氧自由基与心肌缺血再灌注损伤
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心肌缺血再灌注损伤的研究新进展心肌缺血再灌注损伤是指心肌在短暂缺血后重新获得血液供应时,反而加重心肌损伤的过程。
近年来,随着相关研究的深入,人们对心肌缺血再灌注损伤的认识不断加深,也为寻求有效的治疗方法提供了新的思路。
在以往的研究中,心肌缺血再灌注损伤的机制主要包括氧化应激、钙离子超载、炎症反应等。
其中,氧化应激是最为重要的一个环节,自由基的过度产生和清除失衡会导致心肌细胞的进一步损伤。
另一方面,钙离子超载也会导致心肌细胞死亡,而在再灌注过程中炎症反应的加剧也会加重心肌损伤。
针对这些机制,临床上已经开展了一系列治疗措施,如缺血预处理、远程缺血预处理、药物干预等。
其中,缺血预处理和远程缺血预处理可以有效地减少心肌细胞的死亡,而药物干预则可以通过调节炎症反应、清除自由基等方式减轻心肌损伤。
随着研究的不断推进,干细胞修复和新技术的应用为心肌缺血再灌注损伤的治疗提供了新的可能性。
干细胞修复是指利用干细胞的分化能力,将干细胞移植到受损的心肌组织中,以替代受损的心肌细胞。
新技术的应用则包括基因治疗、细胞治疗、纳米技术等,这些技术可以更加精准地调控细胞的生长和分化,为心肌损伤的治疗提供了新的途径。
尽管已经取得了一定的研究成果,但是心肌缺血再灌注损伤的治疗仍然面临许多挑战。
如何确保干细胞在心肌组织中的生长和分化是一个亟待解决的问题。
新技术的应用尚处于初步阶段,其长期效果和安全性需要进一步验证。
如何在临床实践中将这些治疗方法与传统的冠心病治疗方法相结合,以提高患者的生存率和生活质量,也是未来研究的重要方向。
心肌缺血再灌注损伤的研究新进展为冠心病的治疗提供了新的思路和方法。
然而,仍需要更多的研究来明确其机制和治疗方法。
通过深入探讨心肌缺血再灌注损伤的机制,我们可以更精准地制定出有效的治疗方案。
同时,随着新技术的不断发展,相信未来会有更多创新的治疗方法问世,为心肌缺血再灌注损伤患者带来希望。
在未来的研究中,我们还需要以下几个方面:深入探讨干细胞修复和新技术治疗心肌缺血再灌注损伤的机制,以期发现更为有效的治疗方法。
缺血再灌注损伤的机制缺血再灌注损伤是指在缺血状态下,组织或器官再次得到血液供应后发生的损伤。
这种损伤常见于心脏、肾脏、肝脏和脑等重要器官。
缺血再灌注损伤的机制非常复杂,包括多种细胞和分子水平的变化。
以下将详细介绍缺血再灌注损伤的机制。
一、氧自由基产生在缺血状态下,组织或器官受到氧供应不足,导致细胞内氧化还原平衡被破坏。
当再次进行灌注时,氧气与组织内积聚的还原性物质相遇,产生大量的氧自由基。
这些氧自由基具有高度活性,可以攻击细胞膜、核酸和蛋白质等重要分子结构,导致细胞功能受损。
二、钙离子内流缺血状态下,由于能量供应不足,ATP合成减少,导致钙泵活性下降。
当再次进行灌注时,ATP合成恢复正常,并且大量的钙离子进入细胞内。
这些钙离子与细胞内的蛋白质结合,导致蛋白质构象变化,进而影响细胞的正常功能。
三、炎症反应激活缺血再灌注损伤会导致炎症反应的激活。
在缺血状态下,组织或器官释放一系列的炎症介质,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-1(IL-1)和白介素-6(IL-6)等。
当再次进行灌注时,这些炎症介质会引起免疫细胞的激活和聚集,进一步加剧组织损伤。
四、线粒体功能障碍缺血再灌注损伤还会导致线粒体功能障碍。
