硫辛酸與周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷

劉朝華，劉炎芳，楊曉霞

(1．沈陽醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2014級研究生，遼寧沈陽110034；2．莒南縣人民醫(yī)院腫瘤內(nèi)科；3．沈陽醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院)

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硫辛酸與周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷

劉朝華1，劉炎芳2，楊曉霞3*

(1．沈陽醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2014級研究生，遼寧沈陽110034；2．莒南縣人民醫(yī)院腫瘤內(nèi)科；3．沈陽醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院)

摘要氧化應(yīng)激、自由基損傷、血管損傷等是周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷發(fā)生的重要原因。硫辛酸是一種天然的萬能抗氧化劑，可以清除自由基和活性氧，螯合金屬離子，再生其他抗氧化劑。通過減少或抑制自由基的增多，減輕神經(jīng)內(nèi)氧化應(yīng)激狀態(tài)，保護神經(jīng)營養(yǎng)血管，增加神經(jīng)營養(yǎng)血管的血流量，加快神經(jīng)傳導(dǎo)速度等機制改善周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷。

關(guān)鍵詞硫辛酸；周圍神經(jīng)；缺血再灌注損傷；自由基；氧化應(yīng)激

從1985 年McCord[1]首次提出缺血再灌注損傷的概念至今，在心、肝、腎、肺等各器官的相關(guān)報道已有很多，而在神經(jīng)系統(tǒng)的有關(guān)研究文獻報道中，相關(guān)腦和脊髓的中樞神經(jīng)的報道較多，周圍神經(jīng)的缺血再灌注損傷的相關(guān)研究卻很少。周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury)，其損傷主要發(fā)生在血液灌流恢復(fù)后[2]。多數(shù)學(xué)者認為，缺血再灌注引起的周圍神經(jīng)損傷主要與氧自由基的大量產(chǎn)生有關(guān)[3-4]。硫辛酸(lipoic acid)是一種抗氧化劑，能清除各種自由基和活性氧，保護神經(jīng)血管。已證實，LA在腦[5-7]和心臟[8-9]的缺血再灌注損傷的實驗和在實驗性糖尿病性神經(jīng)病變[10]的氧化應(yīng)激中是有效的。也有研究報道，硫辛酸能夠有效減輕周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷[11]，這一研究為臨床外傷、肢體功能恢復(fù)等的防治提供了新的途徑。

1周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷的機制

由于周圍神經(jīng)具有相對充足的血供和高能磷酸鹽化合物，并且神經(jīng)組織能夠迅速適應(yīng)無氧代謝以及具有低能量需求[12]的特點，因此，早期建立的周圍神經(jīng)缺血模型大部分是失敗的。對周圍神經(jīng)缺血再灌注的相關(guān)研究直到20世紀80年代末，周圍神經(jīng)缺血的動物實驗?zāi)Ｐ徒⒉砰_始發(fā)展。1989年Schmelzer等[3]建立的鼠坐骨神經(jīng)、脛神經(jīng)缺血再灌注損傷模型實驗中發(fā)現(xiàn)：周圍神經(jīng)長時間嚴重缺血的再灌注，能夠加重缺血引起的損傷；周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷可能是由于大量氧自由基的產(chǎn)生，破壞了神經(jīng)營養(yǎng)血管內(nèi)皮和神經(jīng)內(nèi)膜的血神經(jīng)屏障(blood nerve barrier ，BNB)，導(dǎo)致神經(jīng)內(nèi)膜水腫，進而損傷到神經(jīng)纖維。組織缺血時三磷酸腺苷減少，細胞膜上的泵功能減弱，Ca2+進入細胞內(nèi)激活蛋白水解酶，使黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤氧化酶；另外，三磷酸腺苷分解產(chǎn)生的次黃嘌呤再灌注時轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤，此時產(chǎn)生了大量氧自由基。Nagamatsu等[13]通過建立相同的動物實驗?zāi)Ｐ停^察鼠坐骨神經(jīng)在缺血再灌注時組織病理學(xué)上的改變認為：自由基的增多和氧化應(yīng)激，造成神經(jīng)內(nèi)膜BNB 的損傷和局部神經(jīng)營養(yǎng)血管的破壞，引起神經(jīng)內(nèi)膜的水腫和神經(jīng)缺血性變性(ischemic fiber degeneration，IFD)。自由基增多及氧化應(yīng)激反應(yīng)通過破壞BNB和神經(jīng)營養(yǎng)血管，導(dǎo)致神經(jīng)內(nèi)膜水腫或加重局部供血障礙，在周圍神經(jīng)環(huán)境中產(chǎn)生一個腔隙間隔綜合征[9]。形成了受壓→水腫→營養(yǎng)障礙→進一步水腫的惡性循環(huán)。王法等[4]通過阻斷家兔髂總動脈建立缺血再灌注損傷動物實驗?zāi)Ｐ椭校^察不同缺血再灌注時間的周圍神經(jīng)電生理、超微結(jié)構(gòu)和氧自由基含量的變化中發(fā)現(xiàn)：(1)缺血時間越長，周圍神經(jīng)的組織病理學(xué)變化越明顯，組織損傷程度就越重；再灌注后，這種損傷表現(xiàn)的更為嚴重。(2)缺血后氧自由基含量增高，而再灌注后增高更明顯。說明自由基增多和氧化應(yīng)激反應(yīng)可引起并加重周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷。隨著再灌注的進行，機體氧自由基的防御系統(tǒng)也下降。最終，再灌注引起氧自由基瀑布式反應(yīng)。

