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脓毒血症对心肌损害的研究进展

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・ 1O2 ・ 实用临床医学2016年第l7卷第10期Practical CJinical Medicine,2016,V'oi 17,No 10 脓毒血症对心肌损害的研究进展 胡海涛 ,胡衍辉。 (1.南昌市中西医结合医院麻醉科,南昌330002;2.南昌大学第二附属医院麻醉科,南昌330006) 关键词:脓毒血症;心肌损害;能量代谢 中图分类号:R541.9 文献标志码:A 文章编号:1009--8194(2016)10--0102--03 DOI:i0.13764/j.cnki.1csy.2016.10.038 脓毒血症是由严重的感染、烧伤、创伤、休克或 外科手术等引起的一种全身炎性反应综合征 (SIRS),也是诱发多器官功能衰竭的(MODS)和脓 毒症休克的重要原因。其发病率高达240.4/10万 人,全球病死率为28 ,脓毒症患者存在血流动力 学障碍,心脏是脓毒症最常受累的器官之一,40 的 脓毒症患者会出现心功能不全_1],其病理表现为心 室扩张、收缩及舒张功能障碍,其治疗日益受到关 注,心脏实质细胞的损伤是心功能不全发生的主要 原因 ,改善患者心功能,降低其死亡率显得尤为重 要。但其对心肌细胞损伤的机制尚不是十分清 楚 ],可能是多方面因素综合作用的结果,如心肌能 量代谢障碍、心肌细胞钙稳态异常、心肌抑制、氧化 应激损害心肌细胞、各种因素促进心肌细胞凋亡及 细胞因子等参与心肌损害的发生与发展。现将脓毒 症对心肌细胞损伤的研究进展综述如下。 l 心肌抑制因素 脓毒性休克早期表现为暖休克,即高动力代谢、 心排血量(co)增加、外周血管阻力降低、心动过速 等;此后约3/4患者出现低动力学表现,即左室射血 分数(LVEF)下降、心室扩张L4蜘。当脓毒症诱发心 肌抑制而未出现心肌结构改变时,称之为脓毒性心 肌病 。心肌抑制具有以下特点:1)尽管儿茶酚胺 水平上升,但CO突然下降;2)液体复苏后血压反而 突然下降;3)突然出现可逆性的LVEF下降;4)突 然出现双侧心室扩张。心肌抑制与急性心力衰竭 (心衰)具有类似的临床表现。作为二者的重要诱发 因素,感染诱发心衰和脓毒症心肌抑制的患者并非 同一群体,没有心衰病史的脓毒症患者更易发展为 心肌抑制 。心肌抑制的诊断率与评估的时间以及 心血管复苏的程度有关。 脓毒症动物模型研究显示L8],血清中存在许多 收稿日期:、2016—08—26 可引起心肌抑制的物质,包括细菌毒素、补体系统、 巨噬细胞移动抑制因子(MIF)等,它们相互作用、共 同参与脓毒症心肌损伤的发病过程。 1.1细菌毒素 尤其是革兰阴性(G一)菌胞壁脂多糖入血后刺 激单核一巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞等多种免 疫细胞,激活机体免疫应答,释放多种心肌抑制因子 如TNF、I 1、IL一6、一氧化氮(N0)、活性氧自由基 (R0S)等 ]。这些炎性因子可直接或间接造成心肌 损伤,心肌细胞凋亡、心肌舒缩功能抑制 。 1.2补体系统 补体系统是机体的防御体系,同时也是炎症反 应的一种介质,在脓毒血症过程中,补体系统被过度 激活或者不恰当激活,引发免疫反应,造成心肌损 伤,有研究表明,过敏毒素C5a与C5aR在脓毒血症 中可诱发炎症扩大,在心肌损伤过程中发挥着重要 的作用。控制补体系统的释放对抑制脓毒症对心肌 的损伤有着至关重要的作用。 1.3 巨噬细胞移动因子 巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)是~种重要的前炎症因子, 是巨噬细胞的自分泌因子,能促进巨噬细胞在炎症 局部的聚集、增生、活化,增强其黏附、吞噬作用,还 能促进多种细胞因子的生成,在机体的全身和局部 炎症及免疫反应中起着重要的作用。