线粒体是细胞内的能量生产中心,当缺血发生时,线粒体受到严重的能量供应不足。
再次进行灌注后,氧气供应恢复,并且大量氧自由基产生,进一步损害线粒体结构和功能。
线粒体功能障碍会导致ATP合成减少,细胞能量供应不足,进而引发细胞死亡。
五、细胞凋亡和坏死缺血再灌注损伤还会导致细胞凋亡和坏死。
在缺血状态下,细胞受到严重的氧供应不足和能量供应不足,导致细胞内的代谢紊乱。
当再次进行灌注时,氧气供应恢复,但由于前述机制的作用,细胞受到进一步损伤。
一部分细胞会发生凋亡,即程序性细胞死亡;另一部分则会发生坏死,即非程序性细胞死亡。
六、血管功能障碍缺血再灌注损伤还会引起血管功能障碍。
在缺血状态下,血管内皮功能受损,导致内皮层的通透性增加。
心肌缺血再灌注损伤机制
心肌缺血再灌注损伤的机制主要有以下三种理论:
1. 钙超载理论:当心肌缺血缺氧时,心脏就像是一块长期缺乏肥料的土地。
在充氧或再灌流时,会有钙离子进入到细胞中,以尝试对受损的细胞进行修复。
然而,这种钙离子的突然增加会导致细胞内的钙超载,反而加重细胞的损伤。
2. 白细胞渗透论:当组织受到伤害时,细胞的细胞膜会破裂,产生更多的花生四烯酸。
这些物质对人体产生强烈的诱惑力,从而导致大量的白细胞浸润,引发炎症反应。
这种炎症反应在再灌注时可能加重心肌的损伤。
3. 自由基理论:在再灌注过程中,细胞会产生大量的氧自由基。
这些自由基具有强氧化性,会损伤细胞膜和线粒体等细胞结构,导致细胞死亡。
以上内容仅供参考,如需更专业的信息,建议查阅相关文献或咨询专业医生。
缺血-再灌注损伤机体组织器官正常代谢、功能的维持,有赖于良好的血液循环。
各种原因造成的局部组织器官的缺血,常常使组织细胞发生缺血性损伤( ischemia injury ),但在动物试验和临床观察中也发现,在一定条件下恢复血液再灌注后,部分动物或患者细胞功能代谢障碍及结构破坏不但未减轻反而加重,因而将这种血液再灌注后缺血性损伤进一步加重的现象称为缺血再灌注损伤( ischemia-reperfusion injury )。
用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧的条件下培养细胞一定时间后,再恢复正常氧供应,组织及细胞的损伤不仅未能恢复,反而更趋严重,这种现象称为氧反常( oxygen paradox )。
用无钙溶液灌流大鼠心脏后,再用含钙溶液进行灌流时,心肌细胞的损伤反而加重,称为钙反常( calcium paradox )。
缺血引起的代谢性酸中毒是细胞功能及代谢紊乱的重要原因,但在再灌注时迅速纠正缺血组织的酸中毒,反而会加重缺血再灌注损伤,称为 pH 值反常( PH paradox )。
第一节缺血-再灌注损伤的原因及条件一、原因(一)、组织器官缺血后恢复血液供应如休克时微循环的疏通、冠状动脉痉挛的缓解、心脏骤停后心脑肺复苏等。
(二)、动脉搭桥术、 PTCA 、溶栓疗法等血管再通术后,心脏外科体外循环术、器官移植及断肢再植等。
二、条件并不是所有缺血的组织器官在血流恢复后都会发生缺血 - 再灌注损伤,但许多因素可影响其发生发展和严重程度,常见的原因有:(一)、缺血时间缺血时间的长短与再灌注损伤的发生与否相关,缺血时间过短或过长都不易发生再灌注损伤。
例如:大鼠心肌缺血 2min 以内或 20min 以上进行再灌注,不易发生再灌注损伤;狗心肌缺血 15min 以内或 40min 以上进行再灌注,再灌注损伤不易发生,缺血 15-20min 再灌注,心肌再灌注损伤的发生率高达 25%-50% 。
