1、缺血性心臟病是導致人類死亡的主要原因，在治療上，早期成功恢復心肌再灌注是改善臨床轉歸的最有效方法。但缺血心肌恢復血流的過程可造成損傷，這一現象稱為心肌缺血/再灌注損傷(myocardial ischemia/reperfusion injury,MI/RI)12。而氧自由基（oxygen free radical,OFR）也是心血管疾病時誘導心肌細胞死亡的重要因素之一3。在正常生理條件下，細胞內存在抗氧化物質可以及時清除OFR，使自由基的生成與降解處于動態平衡，對機體無害，而在心肌缺血再灌注損傷情況下，由于OFR生成過多或機體抗氧化能力不足，引發氧化應激反應，介導心肌損傷45。本研究重點闡述O

2、FR與心肌缺血再灌注損傷之間的關系。 1 OFR合成、清除及生物學作用 自由基（free radical）是指具有一個不配對電子的原子和原子團的總稱。由氧誘發的自由基稱為OFR，主要包括超氧陰離子(O-2)、過氧化氫(H2O2)和羥自由基(OH)6。H2O2本身并非自由基而是一種活性氧(reactive oxygen species,ROS)，但它與OFR的產生有密切關系，易接收一個電子生成羥自由基（OH）。正常情況下OH不能形成，因為OH的形成要求O-2及H2O2同時存在。當O-2及H2O2在組織中過剩, O-2及H2O2在金屬離子及金屬離子復合物的催化下發生HaberWeiss反應，生成氧

3、化性更強的OH。OH是十分不穩定的氧化物，幾乎與細胞內所有的有機物反應，破壞核酸、蛋白質、氨基酸和脂類化合物，從而損害細胞功能7。在生理情況下，氧通常是通過細胞色素氧化酶系統接收4個電子還原生成H2O，同時釋放能量，但也有1%2%的氧接收1個電子生成O-2，或再接收1個電子生成H2O2。O-2壽命極短，可通過連鎖反應產生OH，H2O2能直接或間接促進細胞膜脂質過氧化。 自由基反應的擴展較廣，但生物體內存在一套完整的抗氧化酶和抗氧化劑系統，可以及時清除它們，所以對機體無害。抗氧化酶包括超氧化物歧化酶（SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPX)和過氧化氫酶(CAT)。它們存在于胞漿和線粒體中，其重

4、要意義在于降低H2O2濃度，保護細胞不受強毒性OFR OH的損傷。抗氧化劑包括存在于細胞質的維生素E和維生素A；細胞外液中的半胱氨酸、抗壞血酸、谷胱甘肽；存在胞漿中的還原型谷胱甘肽(GSH)和還原型病理輔酶(NADPH)等。在OFR清除系統功能降低或喪失,生成系統活性增強，一旦恢復組織血液供應和氧供,OFR便大量產生與急劇堆積，從而造成心肌細胞急性或慢性損傷8。特異靶向抑制NADPH氧化酶可以減弱心血管氧化應激9。 2 OFR在心肌缺血再灌注損傷中的作用及地位 目前關于心肌缺血再灌注損傷的發病機制有許多假設和報道，主要與心肌再灌注時與OFR損傷、細胞內Ca2+超載、心肌細胞能量代謝障礙10、微

5、血管損傷和粒細胞浸潤以及心肌細胞的凋亡等作用有關。MI/RI時OFR合成增多主要與線粒體單電子還原、黃嘌呤氧化酶形成增多、兒茶酚胺自氧化增強、細胞內鈣超載以及中性粒細胞呼吸暴發等有關11 。由于OFR產生過多以及抗氧化酶類活性下降，引發鏈式脂質過氧化反應，損傷細胞膜、細胞器乃至細胞核酸，導致細胞壞死凋亡。應用外源性OFR清除劑及抗氧化劑則能降低組織中OFR濃度，促進心功能恢復，表明OFR在心肌缺血再灌注損傷中起著重要作用。 3 OFR與脂質生物膜 心肌缺血再灌注損傷時，通過黃嘌呤氧化酶系統、激活的中性粒細胞、線粒體呼吸鏈功能異常產生大量OFR。膜流動性降低，通透性增加, 膜上蛋白質或酶損傷、失

