線粒體功能不全在重癥休克血管低反應性中的作用

王淮淮 趙自剛 牛春雨

(河北北方學院微循環研究所，河北 張家口 075000)

線粒體功能不全在重癥休克血管低反應性中的作用

王淮淮 趙自剛 牛春雨

(河北北方學院微循環研究所，河北 張家口 075000)

失血性休克；膿毒癥休克；血管低反應性；線粒體功能不全；線粒體膜通透性轉換孔

在重度失血、嚴重感染、酸中毒、缺氧等致病因素導致重癥休克的過程中，微血管對血管活性物質，如去甲腎上腺素(NE)或P物質(SP)的反應性降低，引起休克晚期血液循環動力低下，出現頑固性低血壓、重要臟器低灌注，嚴重影響著休克的治療和預后，是重癥休克患者死亡的主要原因之一〔1，2〕。因此，以糾正血管反應性為靶點，成為防治重癥休克的主要措施之一。血管低反應性的發生與細動脈平滑肌細胞(ASMCs)收縮功能低下與結構損傷密切相關。能量代謝障礙、三磷酸腺苷(ATP)生成減少等因素引起的離子泵活性下降、細胞內外離子交換障礙，是引起ASMCs膜超極化的重要機制之一；但是單純給氧并未有效恢復血管反應性，提示ATP生成減少不僅是缺氧的問題，更主要的可能是ATP的生成過程發生了障礙，也就是與ATP生成密切相關的線粒體出現了結構損傷與功能障礙〔3〕。眾所周知，線粒體是細胞的能量工廠，線粒體膜通透性轉換孔(mPTP)是維持線粒體功能與結構完整性的多蛋白復合物〔4〕；多種致病因素引起mPTP開放，導致溶質和水非選擇性進入線粒體內膜，破壞線粒體膜電位，使氧化磷酸化解耦聯，ATP生成障礙，引起線粒體結構損傷和功能障礙，即線粒體功能不全〔3～5〕。鑒于線粒體功能不全在能量代謝障礙及其在ASMCs膜超極化中的作用，學者們開始關注線粒體功能不全在重癥休克血管低反應性中的作用。本文綜述線粒體功能不全在重癥失血性休克、膿毒性休克導致的血管低反應性中的作用。

1 線粒體功能不全在失血性休克血管低反應性中的作用

重癥失血性休克后期出現的血管低反應性，導致補充血容量或應用血管活性藥均不能有效地提升血壓，出現頑固性低血壓，成為發展至重癥難治性休克的重要因素之一。目前的研究表明，ASMCs膜超極化、腎上腺能受體失敏、鈣失敏等機制參與了重癥失血性休克后血管低反應性的發生〔1〕。

大鼠失血性休克后，線粒體出現了腫脹，嵴排列紊亂甚至斷裂，形成電子透亮區，基質成斑點狀甚至空泡狀；用流式細胞儀檢測陽離子熒光探針JC-1標記的ASMCs線粒體膜電位〔Δψ(m)〕，發現Δψ(m)降低、發生超極化的ASMCs數增加了49.7%；利用cell Titer-Glo熒光素酶生物發光法檢測ASMCs內ATP相對含量減少82.1%；用穿孔全細胞膜片鉗在電壓鉗模式下發現ATP敏感性鉀通道(KATP)開放；應用全細胞膜片鉗術電流鉗記錄單個ASMC的靜息跨膜電位，發現休克期ASMCs發生了超極化改變，從而出現對NE的反應性下降〔6〕。

應用線粒體保護劑環孢菌素(Cs)A在放血前進行預處理，可有效減輕線粒體損傷、提高ATP含量、減少KATP開放及超極化的ASMCs數量，從而提高反應性；應用蒼術苷(ATR)預處理，在加重線粒體損傷的同時，抑制了CsA的諸多保護作用〔6〕。進一步的研究發現，ATR劑量依賴性地降低了ASMCs內ATP含量、誘導mPTP開放，引起ASMCs線粒體去極化及ASMCs超極化，最終降低ASMCs的收縮反應性〔7〕。研究也顯示，由于線粒體功能不全帶來的ASMCs內ATP含量降低與KATP通道激活，抑制L-型鈣通道，使Ca2+內流減少，引起ASMCs膜超極化，最終導致血管低反應性和持續低血壓〔8〕。中藥虎杖苷(PD)、白藜蘆醇也同樣發揮了與CsA類似的作用，表現在降低KATP開放、抑制mPTP開放、降低Δψ(m)、減少ASMCs超極化、提高ATP水平，從而提高ASMCs對NE的反應性，提高存活時間，且PD的作用更優〔9，10〕。這些研究表明，線粒體功能不全參與了失血性休克后血管低反應性的發生；mPTP開放是引起線粒體結構損傷、功能障礙從而導致血管低反應性的關鍵事件；減輕線粒體功能不全的治療措施可有效提高血管反應性，從而有利于失血性休克的好轉。

