細(xì)胞凋亡與心肌缺血再灌注損傷范文

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一、心肌缺血再灌注過程中細(xì)胞凋亡的實(shí)驗依據(jù)

雖然目前有多項研究顯示缺血再灌注可誘發(fā)心肌細(xì)胞凋亡,但是關(guān)于凋亡是由心肌缺血性損傷所誘發(fā)還是由再灌注損傷所誘發(fā)的問題仍然存在有爭議。Kajstura等[2]發(fā)現(xiàn),在體大鼠心肌缺血2~3h后即可出現(xiàn)凋亡細(xì)胞,缺血4.5h后凋亡細(xì)胞的數(shù)量達(dá)到高峰,然后逐漸降低。采用在體大鼠心肌缺血再灌注模型發(fā)現(xiàn),持續(xù)缺血2.25h或缺血45min后再灌注1h均有凋亡細(xì)胞的產(chǎn)生,并且隨著再灌注時間的延長,凋亡細(xì)胞的數(shù)目增加[3]。與上述研究結(jié)果不同,采用在體家兔心肌缺血再灌注模型發(fā)現(xiàn),單純?nèi)毖?0min、4.5h和缺血5min再灌注4h的心肌細(xì)胞均未出現(xiàn)凋亡現(xiàn)象,而缺血30min再灌注4h的心肌細(xì)胞則出現(xiàn)了凋亡,因此認(rèn)為凋亡是心肌對缺血再灌注損傷的一個特殊反應(yīng)[4]。Zhao等[5]采用犬冠狀動脈完全性梗阻7h或梗阻1h后再灌注6h模型進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),盡管長時間缺血后可出現(xiàn)明顯的心肌壞死,但是原位TUNEL染色顯示壞死區(qū)的凋亡細(xì)胞極少,而且缺乏特征性“DNA梯狀條紋”。相比之下,缺血1h再灌注6h則可誘發(fā)凋亡細(xì)胞數(shù)目明顯增加和出現(xiàn)典型的特征性“DNA梯狀條紋”,而且凋亡細(xì)胞大多是出現(xiàn)在壞死心肌的周圍區(qū)域,即缺血后血管再通的相關(guān)部位和梗死灶的收縮帶區(qū)域。該研究結(jié)果提示,缺血再灌注后的心肌細(xì)胞凋亡主要是由再灌注過程誘發(fā)的。綜合上述文獻(xiàn),目前認(rèn)為長時間持續(xù)性缺血和再灌注均可誘發(fā)心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡,尤其是再灌注后細(xì)胞內(nèi)ATP水平迅速恢復(fù)、胞漿和線粒體內(nèi)鈣超載以及自由基大量生成,更是加速了不可逆性細(xì)胞凋亡的發(fā)生[1]。

二、心肌缺血和再灌注過程中細(xì)胞凋亡及壞死的時程變化關(guān)系

在缺血后再灌注期間,心肌細(xì)胞的凋亡過程可分為幾個階段:①再灌注早期的起始階段;②中性粒細(xì)胞浸潤的中間階段;③數(shù)天、數(shù)周或數(shù)月之后的延遲階段,該階段可能與心室重塑和心功能衰竭的發(fā)生有關(guān)[6]。

對于心肌缺血和再灌注過程中細(xì)胞凋亡及壞死的演變規(guī)律,目前同樣存在著較大的爭議。Kajstura等[2]采用在體大鼠心肌缺血模型研究發(fā)現(xiàn),心肌缺血2h后,凋亡細(xì)胞和壞死細(xì)胞同時出現(xiàn);隨著缺血時間延長,在凋亡細(xì)胞增多的同時亦演變?yōu)閴乃兰?xì)胞。Zhao等[7]采用犬心肌局部缺血1h再灌注6h、24h、48h或72h模型研究發(fā)現(xiàn),心肌壞死的程度在再灌注24h時最為嚴(yán)重,此后一直保持著相對恒定的狀態(tài)。相比之下,隨著再灌注時間延長,凋亡細(xì)胞在壞死組織周圍區(qū)進(jìn)行性增多,至再灌注72h時達(dá)到高峰。這提示細(xì)胞壞死和細(xì)胞凋亡在再灌注期間可同時發(fā)生,并且在再灌注早期壞死的發(fā)生率相對較高,而在再灌注后期凋亡的發(fā)生率較高。