6、活以及脂質過氧化作用的有毒產物對細胞與亞細胞膜，細胞器產生毒性效應等12，表明由OFR介導的脂質過氧化物的過度激活是造成缺血再灌注損傷的關鍵因素。 3.1 生物膜脂質過氧化降低脂膜流動性 膜流動性是生物膜結構的基本特征，細胞膜的各種重要功能如能量轉換、信息傳遞、細胞識別都與膜的流動性密切相關，膜流動性是細胞維持正常生理功能的必要條件 13。由于生物體內不飽和脂肪酸主要存在于細胞膜的類脂中，所以質膜和亞細胞器是脂質過氧化損傷的主要部位。亞細胞器的磷質比質膜所含的多價不飽和脂肪酸多，因此亞細胞器對過氧化更敏感，其中線粒體膜中的心肌磷脂的氧化可能是導致心肌能量代謝障礙重要的原因14，隨著脂質過氧化含

7、量增多細胞膜多價不飽和脂肪酸明顯減少，生物膜PUFA/蛋白質比例失常，從而導致膜流動性發生改變。 3.2 脂質生物膜過氧化改變膜酶、離子通道的脂質微環境 脂質微環境的改變使膜通透性增高，引起細胞內離子失調(Na+、Ca2+等失調)，細胞外鈣內流。鈣內流和鈣分隔機制的失調導致了缺血再灌注心肌細胞內鈣超載，而鈣也會加速OFR形成，導致脂質膜損傷，加劇惡性循環15。Ling等16研究證明，OFR與不飽和脂肪酸反應形成的丙二醛能使膜蛋白和磷脂之間形成膠聯聚合，直接破壞膜的磷脂雙層，導致蛋白質不可逆性失活，進一步使膜的基本特征如變構、離子傳遞、酶活性等發生改變，干擾細胞正常過程，使細胞膜損傷加重，這可能

8、是細胞由可逆損傷變為不可逆損傷的基礎。 3.3 生物膜脂質過氧化使呼吸鏈活性受損 線粒體富含心磷脂，它具有高度不飽和性，對氧化應激敏感性高。線粒體呼吸鏈通過“滲漏機制”產生OFR17，當OFR濃度過高時，可能導致線粒體細胞色素C氧化、ATP合成酶的活性降低。同時OFR可能激活磷脂酶A2降解膜脂質，使線粒體結構受損。受損的線粒體膜引起線粒體膜通透性的改變，使線粒體質子濃度梯度下降，致凋亡因子釋放介導心肌細胞凋亡。 4 OFR與心肌細胞凋亡 有研究表明，MI/RI的發生與細胞凋亡密切相關。正常情況下，在生物體內，氧化與抗氧化處于平衡狀態，細胞代謝需要OFR，如低濃度的OFR能促進細胞增生。但當某些

9、因素一旦打破這種平衡，使OFR產生增多，即可導致細胞凋亡18，甚至細胞損傷致死。細胞凋亡與OFR有著復雜的關系，細胞培養實驗證實，10-9molL水平的OFR促進細胞增殖，10-6molL水平的OFR引起細胞凋亡，10-3 molL水平的OFR引起細胞的損傷死亡19。 近年來隨著分子心血管病學研究的不斷發展，心肌細胞凋亡在心肌缺血再灌注損傷的病理生理過程中發揮著重要作用20。多項研究顯示，OFR是啟動凋亡的重要因子之一，采用抗氧化劑和自由基清除劑可有效抑制細胞凋亡的發生。OFR誘發凋亡的機制尚未完全闡明，其可能機制為：（1）直接損傷DNA誘導凋亡。有研究表明，心肌再灌注損傷中NO與活性氧中間物

10、（reactive oxygen intermediate，ROI）生成ONOO-氧化損害蛋白質、脂類和核酸，通過半胱天冬酶途徑誘導心肌細胞凋亡21。（2）誘發脂質過氧化來影響細胞信號轉導系統，激發相關調控基因導致凋亡，其中線粒體起著重要的作用。大量的活性氧選擇性地使離子通透性喪失或使線粒體膜通透性發生改變，線粒體膜勢能改變進而引起線粒體釋放細胞凋亡起始因子或細胞凋亡蛋白酶激活因子1，進一步激活天冬氨酸特異性的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，從而誘導凋亡的發生22。（3）激活轉錄因子激活蛋白1(activating protein,AP1)和細胞核因子B（NFB），后者可通過上調腫瘤壞死因子和白介素6