(二)、侧支循环缺血后侧支循环容易形成者,因可缩短缺血时间和减轻缺血程度,不易发生再灌注损伤,如肺脏。
缺血再灌注损伤(一)名词解释(1~10)1.缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury)2.氧反常(oxygen paradox)3.钙反常(calcium paradox)4.pH值反常(pH paradox)5.自由基(free radical)6.呼吸爆发(respiratory burst)或氧爆发(oxygen burst)7.钙超载(calcium overload)8.无复流现象(no-reflow phenomenon)9.心肌顿抑(myocardial stunning)10.氧自由基抑制剂(二)选择题A型题(1~43)1.缺血-再灌注损伤发生的原因主要是:A.血管痉挛,组织缺血;B.血管内血栓形成,阻断血流;C.器官在缺血耐受期内恢复血流;D.器官在可逆性损伤期内恢复血流;E.以上都不对。
2.再灌注损伤是指:A.缺血后恢复血流灌注引起的后果;B.缺血后恢复血流灌注引起的组织损伤;C.无钙后再用含钙溶液灌注引起钙超载;D.缺氧后再用富氧液灌注引起的组织损伤;E.以上都不对。
3.下述何种不会有缺血-再灌注损伤?A.冠脉搭桥术后;B.体外循环后;C.器官移植后;D.心肌梗塞后;E.心肺复苏后。
4.钙反常损伤程度主要与:A.无钙灌注的时限有关;B.灌注液的温度有关;C.灌注液的PH有关;D.再灌注时钙浓度有关;E.再灌注时的氧分压有关。
5.脑缺血-再灌损伤,细胞内第二信使分子的变化为:A.cAMP↓、cGMP↓;B.cAMP↑、cGMP↑;C.cAMP↑、cGMP↓;D.cAMP↓、cGMP↑;E.两者均正常。
6.评价脑再灌注损伤的主要代谢指标为:A.ATP、CP及葡萄糖减少;B.乳酸↑;C.cAMP↑;D.cGMP↓;E.过氧化脂质生成↑。
7.心肌缺血-再灌注损伤时,白细胞数目的变化规律为:A.缺血期↓、再灌注期↑;B.缺血期↑、再灌注期↑;C.缺血期↑、再灌注期↓;D.缺血期↓、再灌注期↓;E.缺血期正常、再灌注期↑。
心肌缺血再灌注损伤研究进展心肌缺血再灌注损伤是一种常见的心血管疾病,主要由冠状动脉阻塞导致心肌供血不足,进而引发心肌损伤。
随着医疗技术的不断发展,人们对心肌缺血再灌注损伤的认识也在逐步深入。
本文将从心肌缺血再灌注损伤的基本概念、研究现状、研究局限性和未来研究方向等方面进行综述,以期为相关研究提供参考和启示。
心肌缺血再灌注损伤是指由于冠状动脉阻塞导致的心肌缺血,当阻塞血管再通或侧支循环建立后,缺血心肌得到再灌注,但此时心肌反而受到进一步的损伤。
这种损伤主要是由于再灌注后氧自由基产生过多、钙离子内流、中性粒细胞浸润等多种因素共同作用所致。
心肌缺血再灌注损伤的主要临床表现为心律失常、心力衰竭和猝死等。
近年来,心肌缺血再灌注损伤的病理生理机制研究取得了较大进展。
研究发现,再灌注后氧自由基的大量产生是导致心肌损伤的主要因素之一。
同时,钙离子内流、中性粒细胞浸润等也在一定程度上加剧了心肌损伤的程度。
细胞凋亡、自噬等细胞死亡过程也在心肌缺血再灌注损伤中发挥重要作用。
流行病学研究发现,心肌缺血再灌注损伤在心血管疾病患者中普遍存在,且其发生与患者的年龄、性别、血脂水平、高血压等疾病状态密切相关。
研究还发现,吸烟、饮食不健康、缺乏运动等不良生活习惯也会增加心肌缺血再灌注损伤的风险。