三、細(xì)胞凋亡在心肌缺血再灌注損傷中的作用

由于再灌注期間凋亡細(xì)胞主要是出現(xiàn)在壞死心肌的周圍區(qū)域,所以提示凋亡可能在缺血再灌注后心肌梗死范圍的擴(kuò)大中發(fā)揮著一定的作用[5]。為此,有人采用核酸內(nèi)切酶抑制劑—金精三羧酸(ATA)分析了凋亡在缺血再灌注后心肌梗死中的作用[7]。結(jié)果顯示,在犬冠狀動脈梗阻1h再灌注24h模型上,再灌注開始時采用ATA處理可明顯減少壞死組織周圍區(qū)凋亡心肌細(xì)胞的數(shù)目,同時伴有特征性“DNA梯狀條紋”的缺失。這種凋亡程度的降低主要是與Bcl-2上調(diào)以及Bax和細(xì)胞凋亡蛋白酶(Caspase-3)活性降低有關(guān)。更為重要的是,ATA所致的心肌凋亡抑制可明顯縮小心肌梗死的面積。采用小鼠心臟特異性細(xì)胞凋亡蛋白酶過度表達(dá)模型的研究發(fā)現(xiàn),在缺血后心肌細(xì)胞凋亡加重的同時,亦出現(xiàn)了心肌梗死面積的擴(kuò)大和心功能的惡化[1]。這說明細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死之間存在著一定的交叉和聯(lián)系,因此抑制心肌細(xì)胞凋亡可能是臨床上有效防治心肌缺血再灌注損傷的一條重要途徑。

四、心肌缺血再灌注過程中細(xì)胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

目前認(rèn)為,各種促凋亡的損傷因素一般是通過激活死亡受體(deathreceptor,DR)依賴性信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和線粒體依賴性信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路誘發(fā)細(xì)胞凋亡[8]。死亡受體被其相應(yīng)的促凋亡配體激活后,可導(dǎo)致凋亡調(diào)控基因(主要是Bcl-2家族)表達(dá)失衡和胞漿蛋白酶(即Caspase家族)活化。而線粒體依賴性途徑被激活后,可誘發(fā)線粒體釋放細(xì)胞色素C(cytoC)和凋亡蛋白酶活化因子-1(Apaf-1),并與半胱天冬酶9的前體形成復(fù)合物,激活下游的半胱天冬酶。半胱天冬酶是細(xì)胞凋亡過程的執(zhí)行器,通過上述兩條途徑激發(fā)半胱天冬酶家族的級聯(lián)反應(yīng)是細(xì)胞發(fā)生凋亡的一個中心環(huán)節(jié)[9]。

(一)由死亡受體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡

腫瘤壞死因子(TNFα)、Fas配體(FasL)和TNF-相關(guān)性凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)均可誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡,因此被稱為死亡因子(deathfactor)。介導(dǎo)它們誘導(dǎo)凋亡作用的受體被稱之為死亡受體。位于細(xì)胞膜表面的死亡受體主要包括TNFR1(亦稱為p55或CD120a)、Fas(亦稱為CD95或Apo1)、DR3、DR4和DR5,它們的共同特征是胞內(nèi)部分有一大約80個氨基酸殘基構(gòu)成的死亡功能域(deathdomain,DD)。死亡因子可分別激活相應(yīng)的受體,啟動導(dǎo)致凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。激活的死亡受體可與細(xì)胞內(nèi)的多種亦具有死亡功能域的受體接頭蛋白相結(jié)合。其中,激活的Fas和DR3可與Fas相關(guān)性死亡功能域(FADD)相結(jié)合,而激活的TNFR1和DR4可與TNFR相關(guān)性死亡功能域(TRADD)相結(jié)合。此外,通過TRADD和FADD之間的相互作用,來自TNFR1的激活信號亦可與Fas信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)生聯(lián)系[10]。

