異丙酚對(duì)中性粒細(xì)胞過(guò)度炎癥反應(yīng)抑制作用范文
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1:中性粒細(xì)胞的趨化,黏附
當(dāng)感染及創(chuàng)傷時(shí),組織局部釋放各種因子(TNF-、IL-1、脂多糖等)使中性粒細(xì)胞表面的L-選擇素內(nèi)皮表面的E-選擇素和P-選擇素進(jìn)行糖基互補(bǔ)識(shí)別,可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞發(fā)生滾動(dòng)和嵌塞,嵌塞的中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的炎癥分子(血小板活化因子及IL-8發(fā)生作用,使中性粒細(xì)胞活化,其表面?2整合素(CD11a&CD11b)表達(dá)上調(diào)[1]。趨化因子(chemokine)是細(xì)胞因子超家族成員中一類(lèi)具有白細(xì)胞趨化作用的小分子蛋白多肽,分為CXC、CC、(和CX3C四類(lèi))[2]。在趨化因子(補(bǔ)體C3a,IL-8,LPS和激肽釋放酶等)和黏附分子作用下激活的PMN與血管內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)黏附并遷人炎癥組,趨化因子吸引特定的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)于炎癥部位參與炎癥反應(yīng),它們使不同的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)之間產(chǎn)生相互作,使中性粒細(xì)胞表面整合素及CD64表達(dá)上調(diào)。在膿毒血癥、MODS及缺血再灌注損傷中中性粒細(xì)胞的黏附趨化能力有如下改變:黏附分子選擇素(CD2L)下調(diào)[3.4],?2整合素(CD11b)上調(diào)、下調(diào)、不變?nèi)N改變方式均有,?1整合素(VLA-4/CD49d)上調(diào)[5],黏附于上皮細(xì)胞的能力增強(qiáng)。中性粒細(xì)胞的趨化黏附一方面使中性粒細(xì)胞到達(dá)炎癥部位并激活中性粒細(xì)胞及其他炎癥細(xì)胞發(fā)揮后續(xù)的抗炎作用,另一方面過(guò)度的聚集使的毛細(xì)血管微動(dòng)經(jīng)脈堵塞,加重組織的缺血缺氧,炎性因子的釋放和炎性細(xì)胞的過(guò)渡活化,產(chǎn)生級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)和惡性循環(huán)。
2:中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的炎性因子及呼吸爆發(fā)
炎癥反應(yīng)時(shí)由循環(huán)因子致敏的中性粒細(xì)胞會(huì)釋放細(xì)胞溶解因子,其可損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞,增加血管通透性。在激活狀態(tài)下,中性粒細(xì)胞還能產(chǎn)生大量的超氧陰離子和活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS),釋放蛋白水解酶與氧自由基。這些分子具有很高的反應(yīng)性,可以與細(xì)菌的細(xì)胞膜、核酸分子及蛋白質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)[6],因其過(guò)程需要消耗大量的氧而又被稱(chēng)為呼吸爆發(fā)。在宿主防御及炎癥反應(yīng)中中性粒細(xì)胞的呼吸爆發(fā)功能起著重要的作用,該反應(yīng)起始于吞噬小體表面的NADPH氧化酶的活化,它將02還原成,隨后經(jīng)歧化作用轉(zhuǎn)變成H202。在有CLˉ的情況下,髓過(guò)氧化物酶可以催化H202生成HOCI。HOCI是高效的殺菌劑,通過(guò)與鄰近的巰基、氨基反應(yīng)發(fā)揮其殺傷毒性。呼吸爆發(fā)在清除微生物的同時(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)體正常組織造成損傷,許多疾病的發(fā)生均與活性氧的代謝有關(guān)[7]。