缺血再灌注後產生的大量氧自由基(ROS)介導的再灌注損傷被認為是無再流發生的重要機製之一。北京阜外心血管病醫院楊躍進等提出心肌無再流的核心機製可能是微血管內皮細胞結構和功能受損的觀點。他們認為,缺血再灌注導致的內皮細胞損傷主要表現在白細胞黏附性增加和內皮細胞屏障功能障礙兩個方麵。缺血再灌注過程能夠激活ROS敏感信號通路,促使核轉錄因子κB(NF-κB)和激活蛋白1(AP-1)活化,可溶性細胞間黏附分子1(sICAM-1)、血管細胞黏附分子1(VCAM-1)、P選擇素(P-selectin)和E選擇素(E-selectin)的轉錄增加,導致內皮細胞黏附性增強和白細胞滲出增加。因此,細胞表麵黏附分子表達水平反映了血管內皮細胞損傷及炎症浸潤的程度。
北京阜外心血管病醫院段煉、楊躍進、趙京林、張海濤、康晟等在豬急性心肌梗死(AMI)再灌注模型基礎上,選用通心絡作為治療藥物,觀察其對AMI再灌注後心肌組織內細胞黏附分子表達、組織形態和內皮細胞間連接蛋白表達水平的影響,以從分子生物學角度闡明血管內皮細胞結構和功能損傷在AMI再灌注後無再流發生中的核心作用及中藥通心絡對微血管內皮細胞結構和功能的保護機製。
通心絡對豬AMI再灌注後內皮細胞功能的影響
段煉等將30隻中華小型豬隨機分成模型對照組,大、中、小劑量通心絡治療組和假手術組,每組6隻。他們采用酶聯免疫吸附實驗(ELISA)、實時聚合酶鏈反應(Real-time PCR)、蛋白質印跡法(Western blot)和蘇木精曙紅(HE)染色等方法觀察AMI再灌注動物模型不同區域心肌組織內P-selectin、血清sICAM-1、VCAM-1、血管內皮鈣依賴性黏附素(VE-Cadherin)、環連蛋白β(β-catenin)和環連蛋白γ(γ-catenin)的含量和組織形態的變化。
1. 與正常區心肌組織相比,模型組再灌注區和無再流區P-selectin、 ICAM-1、VCAM-1及其mRNA表達水平均顯著升高(P<0.05或P<0.01),且無再流區升高更顯著(P<0.01或P<0.05)。這提示再灌注區和無再流區局部黏附分子表達上調,促進炎症細胞黏附和浸潤及內皮損傷。與模型組相比,大、中劑量通心絡組再灌注區和無再流區P-selectin、ICAM-1表達水平顯著降低(P<0.05),且大劑量組再灌注區P-selectin mRNA、ICAM-1 mRNA表達水平也顯著降低(P<0.05),但VCAM-1及其mRNA降低無顯著統計學意義(P>0.05)。這提示中劑量通心絡可以抑製受損心肌局部P-selectin、ICAM-1表達,而大劑量通心絡可以同時抑製P-selectin和 ICAM-1的翻譯和轉錄,減少和減輕局部炎症細胞黏附和浸潤,減輕炎症損傷,但通心絡不能抑製受損心肌局部VCAM-1的翻譯和轉錄。
2. 模型組再灌注區和無再流區局部有大量炎症細胞浸潤,無再流區可見凝固性壞死,心肌纖維呈波浪狀,心肌細胞腫脹,胞漿嗜伊紅增強,胞漿內出現顆粒狀物。與模型組相比,大、中劑量通心絡組炎症細胞浸潤和心肌組織損傷有明顯改善,且大劑量組改善更顯著。這提示中、大劑量通心絡可明顯抑製心肌局部炎症浸潤,減輕內皮細胞和心肌組織損傷,大劑量通心絡的作用更強(圖1)。
3. 與正常組相比,模型組再灌注區和無再流區VE-cadherin降低,無再流區降低更顯著(P<0.05),同時無再流區β-catenin表達水平顯著降低 (P<0.01)。這提示再灌注區和無再流區血管內皮細胞完整性受損,無再流區受損更顯著。與模型組相比,大劑量通心絡組VE-cadherin顯著增加(P<0.05),提示大劑量通心絡可抑製內皮細胞連接蛋白的降解,保護內皮細胞結構完整。但通心絡不增加β-catenin蛋白表達水平。在心肌缺血再灌注過程中γ-catenin蛋白含量無明顯變化。
