血必凈對心肌細胞缺血再灌注損傷保護作用研究進展

張子潔,劉海健,彭 生

(1.上海中醫藥大學附屬龍華臨床醫學院,上海 200030;2.上海健康醫學院附屬周浦醫院麻醉科,上海 201318;3.上海中醫藥大學附屬龍華醫院麻醉科,上海 200030)

盡管近年來胸痛診療中心建設與發展已日趨成熟,心血管介入治療技術也不斷提高,突發急性心肌梗死、心源性猝死、心源性肺水腫等嚴重心血管不良事件導致患者死亡的現象呈逐年下降趨勢[1],但此類危重患者搶救成功后繼發心肌細胞缺血再灌注損傷(Myocardial ischemia reperfusion injury,MIRI)仍時有發生, MIRI帶來的心肌抑頓導致心肌收縮力下降、有效心臟功能降低等仍然給臨床診療帶來諸多困擾,也因此成為臨床醫生的研究熱點和難點。

血必凈注射液是我國中西醫結合急救醫學創始人王今達教授從血府逐瘀湯化裁,由紅花、赤芍 、川芎、丹參和當歸等五味中藥研制而成,具有調控炎癥反應,抗氧化應激,內皮細胞保護/改善微循環,調節免疫功能等多重功效[2],達到活血化瘀、扶正固本、清熱解毒等臨床效果。研究還發現,血必凈注射液可有效改善心肌微循環、提高過氧化物酶活性以及清除氧自由基水平,對MIRI具有較好的保護作用。

本文擬從MIRI發生機制入手,結合近幾年研究文獻,深入探討血必凈注射液對MIRI保護作用發生機理,并對血必凈的中醫藥理論基礎和辨證施療效論加以論述。

1MIRI發生機制MIRI是一個極其復雜的病理生理過程,目前認為該過程的發生與氧化應激損傷、炎癥細胞浸潤、血管內皮細胞缺氧壞死和細胞凋亡等諸多因素有關。

1.1 氧化應激反應與損傷 正常生理條件下心肌細胞氧化與抗氧化處于動態平衡狀態。活性氧族(Reactive oxyen species,ROS)具有短壽命、低分子量的特點,由氧通過多種反應產生,ROS包含超氧化物(O2)、過氧化氫(H2O2)、羥基自由基(·OH)和單線態氧(O)等。ROS的產生特別是O2是已知的引起細胞損傷的機制之一,可引發局部炎癥反應,并進而導致步氧化介導的組織損傷[3]。生理條件下,細胞利用抗氧化防御系統來預防ROS造成的損傷,谷胱甘肽(GSH)是心肌細胞ROS最重要的清除劑之一,GSH及其相關酶類在清除ROS維持細胞內氧化還原的動態平衡起著重要作用。GSH經谷胱甘肽過氧化物酶 (GPX-Px)催化生成氧化谷胱甘肽(GSSG)。正常情況下GSH濃度高于GSSG,GSH與GSSG的比值被認定為氧化應激的標志,GSH在谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)與谷胱甘肽還原酶(GSSG-R)的作用下一直保持著較低水平,進而減少過氧化物對心肌細胞的損傷[4]。超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和過氧化氫酶(Catalase,CAT)同樣參與清除ROS。另外,硫氧還蛋白、維生素 C、泛醌10和維生素E 等其他清除劑也在將 ROS 濃度嚴格控制在較低的穩態水平中也發揮著重要作用[5]。

心肌細胞發生缺血再灌注損傷的過程中,上述動態平衡會被迅速打破,即發生氧化應激(OS)反應。OS與細胞內ROS的含量密切相關,由于ROS兩面性的特征,它的高度反應性產生過量引發氧化應激損傷并導致 DNA 損傷、脂質過氧化和蛋白質功能障礙,造成細胞凋亡和壞死[5],再灌注后發生的氧化應激(OS)會誘發MIRI并進一步導致細胞死亡[6]。

