七氟烷預處理對肺缺血再灌注損傷的保護機制

王 丹，田國剛

（海南省海口市人民醫院中南大學湘雅醫學院附屬海口醫院麻醉科，海南 海口 570208）

七氟烷預處理對肺缺血再灌注損傷的保護機制

王 丹，田國剛

（海南省海口市人民醫院中南大學湘雅醫學院附屬海口醫院麻醉科，海南 海口 570208）

臨床上肺葉切除、肺移植、心肺轉流術、肺梗死、失血性休克等均涉及肺缺血再灌注損傷（LIRI）這一復雜的病理生理過程。七氟烷預處理通過炎癥反應、Ca2+超載、氧化應激、肺表面活性物質、血紅素氧合酶HO-1、核因子NF-κB和MAPK通路等機制發揮肺缺血再灌注損傷的保護作用。本文就近年來有關七氟烷預處理對LIRI的保護作用做一綜述。

七氟烷預處理；缺血再灌注損傷；肺保護

1978年Modry首先報道了肺缺血再灌注損傷(Lung ischemia-reperfusion injury，LIRI)，于同年七氟烷開始適用于臨床麻醉，人們越來越關注肺缺血再灌注損傷及其保護措施。

1 炎癥反應

多種炎癥細胞和炎癥介質參與了肺缺血再灌注損傷的過程。肺組織中性粒細胞、單核巨噬細胞、血管內皮細胞等激活后釋放一系列炎性因子TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等，形成復雜的細胞因子網絡，造成失控性“瀑布樣”炎癥反應。肺I/R灌注期間，肺濕干重比值增加，毛細血管濾過系數增高，肺組織病理損傷加重，肺組織中性粒細胞聚集增多，支氣管肺泡灌洗液(BALF)中的漏出蛋白濃度和炎癥因子增多[1]。

有研究者采取改良的Eppinger方法建立大鼠肺缺血再灌注損傷模型，將45只Wistar大鼠隨機分為三組，分別是對照組、缺血再灌注組、七氟烷預處理組，結果表明再灌注時缺血再灌注組和七氟烷預處理組的肺通透指數(Lung permeability index，LPI)較對照組明顯升高；再灌注120 min后七氟烷預處理組LPI變化和肺組織病理學損傷明顯低于缺血再灌注組(P＜0.05)；且七氟烷預處理組肺間質和肺泡滲出較缺血再灌注組明顯減少[2]。

Song等[3]通過氣道內滴注脂多糖(LPS)建立大鼠ALI模型，對照組給予生理鹽水(1 ml/kg)，LPS組給予LPS(5 ml/kg)，七氟烷組在滴注LPS后吸入2.4%七氟烷1 h，6 h后處死大鼠抽血檢測炎癥指標，取肺組織行HE染色顯微鏡下觀察病理學改變；LPS組肺組織結構明顯破壞，肺泡壁毛細血管擴張，間質充血水腫，炎癥細胞浸潤明顯，七氟烷組肺組織損傷明顯減輕；與LPS組比較，七氟烷組和對照組TNF-α、ICAM-1mRNA表達降低(P＜0.05)，血漿TNF-α、ICAM-1濃度減少(P＜0.05)。

近來也有研究提出吸入麻醉藥可明顯抑制單肺通氣時肺部炎癥因子的產生，而對全身性炎癥反應無明顯影響，Schilling等[4]將擇期單肺通氣下行胸外科手術患者63例，隨機分為丙泊酚組(4 mg·kg-1·h-1)、七氟烷組(吸入1MAC七氟烷)、異氟烷組(吸入1MAC異氟烷)。于開胸前和手術結束后30 min兩個時間點測定支氣管肺泡灌洗液(BAL)和血漿TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8的含量；結果表明術后三組患者BAL中IL-6、IL-8濃度明顯升高；與七氟烷和異氟烷組比較，丙泊酚組術后BAL中TNF-α、IL-1β、IL-8濃度升高更顯著；三組患者血漿炎癥介質除了IL-6表達升高外，TNF-α、IL-1β、IL-8無明顯改變。

2 Ca2+超載

缺血時細胞內高Na2+對Na2+/Ca2+交換蛋白的直接激活和PKC、細胞內高H+對Na2+/Ca2+交換蛋白間接激活共同促進Ca2+內流。Ca2+與CaM促進氧自由基生成，Ca2+超載能破壞線粒體結構和功能，促進蛋白分解，造成細胞DNA損傷；此外，還能激活磷脂酶A2 (PLA2)和蛋白激酶C(PKC)致使花生四烯酸生成造成細胞毒性作用。