对于心肌缺血再灌注损伤的诊断,目前主要依赖于心电图、超声心动图、核磁共振等影像学检查手段。
同时,心肌酶学、炎症因子、氧化应激指标等实验室检查也在一定程度上有助于心肌缺血再灌注损伤的诊断和评估。
心肌缺血再灌注损伤是心血管疾病中一个重要的病理过程,其发生机制复杂,受到多种因素的影响。
目前,关于心肌缺血再灌注损伤的研究已经取得了一定的进展,但在流行病学研究和临床诊断方面仍存在一定的局限性。
未来,随着科学技术的发展和对心肌缺血再灌注损伤机制的深入了解,我们将有望发现更加有效的预防和治疗策略,以降低心肌缺血再灌注损伤的发生率和致死率,提高患者的生活质量。
缺血性心脏病是导致人类死亡的主要原因,在治疗上,早期成功恢复心肌再灌注是改善临床转归的最有效方法。
但缺血心肌恢复血流的过程可造成损伤,这一现象称为心肌缺血/再灌注损伤(myocardial ischemia/reperfusion injury,MI/RI)[1 2]。
而氧自由基(oxygen free radical,OFR)也是心血管疾病时诱导心肌细胞死亡的重要因素之一[3]。
在正常生理条件下,细胞内存在抗氧化物质可以及时清除OFR,使自由基的生成与降解处于动态平衡,对机体无害,而在心肌缺血再灌注损伤情况下,由于OFR生成过多或机体抗氧化能力不足,引发氧化应激反应,介导心肌损伤[4 5]。
本研究重点阐述OFR与心肌缺血再灌注损伤之间的关系。
1 OFR合成、清除及生物学作用自由基(free radical)是指具有一个不配对电子的原子和原子团的总称。
由氧诱发的自由基称为OFR,主要包括超氧阴离子(O-2)、过氧化氢(H2O2)和羟自由基(OH)[6]。
H2O2本身并非自由基而是一种活性氧(reactive oxygen species,ROS),但它与OFR的产生有密切关系,易接收一个电子生成羟自由基(OH)。
正常情况下OH不能形成,因为OH的形成要求O-2及H2O2同时存在。
当O-2及H2O2在组织中过剩, O-2及H2O2在金属离子及金属离子复合物的催化下发生Haber Weiss反应,生成氧化性更强的OH。
OH是十分不稳定的氧化物,几乎与细胞内所有的有机物反应,破坏核酸、蛋白质、氨基酸和脂类化合物,从而损害细胞功能[7]。
在生理情况下,氧通常是通过细胞色素氧化酶系统接收4个电子还原生成H2O,同时释放能量,但也有1%~2%的氧接收1个电子生成O-2,或再接收1个电子生成H2O2。
O-2寿命极短,可通过连锁反应产生OH,H2O2能直接或间接促进细胞膜脂质过氧化。
自由基反应的扩展较广,但生物体内存在一套完整的抗氧化酶和抗氧化剂系统,可以及时清除它们,所以对机体无害。
3.自由基与缺血后重灌注损伤
缺血所引起的组织损伤是致死性疾病的主要原因,诸如冠状动脉硬化与中风。
但有许多证据说明仅仅缺血还不足以导致组织损伤,而是在缺血一段时间后又突然恢复供血(即重灌注)时才出现损伤。
缺血组织重灌注时造成的微血管和实质器官的损伤主要是由活性氧自由基引起的,这已在多种器官中得到的证明。
在创伤性休克、外科手术、器官移植、烧伤、冻伤和血栓等血液循环障碍时,都会出现缺血后重灌注损伤。
在缺血组织中具有清除自由基的抗氧化酶类合成能力发生障碍,从而加剧了自由基对缺血后重灌注组织的损伤。
缺血性心脏病是导致人类死亡的主要原因,在治疗上,早期成功恢复心肌再灌注是改善临床转归的最有效方法。
但缺血心肌恢复血流的过程可造成损伤,这一现象称为心肌缺血/再灌注损伤(myocardial ischemia/reperfusion injury,MI/RI)[1 2]。