此外,中性粒細(xì)胞還是促炎癥細(xì)胞因子的重要來(lái)源,中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的ROS可上調(diào)一些細(xì)胞因子及粘附分子如TNF.a、IL-1、ICAM.1的表達(dá)水平,放大炎癥效應(yīng),除直接殺傷病原體外,ROS還可參與細(xì)胞信號(hào)通路將活化信號(hào)由胞漿傳遞至核內(nèi),誘導(dǎo)炎癥相關(guān)基因的表達(dá),進(jìn)而上調(diào)機(jī)體炎癥反應(yīng),其促炎因子的表達(dá)的主要由NFκB調(diào)節(jié)[8]。
3:中性粒細(xì)胞的凋亡
細(xì)胞凋亡又稱(chēng)程序性細(xì)胞死亡過(guò)程.是由基因控制下的細(xì)胞的主動(dòng)死亡。中性粒細(xì)胞功能的正常的發(fā)揮還有賴(lài)于其正常的凋亡。正常PMN在成熟后24h內(nèi)啟動(dòng)凋亡控制程序,并很快死亡【9】。因此血液中的PMN的半衰期只有6~8h。凋亡的PMN不發(fā)生細(xì)胞膜的破裂,完整的被吞噬而不釋放其毒性細(xì)胞內(nèi)容物,最終被吞噬細(xì)胞吞噬而從炎癥局灶清除,此外,吞噬細(xì)胞一旦吞噬了凋亡的PMN,它們產(chǎn)生趨化因子和細(xì)胞因子的能力就大大減弱[10],這樣就減少了炎癥細(xì)胞向炎癥局灶的聚集而使炎癥得以收斂,從而在炎癥反應(yīng)中可以減少機(jī)體組織損傷,促進(jìn)炎癥消散。凋亡被認(rèn)為是機(jī)體清除具有潛在損害活性的PMN有效的生理調(diào)節(jié)機(jī)制,中性粒細(xì)胞主要存在兩大凋亡途徑:外源性死亡受體通路和內(nèi)源性(線粒體或應(yīng)激)細(xì)胞死亡通路。外源性通路由腫瘤壞死因子(TNF)受體家族的死亡受體激活。這種相互作用導(dǎo)致胞內(nèi)死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合物(DISC)的組裝,然后這一復(fù)合物啟動(dòng)一系列凋亡相關(guān)蛋白酶,如激活的caspase作用于另外caspase的前體,使其激活,形成caspase的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。在細(xì)胞內(nèi)caspase作用于DNA修復(fù)蛋白和細(xì)胞骨架蛋白,從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[11]。兩大主要死亡配體TNF—а和Fas配體(FasL)都強(qiáng)有力地加速PMN的凋亡。PMN以自分越和旁分泌的方式表達(dá)Fas和FasL,調(diào)控自身凋亡,保持?jǐn)?shù)量的穩(wěn)定[12]。內(nèi)源性通路涉及與Bcl一2家族蛋白和caspase關(guān)聯(lián)的線粒體。Bcl一2家族蛋白由抗凋亡蛋白或促凋亡蛋白組成,被認(rèn)為是調(diào)節(jié)線粒體的完整性,從而間接調(diào)節(jié)caspase的活動(dòng)。線粒體可能釋放特定蛋白到胞質(zhì)溶膠中,促進(jìn)caspase的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。PMN在自發(fā)或加速凋亡時(shí),線粒體變形,形成核周團(tuán)塊[13]。而且,與機(jī)體其他細(xì)胞一樣,可見(jiàn)Bax蛋白結(jié)合到PMN的線粒體上。Bax蛋白線粒體的融合使線體外膜滲透性增加,從而導(dǎo)致線粒體促凋亡蛋白的釋放[14]。
中性粒細(xì)胞凋亡的異常引發(fā)膿毒血癥、SIRS、ARDS、MODS等失控性炎癥反應(yīng),中性粒細(xì)胞的過(guò)多過(guò)早凋亡使得機(jī)體防御病原菌的能力下降,感染不能被控制,引起膿毒血癥。PMN凋亡延遲或障礙,意味著其存活時(shí)間延長(zhǎng),作用時(shí)間的延長(zhǎng),毒性產(chǎn)物或氧自由基生成增多,而吞噬和殺傷能力下降,導(dǎo)致炎癥遷延及組織損傷加重[15]。同時(shí)PMN分泌大量細(xì)胞因子啟動(dòng)級(jí)聯(lián)放大作用造成組織的損傷,使炎癥進(jìn)一步加重[15]。