Liu等[5]臨床研究表明七氟烷預處理通過激活三磷酸腺苷(ATP)敏感性鉀通道(KATP)，減少缺血再灌注損傷的新生兒細胞內和線粒體的鈣超載，起到細胞保護的作用．而這種作用可以被mitoKATP阻斷劑5HD消除。Tampo等[6]提出在大鼠I/R模型，吸入麻醉藥預處理可以加速細胞膜上L-Ca2+通道激活，減少Ca2+內流，減輕Ca2+超載，進而減輕Ca2+引起的氧化應激損傷，而決定L-Ca2+通道失活的鈣調蛋白水平不受影響，這種作用可被細胞外Ba2+溶液消除。

3 氧化應激

氧自由基可以直接損傷肺組織細胞造成肺泡膜的通透性增加，通過NF-κB信號傳導上調炎癥因子表達，破壞蛋白質結構、攻擊細胞核DNA、使細胞膜脂質過氧化破壞細胞骨架，此外，氧自由基誘導細胞凋亡。Tian等[7]在兔LIRI模型中發現血清丙二醛(MDA)、黃嘌呤氧化酶(XO)和肺組織髓過氧化物酶(MPO)濃度升高，而血清超氧化物歧化酶(SOD)水平降低。七氟烷預處理可減輕氧化應激損傷，而這種細胞保護作用可被氧自由基的清除劑Trolox消除[8]。血清缺血修飾白蛋白(Ischemia-modified albumin，IMA)作為氧化應激的標志物，有研究者發現在單肺通氣的胸科手術的患者中，七氟烷組術后6 h IMA明顯低于丙泊酚組[9]。

Casanova等[10]行豬的肺切除加自體肺移植術，在麻醉誘導后七氟烷預處理組持續吸入3%七氟烷至單肺通氣前，對照組靜脈輸注丙泊酚(8～10 mg·kg-1·h-1)，開胸后30 min(T1)、肺切除前(T2)、松開肺動脈即刻(T3)、松開肺動脈后10 min(T4)、松開肺動脈后30 min (T5)共五個時間點采集相關指標；與對照組比較，七氟烷預處理組T5時肺水腫程度明顯減輕，T3～5時血漿LPO濃度降低，T4～5時血漿MDA和MPO濃度降低，T3～5時血漿NO、eNOS、nNOS濃度升高、iNOS濃度降低。

Bedirli等[11]通過盲腸結扎穿孔建立大鼠ALI模型，在穿孔前30 min對照組吸入50%O2，七氟烷組吸入2%七氟烷，異氟烷組吸入1.5%異氟烷；與對照組比較，七氟烷組和異氟烷組肺組織中MDA和MPO活性降低；與異氟烷組比較，七氟烷組在2 h血漿NO濃度降低，在4 h總抗氧化能力(Total antioxidant capacity，TAC)升高，12 h、24 h肺組織MDA和24 h MPO活性降低；說明七氟烷和異氟烷預處理均能減輕急性肺損傷的氧化應激損傷，且七氟烷的保護作用較異氟烷更明顯。

4 血紅素氧合酶(Heme oxygenase，HO)

血紅素氧合酶又稱熱休克蛋白-32(HSP-32)，屬于熱休克蛋白家庭成員。血紅素氧合酶-1(HO-1)可被多種理化因素刺激誘導表達，通過抗凋亡、抗炎、抗細胞增殖等發揮細胞保護作用；其作用機制與HO-1催化血紅素降解產生膽綠素、CO和Fe2+有關[12]。

胡明品等[13]阻斷左肺門45 min后松開血管夾120 min建立了兔的LIRI模型，觀察到再灌注120 min后與IR組比較，七氟醚預處理組肺組織濕/干重比(W/D比)、肺泡損傷數(IRA)均顯著降低(P＜0.01)，肺組織超微結構病理學損傷減輕；七氟醚預處理組肺組織HO-1活性(758.67±l11.15)較IR組(489.86±72.18)明顯升高(P＜0.01)，提示七氟烷通過上調HO-1活性發揮LIRI的保護作用。

馮惠民等[14]將健康雄性SD大鼠24只隨機分對照組、雙肺通氣組、單肺通氣組(右肺單肺通氣1 h)和七氟醚預處理組(單肺通氣前吸人2.4%七氟醚30 min)，處死大鼠后取肺組織測定濕/干重比(W/D比)和HO-1含量，顯微鏡下觀察病理學變化；與對照組比較，其余三組肺組織W/D比升高，HO-1表達上調(P＜0.05)；與單肺通氣組比較，七氟烷預處理組肺組織W/D比降低，HO-1表達上調(P＜0.05)，病理學損傷減輕；證實了七氟烷預處理增強肺組織HO-1的表達減輕了單肺通氣所致的肺損傷。