而氧自由基(oxygen free radical,OFR)也是心血管疾病时诱导心肌细胞死亡的重要因素之一[3]。
在正常生理条件下,细胞内存在抗氧化物质可以及时清除OFR,使自由基的生成与降解处于动态平衡,对机体无害,而在心肌缺血再灌注损伤情况下,由于OFR生成过多或机体抗氧化能力不足,引发氧化应激反应,介导心肌损伤[4 5]。
本研究重点阐述OFR与心肌缺血再灌注损伤之间的关系。
1 OFR合成、清除及生物学作用自由基(free radical)是指具有一个不配对电子的原子和原子团的总称。
由氧诱发的自由基称为OFR,主要包括超氧阴离子(O-2)、过氧化氢(H2O2)和羟自由基(OH)[6]。
H2O2本身并非自由基而是一种活性氧(reactive oxygen species,ROS),但它与OFR的产生有密切关系,易接收一个电子生成羟自由基(OH)。
正常情况下OH不能形成,因为OH的形成要求O-2及H2O2同时存在。
当O-2及H2O2在组织中过剩, O-2及H2O2在金属离子及金属离子复合物的催化下发生Haber Weiss反应,生成氧化性更强的OH。
OH是十分不稳定的氧化物,几乎与细胞内所有的有机物反应,破坏核酸、蛋白质、氨基酸和脂类化合物,从而损害细胞功能[7]。
在生理情况下,氧通常是通过细胞色素氧化酶系统接收4个电子还原生成H2O,同时释放能量,但也有1%~2%的氧接收1个电子生成O-2,或再接收1个电子生成H2O2。
O-2寿命极短,可通过连锁反应产生OH,H2O2能直接或间接促进细胞膜脂质过氧化。
自由基反应的扩展较广,但生物体内存在一套完整的抗氧化酶和抗氧化剂系统,可以及时清除它们,所以对机体无害。
抗氧化酶包括超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH PX)和过氧化氢酶(CA T)。
它们存在于胞浆和线粒体中,其重要意义在于降低H2O2浓度,保护细胞不受强毒性OFR OH的损伤。
抗氧化剂包括存在于细胞质的维生素E 和维生素A;细胞外液中的半胱氨酸、抗坏血酸、谷胱甘肽;存在胞浆中的还原型谷胱甘肽(GSH)和还原型病理辅酶Ⅱ(NADPH)等。
在OFR清除系统功能降低或丧失,生成系统活性增强,一旦恢复组织血液供应和氧供,OFR便大量产生与急剧堆积,从而造成心肌细胞急性或慢性损伤[8]。
特异靶向抑制NADPH氧化酶可以减弱心血管氧化应激[9]。
2 OFR在心肌缺血再灌注损伤中的作用及地位目前关于心肌缺血再灌注损伤的发病机制有许多假设和报道,主要与心肌再灌注时与OFR损伤、细胞内Ca2+超载、心肌细胞能量代谢障碍[10]、微血管损伤和粒细胞浸润以及心肌细胞的凋亡等作用有关。
MI/RI时OFR合成增多主要与线粒体单电子还原、黄嘌呤氧化酶形成增多、儿茶酚胺自氧化增强、细胞内钙超载以及中性粒细胞呼吸暴发等有关[11]。
由于OFR产生过多以及抗氧化酶类活性下降,引发链式脂质过氧化反应,损伤细胞膜、细胞器乃至细胞核酸,导致细胞坏死凋亡。
应用外源性OFR清除剂及抗氧化剂则能降低组织中OFR浓度,促进心功能恢复,表明OFR在心肌缺血再灌注损伤中起着重要作用。
3 OFR与脂质生物膜心肌缺血再灌注损伤时,通过黄嘌呤氧化酶系统、激活的中性粒细胞、线粒体呼吸链功能异常产生大量OFR。