許多細(xì)胞因子如可以促進(jìn)或抑制中性粒細(xì)胞凋亡。白介素(IL)-I、2、6、8、15及干擾素(IFN)一7、粒一巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM—CSF)、粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)等可以抑制PMN的自發(fā)性凋亡,其中GM-CSF對(duì)PMN自發(fā)性凋亡的抑制作用最強(qiáng)【16】脂多糖(LPS)雖然是PMN強(qiáng)有力的凋亡抑制劑,然而PMN吞噬細(xì)菌以后其凋亡的進(jìn)程可以被極大的促進(jìn)【17】。可溶性免疫復(fù)合物可以抑制PMN的凋亡;相反,非可溶性免疫復(fù)合物卻可以促進(jìn)PMN的凋亡【18】。花生四烯酸的代謝產(chǎn)物前列腺素E(PGE一2)通過(guò)提高細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷(cAMP)的水平而對(duì)PMN的自發(fā)性凋亡具有抑制作用【19】。晚期膿毒癥患者抗炎細(xì)胞因子lL一4及IL一10分泌增加,JL一4及JL一10是Th2淋巴細(xì)胞分泌的代表性細(xì)胞因子,具有抑制細(xì)胞免疫、促進(jìn)粒細(xì)胞凋亡的作用。核轉(zhuǎn)錄因子xB(NuclearfactorB,NF—xB)是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子,參與眾多基因信號(hào)的調(diào)控它的活化可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞凋亡延遲而使其生命周期延長(zhǎng),數(shù)量增加。當(dāng)被外界信號(hào)刺激活化時(shí)NF-к進(jìn)入細(xì)胞核,與特定基因的促進(jìn)子和增強(qiáng)子上的кB序列結(jié)合,從而使中性粒細(xì)胞凋亡延遲而使其生命周期得以延長(zhǎng)【20.21】
1.抑制中性粒細(xì)胞的趨化,黏附聚集
呂湘琪【22】等在異丙酚對(duì)肺缺血再灌注大鼠中性粒細(xì)胞的影響的研究中顯示當(dāng)肺I/R時(shí),局部?jī)?nèi)皮細(xì)胞和PMN被受損組織中產(chǎn)生的大量炎性介質(zhì),如IL-1、TNF.a、IL-8等激活,使CD11b/CD18及ICAM.1表達(dá)迅速增加,導(dǎo)致PMN和內(nèi)皮細(xì)胞黏附,隨后PMN游出血管外。其中PMNCD18在肺I/R后的表達(dá)是明顯增強(qiáng)的,而異丙酚組表達(dá)則是明顯下調(diào),由此可以說(shuō)明異丙酚可以通過(guò)抑制黏附分子的表達(dá)而抑制PMN與血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附。Hofauer【23】等研究表明異丙酚能夠明顯降低自細(xì)胞遷移過(guò)單層內(nèi)皮細(xì)胞的數(shù)量,并且有劑量依賴(lài)性。異丙酚除了直接抑制黏附分子的表達(dá)外還可以通過(guò)抑制促進(jìn)黏附分子表達(dá)的細(xì)胞因子來(lái)發(fā)揮其抑制PMN聚集的作用,如有研究顯示異丙酚可減少血液中CDl1b產(chǎn)生,反映了異丙酚可預(yù)防或減輕PMP的黏附與浸潤(rùn),及異丙酚可通過(guò)抑制細(xì)胞外鈣內(nèi)流或細(xì)胞內(nèi)鈣釋放以及影響細(xì)胞內(nèi)鈣震蕩等來(lái)抑制血小板的聚集,減少PMN的聚集、黏附等作用【24】
2.抑制炎性因子的釋放及呼吸爆發(fā)