1.2 炎性反應學說 氧化應激觸發炎性反應,ROS通過自身原因及其他途徑引起MIRI。當ROS產生過量時即能成為有害代謝產物,誘發心肌細胞炎癥級聯反應發生和黏附分子表達,如磷酸化后的核轉錄因子κB(NF-κB)激活觸發炎性反應,引發腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6) 、白介素-8(IL-8)以及炎性抑制因子白介素-10(IL-10)水平升高,有研究還發現細胞間黏附分子-1 (ICAM-1)、C反應蛋白(CRP)等促炎性反應蛋白也參與炎性反應,這些炎性蛋白的表達顯著增加并進一步促進OS發生[7]。當缺血再灌注時,大量血小板和中性粒細胞聚集被激活黏附于心臟毛細血管內壁表面,堵塞并導致血管內皮細胞和周圍組織損害,形成毛細血管內微血栓,進而阻礙毛細血管內的血液流動[8]。誘導型一氧化氮合酶(iNOS)在基態下并不表達,但當發生炎性反應時iNOS可被炎癥介質活化引起NO生成增多,最終 iNOS 解偶聯成為引起心肌OS的主要誘因[9]。

1.3 血管內皮細胞缺氧壞死理論損傷微循環 覆蓋在所有血管內表面的內皮細胞(Endothelial cell,EC)參與構成外周組織和循環系統之間的生理性屏障。EC除具有已知的調節血管內、外側之間交換作用外,還參與許多其他的生理過程,包括維持血管功能保持血液流動性、調節/參與炎癥反應、防止病理性出血和保持組織止血、防止不必要的血管閉塞狀態(如血栓形成)等[10]。觸發因素如炎癥、缺氧和氧化應激可對血管EC產生負面影響,間接導致其功能障礙,引起病理血管生成和凝血功能受損,其中缺氧是激活血管生成最顯著的觸發因素,可刺激眾多促血管生成因子高度表達,引起包括新生血管生成和套疊式血管生成在內的眾多病理變化[11]。EC功能障礙誘導的高凝狀態,主要與不同因子水平的變化有關,如纖溶酶原激活物抑制劑1(PAI-1)、血管性血友病因子(vWF) 抗原、可溶性血栓調節蛋白和組織因子通路抑制劑(TFPI)等,這些因子水平改變可引發抗凝與凝血機制的功能失調,從而導致微循環障礙[11]。

另外,MIRI形成冠脈微循環的機制還與內皮功能障礙、急性缺血缺氧導致心肌細胞及間質水腫壓迫血管、斑塊碎屑和白細胞-血小板黏附、聚集堵塞微血管等有關[12]。在缺血-再灌注模型中,內皮細胞和白細胞相互作用產生的氧自由基導致微循環障礙效果,類似于出血性休克[13]。最近的一項研究還發現,抗氧化劑的預處理和后處理均可減輕微循環障礙[14]。

1.4 其他非主流學說 近年來,研究[15]發現miRNA-23在MIRI中也發揮重要作用,一系列的體內外實驗研究發現,使用miRNA-23抑制劑治療后,心肌肌鈣蛋白T(cTnT)和心臟轉錄因子(Nkx2.5)等心肌細胞標志物表達水平可顯著降低,說明進行miRNA-23抑制療法能顯著降低MIRI程度。此外,還有研究[16]也顯示miRNA-23可促進氧化應激或心肌細胞缺血再灌注損傷程度,抑制miRNA-23表達,可緩解心肌細胞的氧化損傷,這些研究均提示miRNA-23可能是未來MIRI治療潛在靶點。然而抑制miRNA-23表達減輕再灌注心肌損傷的具體機制尚不清楚,尚需深入研究。

