一氧化碳與器官缺血再灌注損傷研究(2)

1、一氧化碳與器官缺血再灌注損傷研究(2)研究發(fā)現(xiàn)16,CO具有抑制細(xì)胞增殖作用，缺氧對(duì)血管張力及細(xì)胞增殖有重要作用，在缺氧的條件下生成增加的內(nèi)源性CO對(duì)平滑肌細(xì)胞發(fā)揮了普遍的抗增殖作用，而這一作用則被 sGC 特異性抑制劑所掩蓋。CO抑制血管平滑肌細(xì)胞的增殖可能與cGMP水平增加，同時(shí)下調(diào)了細(xì)胞衍生因子的表達(dá)（如 PDGF）有關(guān)17.在一些疾病或組織損傷模型中，低濃度CO預(yù)處理具有抗凋亡效應(yīng)。在細(xì)胞凋亡的過程中，凋亡酶半胱氨酸特異性蛋白酶（Caspase）家族扮演著重要的角色，它們引發(fā)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)是細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的中心環(huán)節(jié)，并可通過與眾多蛋白因子的相互作用調(diào)控細(xì)胞凋亡18.細(xì)胞受到凋亡刺激時(shí)

2、，在線粒體內(nèi)膜的各種促凋亡因子的誘導(dǎo)下，細(xì)胞色素C（cytochome C）從線粒體內(nèi)釋放到胞漿，由此激活 Caspase-9,進(jìn)而激活下游效應(yīng)蛋白Caspase-3,從而啟動(dòng)Caspase介導(dǎo)的凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)19.低濃度CO吸入可降低細(xì)胞凋亡率，同時(shí)抑制Caspase-3 mRNA和蛋白表達(dá)20.細(xì)胞凋亡中信號(hào)分子間相互影響18,caspases、原癌基因、Cytochome C之間相互作用：Cytochome C能激活caspase,而有活性的caspase也能刺激線粒體釋放Cytochome C,這樣，上游分子和下游分子的凋亡信號(hào)呈級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。3 一氧化碳與器官缺血再灌注損傷IRI是急性

3、器官損傷、器官移植、一般手術(shù)過程中缺血后恢復(fù)血液循環(huán)難以避免的一種損傷。其損傷不僅包括組織缺血一段時(shí)間后所造成缺血組織的直接損傷，還包括缺血后再灌注時(shí)產(chǎn)生的多種炎癥介質(zhì)、激活的炎癥細(xì)胞如中性粒細(xì)胞在損傷部位及遠(yuǎn)處器官促發(fā)的由嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致更嚴(yán)重的間接損傷。持續(xù)的組織缺血及缺血后再灌注均可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，盡管再灌注可減少凋亡細(xì)胞數(shù)，但卻使不可逆轉(zhuǎn)的細(xì)胞加速凋亡。細(xì)胞凋亡在IRI的扮演著重要的角色，細(xì)胞調(diào)亡率增加會(huì)加重IRI,有效抑制細(xì)胞調(diào)亡具有緩解IRI的作用21.組織再灌注是挽救缺血組織的必要措施。當(dāng)再灌注發(fā)生時(shí)，內(nèi)環(huán)境突然改變、線粒體膜電位變化、鈣離子的運(yùn)輸?shù)染鶎?dǎo)致了線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（m

4、itochondrial permea-bility transition pore,mPTP） 的突然開放，進(jìn)而導(dǎo)致了ATP 耗竭和細(xì)胞死亡的發(fā)生22.此外，當(dāng)呼吸鏈被抑制后再次恢復(fù)氧供時(shí)，線粒體會(huì)迅速產(chǎn)生大量ROS.ROS是IRI的主要啟動(dòng)子。線粒體內(nèi)高水平的Ca2+、ROS和過度氧化應(yīng)激是導(dǎo)致mPTP大量開放的主要因素。mPTP大量開放會(huì)導(dǎo)致線粒體外膜破裂，繼而形成線粒體水腫，并可導(dǎo)致來自線粒體膜間隙的促調(diào)亡因子的大量釋放（如cytochome C）23.外滲的Cy-tochome C可活化caspase-9,caspase-9可活化凋亡執(zhí)行蛋白caspase-3 ,并最終導(dǎo)致細(xì)胞調(diào)亡2

5、4. 有研究表明，CO在器官損傷、移植器官排斥模型等都發(fā)現(xiàn)可以顯著減輕損傷。心肌IRI在臨床較為常見，如冠脈搭橋、溶栓治療、主動(dòng)脈阻斷、冠脈血管成形等都可引起心肌IRI.研究表明25,CO可增強(qiáng)細(xì)胞色素C氧化酶（COX）活性和Bcl-2的表達(dá)以及它們的相互作用，提高線粒體氧化磷酸化從而防止氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。心臟IRI時(shí)，CORM-2處理后顯著降低心肌細(xì)胞觸發(fā)的細(xì)胞凋亡，降低caspase-3的表達(dá)和細(xì)胞色素C的進(jìn)一步釋放，CO減少促凋亡蛋白Bak、Bax的表達(dá)以及線粒體、胞漿內(nèi)Bax水平，減輕心肌I/R誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，發(fā)揮心肌保護(hù)作用。IRI對(duì)肺的損傷機(jī)制涉及中性粒細(xì)胞的聚集、激活，細(xì)胞