異丙酚在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與內(nèi)源性抗氧化劑維生素E和已知的抗氧化劑丁化羥基甲苯十分相似,均具有一種酚羥基結(jié)構(gòu),可直接與氧自由基反應(yīng)形成穩(wěn)定的2-6-二異丙酚基苯氧集團(tuán)而清除氧自由基[25]。在主動(dòng)脈手術(shù)時(shí)研究發(fā)現(xiàn)異丙酚可降低IL-6,減少氧自由基的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)來(lái)減弱炎癥反應(yīng)的同時(shí)不改變白細(xì)胞的功能[26]。異丙酚減弱中性粒細(xì)胞的滲出降低血漿炎性因子的水平和氧自由基的產(chǎn)生,降低髓質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)和誘生型NO的反應(yīng)。GILLILAND證實(shí)給予異丙酚后能顯著增加心臟瓣膜置換術(shù)后抗炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生,認(rèn)為異丙酚能減輕手術(shù)所致的過(guò)度炎性反應(yīng)的發(fā)生[27.],經(jīng)異丙酚處理后,患者NFкB、bcl-2表達(dá)明顯降低,提示異丙酚可抑制中性粒細(xì)胞NF—aB的活化。由此推測(cè),異丙酚可能通過(guò)抑制NFкB、bcl-2的活化而減少炎性介質(zhì)、氧自由基等的合成[28]。這與前述的中性粒細(xì)胞促炎因子的表達(dá)由NFкB調(diào)節(jié)相符。MDA&SOD是反應(yīng)呼吸爆發(fā)的兩個(gè)主要物質(zhì),MDA是氧自由基作用于多聚不飽和脂肪酸的脂質(zhì)過(guò)氧化代謝產(chǎn)物,其含量可反映機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化的程度,間接的反映出細(xì)胞氧化損傷的程度。SOD是體內(nèi)主要的抗氧化酶,能清除氧自由基,防止細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化。當(dāng)自由基大量生成時(shí),組織內(nèi)源性抗氧化酶系統(tǒng)由于參與抗氧化而大量消耗,SOD活性下降。有人發(fā)現(xiàn)異丙酚具有很好的抑制氧自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化的作用。
Mushy[29.30.]等認(rèn)為異丙酚主要是干擾了脂質(zhì)過(guò)氧化的奪氫過(guò)程,形成的酚基進(jìn)一步與脂質(zhì)過(guò)氧化基反應(yīng)形成更穩(wěn)定的無(wú)活性產(chǎn)物而中斷脂質(zhì)過(guò)氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。Kokita等[31]發(fā)現(xiàn)臨床麻醉濃度異丙酚即可減輕過(guò)氧化氫引起的脂質(zhì)過(guò)氧化,微量血漿濃度異丙酚就可以保護(hù)細(xì)胞膜,而且在與血漿蛋白結(jié)合的狀態(tài)下仍能發(fā)揮其抗氧化作用。另外,異丙酚具有良好的脂溶性,能積聚在細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子膜上,提高細(xì)胞抗氧化損傷的能力。也有研究表明,異丙酚具有保護(hù)細(xì)胞線粒體抵御過(guò)氧化脂質(zhì)侵襲的作用。有報(bào)道[24]異丙酚6~8mg/(kg·h)靜注或異氟醚吸入,應(yīng)用腦血管畸形手術(shù)各15例,異丙酚麻醉2小時(shí)和4小時(shí)后可以降低PMN呼吸爆發(fā)(RB)。CorcoranTB[32]還研究了在冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)中異丙酚與中性粒細(xì)胞氧化反應(yīng)的時(shí)效關(guān)系顯示:異丙酚在1、3、5分鐘時(shí)降低冠狀竇血漿MDA濃度,在灌注60分鐘后更顯著,血漿IL-6增加水平異丙酚組明顯低于對(duì)照組,白細(xì)胞功能沒(méi)有顯著變化。異丙酚降低氧自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)。同時(shí),異丙酚不僅抑制了呼吸爆發(fā)產(chǎn)生的氧化損傷,而且抑制了其產(chǎn)物MDA等帶來(lái)的后續(xù)的對(duì)黏附聚集,凋亡異常的影響
3.異丙酚對(duì)中性粒細(xì)胞凋亡的影響