2 血必凈改善心肌缺血再損傷作用機制

2.1 血必凈抗氧化作用機制 作為脂質過氧化物反應的主要代謝產物之一,丙二醛(MDA)與體內氧自由基含量成正比,其水平可反映機體內ROS程度,而作為自由基清除劑主要限速酶,超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)則能阻止活性氧的生成[17]。SOD通過催化超氧陰離子自由基(O2·)歧化為H2O2清除超氧陰離子自由基,而H2O2則由GSH-PX以谷胱甘肽為代價清除為水。因此MDA、SOD和GSH-PX是反映機體中氧自由基含量的主要標志物,可較好反映機體細胞氧化與抗氧化狀態。在一項關于血必凈對急性呼吸窘迫綜合征患者炎癥反應和氧化應激狀態的影響研究中[18],發現血必凈對SOD和GSH-PX能升高SOD和GSH-PX含量,通過間接抗氧化作用減輕由ROS造成的組織損傷。丁煒等[19]采用血必凈治療急性胰腺炎患者,同樣發現其可以降低患者血液內氧自由基濃度、提高SOD活性和降低MDA水平,提示血必凈可通過降低患者氧化反應來改善病情。劉宇等[20]對58例百草枯中毒患者,分別采用靜脈注射血必凈聯合血液灌流治療和單用血液灌流治療進行比較性研究,發現兩組患者治療后SOD和MDA水平均較治療前降低明顯,治療后血必凈聯合血液灌流組SOD和MDA水平低于血液灌流組,提示血必凈聯合血液灌流治療在清除患者機體內百草枯及ROS濃度方面療效更顯著。

2.2 血必凈的調控炎性反應機制 血必凈為國家二類新藥,其有效成分丹參素,原兒茶醛、川芎嗪、阿魏酸、紅花黃色素等,可以降低毛細血管通透性,減少滲出,改善局部血液循環,降低內毒素水平,對抗單核巨噬細胞系統,釋放內源性炎性遞質,調節免疫功能作用以及減輕膿毒癥機體炎癥應激反應和心臟損傷[21]。趙艷霞等[22]研究發現,血必凈通過降低細胞因子IL-6和TGF-β1蛋白表達而減輕組織炎性損傷。血必凈還可以促進CD4+T淋巴細胞和NK細胞增殖,激活IL-2釋放,從而進一步增加促炎細胞因子分泌,降低組織器官損傷的發生[23]。有研究發現,血必凈可通過抑制內源性炎性遞質TNF-α和白介素-6的釋放,來降低炎癥對血栓患者血管的侵蝕作用[24]。血必凈還能通過調節促炎和抗炎因子產生,調控細胞表面相關炎性反應標志物表達,進而達到改善預后及抗炎目的[25]。此外,血必凈可有效改善患者肺部炎癥反應及動脈血氣指標,縮短多器官功能障礙綜合征患者在重癥加強護理病房住院時間,與通過抑制重癥肺炎合并心力衰竭患者細胞因子及炎性遞質過度釋放,加速心功能障礙康復有關[26]。

2.3 血必凈改善血管內壁細胞損傷機制 血管內皮功能障礙在心臟器質性疾病的進展中發揮著重要作用。寧小康[27]研究顯示血必凈注射液能顯著提高慢性心衰患者的相關血管內皮功能指標一氧化氮(NO)和降低內皮素-1(ET-1)的水平改善血管內皮細胞功能,進而提高患者的心功能。卓劍[28]研究顯示血必凈可促使微血管內皮細胞增殖遷移、小管形成、血管內皮生長因子(VEGF)和堿性成纖維生長因子(bFGF)表達并減少細胞凋亡,說明血必凈可有效促使內皮祖細胞修復脂多糖(LPS)誘導的微血管內皮細胞損傷。國外一項回顧性研究中,發現304例膿毒癥患者中約47.6%的患者出現血小板減少癥,血小板在敗血癥中被激活并與EC結合后導致隔離與破壞,EC完整性受到明顯影響[29]。另有研究顯示血必凈還可以通過提高血小板的含量,降低D-二聚體水平,在保護血管內皮細胞完整性中發揮積極作用[30]。血必凈還具有祛瘀止痛、活血通絡等功效,且具有抑制血小板聚集黏附功能,同時可抑制內源性凝血系統,改善血管內皮細胞功能,從而改善心肌微循環[31]。