膜流动性降低,通透性增加, 膜上蛋白质或酶损伤、失活以及脂质过氧化作用的有毒产物对细胞与亚细胞膜,细胞器产生毒性效应等[12],表明由OFR介导的脂质过氧化物的过度激活是造成缺血再灌注损伤的关键因素。
3.1 生物膜脂质过氧化降低脂膜流动性膜流动性是生物膜结构的基本特征,细胞膜的各种重要功能如能量转换、信息传递、细胞识别都与膜的流动性密切相关,膜流动性是细胞维持正常生理功能的必要条件[13]。
由于生物体内不饱和脂肪酸主要存在于细胞膜的类脂中,所以质膜和亚细胞器是脂质过氧化损伤的主要部位。
亚细胞器的磷质比质膜所含的多价不饱和脂肪酸多,因此亚细胞器对过氧化更敏感,其中线粒体膜中的心肌磷脂的氧化可能是导致心肌能量代谢障碍重要的原因[14],随着脂质过氧化含量增多细胞膜多价不饱和脂肪酸明显减少,生物膜PUFA/蛋白质比例失常,从而导致膜流动性发生改变。
3.2 脂质生物膜过氧化改变膜酶、离子通道的脂质微环境脂质微环境的改变使膜通透性增高,引起细胞内离子失调(Na+、Ca2+等失调),细胞外钙内流。
钙内流和钙分隔机制的失调导致了缺血再灌注心肌细胞内钙超载,而钙也会加速OFR形成,导致脂质膜损伤,加剧恶性循环[15]。
Ling等[16]研究证明,OFR与不饱和脂肪酸反应形成的丙二醛能使膜蛋白和磷脂之间形成胶联聚合,直接破坏膜的磷脂双层,导致蛋白质不可逆性失活,进一步使膜的基本特征如变构、离子传递、酶活性等发生改变,干扰细胞正常过程,使细胞膜损伤加重,这可能是细胞由可逆损伤变为不可逆损伤的基础。
3.3 生物膜脂质过氧化使呼吸链活性受损线粒体富含心磷脂,它具有高度不饱和性,对氧化应激敏感性高。
线粒体呼吸链通过“渗漏机制”产生OFR[17],当OFR浓度过高时,可能导致线粒体细胞色素C氧化、ATP合成酶的活性降低。
同时OFR可能激活磷脂酶A2降解膜脂质,使线粒体结构受损。
受损的线粒体膜引起线粒体膜通透性的改变,使线粒体质子浓度梯度下降,致凋亡因子释放介导心肌细胞凋亡。
4 OFR与心肌细胞凋亡有研究表明,MI/RI的发生与细胞凋亡密切相关。
正常情况下,在生物体内,氧化与抗氧化处于平衡状态,细胞代谢需要OFR,如低浓度的OFR能促进细胞增生。
但当某些因素一旦打破这种平衡,使OFR产生增多,即可导致细胞凋亡[18],甚至细胞损伤致死。
细胞凋亡与OFR有着复杂的关系,细胞培养实验证实,10-9mol/L水平的OFR促进细胞增殖,10-6mol/L水平的OFR引起细胞凋亡,10-3 mol/L水平的OFR引起细胞的损伤死亡[19]。
近年来随着分子心血管病学研究的不断发展,心肌细胞凋亡在心肌缺血再灌注损伤的病理生理过程中发挥着重要作用[20]。
多项研究显示,OFR是启动凋亡的重要因子之一,采用抗氧化剂和自由基清除剂可有效抑制细胞凋亡的发生。
OFR诱发凋亡的机制尚未完全阐明,其可能机制为:(1)直接损伤DNA诱导凋亡。
有研究表明,心肌再灌注损伤中NO与活性氧中间物(reactive oxygen intermediate,ROI)生成ONOO-氧化损害蛋白质、脂类和核酸,通过半胱天冬酶途径诱导心肌细胞凋亡[21]。
(2)诱发脂质过氧化来影响细胞信号转导系统,激发相关调控基因导致凋亡,其中线粒体起着重要的作用。
大量的活性氧选择性地使离子通透性丧失或使线粒体膜通透性发生改变,线粒体膜势能改变进而引起线粒体释放细胞凋亡起始因子或细胞凋亡蛋白酶激活因子1,进一步激活天冬氨酸特异性的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶,从而诱导凋亡的发生[22]。