目前,MIF在 脓毒症心肌抑制中的具体机制还不明确。既往研 究 发现,MIF可通过促进心肌细胞凋亡造成心肌 抑制导致心功能不全[1。 ;MIF中性化治疗可以阻止 LPS诱导的IL一1B和IL-6等炎症介质的产生,同时 可以增加心脏Bcl一2/Bax蛋白比率的表达,减少线 粒体细胞色素c的释放,从而减少细胞凋亡[1 。 塞用蝰 医堂 6年第17卷第1O期PracticalClinical Medicine,2016,Vol 17,No 10 ・ 1O3 ・ 2心肌能量代谢障碍 心肌能量代谢是脓毒症中心肌细胞损伤的始动 环节,是引起和促进心功能障碍发生、发展的重要因 素。其包括线粒体损伤,心肌脂类代谢紊乱,心肌糖 代谢异常等方面。 2.1线粒体的损伤 量减少,活性降低,不能将钙离子回收至肌浆网,使 细胞质中钙离子过高,使线粒体发生不可逆损伤, “钙超载”也被认为是心肌细胞损伤的重要因素。 4细胞凋亡 细胞凋亡是一种保守基因的程序性细胞死 亡,在冠状动脉血栓实验中,发现减少细胞凋亡可以 线粒体是心肌能量代谢的主要场所,ATP是心 肌线粒体的主要供能化合物,细胞内的‘ATP形成 主要是以氧化磷酸化的方式在线粒体中进行,线粒 体氧化磷酸化获得性缺陷是脓毒症心肌损伤的主要 原因之一[1 ,在脓毒症的特殊状态下,心肌细胞糖 较好地改善心功能[1 ,有研究口 表明,在脓毒 症心肌损伤中,细胞凋亡发挥了重要的作用,参与细 胞凋亡的基因有很多,有人认为,Bcl一2原癌基因家 族是关键基因,其产生的抗凋亡蛋白(Bcl一2)对线粒 体膜的完整性有保护作用,这种保护作用是抗凋亡 的主要机制口 。有学者 妇曾给大鼠注射脂多糖,发 现内毒素预处理组脓毒症大鼠心肌细胞Bcl一2表达 明显增加,可以阻止内毒素引起的心功能恶化,脓毒 酵解增加,细胞内乳酸浓度增加,PH值下降,线粒 体氧化磷酸化减弱,无机盐磷酸升高,抑制心肌收缩 蛋白的相互作用,降低了心肌的收缩能力。也有研 究表明,线粒体肌酸激酶活性的丢失也与心肌细胞 损伤有着重要的联系,在内毒素血症时,心肌、骨骼 肌线粒体磷酸肌酸激酶活性降低,减少了心肌氧的 运输,抑制了电子传递链,使ATP产生减少,9O 症大鼠的生存率得以提高。也有人 认为,当机 体发生脓毒症时,可启动天冬氨酸特异性半胱氨酸 蛋白酶(caspase)-8、-9介导的线粒体凋亡途径,使 mPTPs广泛而持久开放,导致线粒体肿胀、外膜破 裂,其内膜内容物细胞色素C、凋亡因子等移至胞质 中,诱导心肌细胞凋亡。 高能磷酸化合物运输到线粒体膜外需电子传递链的 介导,电子传递链被破坏,细胞内磷酸肌酸减少,显 著损伤了心肌适当维持高能磷酸盐的能力【- ]。 2.2心肌脂类代谢的异常 5 氧化应激 脓毒症状态时,单核巨噬细胞在病原体及炎症 正常心肌中的ATP60 ~8O 来自于线粒体 中脂肪酸的氧化代谢[1引,脓毒症是心肌细胞能量氧 化代谢优先利用有利脂肪酸(FA)变为优先利用葡 萄糖功能,游离脂肪酸减少的原因是过氧化合物增 值激活受体活性降低而引起参与游离脂肪酸运输、 因子的刺激作用下,产生大量的R0s和RNS,用于 作为机体的免疫防线及杀伤病原体。当氧化/抗氧 化失衡时,过多的ROS可对心脏造成损伤,主要表 现在以下几个方面:1)直接损伤心肌细胞的膜结构、 细胞器,导致心肌细胞功能障碍甚至使细胞自溶。 Celes等_2 5]研究表明,脓毒症时,大鼠心肌细胞膜上 代谢的基因表达下调。