2.4 血必凈發揮作用的其他學說 研究[32]發現血必凈還含有其他一些活性成分,如括恩九內酯I、 紅花黃色素A、氧化芍藥苷、苯甲酰芍藥苷和核因子κB等。盡管這些活性成分含量相對較低,但也具有一定的生物活性,紅花黃色素A被證實在預防大鼠腦缺血再灌注損傷中發揮明顯作用。但目前研究還尚不清楚其他含量較低物質活性成分是否也在MIRI中發揮作用。

3 血必凈改善MIRI中醫理論基礎與臨床療效

3.1 中醫理論基礎 中醫學認為心脈痹阻是MIRI的主要病機,痹為關閉的意思,意為阻塞。MIRI的病機實質為各種病因導致的心脈痹阻,即“不通則痛”。根據MIRI患者臨床癥狀表現,并結合相關中醫文獻記載,將其分為痰濁痹阻證、氣血瘀阻證、氣滯心胸證以及氣陰兩虛證等四種類型。

3.2 中醫臨床治療經驗(中醫角度治療效果) 中醫藥在治療心脈痹阻方面具有一定優勢,可通過辨證施治進行個體化治療,包括合理選用中藥湯劑、針刺等治療方法在迅速緩解臨床癥狀同時,輔以適當提高運動耐量,改善冠狀動脈微循環病變等多種治療方式。著名中醫心病學科專家楊積武教授根據自己40余年臨床經驗,針對PCI術后患者提出“扶正固本”和“活血化瘀”兩個重要治療原則,并羅列出常用補氣活血藥物,其中紅花 、赤芍、川芎、丹參、當歸五味中藥正是血必凈注射液中有效成分,除活血化瘀外,血必凈還有增加冠脈血流量,降低血液黏滯等作用[33]。劉軍明等[34]在探討益氣活血化瘀法治療PCI術后患者時,得出含有活血化瘀成分中藥可有效降低肌酸激酶、肌酸激酶同工酶、C反應蛋白、內皮微顆粒水平結論,也表明血必凈可通過上述作用為MIRI后心肌細胞提供較好保護作用。著名國醫大師雷忠義教授認為MIRI屬于胸痹心痛病,屬于氣陰兩虛,痰瘀互結證者,其運用獨創養心活血湯進行治療,同樣也取得較好療效,其中養心活血湯中的成分就包含有紅花、當歸、丹參等[35]。而在其之后發表的文章中,還報道了養生活血湯可降低血脂,減緩動脈粥樣硬化進程,從而顯著改善MIRI患者癥狀的寶貴經驗。

但是中醫藥診療MIRI方面也存在一些不足,主要包括 ：①中醫病名辨證模糊,一般從中醫藥理機制上開展治療胸痹的研究,藥理藥效研究明顯滯后于成分分離研究。②中藥注射劑的成分提取方式是否科學安全有待進一步考究。③對于急性危重癥患者,療效遠不如西醫手段見效快,預后好。④要進行大規模多中心的臨床研究,制定科學統一的辨證方案,為中西醫結合治療提供可靠的標準。

4 總 結

綜上所述,隨著血必凈在臨床上應用日益廣泛,其可通過抗氧化應激、抑制炎性反應、改善血管內皮細胞損傷等多靶點、多維度聯合作用來改善MIRI療效的觀點逐漸被研究者接受。更加深入研究,如血必凈究竟是如何影響抗氧化應激、抑制炎性反應和改善血管內皮細胞損傷等這些過程,應是未來需要進一步研究探討的方向,血必凈在中醫藥辨證施治方面的經驗總結與基礎理論,還需要進一步完善與提高。