氧化應激與毒蕈堿受體拮抗劑的研究進展

滿金鈺　王彥松哈爾濱醫科大學附屬第一醫：麻醉科，黑龍江哈爾濱150001

氧化應激與毒蕈堿受體拮抗劑的研究進展

滿金鈺王彥松
哈爾濱醫科大學附屬第一醫：麻醉科，黑龍江哈爾濱150001

糖尿病堯高血壓堯心肌梗死等心腦血管疾病的發病率逐年增高，發病年齡趨于年輕化曰因此需要進行手術及麻醉的患者中患有心腦血管疾病的比例也逐年增高。許多心腦血管疾病的發生和發展過程與氧化應激（OS）密切相關。本文通過回顧國內外相關研究，介紹了OS與毒蕈堿受體拮抗劑的相關信息，并探討毒蕈堿受體拮抗劑對OS的影響。分析表明毒蕈堿受體拮抗劑（阿托品堯東莨菪堿等）能減輕心堯腦等器官的缺血再灌注損傷。眾所周知，發生缺血再灌注損傷時，受損部位會產生大量的自由基，進而發生氧化應激損傷。因此，可以得出膽堿能受體拮抗劑能減輕氧化應激對機體的損害，術前合理應用膽堿能受體拮抗劑將有利于患者術后的恢復。

毒蕈堿受體拮抗劑；鹽酸戊乙奎醚；阿托品；東莨菪堿；氧化應激

[Abstract]The incidence of cardiovascular disease,such as diabetes,hypertension,myocardial infarction,increased year by year,and the onset age tended to be younger.Therefore,in patients needing for surgery and anesthesia,the proportion of suffering from cardiovascular and cerebrovascular also increased.And many kinds of cardiovascular and cerebrovascular diseases are closely related to oxidative stress.This article reviews the relative researches at home and abroad,introduces the information of OS and muscarinic antagonists and explores the effects of muscarinic antagonists on OS.Analysis shows that muscarinic antagonists(such as atropine,scopolamine)can alleviate organs,like heart and brain,ischemia-reperfusion injury.As is known to all,when ischemia-reperfusion injury occurs,a large number of free radicals will be produced,and then oxidative stress injury will happen.So it is concluded that muscarinic antagonists can reduce oxidative stress damage.Applying of muscarinic antagonists reasonable in preoperative will be beneficial for patients with postoperative recovery.

[Key words]Muscarinic antagonists;Penehyclidine hydrochloride;Atropine;Scopolamine;Oxidative stress

葉2015年世界衛生統計報告曳顯示，糖尿病堯高血壓堯肥胖堯吸煙等已成為增高人類發病率和死亡率的重要風險因素，這些風險因素大多與氧化應激（oxidative stress，OS）密切相關。而隨著當前醫療水平的提高，手術適應證范圍的逐漸放寬，進行非心臟手術的心腦血管疾病患者的數量逐年增加。糖尿病堯高血壓等疾病的高發病率以及手術堯麻醉等因素的影響，使OS，尤其是圍術期OS這一問題逐漸突顯。

1　 OS

1.1 OS的形成及影響

OS是由機體生成過量的氧堯氮自由基和/或機體抗氧化能力受損導致氧堯氮自由基及其相關代謝產物過量積聚而引起的一種病理生理現象[1]。該過程中活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）起著重要作用，ROS是一組攜帶一個或多個未配對電子的高活性形式的氧，主要包括超氧陰離子（O2-）堯過氧化氫（H2O2）堯羥自由基（窯OH）等[2]。O2-是最主要并且含量最多的ROS，具有極高的氧化能力曰H2O2是自發或是由超氧化物歧化酶催化O2-而產生曰窯OH是引起DNA氧化損傷最有力的氧化劑，但其半衰期相對較短[3]。

生理情況下，機體會產生少量的ROS參與調節細胞生長堯分化堯遷移堯黏附堯凋亡等生理過程。高血糖堯缺氧堯炎性反應堯某些藥物及煙霧刺激會增加ROS的產生[2]。當機體氧化與抗氧化反應失衡堯ROS含量較高時就會發生OS。輕度的OS可以調整線粒體和細胞的分裂活動及優化線粒體清除異常的能力，避免損害蔓延至鄰近的線粒體和細胞[4]。而持續堯重度的OS可以:淤引起細胞微結構的改變：內質網分布不均并伴有空泡，胞內自噬小泡的數量增加，線粒體外膜受損引發膜電位降低堯通透性轉換孔開放[3，5-6]曰離子通道的功能受損，Na+-K+ATP酶功能異常，Ca2+代謝障礙，發生鈣超載[1]。于導致生物大分子受損：DNA氧化損傷，蛋白質異常表達，磷脂與脂質發生過氧化，丙二醛（MDA）的含量可作為評估細胞膜脂質過氧化損傷的程度，OS時MDA水平增高[7]。盂細胞內信號通路的改變：OS會引發內質網應激產生錯誤折疊的蛋白質，此時細胞會啟動未折疊蛋白反應（unfolded protein response，UPR），激活UPR信號通路能在發生內質網應激時保護細胞。然而，如果OS不能緩解，錯誤折疊的蛋白質持續累積，細胞凋亡通路則會被激活[5]。ROS通過beclin-1依賴的信號通路誘發自噬，而持續的自噬又會引發細胞凋亡[8]。