6、因子釋放和氧自由基產(chǎn)生增加，細(xì)胞內(nèi)鈣代謝紊亂等多種因素。炎性細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮可產(chǎn)生蛋白酶、氧化劑等損傷內(nèi)皮細(xì)胞，破壞毛細(xì)血管內(nèi)皮的完整性，引起毛細(xì)血管通透性增加，進(jìn)一步加重肺損傷。MPO主要存在于中性粒細(xì)胞內(nèi)，肺組織中的MPO活性在一定程度上反映中性粒細(xì)胞在肺內(nèi)的聚集程度。肺W/D可反映肺損傷程度，表明肺水腫程度，結(jié)合缺血后肺泡損傷數(shù)更能清楚說明肺組織的損傷情況。研究表明26,給予外源性低濃度CO后大鼠肺MPO活性顯著下降，提示外源性低濃度CO可抑制中性白細(xì)胞在肺內(nèi)的聚集；W/D明顯下降，缺血后肺泡損傷數(shù)明顯減少，提示外源性低濃度CO對(duì)肺IRI損傷具有保護(hù)作用。CO可以減輕腎臟缺血再灌注損傷

7、27.腎小管上皮細(xì)胞是IRI的主要靶細(xì)胞，其對(duì)缺血高度敏感，因此急性腎小管壞死常用來述腎IRI.CO在調(diào)節(jié)腎IRI時(shí)，具有抗炎、抗凋亡、血管舒張功能28.CO 可以抑制 IRI 所致的炎癥因子（如TNF-α，IL-1β，IL-6 ）和促炎癥調(diào)節(jié)因子iNOS 的mRNA表達(dá)；還可以通過下調(diào)黏附因子的表達(dá)和減少促炎癥細(xì)胞進(jìn)入受損組織，抑制促炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而減輕IRI誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞凋亡29.足細(xì)胞也是IRI的重要靶細(xì)胞之一，足細(xì)胞為調(diào)節(jié)腎小球?yàn)V過率的重要成分。IRI可以導(dǎo)致足細(xì)胞的嚴(yán)重受損，從而導(dǎo)致腎小球?yàn)V過率的改變。研究發(fā)現(xiàn)27,給予CO后可以維持足細(xì)胞的完整，從而阻

8、止足細(xì)胞的受損和凋亡，改善腎IRI后的腎皮質(zhì)血流，保護(hù)腎小球的血管結(jié)構(gòu)，抑制細(xì)胞凋亡，提高腎小管上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和足細(xì)胞的活力。研究顯示28,CO 還可以通過促進(jìn)鳥苷酸環(huán)化酶（soluble guanylate cyclase,sGC）途徑和抑制血小板聚集，松弛血管平滑肌因而對(duì)腎IRI有重要的細(xì)胞保護(hù)作用。小腸IRI是臨床常見的病理生理過程，其不僅可以引起腸道屏障功能不全，嚴(yán)重時(shí)還能通過多形核中性粒細(xì)胞（polymorphonuclear neutrophil, PMN）在組織中的聚集及多種細(xì)胞因子在小腸局部及全身的大量釋放激發(fā)全身性炎癥反應(yīng)（systemic innammation res

9、ponse syndrome,SIRS）的同時(shí)損傷遠(yuǎn)隔器官（如肺、肝等），導(dǎo)致多器官功能障礙綜合征（muti-ple organdysfIlnction syndrome,MODS）30.研究表明29,腸IRI可致腸上皮大量微絨毛脫落，細(xì)胞之間連接松弛，胞質(zhì)內(nèi)大部分線粒體嵴溶解，導(dǎo)致小腸屏障功能嚴(yán)重受損。SIRS過程中大量釋放的炎癥介質(zhì)TNF-α、IL-6等，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞活化、白細(xì)胞遷移、粒細(xì)胞脫顆粒及抑制纖溶反應(yīng)、增加微血管通透性、促進(jìn)血栓形成等廣泛的生物學(xué)效應(yīng)，促使血管內(nèi)皮細(xì)胞與器官組織細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)MODS的發(fā)生和發(fā)展。CO能通過抑制TNF-α產(chǎn)生和促

10、進(jìn)IL-10釋放來調(diào)節(jié)腸IRI過程中細(xì)胞因子間的平衡，從而抑制多形核中性粒細(xì)胞（polymorphonuclear neutrophil,PMN）在組織中的聚集，抑制SIRS發(fā)生；CO還可調(diào)控抑制Fas、caspases表達(dá)，抑制細(xì)胞色素C釋放并增強(qiáng)Bcl-2表達(dá)，從而抑制腸IRI中組織細(xì)胞凋亡的發(fā)生，防止小腸在結(jié)構(gòu)和功能上進(jìn)一步的損害并達(dá)到防治腸IRI所致多器官損傷的作用。最近的研究報(bào)道29,CO可減輕腸IRI引起的腎損害。4 展望綜上所述，CO可通過抗氧化、抗炎癥、抗凋亡等的作用，減少IRI過程中的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)及炎癥介質(zhì)表達(dá)，從而減少細(xì)胞凋亡壞死，減輕IRI,發(fā)揮器官保護(hù)作用。因而具有良好

11、的臨床應(yīng)用前景。但其對(duì)IRI確切的保護(hù)機(jī)制仍進(jìn)一步研究，以利于把這些研究成果應(yīng)用于臨床。參考文獻(xiàn)1 Yu JB,Yao SL. Effect of heme oxygenase-endogenous carbonmonoxide on mortality during septic shock in rats J. Ir J MedSci,2009,178（4）：491-496.2 Katada K,Takagi T,Uchiyama K,et al.Therapeutic roles of carbonmonoxide in intestinal ischemia-reperfusion injury J. J Gastroenterol Hepatol,2015,30（Suppl 1）：46-52.3 Riquelme SA,Bueno SM,Kalergis AM. Carbon monoxidedown-modulates Toll-like receptor 4/MD2 expression on innate immunecells and reducesendotoxic shock susceptibility J. Immunology,2015,144（2）：321-322.4 Shen WC,Wang X,Qin W