11、而誘導心肌細胞凋亡的發生20。細胞凋亡時線粒體結構和功能發生亞結構水平上的重構，并將凋亡基因調節蛋白釋放人細胞質中，這些蛋白包括細胞色素C等，能進一步誘導細胞凋亡的發生23。 5 OFR與鈣超載 1972年Shen和Jennings等24發現犬心臟冠狀動脈短暫閉塞后復灌可加速細胞內Ca2+的積聚，并首次提出鈣超載學說。大量實驗研究表明，在心肌缺血再灌注過程中，OFR的過量產生和細胞內鈣超載是同一病理過程中的兩種不同現象，且互為因果關系。首先，細胞內Ca2+的增多可能是細胞黏附蛋白介導中性粒細胞（PMN）釋放的磷脂酶及OFR對細胞膜結構及肌漿網Ca2+泵功能破壞的結果，因而認為Ca2+負荷過重是

12、OFR及PMN作用機制的一部分25。高濃度的細胞內Ca2+很容易激活磷脂酶A和鈣敏感性蛋白酶磷脂酶A，及蛋白激酶C的活化可導致花生四烯酸形成，花生四烯酸不僅通過其清潔劑樣性能干擾細胞膜，它還是環氧化酶的重要底物。花生四烯酸的活化可導致前列腺素和血栓素A 的形成，前者是OFR產生的底物。磷脂酶C催化磷酸肌醇水解能產生三磷酸肌醇(IP)和二酰基甘油(DG)，前者可動員細胞內Ca2+，后者能激活蛋白激酶C，間接地通過Ca2+和Na+/H+交換加劇Ca2+超載26。其次，鈣超載又可激活鈣離子依賴性蛋白酶，后者可催化黃嘌呤脫氫酶轉化為黃嘌呤氧化酶，而黃嘌呤氧化酶在有氧條件下能促進黃嘌呤分解為尿酸的同時產

13、生大量的OFR。在再灌注時大量氧進入的情況下，黃嘌呤氧化酶作用于次黃嘌呤，產生大量超氧陰離子自由基O-2，后者在Fe3+的催化下與H2O生成過氧化氫，后經HaberWeiss反應而生成毒性更強的OH，從而產生更多OFR，能直接作用于肌漿網上的Ca2+泵和Na+/Ca2+交換體，造成兩者功能下降，促進Ca2+超載27 。此外OFR也可通過線粒體損傷導致鈣超載。OFR作用于線粒體膜，造成Ca2+順濃度梯度進入線粒體，通過與線粒體內含磷酸根的化合物結合生成大量不溶性的磷酸鈣沉積于線粒體內膜，使得氧化磷酸化障礙，能量生成減少而自由基生成增多。ATP合成障礙，使得心肌膜上ATP依賴的Na+泵和Ca2+泵

14、活性下降，使細胞內Na+升高，Na+ Ca2+交換增強，使胞內Ca2+增多，肌漿中更多的Ca2+不能泵出而加劇鈣超載28。OFR和Ca2+超載，兩者相互聯系，協同作用，形成惡性循環，最終導致心肌細胞不可逆損傷，兩者之間的關系有待進一步研究。 6 OFR與線粒體 一般認為心肌缺血再灌注時ROS的產生主要有兩個主要源泉：即黃嘌呤氧化酶和線粒體呼吸鏈。但黃嘌呤脫氫酶的活性在缺血或再灌注時是非常不穩定的，而且也不總是與再灌注損傷聯系在一起，因此，ROS產生的第二個源泉，線粒體呼吸鏈可能更為重要的。應用電子傳遞鏈復合物抑制劑，可損害線粒體的電子傳遞鏈酶的活化，進而引起大量的OFR生成29。線粒體的呼吸鏈