死亡受體激活后,可通過一系列反應(yīng)激活胞漿內(nèi)的胱門蛋白酶。一般認(rèn)為,胱門蛋白酶的活化是凋亡執(zhí)行過程中的最后通路。胱門蛋白酶家族屬于白介素-1β轉(zhuǎn)化酶(ICE)類蛋白,因可在天冬氨酸殘基之后將底物裂解,故目前被稱之為半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶。根據(jù)胱門蛋白酶在細(xì)胞凋亡中的作用及其N端的長度,可將其分為啟動子胱門蛋白酶(包括胱門蛋白酶-8、9和10)和效應(yīng)子胱門蛋白酶(包括胱門蛋白酶-3、6和7,能被啟動子胱門蛋白酶所激活)。在正常情況下,胱門蛋白酶是以無活性的酶原形式存在。在心肌缺血性損傷和再灌注損傷的刺激下,Fas-FADD和TNFα-TRADD可誘導(dǎo)啟動子胱門蛋白酶-8和10的激活,然后酶解激活下游的效應(yīng)子胱門蛋白酶-3、6和7而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。效應(yīng)子胱門蛋白酶(尤其是胱門蛋白酶-3)是細(xì)胞凋亡的執(zhí)行器,活化后可裂解破壞細(xì)胞的必需成分(例如細(xì)胞骨架和核蛋白)和抑制受損傷DNA的修復(fù),從而誘發(fā)細(xì)胞凋亡。研究顯示,促凋亡配體與死亡受體結(jié)合后誘發(fā)細(xì)胞凋亡的反應(yīng)可在數(shù)小時內(nèi)迅速發(fā)生,無須RNA或蛋白質(zhì)合成,而且亦不依賴于線粒體[11]。也有研究發(fā)現(xiàn),死亡受體TNFR1被激活后還可進(jìn)一步激活核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)和絲裂素活化蛋白激酶(MAPK)/c-jun氨基末端激酶(c-junN-terminalkinase,JNK)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡,但是激活后的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路目前尚未被完全闡明[9]。

(二)由線粒體損傷啟動的細(xì)胞凋亡

在死亡信號到達(dá)線粒體之后,首先引起線粒體膜通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔開放,然后線粒體內(nèi)外膜間的凋亡誘導(dǎo)蛋白被釋放進(jìn)入胞漿,主要包括cytoC、凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)和半胱天冬酶-2、3、9的前體。在dATP的存在下,線粒體釋放的cytoC可與Apaf-1形成三聚體。該復(fù)合體可將半胱天冬酶-9的前體直接裂解為線粒體依賴性凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中最上游的半胱天冬酶[11]。隨后,活化的半胱天冬酶-9可將半胱天冬酶-3的前體裂解為半胱天冬酶-3。而AIF可通過直接激活半胱天冬酶-3而誘發(fā)細(xì)胞凋亡。一般認(rèn)為,凋亡的整個過程通常分為3個階段:①決定死亡階段:細(xì)胞表面的促凋亡信號與細(xì)胞內(nèi)的抗凋亡信號發(fā)生聯(lián)合,促使細(xì)胞作出生與死的決策;②執(zhí)行死亡階段:如果細(xì)胞內(nèi)的平衡狀態(tài)傾向于凋亡,則可激活半胱天冬酶家族酶級聯(lián)反應(yīng)或AIF核轉(zhuǎn)位而誘發(fā)DNA降解。③殘體清除階段:包括鄰近細(xì)胞對凋亡細(xì)胞的包圍和吞噬消化。由于細(xì)胞發(fā)展成為不可逆性凋亡的時間需數(shù)分鐘至數(shù)小時或更長,所以在凋亡過程執(zhí)行前可通過操縱有關(guān)因素而影響結(jié)局。這就為損傷后治療干預(yù)提供了一個“機(jī)會窗”,在這個機(jī)會窗內(nèi)采用一定的措施挽救走向凋亡的心肌細(xì)胞,可起到心肌保護(hù)作用[12]。

(三)線粒體與半胱天冬酶在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡中的相互關(guān)系

線粒體與半胱天冬酶在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的過程中均具有重要作用,而且它們之間可互相獨(dú)立又可互相促進(jìn)?？傮w來講包括下列三種情況:①C半胱天冬酶直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,沒有線粒體的參與,例如Fas誘導(dǎo)的凋亡;②線粒體直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,半胱天冬酶不參與。這種情況主要見于Bax或Bax類似蛋白大量表達(dá)而抑制半胱天冬酶,使DNA發(fā)生凝集(而半胱天冬酶可使DNA發(fā)生降解)和線粒體膜通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔開放;③線粒體和半胱天冬酶共同參與細(xì)胞凋亡,以實(shí)現(xiàn)死亡信號的級聯(lián)放大,加快凋亡的發(fā)生[11]。