(3)激活转录因子激活蛋白1(activating protein,AP 1)和细胞核因子κB(NF κB),后者可通过上调肿瘤坏死因子α和白介素6而诱导心肌细胞凋亡的发生[20]。
细胞凋亡时线粒体结构和功能发生亚结构水平上的重构,并将凋亡基因调节蛋白释放人细胞质中,这些蛋白包括细胞色素C等,能进一步诱导细胞凋亡的发生[23]。
5 OFR与钙超载1972年Shen和Jennings等[24]发现犬心脏冠状动脉短暂闭塞后复灌可加速细胞内Ca2+的积聚,并首次提出钙超载学说。
大量实验研究表明,在心肌缺血再灌注过程中,OFR 的过量产生和细胞内钙超载是同一病理过程中的两种不同现象,且互为因果关系。
首先,细胞内Ca2+的增多可能是细胞黏附蛋白介导中性粒细胞(PMN)释放的磷脂酶及OFR对细胞膜结构及肌浆网Ca2+泵功能破坏的结果,因而认为Ca2+负荷过重是OFR及PMN作用机制的一部分[25]。
高浓度的细胞内Ca2+很容易激活磷脂酶A和钙敏感性蛋白酶磷脂酶A,及蛋白激酶C的活化可导致花生四烯酸形成,花生四烯酸不仅通过其清洁剂样性能干扰细胞膜,它还是环氧化酶的重要底物。
花生四烯酸的活化可导致前列腺素和血栓素A 的形成,前者是OFR产生的底物。
磷脂酶C催化磷酸肌醇水解能产生三磷酸肌醇(IP)和二酰基甘油(DG),前者可动员细胞内Ca2+,后者能激活蛋白激酶C,间接地通过Ca2+和Na+/H+交换加剧Ca2+超载[26]。
其次,钙超载又可激活钙离子依赖性蛋白酶,后者可催化黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶,而黄嘌呤氧化酶在有氧条件下能促进黄嘌呤分解为尿酸的同时产生大量的OFR。
在再灌注时大量氧进入的情况下,黄嘌呤氧化酶作用于次黄嘌呤,产生大量超氧阴离子自由基O-2,后者在Fe3+的催化下与H2O生成过氧化氢,后经Haber Weiss 反应而生成毒性更强的OH,从而产生更多OFR,能直接作用于肌浆网上的Ca2+泵和Na+/Ca2+交换体,造成两者功能下降,促进Ca2+超载[27]。
此外OFR也可通过线粒体损伤导致钙超载。
OFR作用于线粒体膜,造成Ca2+顺浓度梯度进入线粒体,通过与线粒体内含磷酸根的化合物结合生成大量不溶性的磷酸钙沉积于线粒体内膜,使得氧化磷酸化障碍,能量生成减少而自由基生成增多。
A TP合成障碍,使得心肌膜上ATP依赖的Na+泵和Ca2+泵活性下降,使细胞内Na+升高,Na+ Ca2+交换增强,使胞内Ca2+增多,肌浆中更多的Ca2+不能泵出而加剧钙超载[28]。
OFR和Ca2+超载,两者相互联系,协同作用,形成恶性循环,最终导致心肌细胞不可逆损伤,两者之间的关系有待进一步研究。
6 OFR与线粒体一般认为心肌缺血再灌注时ROS的产生主要有两个主要源泉:即黄嘌呤氧化酶和线粒体呼吸链。
但黄嘌呤脱氢酶的活性在缺血或再灌注时是非常不稳定的,而且也不总是与再灌注损伤联系在一起,因此,ROS产生的第二个源泉,线粒体呼吸链可能更为重要的。
应用电子传递链复合物抑制剂,可损害线粒体的电子传递链酶的活化,进而引起大量的OFR生成[29]。
线粒体的呼吸链是以电子传递的方式进行能量代谢,以电子漏的方式进行超OFR 代谢,线粒体中OFR的水平是呼吸链底物饱和氧端电子漏动态平衡的结果。
在病理条件下(如心肌缺血和缺血再灌注、细胞氧化胁迫等),线粒体呼吸链是产生OFR的主要源泉,OFR是线粒体调节电子传递的副产品。
线粒体是OFR产生的源泉,也是OFR的作用靶点。