徐競等〔11〕針對失血性休克后血管低反應性的系列研究也發現，KATP開放劑吡那地爾預處理可通過開放線粒體KATP改善失血性休克大鼠血管收縮反應，恢復肝、腎的線粒體呼吸控制率，保護線粒體功能；進一步發現，吡那地爾的作用與活化蛋白激酶(PK)Cα、PKCε的作用相關〔12〕；由于活化PKC可提高血管反應性與鈣敏感性〔13〕，因此，相信能夠提高失血性休克后鈣敏感性的諸多因素可能改善線粒體功能，當然，這需要進一步研究。此外，研究表明，阻斷失血性休克后的腸淋巴液回流可提高血管反應性〔14〕，同時也提高組織器官的ATP含量、減少器官損傷〔15〕。因此，阻斷休克腸淋巴液回流提高血管反應性的機制可能與保護線粒體結構與功能有關，這有待在今后的工作中進一步研究。同時，也發現失血性休克淋巴管對NE或SP的反應性下降，是失血性休克后淋巴管收縮性下降、淋巴微循環障礙的發生機制之一〔16〕；由于淋巴管平滑肌細胞(LSMCs)與ASMCs具有相似的結構與功能，是否LSMCs出現了線粒體功能不全、進而導致淋巴管反應性下降，值得進一步觀察。

2 線粒體功能不全在膿毒癥休克血管低反應性中的作用

與重癥失血性休克相似，在多種原因引起的膿毒癥休克的發展進程中存在著血管低反應性〔2〕。血管低反應性引起的血管麻痹導致的頑固性、不可逆性低血壓已成為重癥監護病房膿毒癥患者死亡的一個關鍵因素，內皮損傷、精氨酸-血管加壓素系統功能障礙、血管舒張炎癥介質大量釋放及ASMCs膜超極化等多種因素參與膿毒癥休克后血管低反應性的發生〔17〕。

動物實驗與臨床觀察表明，在膿毒癥休克的發展進程中，諸多因素引起的線粒體功能不全，表現為線粒體結構損傷、呼吸鏈酶活性下降及活性氧產生增多，聯合過度的炎癥反應、能量耗竭，成為組織細胞損傷乃至器官損傷及血管低反應性的重要因素〔18～20〕。因此，眾多學者從減輕線粒體損傷的角度，探討膿毒癥休克的治療策略。研究發現，靜脈注射脂多糖(LPS)4 h后，大鼠回腸組織細胞線粒體出現了明顯腫脹的損傷特征，線粒體保護劑CsA前處理可有效地減輕LPS誘導的線粒體超微結構損傷〔21〕。一項臨床隨機對照試驗發現，發生膿毒癥的患者出現了線粒體數量減少、抗氧化酶錳-超氧化物歧化酶活性下降、谷胱甘肽化蛋白數量增多，左西孟坦顯著逆轉了這些變化，減少了氧化損傷〔22〕。

針對膿毒癥休克引起的血管低反應性與線粒體功能不全關系的研究中，Liaudet等〔23〕在盲腸結扎穿孔導致小鼠膿毒癥性休克模型上，發現肌苷顯著提高了肝細胞線粒體損傷標志煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+/NADH)比值，減輕了過氧化狀態，從而降低炎癥損傷及器官損傷，提高了主動血管環對梯度濃度腎上腺素的收縮反應性及對梯度乙酰膽堿的舒張反應性，改善了血管功能，從而提高存活時間；研究結果表明血管低反應性與線粒體功能不全有一定的相關性，但缺乏更為直接的證據。相信，隨著人們對線粒體功能不全在膿毒癥性休克后血管低反應性發生機制的認識不斷深入，也會為臨床防治膿毒癥性休克提供更多、有效的靶點或措施。

綜上，線粒體功能不全是失血性休克血管低反應性的重要發生機制，也參與了膿毒癥休克引起的血管低反應性。以線粒體保護為切入點，以糾正血管低反應性為干預靶點，對防治重癥休克具有積極的意義。目前已有的線粒體保護劑防治重癥休克的研究報道，但這些多局限于動物實驗，如何將這些藥物轉化應用于臨床、挖掘新的線粒體保護劑將是今后的研究重點；對重癥休克血管低反應性發生機制的研究還需深入。

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〔2015-10-08修回〕

(編輯 苑云杰/王一涵)

國家自然科學基金資助項目(30971203)；河北省自然科學基金資助項目(H2012405020)

牛春雨(1967-)，男，博士，教授，碩士生導師，主要從事創傷休克研究。

王淮淮(1989-)，女，碩士，住院醫師，主要從事創傷休克研究。

R361+.3；R364.1+4

A

1005-9202(2017)05-1266-02；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.05.105