目前,線粒體損傷和半胱天冬酶活化在缺血再灌注過程中誘發(fā)心肌細(xì)胞凋亡的作用已經(jīng)得到了證實(shí)。采用培養(yǎng)的心肌細(xì)胞缺氧/復(fù)氧模型、在體大鼠局部心肌缺血再灌注模型以及氧化應(yīng)激介導(dǎo)的犬心室功能障礙模型進(jìn)行的研究均發(fā)現(xiàn),cytoC釋放以及半胱天冬酶-3和半胱天冬酶-9活化可誘發(fā)心肌細(xì)胞凋亡。能夠阻斷cytoC釋放和半胱天冬酶活化的藥物和處理措施均可明顯減輕心肌細(xì)胞凋亡的程度,而加入外源性細(xì)胞色素C和dATP則可激活足以誘發(fā)心肌細(xì)胞凋亡的半胱天冬酶[6,11]。而且,在原發(fā)性心肌病患者心肌中檢測到的心肌凋亡細(xì)胞亦可能是由線粒體cytoC釋放所致的半胱天冬酶-3活化引起的。在犬心肌缺血再灌注損傷模型的研究顯示,缺血心肌內(nèi)存在活化型半胱天冬酶-3的高度表達(dá)[7],并且抑制半胱天冬酶的活性可明顯減輕心肌細(xì)胞凋亡的程度和縮小心肌梗死的面積[13]。

五、心肌缺血再灌注過程中細(xì)胞凋亡的發(fā)生機(jī)制

(一)心肌細(xì)胞凋亡的基因調(diào)控

細(xì)胞凋亡的調(diào)控基因分為誘導(dǎo)基因(死亡基因)和抑制基因(生存基因)。在生理條件下,心肌細(xì)胞有序而協(xié)調(diào)地激活凋亡誘導(dǎo)基因(Bax、Fas、p53等)和/或凋亡抑制基因(Bcl-2等),共同調(diào)控細(xì)胞代謝而維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。但是在缺血再灌注過程中,凋亡相關(guān)基因及其表達(dá)產(chǎn)物發(fā)生了變化,從而導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生。在調(diào)控凋亡的基因中,目前研究較多的是Bcl-2基因家族。

Bcl-2家族包括一組抗凋亡基因(Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Bag-1和BI-1)和一組促凋亡基因(Bax、Bak、Bad、Bid和Bim)。Bcl-2是最主要的抗凋亡基因,而Bax的作用則正好相反,Bcl-2/Bax的比值將決定細(xì)胞是否發(fā)生凋亡。研究發(fā)現(xiàn),長時間缺血誘發(fā)心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡之后,心肌內(nèi)Bcl-2表達(dá)減少而Bax表達(dá)增多[14]。據(jù)報道,在梗死區(qū)周圍的存活心肌中有Bcl-2的陽性表達(dá),而在心肌梗死區(qū)內(nèi)則有Bax的過度表達(dá)。在Bcl-2過度表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小鼠,缺血和再灌注所致的心肌細(xì)胞凋亡、心肌梗死和心功能均明顯減輕。

通常認(rèn)為Bcl-2具有抗氧化自由基的作用,可通過減輕脂質(zhì)過氧化和增強(qiáng)細(xì)胞對活性氧的耐受而預(yù)防凋亡的發(fā)生。另外,Bcl-2還可防止細(xì)胞內(nèi)酸中毒、抑制細(xì)胞內(nèi)鈣超載、抑制TNFα的合成和釋放、減輕促凋亡基因Bax的細(xì)胞毒性作用以及穩(wěn)定線粒體膜電位和抑制線粒體釋放cytoC和AIF等。這些作用均有助于減輕缺血再灌注過程中心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生[14]。

(二)心肌細(xì)胞凋亡的外部誘發(fā)因素

1.中性粒細(xì)胞浸潤研究發(fā)現(xiàn),中性粒細(xì)胞在再灌注心肌中聚集增加可加重心肌細(xì)胞凋亡的程度,并且危險區(qū)中性粒細(xì)胞聚集與凋亡細(xì)胞數(shù)目的增加呈線性關(guān)系,提示中性粒細(xì)胞與心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生密切相關(guān)[5,15]。關(guān)于中性粒細(xì)胞如何介導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生目前尚不十分清楚,可能是由于中性粒細(xì)胞聚集堵塞微血管而導(dǎo)致無復(fù)流現(xiàn)象,亦可能與中性粒細(xì)胞活化后釋放大量的炎性介質(zhì)(例如自由基和細(xì)胞因子)有關(guān)[16]。