5 核因子NF-κB(Nuclear factor-κB)

多種胞外信號刺激(TNF-α、IL-1、LPS、氧自由基等)促使NF-κB與IκB解離后進入細胞核，并與核內編碼促炎因子(IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α)、趨化因子(IL-8、單核細胞趨化蛋白-1)、粘附分子(ICAM-1、VCAM-1)的目的基因上結合，促進相關基因的表達，引起一系列的炎癥反應。Watanabe等[15]將人的小氣道上皮細胞培養基置于低氧(5%CO2/95%N2)環境24 h，同時通過七氟烷蒸發器給予七氟烷(0，1.1%，2.2%)，而后恢復高氧(5%CO2/95%O2)條件5 h，并給予TNF-α(0 ng/ml、5 ng/ml、10 ng/ml、50 ng/ml)刺激上皮細胞；研究結果發現在缺氧/復氧的體外模型中，七氟烷抑制了TNF-α誘導小氣道上皮細胞IL-6、IL-8、MCP-1 mRNA的表達和IL-6、IL-8的產生，而七氟烷的這種保護機制是通過上調IκB的表達，阻斷p65 NF-κB移位進入細胞核，進而抑制下游信號傳導通路中炎癥因子的產生。

Boost等[16]體外培養單核細胞系THP-1細胞，七氟烷組和異氟烷組分別給予1MAC七氟烷和異氟烷預培養6 h，對照組給予95%O2/5%CO2，接著用TNF-α(0 ng/ml、50 ng/ml、100 ng/ml)刺激THP-1細胞，18 h后測定細胞內和培養基上層清液中IL-8、IL-8 mRNA、HO-1、HO-1 mRNA的濃度；與對照組比較，七氟烷和異氟烷組IL-8、IL-8 mRNA、HO-1、HO-1 mRNA的表達均明顯降低；這與吸入麻醉藥上調IκBα的表達，抑制IκBα的降解，進而抑制p65的活性，阻斷NF-κB的核移位有關。

活化NF-κB與細胞凋亡的調控有關。Wang等[17]在動物I/R模型中發現，與對照組比較，七氟烷預處理組缺血前抗凋亡因子Bcl-2表達上調；與I/R組相比，七氟烷預處理組再灌注后NF-κB表達明顯降低，進而抑制下游炎性因子ICAM-1、TNF-α及凋亡蛋白酶caspase-3的表達；NF-κB的阻滯劑PTN可消除七氟烷的這種作用，說明了七氟烷預處理通過抑制NF-κB介導的炎性介質和凋亡相關蛋白的表達發揮保護作用。這與Lu等[18]的研究結果一致。

6 MAPK通路

絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activatedprotein kinases，MAPKs)介導細胞內炎癥介質(如促炎因子、趨化因子、粘附因子)、凋亡、分化等反應。p38和JNK是MAPKs家族中重要成員，二者被等激活后引起下游效應分子的信號轉導，調節相關基因的轉錄。Asaduzzaman等[19]通過盲腸結扎與穿孔建立大鼠ALI模型，實驗組在ALI模型建立之前給予p38MAPK特異性的阻斷劑SB 239063和SKF 86002，與對照組比較，肺組織中白細胞浸潤和趨化因子產生減少。Zhang等[20]建立了脂多糖誘發急性肺損傷的大鼠模型，證實阻斷p38MAPK信號轉導通路的激活能夠減緩肺組織損傷。

Sun等[21]實驗證明，七氟烷預處理減輕TNF-α導致的肺毛細血管內皮細胞的通透性增高，此外七氟烷預處理抑制了p38 MAPK信號轉導通路的激活。Wang等[22]證實了缺血前吸入七氟烷可以抑制p38 MAPK和NF-κB信號轉導通路阻斷了下游的炎癥級聯反應。

7 結 語

由于缺血再灌注的不可預知性，大多數研究是在動物模型上進行的，限制了七氟烷在臨床試驗的應用。七氟烷對LIRI的保護機制尚未完全闡明，更深入的研究顯得迫在眉睫，相信隨著醫學的發展，這種保護機制將日趨明朗。

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R563

A

1003—6350（2014）14—2114—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.14.0818

2013-11-28)

田國剛。E-mail：dr_tgg@126.com