极低密度脂蛋白受体 (VLDL-R)在心肌细胞上有丰富的表达,对心肌的 能量代谢及脂肪酸的表达极其重要,脓毒症时,机体 免疫失调,炎症因子大量产生,脂多糖导致心肌脂质 的抗肌萎缩蛋白(dystrophin)、肌营养不良蛋白聚 糖( ̄-dystroglycan)受损,使抗肌萎缩蛋白糖蛋白复 合物(dystrophin glycoprotein complex,DGC)功能 失常,细胞膜通透性增加,而抗氧化治疗时能减少该 积累导致心肌细胞中极低密度脂蛋白受体表达下 调。同时,极低密度脂蛋白介导的血浆三酰甘油浓 度升高。 损害的发生。2)血管内皮细胞受损:ROs/RNs可 使内皮细胞脂质过氧化、蛋白质硝化、蛋白质氧化, 导致白细胞及血小板的黏附作用异常,毛细血管渗 透性增加;同时内皮细胞的内皮型一氧化氮上调,使 3心肌细胞钙稳态异常 钙离子是体内非常重要的第二信使,心肌细胞 的兴奋一收缩耦联依赖于细胞质内钙离子浓度的变 化,细胞内外钙离子浓度的稳定是维持心肌细胞功 内皮细胞依赖的血管舒张反应减弱加重微循环障 碍 。 能的重要基础。脓毒症时,大量炎症因子释放, TNF—a、IL一16等损伤心肌肌质网导致钙离子渗漏, 产生的氧自由基损伤线粒体膜上钙转运系统,同时, 脓毒血症时,心肌舒张期浆膜网上的钙一ATP酶数 综上所述,脓毒症对心肌损害的发病机制非常 复杂,多数研究认为主要包括心肌抑制、心肌能量代 谢障碍、心肌细胞钙稳态异常、细胞凋亡、氧化应激 损害心肌细胞等方面,并不能用单一的细胞分子机 ・104・ 实用临床医学2016年第l7卷第1O期PracticalClinical Medicine,2016,Vol 17,No 10 制解释清楚,因此,脓毒症时如何保护心肌细胞,减 少心肌细胞的损伤将是今后一个时期内的研究方 1990,113(3):227—242. [14] 赵凯,邱强,程江.脓毒血症患者早期血清心肌肌钙蛋白I、肌 向,相信随着研究的进一步深入,脓毒症心肌损伤的 机制也将更进一步清晰,更新的治疗措施也将应用 于临床。 酸激酶同工酶的变化及l临床意义[J].中华灾害救援医学. 2o15,3(4):199—2o1. [15] 苏应仙,陈少文,廉芳,等.血液中炎性指标与脓毒血症细菌感 染患者病情的相关性研究[J].中国现代医学杂志,2016,26 (9):97—1OO. 参考文献: [1] Femandes C J Jr,Akamine N,Knobel E.Cardiac troponin:a newserum marker of myocardifil injury in sepsis[J].Intensive Care Med,1999,25(10):1165—1168. [16] 彭良善,邓列华.脓毒症患者心肌能量代谢的研究现状[J].临 床医学,2011,17(15);2302—2305. [17] Su Q,Li L,Liu Y C,et a1.Effect of metoprolol Oil myocardial apoptosis after coronary microembolization in rats[J].World J Emerg Med,2013,4(2):138—143. stinct cardiodynamic and molecular [18] Chopra M,Sharma AC.Dicharacteristics during early and late stages of sepsis induced [2]周大鹏。姜海滨,宋旭东.脓毒血症过程中心肌Caspase-3蛋白 表达与心肌细胞凋亡的关系[J].医药与保健,2014,22(4): 18,28. [3] 田慈,谢苗荣.脓毒症心肌损伤机制的研究进展[J].临床和实 验医学杂志,2013,12(2):148—150. myocardial dysfunction[J].Life Sci,2007,81(4):306—316. 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