2.巨噬細(xì)胞活化采用離體和在體心肌缺血再灌注損傷模型的多項研究顯示,巨噬細(xì)胞誘發(fā)的炎癥反應(yīng)可能是促發(fā)心肌細(xì)胞凋亡的重要因素[16,17]。離體實(shí)驗研究顯示,巨噬細(xì)胞可通過釋放細(xì)胞因子和細(xì)胞毒性介質(zhì)(例如TNFα和NO)而誘發(fā)細(xì)胞凋亡。在大鼠離體心肌細(xì)胞進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn),巨噬細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子可呈時間依賴性誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡。近年來也還有研究發(fā)現(xiàn),缺血再灌注心肌內(nèi)的大部分巨噬細(xì)胞在再灌注6~24h內(nèi)一直維持著較為完整的形態(tài),直到48h后才發(fā)生明顯的脫顆粒。再灌注48h和72h后聚積在危險區(qū)內(nèi)的巨噬細(xì)胞數(shù)和凋亡細(xì)胞數(shù)呈明顯的線性關(guān)系,提示活化的巨噬細(xì)胞可能參與了再灌注誘發(fā)的延遲性心肌細(xì)胞凋亡[5,17]。

3.非炎癥細(xì)胞激活在心肌缺血再灌注過程中,除了上述炎癥細(xì)胞之外,被激活的血管內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞亦可合成和釋放大量的炎癥介質(zhì),然后通過死亡受體依賴性信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路而誘發(fā)心肌細(xì)胞凋亡[15]。

4.氧化應(yīng)激增強(qiáng)多項研究顯示,氧自由基是啟動凋亡的重要因子,采用抗氧化劑和自由基清除劑可有效抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生。氧自由基誘發(fā)凋亡的機(jī)制可能為:①氧化破壞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體膜的完整性而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超載;②促使線粒體膜通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔開放而釋放cytoC;③激活轉(zhuǎn)錄因子AP-1和NF-κB,后者可通過上調(diào)TNFα和白介素-6而誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生[18]。

5.細(xì)胞因子與黏附分子大量表達(dá)在心肌缺血再灌注期間,活化的巨嗜細(xì)胞、肥大細(xì)胞、中性粒細(xì)胞以及心肌細(xì)胞本身可產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子和黏附分子。細(xì)胞因子不僅可促進(jìn)心肌炎癥,而且還可與黏附分子相互作用而加重心肌細(xì)胞凋亡[15]。在缺血和再灌注期間,心肌細(xì)胞內(nèi)的TNFα表達(dá)明顯上調(diào),TNFα可通過下列機(jī)制誘發(fā)心肌細(xì)胞凋亡:①與其受體TNFR1結(jié)合后,直接激活心肌細(xì)胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路;②激活酸性鞘磷脂酶,通過產(chǎn)生脂質(zhì)信使神經(jīng)酰胺而介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生;③誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞和部分心肌細(xì)胞表達(dá)IL-1、IL-2、IL-6、細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)和血小板活化因子,促進(jìn)中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附和脫顆粒,并激活NADPH氧化酶而釋放氧自由基,從而間接地調(diào)控凋亡過程[19]。

6.細(xì)胞內(nèi)鈣超載細(xì)胞內(nèi)鈣超載是各種損傷因素的最后共同通路。在缺氧誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡中,無論是阻斷細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流還是減少細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放,均能有效減少心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生[20]。細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高后可激活內(nèi)源性Ca2+-Mg2+依賴性核酸內(nèi)切酶,使細(xì)胞核內(nèi)染色體DNA降解成寡核苷酸片段。此外,Ca2+還可激活Ⅱ型轉(zhuǎn)谷酰胺酶,使大量蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián),在脂質(zhì)膜下形成蛋白質(zhì)網(wǎng),防止胞漿內(nèi)成分外漏,避免了像壞死所致的炎癥反應(yīng)。而且,轉(zhuǎn)谷酰胺酶還參與了胞漿膜的修飾,從而有利于吞噬細(xì)胞識別形成的凋亡小體而將其吞噬。

7.細(xì)胞內(nèi)酸中毒在心肌缺血再灌注時,無氧代謝可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)、外H+濃度增加而引起酸中毒。細(xì)胞內(nèi)酸化可使細(xì)胞趨向凋亡,可能與凋亡過程中的一些酶例如核酸內(nèi)切酶的最佳pH<7.0有關(guān)[15]。