15、是以電子傳遞的方式進行能量代謝，以電子漏的方式進行超OFR代謝，線粒體中OFR的水平是呼吸鏈底物飽和氧端電子漏動態平衡的結果。在病理條件下(如心肌缺血和缺血再灌注、細胞氧化脅迫等)，線粒體呼吸鏈是產生OFR的主要源泉，OFR是線粒體調節電子傳遞的副產品。 線粒體是OFR產生的源泉，也是OFR的作用靶點。過量的OFR可造成細胞的損傷和細胞凋亡30。OFR對線粒體呼吸鏈組分尤其是復合物和復合物、ATPase、腺嘌呤核苷酸載體有直接的影響。研究結果顯示，線粒體呼吸鏈的復合物和是OFR產生的主要部位，線粒體心肌磷脂含量減少使得線粒體復合物，復合物功能降低，是導致OFR大量產生的原因，使用外源心肌磷脂恢

16、復到正常含量時可恢復線粒體復合物，復合物功能而減少OFR生成作用12。而Tompkins等31研究利用巰基探針及蛋白質組學工具檢測到線粒體復合物巰基亞單位改變的同時伴有OFR的產生而與復合物無關。氧應激損傷可致線粒體脂質過氧化，呼吸鏈細胞色素明顯丟失，復合物 活性降低。生物膜上含有多種脂質，脂質中又含有各種不飽和脂肪酸，脂肪酸可與自由基發生過氧化作用，使膜流動性降低、膜蛋白變性、膜脆性增加，膜結構發生改變32，使膜的運輸功能紊亂以致喪失。心肌缺血再灌注時，當OFR分子增多時，線粒體的膜系統可受到損害，從而影響跨越線粒體膜的質子梯度，使線粒體合成ATP的功能發生障礙，同時，線粒體的功能障礙又可導

17、致自由基產生增多，過多的OFR不能被及時清除，又可引起生物膜結構蛋白質和脂質過氧化，損害線粒體膜的通透性，引起電子傳遞鏈活性的進一步下降，進而形成惡性循環，使OFR生成進一步增加，最終造成細胞及組織的凋亡和壞死33。 7 OFR與心肌缺血預適應 心肌缺血預適應(ischemic preconditioning)是一種內源性的保護機制，OFR可能參與預適應延遲相的觸發機制，給予抗氧化劑可消除OFR對2448 h后心肌頓抑的保護作用。有研究證實血管緊張素預處理作用是通過活性氧的產生及信號調節等作用在再灌注損傷時調節機體氧化還原狀態而發揮預適應作用34。預適應機制也可通過減輕再灌注過程中的氧化應激對

18、心肌細胞起保護作用35。Gozal等36通過實驗證實心肌的缺血預處理可明顯減少缺血后OFR的產生。 綜上所述，OFR是造成心肌缺血再灌注損傷的直接原因之一。由于OFR在缺血再灌注損傷中的作用非常復雜，除發揮自身作用外，還參與、介導多種物質在心肌缺血再灌注損傷中的作用。近年來研究結果表明OFR在缺血再灌注損傷中不僅有損傷作用,而且也有有益的作用, 如信號預處理保護機制以及誘導應急反應等。目前再灌注損傷中不同細胞來源的OFR產生機制仍未完全闡明，此外OFR及細胞氧化還原狀態亦參與調控能量代謝、應急反應、凋亡、炎性反應等復雜過程。這也許就是為什么某些單一抗氧化藥物對臨床病例無效的原因。因此，今后的抗

19、氧化作用的研究應更精確、更深入的研究OFR在再灌注損傷各個關鍵時段及靶點的作用, 確定靶點, 在適宜時間內進行臨床干預而不影響其他正常生理功能，這是研究OFR對心肌缺血再灌注損傷作用的發展方向。【參考文獻】1 金倩;氯地酊聯合激光治療痤瘡158例療效觀察J;廣東醫學;1997年10期 2 董新亭,李衛莉,馬秀華;自擬粉刺消治療痤瘡126例J;中國中醫藥科技;1999年06期 3 查旭山,陳修飏;尋常痤瘡治療體會J;江西中醫藥;/xyfm/class/.2002年05期 4 張懷亮 ,譚正輝 ,孫葉梅 ,李梅 ,俞玉芳 ,韓峰;3003例痤瘡患者特征分析

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