目前已知的很多凋亡相關因子都與OS相關，包括：核轉錄因子（nuclear factor kappa B，NF-資B）堯活化的p38絲裂原活化蛋白激（p38 mitogen-activated protein kinase，p38MAPK）和氨基末端激酶（Jun N-terminal kinase，JNK）堯腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF-α）等。

1.2抗氧化防御系統

正常情況下，體內自由基的產生和清除處于動態平衡。機體具有兩級抗氧化防御系統：淤一級防御系統是預防氧化損傷的形成。有效的一級抗氧化防御系統包括谷胱甘肽過氧化物酶堯谷胱甘肽堯超氧化物歧化酶（SOD）堯過氧化氫酶堯過氧化物酶等。于二級防御系統是修復已存在的氧化損傷，涉及DNA修復堯蛋白質修復和降解等。DNA修復包括錯配修復堯直接修復堯切除修復堯重組修復和SOS修復等。蛋白質受損時錯誤折疊的蛋白質會堆積，進而啟動UPR信號通路，增強蛋白質的折疊堯停止多數翻譯活動堯加速錯誤蛋白質的降解等[1]。

1.3 OS與疾病的關系及圍術期中的OS

OS與很多心腦血管疾病（如糖尿病堯高血壓病堯缺血再灌注損傷堯神經退行性病變等）的發生堯發展密切相關。有研究報道[9]血漿抗氧化物含量或總抗氧化能力與心血管疾病的發生和發展成反比，OS會引發炎性反應堯破壞血管內皮，促進動脈粥樣硬化的形成和發展。

多種因素會引起圍術期OS的發生，如手術方式堯麻醉方案堯體溫堯血糖水平等[10-14]。麻醉醫師應關注并重視OS，尤其是與臨床麻醉密切相關的圍術期OS。發現并合理應用減輕OS的常用臨床麻醉藥，將會起到事半功倍的效果。

2　膽堿能受體阻滯劑

2.1膽堿能受體的分類及作用

膽堿能受體包括毒蕈堿樣受體（M受體）和煙堿樣受體（N受體），M受體有M1耀55種亞型，其中：淤M1受體主要分布于自主神經節和胃壁細胞，激動M1受體會引起中樞神經興奮和胃酸分泌。于M2受體主要分布于心臟，激動此受體時產生負性變時堯變力堯變傳導作用。盂M3受體主要分布在腺體堯平滑肌和血管內皮上，激活M3受體增加腺體分泌堯引起平滑肌收縮和血管舒張[15]。而Liu等[16-17]發現心臟上也有M3受體，過表達心肌M3受體能降低心肌缺血后心律失常及心肌肥厚的發生率和死亡率，對心肌細胞具有保護作用。榆M4堯M5受體主要分布于中樞神經系統，其中激動M4受體增強中樞神經系統的活動。M受體整合膜蛋白有7個跨膜段，在細胞外結合乙酰膽堿（ACh），相互作用后在細胞內激活GTP結合蛋白（G蛋白質），啟動細胞內信號轉導系統[15]。其中M1堯M3堯M5受體屬于M1樣亞型，選擇性地與G9/11蛋白偶聯，激活磷脂酶C（phospholipaseC，PLC），促進三磷酸肌醇（inositoltriphosphate，IP3）和二酰甘油（diacylglycerol，DAG）的生成從而產生效應曰而M2堯M4受體屬于M2樣亞型，選擇性地與Gi/o蛋白偶聯，抑制腺苷酸環化酶（adenylate cyclase，AC）的活性堯激活K+通道堯抑制電壓門控性L型Ca2+通道的活性[15]。

2.2臨床麻醉中常用的毒蕈堿受體拮抗劑

在麻醉及手術過程中，某些麻醉藥物和操作會抑制交感神經，使迷走反射增強，有害的迷走神經反射影響患者圍術期的安全，如呼吸道腺體分泌增多，增加患者（尤其是患兒）返流與誤吸的發生率，引發喉痙攣堯化學性肺炎，術前和術中應用抗膽堿藥主要是為了減輕有害的迷走神經反射[6]。臨床麻醉中常用的毒蕈堿受體拮抗劑有阿托品（Atropine）堯東莨菪堿（Scopolamine）堯鹽酸戊乙奎醚（penehyclidine hydrochloride，PHC）等。