8.一氧化氮與細(xì)胞凋亡一氧化氮(nitricoxide,NO)是體內(nèi)一種重要的生物信號分子,在心血管生理學(xué)和病理學(xué)過程中發(fā)揮著重要調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn),NO具有細(xì)胞毒性作用,可增強(qiáng)氧化應(yīng)激(尤其是iNOS的激活和過氧亞硝基陰離子的大量生成)、干擾能量代謝、直接損害DNA、激活多聚ADP核糖聚合酶[PARP]或擾亂細(xì)胞內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài),從而誘導(dǎo)包括心肌細(xì)胞在內(nèi)的多種細(xì)胞發(fā)生凋亡;但是亦有研究報道,NO是一種細(xì)胞保護(hù)因子,可通過抑制中性粒細(xì)胞的黏附和聚集、上調(diào)cGMP、抑制Bcl-2降解和線粒體釋放cytoC以及降低半胱天冬酶的活性而抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生[21,22]。至于NO在心肌缺血再灌注過程中是發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞凋亡還是抑制細(xì)胞凋亡的作用,可能取決于NO在心臟內(nèi)發(fā)揮作用的濃度和心臟的氧化還原狀態(tài)。

六、缺血再灌注過程中心肌細(xì)胞凋亡的防治

目前,防治心肌缺血再灌注過程中細(xì)胞凋亡發(fā)生的措施包括:消除誘發(fā)細(xì)胞凋亡的因素、切斷細(xì)胞凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、提高心肌細(xì)胞內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制和瓦解細(xì)胞凋亡信號。由于心肌缺血再灌注過程中細(xì)胞凋亡的發(fā)生是多因素和多途徑的,所以阻斷細(xì)胞凋亡級聯(lián)反應(yīng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和抑制參與多信號途徑的介質(zhì)是防治細(xì)胞凋亡的最有效方法[15]。

研究發(fā)現(xiàn),β受體阻斷劑可抑制高濃度兒茶酚胺促發(fā)的細(xì)胞凋亡[23],血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑亦可抑制血管緊張素Ⅱ引起的心肌細(xì)胞凋亡。針對氧化應(yīng)激[18]、細(xì)胞內(nèi)鈣超載[24]和改善心肌血流灌注[15]的方法亦具有同樣的效應(yīng)。采用可溶性死亡受體或受體拮抗劑清除死亡因子,可減輕死亡受體介導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡[1]。

采用抗凋亡基因Bcl-2產(chǎn)物和可溶性存活因子例如胰島素樣生長因子1(IGF1)能夠抑制缺血所致的細(xì)胞凋亡[25]。IGF1過度表達(dá)可減少非梗死區(qū)細(xì)胞凋亡和促進(jìn)梗死后有利的心肌重構(gòu)。細(xì)胞凋亡的執(zhí)行包括線粒體擴(kuò)大和半胱天冬酶激活在內(nèi)的一系列信號途徑的活化。內(nèi)源性半胱天冬酶抑制劑能抑制缺血再灌注刺激所致的細(xì)胞凋亡。抑制半胱天冬酶的藥物亦可短期抑制心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn),L-肉堿可抑制半胱天冬酶和降低TNFα,從而防止心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生[19]。

許多研究報道,缺血預(yù)處理具有抑制缺血再灌注心肌細(xì)胞凋亡的作用。缺血預(yù)處理抑制細(xì)胞凋亡的機(jī)制與激活PKC和減輕缺血期細(xì)胞內(nèi)酸化有關(guān)。此外,缺血預(yù)處理還可通過減輕炎癥細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用、抑制Bax在缺血區(qū)的表達(dá)、減少線粒體cytoC釋放和抑制半胱天冬酶的活性而減少細(xì)胞凋亡的發(fā)生[21]。

總之,再灌注期間心肌細(xì)胞凋亡的過程是可以干預(yù)的,提示我們可從細(xì)胞凋亡的角度進(jìn)行缺血再灌注心肌保護(hù)的研究。通過消除細(xì)胞凋亡的誘發(fā)因素、抑制細(xì)胞凋亡的信息傳導(dǎo)通路和基因治療,同時開發(fā)抗細(xì)胞凋亡的藥物及相關(guān)基因生物制品,有望可更好地防治心肌缺血再灌注損傷。