AMI再灌注過程使細胞表麵黏附分子表達上調,引起中性粒細胞聚集、黏附和浸潤,導致內皮細胞間連接蛋白降解和屏障功能破壞,這可能是AMI再灌注後無再流發生的重要機製。中藥通心絡通過抑製細胞黏附分子的表達,減少中性粒細胞浸潤和炎症反應,從而保護內皮細胞屏障功能的完整,這可能是通心絡防治無再流,縮小梗死麵積的一條重要途徑。
總抗氧化能力(T-AOC)是一項穩定反映機體抗氧化損傷的各種抗氧化物質總和的檢測指標。超氧化物歧化酶(SOD)可有效清除體內過多的超氧陰離子O2-,抑製氧自由基(ROS)級聯反應,保護內皮細胞功能。穀胱甘肽(GSH)是穀胱甘肽過氧化物(GSH-Px)酶、穀胱甘肽轉硫酶(GST)分解脂質過氧化物和過氧化氫所必需的組分,如果抑製GSH的合成和轉運,則會加劇缺血再灌注所致的心功能障礙。體內過量的ROS能攻擊生物膜中的多不飽和脂肪酸,引發脂質過氧化,形成脂質過氧化物,如醛基[丙二醛(MDA)]、酮基、羰基和氫過氧化物等。其中,部分分解產物能引起細胞代謝及功能障礙,甚至死亡。脂質過氧化作用不僅把活性氧轉化成活性催化劑,而且通過鏈式或鏈式支鏈反應,放大活性氧的作用。AMI再灌注損傷程度不僅取決於過量ROS的產生和清除,同樣取決於機體自身的抗氧化防禦能力,兩者之間是否平衡決定了機體代謝和功能的自穩態。
北京阜外心血管病醫院段煉、楊躍進、趙京林、張海濤、康晟等通過對豬AMI動物模型的研究,觀察了缺血再灌注前後血清和心肌組織的不同區域抗氧化防禦和氧化損傷指標的變化情況,探討了氧化應激損傷對無再流現象發生的作用以及中藥通心絡的保護機製。
通心絡對豬急性心肌梗死再灌注後氧化應激損傷的影響
段煉等將30隻中華小型豬隨機分成模型對照組,大、中、小劑量通心絡治療組和假手術組,每組6隻。他們將動物冠狀動脈阻斷3小時、再灌注1小時建立AMI再灌注模型,采用化學比色法測定AMI前、AMI 3小時和再灌注後血清及再灌注1小時後正常區、再灌注區和無再流區心肌組織中氧化應激指標 T-AOC、T-SOD、GSH和MDA的變化情況。
1. 與假手術組相比,結紮冠脈3小時,模型組血清T-AOC、T-SOD和GSH含量都明顯減少(P<0.05),而脂質過氧化產物MDA含量明顯增多(P<0.01);在恢複冠脈血流1小時後,T-AOC、T-SOD、GSH和MDA含量減少更顯著(P<0.01)。
2. 組織水平檢測結果表明,與假手術組和正常區心肌組織相比:模型組再灌注區和無再流區T-AOC、T-SOD和GSH含量明顯減少(P均<0.01),並以無再流區減少更為顯著(P均<0.01);再灌注區和無再流區MDA含量明顯增多(P<0.01),並以無再流區增多更為顯著(P<0.01)。
3. 與模型組相比,AMI 3小時,中劑量通心絡可增加血清T-AOC、T-SOD含量,減少MDA含量(P均<0.05),並可增加再灌注1小時血清T-SOD含量(P<0.05);大劑量通心絡可增加AMI 3小時和再灌注1小時血清T-AOC、T-SOD含量,抑製MDA生成(P均<0.05)。
4. 組織水平檢測結果表明,中劑量通心絡可增加再灌注區T-AOC含量(P<0.05),減少MDA含量(P<0.05);大劑量通心絡可顯著增加再灌注區T-AOC、T-SOD和GSH含量(P均<0.05),抑製MDA合成(P<0.01),並可增加無再流區T-AOC和T-SOD含量(P均<0.05),減少MDA含量(P<0.01)。以上顯示與正常心肌組織相比,再灌注區的抗氧化防禦能力明顯減弱,無再流區氧化損傷程度更加嚴重。這提示AMI再灌注後機體全身和心肌局部的氧化應激損傷與無再流現象密切相關。
機體抗氧化防禦能力減弱和心肌局部氧化還原穩態失衡,可能是AMI再灌注後無再流發生的重要機製。中藥通心絡可能通過增強機體抗氧化防禦能力,抑製局部氧化損傷,而起到減少無再流的作用。