一氧化碳与器官缺血再灌注损伤研究(2)

1、一氧化碳与器官缺血再灌注损伤研究(2)研究发现16,CO具有抑制细胞增殖作用，缺氧对血管张力及细胞增殖有重要作用，在缺氧的条件下生成增加的内源性CO对平滑肌细胞发挥了普遍的抗增殖作用，而这一作用则被 sGC 特异性抑制剂所掩盖。CO抑制血管平滑肌细胞的增殖可能与cGMP水平增加，同时下调了细胞衍生因子的表达（如 PDGF）有关17.在一些疾病或组织损伤模型中，低浓度CO预处理具有抗凋亡效应。在细胞凋亡的过程中，凋亡酶半胱氨酸特异性蛋白酶（Caspase）家族扮演着重要的角色，它们引发的级联反应是细胞凋亡信号转导过程的中心环节，并可通过与众多蛋白因子的相互作用调控细胞凋亡18.细胞受到凋亡刺激时

2、，在线粒体内膜的各种促凋亡因子的诱导下，细胞色素C（cytochome C）从线粒体内释放到胞浆，由此激活 Caspase-9,进而激活下游效应蛋白Caspase-3,从而启动Caspase介导的凋亡级联反应19.低浓度CO吸入可降低细胞凋亡率，同时抑制Caspase-3 mRNA和蛋白表达20.细胞凋亡中信号分子间相互影响18,caspases、原癌基因、Cytochome C之间相互作用：Cytochome C能激活caspase,而有活性的caspase也能刺激线粒体释放Cytochome C,这样，上游分子和下游分子的凋亡信号呈级联放大效应。3 一氧化碳与器官缺血再灌注损伤IRI是急性

3、器官损伤、器官移植、一般手术过程中缺血后恢复血液循环难以避免的一种损伤。其损伤不仅包括组织缺血一段时间后所造成缺血组织的直接损伤，还包括缺血后再灌注时产生的多种炎症介质、激活的炎症细胞如中性粒细胞在损伤部位及远处器官促发的由严重的炎症反应导致更严重的间接损伤。持续的组织缺血及缺血后再灌注均可导致细胞凋亡，尽管再灌注可减少凋亡细胞数，但却使不可逆转的细胞加速凋亡。细胞凋亡在IRI的扮演着重要的角色，细胞调亡率增加会加重IRI,有效抑制细胞调亡具有缓解IRI的作用21.组织再灌注是挽救缺血组织的必要措施。当再灌注发生时，内环境突然改变、线粒体膜电位变化、钙离子的运输等均导致了线粒体通透性转换孔（m

4、itochondrial permea-bility transition pore,mPTP） 的突然开放，进而导致了ATP 耗竭和细胞死亡的发生22.此外，当呼吸链被抑制后再次恢复氧供时，线粒体会迅速产生大量ROS.ROS是IRI的主要启动子。线粒体内高水平的Ca2+、ROS和过度氧化应激是导致mPTP大量开放的主要因素。mPTP大量开放会导致线粒体外膜破裂，继而形成线粒体水肿，并可导致来自线粒体膜间隙的促调亡因子的大量释放（如cytochome C）23.外渗的Cy-tochome C可活化caspase-9,caspase-9可活化凋亡执行蛋白caspase-3 ,并最终导致细胞调亡2

5、4. 有研究表明，CO在器官损伤、移植器官排斥模型等都发现可以显着减轻损伤。心肌IRI在临床较为常见，如冠脉搭桥、溶栓治疗、主动脉阻断、冠脉血管成形等都可引起心肌IRI.研究表明25,CO可增强细胞色素C氧化酶（COX）活性和Bcl-2的表达以及它们的相互作用，提高线粒体氧化磷酸化从而防止氧化应激诱导的细胞凋亡。心脏IRI时，CORM-2处理后显着降低心肌细胞触发的细胞凋亡，降低caspase-3的表达和细胞色素C的进一步释放，CO减少促凋亡蛋白Bak、Bax的表达以及线粒体、胞浆内Bax水平，减轻心肌I/R诱导的细胞凋亡，发挥心肌保护作用。IRI对肺的损伤机制涉及中性粒细胞的聚集、激活，细胞