2硫辛酸的概述

2.1硫辛酸的理化性質(zhì)硫辛酸屬于維生素B 類化合物，在丙酮酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶、氨基己酸脫羧酶等多酶復(fù)合體中作為輔酶起作用。它具有硫、碳原子構(gòu)成的封閉環(huán)狀分子結(jié)構(gòu)，電子密度很高，具有抗氧化性[14]，是目前已知的唯一兼具脂溶性和水溶性的天然萬能抗氧化劑。硫辛酸已用于氧化應(yīng)激、糖尿病性白內(nèi)障[15-16]、糖尿病多發(fā)性神經(jīng)病及心血管損傷等糖尿病并發(fā)癥有關(guān)疾病的預(yù)防和治療中[17-20]。硫辛酸是代謝性抗氧化劑，在生物體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為還原型的二氫硫辛酸，二者都是強抗氧化劑[21]。

2.2硫辛酸的生物學(xué)作用

2.2.2螯合金屬離子生物體內(nèi)的鐵、銅、汞、鎘等過渡金屬離子能夠催化過氧化氫分解產(chǎn)生有毒性的羥基自由基，引起組織的損傷。硫辛酸和二氫硫辛酸能有效螯合這些金屬離子，減少或抑制自由基的形成[22]。另一方面，減少了氫氧根離子的產(chǎn)生，抑制脂質(zhì)的過氧化。

2.2.3再生其它抗氧化劑二氫硫辛酸是一種強還原劑，可還原再生如抗壞血酸、維生素E 、谷胱甘肽(GSH)[23]、輔酶Q 、硫氧還蛋白等的抗氧化劑。硫辛酸和二氫硫辛酸的氧化還原激活了其他抗氧化劑的代謝循環(huán)，在生物體內(nèi)形成了一個抗氧化劑的再生循環(huán)網(wǎng)，維持機體正常的抗氧化劑水平,更有效地發(fā)揮了生物抗氧化作用[24]。

3硫辛酸與周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷

肢體組織的較長時間缺血再灌注致使自由基瀑布式生成增多，并加重氧化應(yīng)激，引發(fā)一系列氧化反應(yīng)，最終導(dǎo)致周圍神經(jīng)損傷。作為強抗氧化劑、自由基清除劑，硫辛酸具有價格低廉、生物體易吸等特點，對于氧自由基介導(dǎo)的缺血再灌注損傷的防治更具有研究價值。

3.1作用機制

3.1.1減少或抑制自由基的增多，減輕神經(jīng)內(nèi)氧化應(yīng)激狀態(tài)硫辛酸是水溶和脂溶的兩性分子，進入機體后可被細胞快速吸收并還原為二氫硫辛酸，硫辛酸和二氫硫辛酸的協(xié)同可使細胞中VE、VC、GSH、硫氧還原蛋白及泛醌等重要抗氧化劑由氧化劑轉(zhuǎn)化為還原型，從而極大地提高機體的抗氧化能力，減少自由基對脂類、DNA和蛋白質(zhì)等的氧化損傷[25]。硫辛酸作為一種強抗氧化劑，可以增加神經(jīng)內(nèi)GSH 水平，提高生物體清除自由基的能力，降低脂質(zhì)過氧化[26]，對抗氧化應(yīng)激，減輕再灌注損傷帶來的神經(jīng)水腫和缺血癥狀。

