再灌注损伤中的炎症反应损伤中主要是由 PMN、单核巨噬细胞等固有炎性细胞介导，活化的炎性细胞是引起器官功能损伤的主要原因[6]。在炎症晚期过程中，主动分泌的HMGB1释放至胞外后，立即被机体免疫系统识别并将其视为损伤坏死的标志物，随即大量炎性细胞、免疫细胞向其趋化移动，在此过程中HMGB1一方面促使 TNF- a、 IL-1等表达，同时HMGB1可与自身受体的结合通过旁分泌、自分泌、内分泌的方式作用于趋化而来的免疫细胞、内皮细胞的表面受体， 激活 ERK激酶、 P38 MAP K激酶、 JNK激酶并使得核转录因子 NF-κβ产生核移位，进一步刺激TNF- a、 IL-1、IL-6的分泌，并继续诱导靶细胞向受损区移动并促使其释放多种趋化因子、细胞因子和粘附分子进一步趋化炎症细胞聚集、破坏上皮屏障，并可通过一系列通路诱导后续更多的炎性细胞浸润到受损的组织中，形成恶性循环，进一步加重组织损伤。
1.3组织细胞的凋亡
1.3.1 凋亡基因 bcl-2/Bax诱导凋亡
骨骼肌缺血再灌注损伤中的细胞凋亡机制十分复杂，肢体 IR损伤骨骼肌细胞凋亡途径主要包含死亡受体途径和线粒体途径。当组织细胞受损产生死亡信号时，经过一系列复杂的信号转导与调控启动凋亡程序，诱导细胞凋亡[7]。目前研究在IR过程中Bcl -2基因家族中Bax的凋亡作用得到首肯。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 bcl-2通过维持线粒体结构和功能的完整性、并能加强线粒体内质子的外排，抑制氧自由基、抑制 Ca2+的释放、调节线粒体通透性转换孔道( PTP)，阻止促凋亡基因信号转递或阻止这些诱导基因产物发挥作用等相关机制发挥抗凋亡作用。Bax则可使得线粒体释放细胞色素C，从而发挥促凋亡作用。 Bax与bcl-2通过一定的比例关系而可组成异源二聚体或同源二聚体。bcl-2比例大于Bax时，则组成异源二聚体发挥抗凋亡作用，有利于细胞存活。当bcl-2比例小于Bax，则组成同源二聚体时，则发挥促凋亡作用，诱导细胞凋亡。在正常生理情况下，Bax以无活性形式散布于胞液或细胞骨架，bcl-2则存在于细胞内膜的结构中。此时，两者不发挥其各自作用。在肢体IR后有死亡信号发生时，两者均开始表达，但常常Bax的表达明显强于bcl-2，两者将形成同源二聚体，抑制了bcl-2的抗凋亡作用，促进了细胞凋亡的发生。
1.3.2 能量代谢失常引起细胞凋亡
IR损伤引起的细胞凋亡除了由 bal-2家族基因引起外还与钾通道失活和缺血缺氧有关。有文献报道[8]，从代谢角度分析，缺氧也能诱发细胞发生凋亡。随缺血时间延长，缺氧程度增加，这使得组织细胞能量损耗，核苷酸碱基聚集;在缺血缺氧达到一定的阈值以后，会使得黄嘌呤氧化酶的活性得以加强。再灌注后形成组织复氧，氧分子会作为电子受体去氧化次黄嘌呤、黄嘌呤，同时会大量释放氧自由基，并通过一系列通路去扩散作用于细胞膜，破坏细胞膜的结构与功能。 H2 O2等自由基能促使线粒体中 Ca2+释放，而 Ca2+又常被主动转运至线粒体中，这进一步造成能量耗损，最终耗竭ATP，导致线粒体膜电位下降，细胞内 Ca2+的升高，从而诱导细胞凋亡。
1.3.3其他机制导致细胞凋亡
既往研究中，肢体缺血再灌注还可通过大量活性氧生成、补体激活、血小板聚集、微血管通透性增加、内皮细胞源性舒张功能失调、氧自由基、钙超载、NO途径、补体激活和无复流等多个途径导致引起患肢骨骼肌水肿、纤维化甚至患肢坏死，并且还通过相关途径引起远隔器官损伤，甚至影响全身各系统，造成局部或全身炎性反应介导相关组织损伤，严重时乃至导致多器官功能衰竭，危及生命。
2.紫草素防治缺血再灌注损伤机制
2.1 紫草素对缺血再灌注的影响
2.1.1 减轻炎症反应