阿托品和東莨菪堿都是非選擇性M受體拮抗劑，在抑制外周有害的迷走神經反射時，也會因拮抗M2受體而使心率加快，增加心肌耗氧量，其中阿托品對竇房結M2受體有較高的親和性。而PHC最大的優勢是能選擇性作用于M1堯M3受體，對M2受體基本無作用，通過抑制中樞的M1受體和中樞反饋這種雙向調節使心率保持在正常范圍內，具有較強穩定心律的作用[18]。PHC的外周抗膽堿作用與阿托品類似，而在抑制腺體分泌，維持體溫堯血壓和心率的平穩上優于阿托品和東莨菪堿[19]。

3　毒蕈堿受體拮抗劑對氧化應激的影響

呂愛剛等[20]研究發現阿托品能提高鼠腦急性缺血再灌注損傷后SOD和LDH的活性，減少LPO的生成，具有保護作用。鄭健等[21]認為阿托品通過抑制腦缺血時乙酰膽堿的異常活動而保護缺血神經元。劉中民等[22]發現東莨菪堿能降低大鼠離體心臟缺血再灌注后誘導型一氧化氮合酶的合成及其活性，減少NO的合成，抑制過量NO與O2-結合后分解產生的HO窯和NO2窯，起保護作用。張麗婭等[23]發現東莨菪堿能減輕兔腦完全性腦缺血模型中缺血再灌注對Na+-K+ATP酶的損害。但是近兩年少見阿托品和東莨菪堿對氧化應激影響的相關報道，而有關PHC的報道則逐漸增多。

PHC能明顯減輕雙下肢缺血再灌注引起的腎組織損傷和功能不全，使MDA的水平下降，SOD活性增加，也能降低P38MAPK堯NF-資B P65和Caspase3的水平，減輕缺血再灌注引起的氧化應激堯炎性反應以及抑制細胞凋亡，保護腎臟[24-25]。PHC既可以抑制生物膜的脂質過氧化反應，降低體內細胞因子和氧自由基的水平，也能通過上調茁-arrestin的表達減弱ROS對機體的損害，還能抑制NF-資B的活化，減輕脂多糖對乳鼠心肌細胞的損傷[26-27]。同時鹽酸戊乙奎醚對神經系統也具有一定的保護作用，它通過阻斷M1受體去抑制小電導鈣激活鉀通道（small conductance Ca2+-active K+，SK2），限制PKC的激活，進而抑制N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體活性，抑制缺血后長時程增強（postischemic LTP，i-LTP）的發生，減輕腦缺血缺氧性損傷[28]。PHC對肺損傷也具有保護作用，它能減輕血管和支氣管平滑肌痙攣，降低肺血管阻力，改善肺循環，調節Na+-K+ATP酶的功能，改善肺泡內液體的轉運，治療有機磷中毒引起的急性肺損傷[29]。術前應用PHC能保護行體外循環患者的胃腸屏障功能，抑制膿毒血癥的發生，減輕全身炎性反應[30]。

因此，鹽酸戊乙奎能減輕多種器官的氧化應激，具有一定的保護作用。

4　結語

膽堿能受體阻滯劑具有一定的抗氧化應激能力，但對心肌細胞氧化應激影響的相關研究仍較少。鹽酸戊乙奎醚對心率影響較小，不增加心肌耗氧量，又能保護腦堯腎等器官的缺血再灌注損傷，減輕脂多糖對心肌細胞的損傷，因而可能具有抑制心肌細胞氧化應激堯抑制心肌細胞凋亡的作用，術前及術中應用鹽酸戊乙奎醚可以減輕圍術期心肌細胞的氧化應激，減少心血管事件的發生及疾病的惡化。于金貴等[31]專家認為在圍術期應用鹽酸戊乙奎醚能保護氣道，更利于術后的恢復。因此，在術前需要用膽堿能受體拮抗劑拮抗不利的迷走反射（除外心動過緩）時，鹽酸戊乙奎醚是更優的選擇。3種膽堿能受體阻斷劑抗心肌氧化應激的作用是否存在差異還有待進一步研究。

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Resarch Progress of oxidative stress and muscarinic antagonists

MAN JinyuWANG Yansong
Department of Anesthesiology,the First Affiliated Hospital of Harbin Medical University,Heilongjiang Province, Harbin150001,China

R743

A

1673-7210（2016）04（a）-0035-04

黑龍江省哈爾濱市科技局資助項目（2014RFQGJ 159）。

滿金鈺（1989.6-），女，碩士曰研究方向：圍術期器官保護。

王彥松（1971.11-），女，博士，副主任醫師曰研究方向：圍術期器官保護。