3.1.2增加神經(jīng)營養(yǎng)血管的血流量，改善神經(jīng)傳導(dǎo)速度硫辛酸通過抑制神經(jīng)內(nèi)氧化應(yīng)激狀態(tài)，改善營養(yǎng)神經(jīng)的細動脈的舒張功能，增加營養(yǎng)神經(jīng)的血管內(nèi)的血流量[21]，提高神經(jīng)的傳導(dǎo)速度。有研究表明，硫辛酸可以有效阻止營養(yǎng)神經(jīng)的微動脈內(nèi)超氧化物的形成，恢復(fù)內(nèi)皮依賴性的血管舒張功能[27]。 Ziegler等[28]分析認為，硫辛酸可以增加神經(jīng)的反應(yīng)性和傳導(dǎo)速度。硫辛酸能夠增強Na+，K+-ATP酶的活性，有效恢復(fù)周圍神經(jīng)能量消耗的主要通路，加強小纖維神經(jīng)的神經(jīng)傳導(dǎo)[19]。楊雪等[29]的研究結(jié)果表明，每天靜脈滴注硫辛酸600 mg 能明顯改善周圍神經(jīng)病變引起的麻木、疼痛等病癥，神經(jīng)傳導(dǎo)速度也能明顯加快。

3.1.3保護血管內(nèi)皮功能硫辛酸可以保護血管內(nèi)皮細胞不受氧化應(yīng)激的損傷，還可使細胞間黏附分子-1、血管細胞黏附分子-1的表達水平下調(diào)，減少內(nèi)皮細胞因子和內(nèi)皮素的表達，緩解內(nèi)皮細胞的功能紊亂。

3.2臨床應(yīng)用硫辛酸是一種功能強大的自由基清除劑，國外將硫辛酸用于糖尿病周圍神經(jīng)病變的治療已有幾十年，這為周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷的防治提供了一些新的思路。因此，硫辛酸在斷肢再植等的臨床治療中將有一定的應(yīng)用價值。

4問題與展望

硫辛酸能夠減輕周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷，可能主要歸因于其清除自由基、抗氧化應(yīng)激的能力。目前，在此方面的研究尚少，且只局限于體外、動物實驗階段。此外，硫辛酸在周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷中的作用，與相關(guān)藥物協(xié)同作用的效果，均有待研究者做更全面深入的研究。因此，我們今后要加大硫辛酸在周圍神經(jīng)缺血再灌注損傷方面的研究和探討，為開展臨床試驗及應(yīng)用的可行性提供有力的理論依據(jù)。

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Lipoic Acid and Peripheral Nerve Ischemia-Reperfusion Injury

LIU Chaohua1，LIU Yanfang2，YANG Xiaoxia3*

(1.Gradluate Students of Grade 2014,Shenyang Medical College,Shenyang 110034,China;2.Department of Oncology ,Junan People’s Hospital;3.Medicine Institute of Technology,Shenyang Medicial College)

AbstractOxidative stress,free radical damage,vascular injury is a major cause of peripheral nerve ischemia-reperfusion injury．Lipoic acid is a natural universal antioxidant,can scavenge free radicals and reactive oxygen species,chelate metal ions,and regenerate other antioxidants．Peripheral nerve ischemia and reperfusion injury was improvedby reducing or suppressing an increase in free radicals,reducing oxidative stress within the nerve,protecting neurovascular,increasing neurovascular blood flow,accelerating nerve conduction velocity and other mechanisms．

Key wordslipoic acid;peripheral nerve;ischemia-reperfusion injury;free radicals;oxidative stress

收稿日期2015-08-31

doi:10.3969/j.issn.1008-2344.2015.04.019

中圖分類號R977.6

文獻標識碼A

文章編號1008-2344(2015)04-0245-03

通訊作者楊曉霞(1964—)，女(漢)，碩士，教授，研究方向：神經(jīng)性疾病發(fā)病機制的研究.E-mail：yangxx116@163.com 韓杰(1962—)，男(漢)，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，研究方向：泌尿系腫瘤的治療.E-mail：hanjie7999@163.com

基金項目遼寧省自然科學(xué)基金項目(No．20102217)