6、因子释放和氧自由基产生增加，细胞内钙代谢紊乱等多种因素。炎性细胞黏附于血管内皮可产生蛋白酶、氧化剂等损伤内皮细胞，破坏毛细血管内皮的完整性，引起毛细血管通透性增加，进一步加重肺损伤。MPO主要存在于中性粒细胞内，肺组织中的MPO活性在一定程度上反映中性粒细胞在肺内的聚集程度。肺W/D可反映肺损伤程度，表明肺水肿程度，结合缺血后肺泡损伤数更能清楚说明肺组织的损伤情况。研究表明26,给予外源性低浓度CO后大鼠肺MPO活性显着下降，提示外源性低浓度CO可抑制中性白细胞在肺内的聚集；W/D明显下降，缺血后肺泡损伤数明显减少，提示外源性低浓度CO对肺IRI损伤具有保护作用。CO可以减轻肾脏缺血再灌注损伤

7、27.肾小管上皮细胞是IRI的主要靶细胞，其对缺血高度敏感，因此急性肾小管坏死常用来述肾IRI.CO在调节肾IRI时，具有抗炎、抗凋亡、血管舒张功能28.CO 可以抑制 IRI 所致的炎症因子（如TNF-α，IL-1β，IL-6 ）和促炎症调节因子iNOS 的mRNA表达；还可以通过下调黏附因子的表达和减少促炎症细胞进入受损组织，抑制促炎症级联反应，从而减轻IRI诱导的肾小管上皮细胞凋亡29.足细胞也是IRI的重要靶细胞之一，足细胞为调节肾小球滤过率的重要成分。IRI可以导致足细胞的严重受损，从而导致肾小球滤过率的改变。研究发现27,给予CO后可以维持足细胞的完整，从而阻

8、止足细胞的受损和凋亡，改善肾IRI后的肾皮质血流，保护肾小球的血管结构，抑制细胞凋亡，提高肾小管上皮细胞、内皮细胞和足细胞的活力。研究显示28,CO 还可以通过促进鸟苷酸环化酶（soluble guanylate cyclase,sGC）途径和抑制血小板聚集，松弛血管平滑肌因而对肾IRI有重要的细胞保护作用。小肠IRI是临床常见的病理生理过程，其不仅可以引起肠道屏障功能不全，严重时还能通过多形核中性粒细胞（polymorphonuclear neutrophil, PMN）在组织中的聚集及多种细胞因子在小肠局部及全身的大量释放激发全身性炎症反应（systemic innammation res

9、ponse syndrome,SIRS）的同时损伤远隔器官（如肺、肝等），导致多器官功能障碍综合征（muti-ple organdysfIlnction syndrome,MODS）30.研究表明29,肠IRI可致肠上皮大量微绒毛脱落，细胞之间连接松弛，胞质内大部分线粒体嵴溶解，导致小肠屏障功能严重受损。SIRS过程中大量释放的炎症介质TNF-α、IL-6等，诱导内皮细胞活化、白细胞迁移、粒细胞脱颗粒及抑制纤溶反应、增加微血管通透性、促进血栓形成等广泛的生物学效应，促使血管内皮细胞与器官组织细胞发生细胞凋亡，从而促进MODS的发生和发展。CO能通过抑制TNF-α产生和促

10、进IL-10释放来调节肠IRI过程中细胞因子间的平衡，从而抑制多形核中性粒细胞（polymorphonuclear neutrophil,PMN）在组织中的聚集，抑制SIRS发生；CO还可调控抑制Fas、caspases表达，抑制细胞色素C释放并增强Bcl-2表达，从而抑制肠IRI中组织细胞凋亡的发生，防止小肠在结构和功能上进一步的损害并达到防治肠IRI所致多器官损伤的作用。最近的研究报道29,CO可减轻肠IRI引起的肾损害。4 展望综上所述，CO可通过抗氧化、抗炎症、抗凋亡等的作用，减少IRI过程中的炎症细胞浸润及炎症介质表达，从而减少细胞凋亡坏死，减轻IRI,发挥器官保护作用。因而具有良好

11、的临床应用前景。但其对IRI确切的保护机制仍进一步研究，以利于把这些研究成果应用于临床。参考文献1 Yu JB,Yao SL. Effect of heme oxygenase-endogenous carbonmonoxide on mortality during septic shock in rats J. Ir J MedSci,2009,178（4）：491-496.2 Katada K,Takagi T,Uchiyama K,et al.Therapeutic roles of carbonmonoxide in intestinal ischemia-reperfusion injury J. J Gastroenterol Hepatol,2015,30（Suppl 1）：46-52.3 Riquelme SA,Bueno SM,Kalergis AM. Carbon monoxidedown-modulates Toll-like receptor 4/MD2 expression on innate immunecells and reducesendotoxic shock susceptibility J. Immunology,2015,144（2）：321-322.4 Shen WC,Wang X,Qin W