王文杰等[9]皮下注射紫草素10 mg / kg对小鼠巴豆油耳炎症和大鼠酵母性足趾肿有明显抑制作用。众多研究发现，炎症损伤不但贯穿于缺血再灌注损伤中细胞损伤的全过程而且能够渗透到其他损伤因素中发挥作用。免疫细胞与粘附因子结合后，可以释放许多NF-κβ 、TNF、白介素、中性粒细胞趋化因子等，该因子能级联放大炎症反应，释放血管活性物质，激活补体成分，甚至造成无复流现象等多种渠道造成血管及受损组织功能及结构的异常[10]。但在总的炎性过程中，炎症介质过于复杂与数量众多，单一的西药成分很难全面的抑制，而紫草素对缺血再灌注过程的炎症反应具有多靶点的抑制作用。前期研究利用改良Longa线栓法制备大脑中动脉缺血再灌注模型，测定紫草素组脑组织梗死面积、IL-1和IL-6水平显著低于对照组，说明紫草素能抑制缺血再灌注脑组织NF-κβ活性和降低细胞间粘附因子和IL-6水平，有效减轻缺血再灌注心肌炎症反应带来的损伤。
2.1.2 抑制细胞凋亡
前期研究证明IR存在细胞坏死与凋亡两种形式，并且干预或阻逆凋亡在缺血/再灌注损伤的治疗上已取得重大进展。中医药抗组织细胞凋亡的研究已初有成效。有研究发现紫草素可明显上调大鼠心脏缺血再灌注时梗死区bcl 2的表达，下调Bax的表达，具有保护作用 。紫草素可通过与钙通道受体可逆性结合，调节钙的内流量，阻止钙内流，抑制钙超载，保持线粒体完整性，降低自由基形成，从而上调Bcl - 2抗凋亡基因，抑制促凋亡基因BAX，阻止细胞凋亡，减轻IR所致损伤。
3.展望
缺血再灌注损伤在临床中十分常见。现阶段对缺血再灌注的机制认识逐步上升到分子机制。但缺血再灌注是一个综合复杂的酶促级联损伤反应，目前西医药物干预其某一环节很难取得非常好的疗效，中医药一直以自然辨证为用药特征，在人体内发生复杂的生化反应后可放大生物效应并作用于多靶点;干预酶促级联反应的一条或多条通路，从而发挥其生物功效会取得显著效果。故对此增进认识，深入研究，进一步阐明缺血再灌注损伤的机制及探索防治缺血再灌注损伤及继发性远隔器官损害的新的药物，这无疑对临床治疗具有极其重要的意义。
参考文献
1.顾玉东.血管痉挛与栓塞的诊治[J].中华手外利杂志，1998. 14(1):4
2.Rabb HAA.Cell adhension molecules and the lddney[J] . Am J Kidney Dis,1994,23:155-166.
3.康舟军，梅冰.缺血再灌注过程中白细胞与内皮细胞粘附机制探讨[J].上海医学，2002.25(12): 770-773
4.D um itriu IE ,eta1 .H M G B 1:guiding immunity from within.Trends In Immunol,2005, 26(7):381-387
5.ma-nipulation of granulocyte apopotosis; potential therapeutic targels [J].Trends Pharmacol Sci, 1999, 20: 503-509.
6. MccCord J M. The reduction of cytochrome C by mixanthine
oxidase. J. Biol. Chem, 1968;234:5753
7.彭黎明，工曾礼.细胞凋亡的基础与临床[J] .第1版.北京:人民卫生出版社，2000:125-132.
8.李宏.肢体缺血再灌注损伤研究现状[[J].西藏医药，2003,24 (2):9-11
9.王文杰，白金叶，刘大培，等.紫草素抗炎及对白三烯β一4生物合成的抑制作用[J]药学学报，1994. 29 (3):161
10.彭听，董志.脑缺血再灌注损伤的炎症反应机理研究进展[J].中国
临床药理学与治疗学，2006.11(4):366一368
论文作者:黄泽林 杨俊涛
论文发表刊物:《中国医学人文》2017年第9期
论文发表时间:2017/11/30
标签：损伤论文; 细胞论文; 炎症论文; 凋亡论文; 白细胞论文; 作用论文; 紫草论文; 《中国医学人文》2017年第9期论文;