異丙酚可抑制創(chuàng)傷、感染等情況下中性粒細(xì)胞的凋亡障礙,其主要作用是通過(guò)抑制促凋亡因子的產(chǎn)生,作用進(jìn)而影響中性粒細(xì)胞內(nèi)源性和外源性?xún)蓷l凋亡途徑。創(chuàng)傷應(yīng)激、血細(xì)胞破壞、臟器的再灌注損傷等可導(dǎo)致補(bǔ)體激活、TNF-a、IL-8等促炎性細(xì)胞因子釋放增加,這些因子均可使PMN的NF-кB活化,凋亡減少[33].白細(xì)胞介素(IL一6)可抑制中性粒細(xì)胞的凋亡,延長(zhǎng)中性粒細(xì)胞的壽命,而IL-10和異丙酚則可以對(duì)抗IL-6的這種作用,最終通過(guò)對(duì)抗caspase一3的激活來(lái)減弱PMN的凋亡延遲[34.35.36]。Tsuchiya[37]等還發(fā)現(xiàn)異丙酚還可直接誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞內(nèi)caspase一3的激活,促進(jìn)其凋亡。FanningNF、BifflWl[38]等以其前面提到IL一6可導(dǎo)致中性粒細(xì)胞凋亡障礙,而異丙酚明顯有對(duì)抗IL一6的作用,但I(xiàn)L一6所引起中性粒細(xì)胞凋亡障礙的分子機(jī)制尚無(wú)報(bào)道,異丙酚對(duì)IL一6作用的對(duì)抗作用的機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。此外,異丙酚復(fù)合麻醉患者可以使PMN凋亡延遲較輕,其機(jī)制與PMNBcl-2基因上調(diào)程度有關(guān)[39]。核轉(zhuǎn)錄因子xB(NuclearfactorB,NF—xB)是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子,參與眾多基因信號(hào)的調(diào)控,因此異丙酚對(duì)NF—xB的抑制不僅抑制了中性粒細(xì)胞促炎因子的表達(dá),還抑制了其誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的凋亡延遲。
4.其他
異丙酚是脂溶性麻醉藥物,它們的分子可插入到細(xì)胞脂質(zhì)膜中導(dǎo)致膜膨脹,引起膜結(jié)構(gòu)排列紊亂,降低了離子通道的穩(wěn)定性,從而干擾細(xì)胞的功能。還可能通過(guò)抑制細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中PKC(蛋白激酶c)及其后續(xù)的途徑實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)[40]..
作為現(xiàn)在比較普及使用的鎮(zhèn)靜麻醉藥,異丙酚除了其麻醉功效外,還因其抗氧化、清除氧自由基的作用而廣泛用于有缺血再灌注的手術(shù)過(guò)程中。異丙酚對(duì)器官的保護(hù)作用越來(lái)越被關(guān)注和研究。由于中性粒細(xì)胞在炎癥反應(yīng)過(guò)程中有很重要的地位,通過(guò)大量的對(duì)中性粒細(xì)胞與異丙酚的相互關(guān)系的研究中我們可以發(fā)現(xiàn),異丙酚的器官保護(hù)功可能和其對(duì)中性粒細(xì)胞從黏附聚集,呼吸爆發(fā)到最后的凋亡轉(zhuǎn)歸等各方面的影響有關(guān)。在其相關(guān)的作用中以其抗氧化,清除自由基的作用為基礎(chǔ),進(jìn)一步發(fā)揮抑制PMN黏附聚集,促炎作用和凋亡延遲。在其一系列的機(jī)制研究中我們可以注意的IL-6、IL-8、IL-10和NFкB、bcl-2、caspase一3在其炎癥的發(fā)生和中性粒細(xì)胞的凋亡延遲中地位比較重要。但其之間的相互關(guān)系及基因分子方面的機(jī)制還需進(jìn)一步明確。此外,如何在臨床中恰當(dāng)?shù)氖褂卯惐觼?lái)調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞的作用,使其即發(fā)揮抗炎作用又不發(fā)生過(guò)度炎癥反應(yīng)造成組織損傷。隨著異丙酚與中性粒細(xì)胞關(guān)系的明確,相信異丙酚將在更廣泛的治療領(lǐng)域發(fā)揮作用,不僅主要用于麻醉,還應(yīng)用于ICU及各種膿毒癥、MODS等嚴(yán)重疾病的治療。